Tìm sơ đồ nối điện

CHƯƠNG 5 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN I . KHÁI NIỆM Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị, khí cụ điện, có nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cung cấp, phân phối cho các phụ tải cùng một cấp điện áp . Nguồn điện có thể là máy biến áp, máy phát điện, đường dây cung cấp . Phụ tải có thể là máy biến áp, đường dây … Mỗi nguồn hay tải gọi là một phần tử của sơ đồ nối điện . Thanh góp là nơi tập trung các nguồn điện và phân phối cho các phụ tải . Sơ đồ nối điện có các dạng khác nhau phụ thuộc vào cấp điện áp, số phần tử nguồn và tải, công suất tổng, tính chất quan trọng của các phụ tải … Sơ đồ nối điện cần thoả mãn các yêu cầu sau Tính đảm bảo cung cấp điện theo yêu cầu hay sự quan trọng của phụ tải mà mức đảm bảo cần đáp ứng. Tính đảm bảo của sơ đồ nối điện có thể đánh giá qua độ tin cậy cung cấp điện. Thời gian ngừng cung cấp điện, điện năng không cung cấp đủ cho các hộ tiêu thụ hay là sự thiệt hại của phụ tải do không đảm bảo cung cấp điện . Tính linh hoạt : là sự thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau.Ví dụ khi ngừng một phần tử nguồn hay tải (chế độ làm việc cưỡng bức) . Tính phát triển : sơ đồ nối điện cần thỏa mãn không những hiện tại mà cả trong tương lai gần khi tăng thêm nguồn hay tải. Khi phát triển không bị khó khăn hay phá bỏ thay đổi cấu trúc sơ đồ . Tính kinh tế : thể hiện ở vốn đầu tư ban đầu và các chi phí hàng năm. Ví dụ tổn thất điện năng qua các máy biến áp. Cũng cần quan tâm tính hiện đại của sơ đồ cũng như xu thế chung, đặc biệt sự tiến bộ trong chế tạo, cấu trúc của các khí cụ điện như máy cắt điện . II . CÁC DẠNG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CƠ BẢN Căn cứ vào số thanh góp, vào số máy cắt điện cung cấp cho các phần tử, sơ đồ nối điện được chia thành các nhóm sau đây : 1 . Sơ đồ một hệ thống thanh góp a. Sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn (hình 5.1) Đặc điểm của sơ đồ này là tất cả các phần tử (nguồn, tải) đều được nối vào thanh góp chung qua một máy cắt. Hai bên máy cắt nói chung có hai dao cách ly, trừ mạch máy phát điện có thể không cần dao cách ly về phía máy phát, mạch máy biến áp hai cuộn dây có thể không có dao cách ly về phía máy biến áp. Các dao cách ly này có nhiệm vụ đảm bảo an toàn khi cần sửa chữa máy cắt điện . Ưu điểm : Đơn giản, rõ ràng, mỗi phần tử được thiết kế riêng cho mạch đó . Khi vận hành, sửa chữa ,… mạch này không ảnh hưởng trực tiếp đến các mạch khác . Khuyết điểm : Khi sửa chữa máy cắt điện trên mạch nào, các phụ tải nối vào mạch đó cũng bị mất điện. Thời gian ngừng cung cấp điện phụ thuộc vào thời gian sửa chữa máy cắt điện đó . Ngắn mạch trên thanh góp đưa đến cắt điện toàn bộ các phần tử. Ngay cả khi cần sửa chữa thanh góp hay các dao cách ly về phía thanh góp (gọi là dao cách ly thanh góp) cũng sẽ mất điện toàn bộ trong thời gian sửa chữa . Do những khuyết điểm trên, sơ đồ này chỉ được sử dụng khi yêu cầu về tính đảm bảo cung cấp điện không cao, các hộ tiêu thụ thuộc loại ba. Trường hợp này chỉ có một nguồn cung cấp . b. Sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn (hình 5.2)] Hình 5.2a Hình 5.2b Hình 5.2c Thanh góp được phân đoạn bằng một dao cách ly (hình 5.2a), hai dao cách ly (hình 5.2b), hoặc bằng máy cắt điện cùng hai dao cách ly (hình 5.2c). Số phân đoạn được phân theo số nguồn cung cấp. Mỗi phân đoạn có một nguồn cung cấp và một phần các mạch tải . Máy cắt hay dao cách ly phân đoạn thể đóng hay cắt khi vận hành bình thường. Điều này phụ thuộc vào sự lựa chọn cân nhắc của bộ phận vận hành, vì đóng hay cắt điều có ưu điểm khuyết điểm của nó. Dùng dao cách ly để phân đoạn rẽ tiền hơn nhưng không linh hoạt đảm bảo bằng phân đoạn bằng máy cắt điện . Khi đã phân đoạn bằng máy cắt thì các phụ tải loại một sẽ được cung cấp điện từ hai đường dây nối vào hai phân đoạn khác nhau, do đó không còn mất điện do bất kì nguyên nhân nào khi cần cắt, nghỉ một đường dây hay một phân đoạn . Khi cần sửa chữa chỉ tiến hành cho từng phân đoạn, việc cung cấp điện được chuyển cho phân đoạn kia . Khi sự cố trên một phân đoạn nào, máy cắt phân đoạn sẽ cắt cùng với máy cắt của các mạch trên phân đoạn đó, phân đoạn còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện bình thường. Tất nhiên trong thời gian này tính đảm bảo có giảm nhưng xác suất xuất hiện sự cố trong thời gian này thấp . Nếu bình thường làm việc trong chế độ máy cắt phân đoạn cắt thì nên đặt thêm bộ phận tự động đóng nguồn dự phòng. Nhờ bộ phận này khi mất nguồn cung cấp trên phân đoạn nào đó, máy cắt phân đoạn sẽ tự động đóng lại và phân đoạn được cung cấp từ phân đoạn kia . Với những ưu điểm đã nêu trên, sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt điện được sữ dụng rất rộng rãi trong các trạm biến áp cũng như nhà máy điện khi điện áp không cao lắm (10,22,35,110 kV) và số mạch không nhiều. Đặc biệt hiện nay máy cắt điện khí SF6 có độ tin cậy cao, thời gian cần bảo quản, sửa chữa ngắn, thời gian ngừng cung cấp điện do máy cắt sẽ rất bé, nên sơ đồ này càng được sử dụng rộng rãi hơn và là sơ đồ chủ yếu trong các trạm biến áp cung cấp điện hiện nay ở nước ta . c. Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thanh góp vòng c) a) b) Hình 5-3 Tất cả các phần tử được nối vào thanh góp vòng qua dao cách ly vòng (CLV), một máy cắt vòng (MCV) cùng hai dao cách ly hai bên được nối liên lạc giữa thanh góp vòng với thanh góp chính (hình 5.3a). Nhiệm vụ của máy cắt vòng MCV để thay lần lượt cho máy cắt của bất kì phần tử nào khi cần sửa chữa mà không cần phải ngừng cung cấp điện phần tử đó bằng cách đi vòng qua MCV, thanh góp vòng và CLV. Nếu có 2 phân đoạn có thể thực hiện theo sơ đồ (hình 5.3b) hoặc (hình 5.3c), nhờ có máy cắt vòng độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ tăng lên, tuy nhiên sơ đồ thêm phức tạp và tăng vốn đầu tư. Sơ đồ này chỉ được thực hiện chủ yếu với điện áp thường từ 110 KV trở lên và số đường dây nhiều . 