Đề cương môn phần điện trong NMĐ

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP
MÔN HỌC PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
CHƯƠNG 1: ĐỒ THỊ PHỤ TẢI VÀ CHẾ ĐỘ NỐI ĐẤT CỦA ĐIỂM TRUNG TÍNH
1.1. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CHÍNH CÁC LOẠI NMĐ
A. Nhà máy nhiệt điện:
+ Thời gian khởi động lâu
+ Hiệu suất thấp
+ Lượng điện tự dùng lớn
+ Vốn xây dựng nhỏ, thời gian xây dựng nhanh so với thủy điện
+ Gây ô nhiễm môi trường
B. Nhà máy thủy điện:
+ Thời gian xây dựng lâu nhất, chi phí xây dựng lớn nhất
+ Phụ tải địa phương nhỏ
+ Giá thành điện năng thấp nhất
+ Thời gian khởi động nhanh nhất
1.2. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI
+ Đồ thị phụ tải: Đường cong biểu diễn sự biến thiên công suất tiêu thụ của phụ tải hoặc
công suất phát của nhà máy theo thời gian. Trong đó trục tung biểu diễn đại lượng cơng
suất, trục hồnh biểu diễn đại lượng thời gian
+ Các hệ số đặc trưng của đồ thị phụ tải:

a. Cơng suất trung bình: Ptb =

A
T

Trong đó:
+A: Tổng điện năng tiêu thụ (Nếu phụ tải biến thiên liên tục thì tính theo cơng thức Ang
ở trên, nếu phụ tải khơng đổi theo 1 khoảng thời gian thì A = P1.Dt1 + P2 .Dt2 + ... )
+ T: Tổng thời gian làm việc, T = Dt1 + Dt2 + ...
b. Hệ số điền kín phụ tải: a pt =

P
A
= tb
T .Pmax Pmax

Trong đó:
+ A: Tổn điện năng tiêu thụ
1


+ T: Tổng thời gian làm việc
+ Pmax: Công suất lớn nhất của phụ tải (Đây là giá trị lớn nhất của P1, P2,…)
+ Ptb: Cơng suất trung bình của phụ tải
c. Thời gian sử dụng công suất cực đại: Tmax =

A
= a pt .T
Pmax

Bài tập ví dụ:
+ VD1: Cho bảng công suất của 1 phụ tải như trong bảng dưới đây. Tính lượng điện năng được
tiêu thụ trong một ngày đêm, cơng suất trung bình, hệ số điền kín, thời gian sử dụng cơng suất
cực đại của phụ tải?
t(h)

0÷6

6÷18

18÷24

P(kW)

60

90

80

Giải: Ta có bảng cơng suất phụ tải theo khoảng thời gian như sau:
t(h)

6

12

6

P(kW)

60

90

80

Điện năng tiêu thụ: A = P1.Dt1 + P2 .Dt2 + P3 .Dt3 = 60.6 + 90.12 + 80.6 = 1920 (kWh)
Tổng thời gian sử dụng: T = t1 + t2 + t3 = 6+12+6 = 24 (h)
A 1920

Cơng suất trung bình: Ptb = =
= 80 (kW)
T
24
Cơng suất lớn nhất: Pmax = max (P1, P2, P3) = max (60,90,80) = 90 (kW)
Hệ số điền kín phụ tải: a pt =

Ptb
80
=
= 0,89
Pmax 90

Thời gian sử dụng công suất cực đại: Tmax =

A 1920
=
= 21,3 (h)
Pmax
90

1.3. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐIỂM TRUNG TÍNH TRONG HTĐ
1.3.1. Trong mạng điện 3 pha đối xứng, khi làm việc bình thường (của cả 3 loại mạng
điện có trung tính cách điện với đất, trung tính nối đất trực tiếp, trung tính nối đất qua
cuộn dập hồ quang) thì:
+ Biên độ điện áp của các pha bằng nhau: UA = UB = UC và lệch nhau 1 góc 1200
+ Điện áp của điểm trung tính U0 = 0 bằng điện áp của cuộn dập hồ quang
+ Dòng điện dung của các pha lệch nhau 1 góc 1200 và có biên độ bằng nhau
+ Dịng điện dung chạy xuống đất có giá trị bằng 0
+ Dòng điện dung do điện áp pha sinh ra sẽ vượt trước điện áp pha đó 1 góc 900

1.3.2. Mạng điện có trung tính cách điện với đất khi có 1 pha chạm đất trực tiếp:
+ Điện áp của pha chạm đất = 0
+ Điện áp điểm trung tính U0 = Upha
+ Điện áp dây của 2 pha còn lại không đổi
+ Điện áp pha của 2 pha không chạm đất tăng 3 lần và bằng điện áp dây:
Uphamới = 3 .Upha = Udây
2


+ Dịng điện điện dung của các pha khơng chạm đất tăng lên √3 lần so với dòng điện điện dung
của các pha khi làm việc bình thường
+ Dịng điện điện dung tại chỗ chạm đất tăng 3 lần so với dòng điện điện dung của các pha khi
làm việc bình thường

1.3.3. Mạng điện có trung tính cách điện với đất khi có 1 pha chạm đất khơng trực tiếp:
+ Điện áp của pha chạm đất ≥ 0
+ Điện áp điểm trung tính U0 = 0÷Upha
+ Điện áp pha của 2 pha khơng chạm đất 1÷ 3 lần và bằng điện áp dây:
Uphamới =1÷ 3 .Upha
+ Dịng điện điện dung của các pha khơng chạm đất 0÷√3 lần so với dịng điện điện dung của
các pha khi làm việc bình thường
+ Dòng điện điện dung tại chỗ chạm đất tăng √3÷3 lần so với dịng điện điện dung của các pha
khi làm việc bình thường

1.3.4. Mạng điện có trung tính nối đất trực tiếp khi có 1 pha chạm đất trực tiếp:
+ Điện áp của pha chạm đất = 0
+ Điện áp điểm trung tính U0 = Upha
+ Điện áp dây của 2 pha cịn lại khơng đổi
+ Điện áp pha của 2 pha không chạm đất bằng điện áp pha (khơng đổi):

Uphamới =Upha
1.3.5. Mạng điện có trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang khi có 1 pha chạm đất trực
tiếp:
+ Giống như mạng điện có trung tính cách điện với đất
+ Điện áp trên cuộn dập hồ quang = Upha
1.3.6. Các mạng điện tương ứng với cấp điện áp và lý do:
+ Mạng điện có trung tính nối đất trực tiếp: 110kV, 220 kV, 500 kV (Lý do: Giảm chi phí đầu tư,
thiết kế cách điện của lưới điện theo điện áp pha), 0,4 kV (Lý do: An toàn và cho phép các phụ
tải điện sử dụng cả điện áp dây và điện áp pha), 22 kV (Lý do: An tồn)
+ Mạng điện có trung tính cách điện với đất: 6 kV, 10 kV, 35kV

3


CHƯƠNG 2: MÁY BIẾN ÁP
2.1. Khái quát chung:
+ Máy biến áp lực (MBA) là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện
từ, thực hiện nhiệm vụ biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác cho phù hợp
với yêu cầu truyền tải và phân phối năng lượng điện. Máy biến áp lực thường là: máy biến áp 2
cuộn dây, máy biến áp 3 cuộn dây, máy biến áp tự ngẫu
2.1.1. Phân loại máy biến áp:
+ Máy biến áp kiểu khô: Cách điện là điện môi rắn, làm mát bằng khơng khí
+ Máy biến áp kiểu dầu: Cách điện và môi trường làm mát chủ yếu là dầu
2.2. Máy biến áp tự ngẫu:
2.2.1. Định nghĩa MBA tự ngẫu:
+ Gồm hai cuộn dây riêng biệt, trong đó phía cao áp và trung áp chung nhau một cuộn dây đấu
Y0, và cuộn dây cịn lại là cuộn hạ áp đấu hình Δ. Trong máy biến áp tự ngẫu các cuộn dây vừa
liên hệ với nhau bằng từ trường vừa liên hệ với nhau bằng điện trường.
+ Hệ số có lợi của máy biến áp tự ngẫu: 𝛼 =

!!đ# "!$đ#
!!đ#

+ Công suất tính tốn của MBA tự ngẫu: Stt = α.Sđm . Kích thước các cuộn dây và lõi thép của máy
biến áp tự ngẫu được chế tạo theo cơng suất tính toán
+ Máy biến áp tự ngẫu được ký hiệu bằng AT
2.2.2. Các chế độ truyền tải công suất của máy biến áp tự ngẫu

2.2.2.1. Xác định cuộn dây mang tải nặng nhất:
+ Máy biến áp tự ngẫu làm việc ở chế độ truyền tải cơng suất đồng thời từ phía hạ áp và cao áp
sang phía trung áp thì cuộn dây chung sẽ mang tải nặng nề nhất
+ Máy biến áp tự ngẫu làm việc ở chế độ truyền tải cơng suất đồng thời từ phía hạ áp và trung áp
sang phía cao áp thì cuộn dây nối tiếp sẽ mang tải nặng nề nhất
+ Máy biến áp tự ngẫu làm việc ở chế độ truyền tải công suất từ phía hạ áp lên hai phía trung áp
và cao áp thì cuộn dây hạ áp sẽ mang tải nặng nề nhất
2.2.2.2. Cơng thức tính cơng suất các cuộn dây:
a. Nếu hệ số cơng suất cos𝜑 của phía cao và phía trung bằng nhau thì:
+ Cơng suất cuộn chung trong chế độ truyền từ cao, hạ sang trung và ngược lại: Sch = α.SC + SH
+ Công suất cuộn nối tiếp trong chế độ truyền từ trung, hạ lên cao và ngược lại: Snt = α.(ST+SH)
+ Công suất cuộn hạ trong chế độ truyền từ hạ áp lên cao áp, trung áp và ngược lại: SH=SC+ST
4