2 . Sơ đồ hai hệ thống thanh góp MCG Hình 5.4 Đặc điểm của sơ đồ (hình 5.4) là có 2 hệ thống thanh góp đồng thời. Mỗi phần tử qua một máy cắt nhưng rẽ qua 2 dao cách ly để nối vào 2 thanh góp, giữa 2 hệ thống thanh góp có 1 máy cắy liên lạc (MCG). Hai hệ thống thanh góp có giá trị như nhau. Ưu điểm : Sơ đồ này có ưu điểm nổi bật là khi cần sửa chữa 1 máy cắt của phần tử nào đó, dùng máy cắt liên lạc MCG thay cho máy cắt này bằng cách chuyển đường đi qua thanh góp thứ 2, qua máy cắt MCG đi tắt qua máy cắt cần sửa chữa, các phần tử còn lại làm việc trên thanh góp I. Khuyết điểm : Khuyết điểm của sơ đồ 2 hệ thống thanh góp là phức tạp khi xây dựng cũng như vận hành, đặc biệt đóng cắt dao cách ly nếu như nhầm lẫn có thể gây hậu quả nghiêm trọng.  Sơ đồ này chỉ sử dụng với điện áp cao từ 110kV trở lên. 3 . Sơ đồ đa giác Hình 5.5 a. Sơ đồ 3 cạnh b. Sơ đồ 6 cạnh MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 MC6 D1 D2 Đặc điểm của sơ đồ này là tạo thành đa giác kín, số cạnh bằng số mạch trong sơ đồ, số máy cắt ít (số máy cắt trên số mạch là 1). Ưu điểm : Khi sửa chữa máy cắt bất kì, không có mạch nào mất điện,…số máy cắt bằng số mạch nên có lợi về kinh tế. Khuyết điểm : Khuyết điểm của sơ đồ đa giác là khi sửa chữa một máy cắt bất kì, đa giác không còn kín, đưa đến phân phối dòng điện qua máy cắt không đối xứng, dòng điện qua máy cắt có thể tăng gấp 2, 3 lần so với bình thường, do đó phải chỉnh định lại dòng điện cho các bảo vệ rơle…Đặc biệt khi số cạnh tăng nhiều dẫn đến khi sự cố trên một phần tử nào đo ùcó thể làm ngừng cung cấp điệncho một số mạch khác. Vì vậy chỉ sử dụng sơ đồ 3, 4, 5 và tối đa là 6 cạnh. Sơ đồ này thường sử dụng ở điện áp cao của các nhà máy thủy điện vì ở đây ít có khả năng phát triển đường dây và nguồn. III. CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/22kV Trạm biến áp 110/22kV thiết kế có các đặc điểm : Phía cao áp của trạm được cung cấp từ lưới điện 110kV bằng 2 lộ đường dây đến (lộ kép). Phía hạ áp của trạm có cấp 22kV cấp cho tải bằng 6 lộ ra. Theo các đặc điểm này, tham khảo các sơ đồ nối điện cơ bản và các yêu cầu cấp điện của phụ tải ta chọn sơ đồ nối điện chính cho trạm như sau : Hệ thống 110kV Dựa vào các đặc điểm ở trên ta chọn sơ đồ nối điện cho hệ thống cấp 110 kV này là loại sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn, thanh gó p 110kV được phân đoạn bằng máy cắt và dao cách ly. Ưu điểm : Vận hành đơn giản nhưng độ tin cậy cung cấp điện rất cao. Hệ thống 22kV Hệ thống phân phối 22kV của trạm cũng được thiết kế theo sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt, bình thường máy cắt phân đoạn mở (chỉ đóng máy cắt phân đoạn khi cắt vận hành 1 máy biến áp hay cần sửa chữa sự cố). Do đó sẽ hạn chế được dòng ngắn mạch và thực hiện bảo vệ rơle đơn giản hơn. Máy cắt sử dụng các tủ điện hợp bộ kiểu kéo có bao che bằng kim loại, lắp đặt trong nhà có đầy đủ các thiết bị đo lường như máy biến dòng điện, máy biến điện áp, chống sét và các thiết bị bảo vệ rơle. Sơ đồ nối điện của phương án 2 giống như phương án 1 nhưng thay máy biến áp 40 (MVA) bằng máy 63(MVA).