Ví dụ:
+ Máy biến áp tự ngẫu có cơng suất định mức 300 MVA, điện áp định mức các cấp 220/110/11
kV. Công suất truyền tải từ cao áp về trung áp có giá trị trung bình 60 MVA, cosφ=0,87 và cơng
suất tải từ hạ áp lên trung áp có giá trị trung bình 110 MVA, cosφ=0,87. Tính cơng suất của cuộn
dây chung MBA
Giải:
SC = 60 MVA, SH = 110 MVA, 𝛼 =

!!đ# "!$đ#
!!đ#

=

##$"%%$
##$

= 0,5

Sch = α.SC + SH = 0,5.60+110 = 140 MVA
+ Máy biến áp tự ngẫu có cơng suất định mức 300 MVA, điện áp định mức các cấp 220/110/11
kV. Công suất truyền tải từ hạ áp lên cao áp có giá trị trung bình 60 MVA, cosφ=0,87 và cơng
suất tải từ trung áp lên cao áp có giá trị trung bình 110 MVA, cosφ=0,87. Tính cơng suất của
cuộn dây nối tiếp MBA
Giải:
SH = 60 MVA, ST = 110 MVA, 𝛼 =

!!đ# "!$đ#
!!đ#

=

##$"%%$
##$

= 0,5

Snt = α.(SH + ST) = 0,5.(60+110) = 85 MVA

+ Máy biến áp tự ngẫu có cơng suất định mức 300 MVA, điện áp định mức các cấp 220/110/11
kV. Công suất truyền tải từ hạ áp lên cao áp có giá trị trung bình 60 MVA, cosφ=0,87 và công
suất tải từ hạ áp lên trung áp có giá trị trung bình 110 MVA, cosφ=0,87. Tính công suất của cuộn
dây hạ áp MBA
Giải:
SC = 60 MVA, ST = 110 MVA
SH = SC + ST = 60+110 = 170 MVA
b. Nếu hệ số công suất cos𝜑 của phía cao và phía trung khác nhau thì:
+ Cơng suất cuộn chung trong chế độ truyền từ cao, hạ sang trung và ngược lại:
𝑆&' = %(

𝑈( − 𝑈)
𝑈( − 𝑈)
. 𝑃( + 𝑃* )# +(
. 𝑄( + 𝑄* )#
𝑈(
𝑈(

+ Công suất cuộn nối tiếp trong chế độ truyền từ trung, hạ lên cao và ngược lại:
𝑆+, =

𝑈( − 𝑈)
. /(𝑃) +𝑃* )# + (𝑄) +𝑄* )#
𝑈(

+ Công suất cuộn hạ trong chế độ truyền từ hạ áp lên cao áp, trung áp và ngược lại:
𝑆'- = /(𝑃) +𝑃( )# + (𝑄( +𝑄( )#
5

Trong các chế độ này, nếu đầu bài cho S và cosφ các phía thì ta phải tính ra P = S.cosφ và
𝑄 = /𝑆 # − 𝑃 #

2.2.3. So sánh máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp 3 cuộn dây
+ Tổn hao công suất của MBA tự ngẫu so với MBA 3 cuộn dây có cùng cơng suất nhìn chung
nhỏ hơn, trừ trường hợp MBA tự ngẫu làm việc ở chế độ tăng áp.
+ Kích thước, giá thành, trọng lượng của máy biến áp tự ngẫu thường nhỏ hơn MBA 3 cuộn dây
2.3. Sử dụng 7 nguyên tắc để xây dựng sơ đồ nối điện
2.3.1. Ngun tắc 1: Khi khơng có phụ tải địa phương, hoặc cơng suất phụ tải địa phương thoả mãn điều
kiện:

%đ"#$%
&.%đ#&

× 100 ≤ 15% thì sơ đồ nối điện của nhà máy điện khơng cần sử dụng thanh góp ở cấp điện áp

máy phát

2.3.2. Nguyên tắc 2: Trong trường hợp có thanh góp điện áp máy phát thì phải chọn số lượng tổ
MF ghép lên thanh góp này sao cho khi 1 tổ trong chúng nghỉ khơng làm việc thì các tổ cịn lại
phải đảm bảo cơng suất cho phụ tải địa phương và phụ tải tự dùng cho các tổ MF này
2.3.3. Trong trường hợp có 3 cấp điện áp ( điện áp MF, điện áp trung và điện áp cao) nếu thỏa
mãn cả 2 điều kiện sau thì nên dùng 2 MBA tự ngẫu làm liên lạc. Nếu một trong 2 điều kiện
khơng thỏa mãn thì dùng 2 MBA 3 cuộn dây:
- Lưới điện phía trung và phía cao đều là lưới trung tính trực tiếp nối đất
- Hệ số có lợi: 𝛼 =

!! "!$
!!

≤ 0,5

Ví dụ:
VD1
VD2
VD3
Cao
220 kV
110 kV
500 kV
Cấp điện áp
Trung
110 kV
35 kV
220 kV
Hạ
10 kV
10 kV
22 kV
Loại máy biến áp liên lạc
Máy biến
Máy biến áp 3
Máy biến áp tự
tương ứng
áp tự ngẫu
cuộn dây
ngẫu
2.3.4. Nguyên tắc 4: Chọn số lượng bộ MF-MBA hai cuộn dây ghép thẳng lên thanh góp (
TBPP) cấp điện áp tương ứng trên cơ sở công suất cấp và công suất tải tương ứng. Cần lưu ý
rằng trong trường hợp MBA liên lạc là MBA ba cuộn dây thì việc ghép số bộ MF-MBA hai cuộn

dây bên trung phải thỏa mãn điều kiện: tổng công suất định mức các máy phát ghép bộ phải nhỏ
hơn cơng suất min của phụ tải phía trung. Điều kiện này để đảm bảo không cho công suất truyền
tải qua 2 lần MBA ( MBA bộ và MBA ba cuộn dây), nhằm giảm tổn thất điện năng trong MBA.
Nhưng điều này không cần thiết đối với trường hợp MBA liên lạc là MBA tự ngẫu vì đối với tự
ngẫu khuyến khích chế độ truyền tải cơng suất từ trung sang cao
Ví dụ:
6


SđmF
75
75
Phụ tải cực đại trung áp
140
130
Phụ tải cực đại cao áp
70
80
Loại máy biến áp liên lạc
MBA tự ngẫu
MBA 3 cuộn dây
Số bộ có thể ghép lên thanh góp phía trung
1-2 bộ
Tối đa 1 bộ
2.3.5. Mặc dù có 3 cấp điện áp nhưng cơng suất phụ tải phía trung q nhỏ thì khơng nhất thiết
phải dùng MBA ba cấp điện áp ( ba cuộn dây hay tự ngẫu) làm liên lạc. Khi đó có thể coi đây là
phụ tải được cấp điện từ trạm biến áp đối với sơ đồ là trạm hai MBA lấy điện trực tiếp từ hai đầu
cực MF hay thanh góp ( TBPP) phía điện áp cao.
2.3.6. Mặc dù có ba cấp điện áp, khơng nhất thiết phải có nối bộ MF- MBA liên lạc. Các bộ MFMBA 2 cuộn dây ở 2 phía điện áp được sắp xếp tương ứng công suất phụ tải của chúng, cịn 2
MBA tự ngẫu liên lạc khơng có nối trực tiếp với MF điện. Trường hợp này hay áp dụng khi

lượng cơng suất trao đổi giữa 2 phía cao- trung là không lớn, công suất định mức của tự ngẫu
không quá lớn, lúc này sẽ hiệu quả kinh tế hơn so với việc dùng bộ MF- MBA liên lạc. Nhưng
nếu cơng suất trao đổi giữa phía cao- trung lớn thì dùng sơ đồ này sẽ không kinh tế bởi công suất
định mức của chúng lớn mà vận hành lại phức tạp. Trong sơ đồ này, phụ tải địa phương không
lấy điện từ đầu cực MF mà lấy điện trực tiếp từ phía hạ của MBA liên lạc.
2.3.7. Đối với nhà máy điện có cơng suất một tổ máy nhỏ có thể ghép chung một sộ MF cùng
một MBA, nhưng phải đảm bảo nguyên tắc tổng công suất các tổ MF phải nhỏ hơn cơng suất dự
trữ nóng của HTĐ. Trường hợp này mỗi tổ máy phải có riêng một máy cắt để thuận lợi hòa MF
*)
vào lưới: ∑ 𝑆đ/0 ≤ 𝑆12
VD:
*)
+ Công suất của 1 tổ máy phát là SđmF = 75 MVA, công suất dự trữ quay hệ thống 𝑆12
=130
3 *$

MVA => 3 () =
đ#+

%4$
56

= 1,73 < 2 => Chỉ có thể ghép tối đa 1 máy phát điện với 1 máy biến áp

*)
+ Công suất của 1 tổ máy phát là SđmF = 75 MVA, công suất dự trữ quay hệ thống 𝑆12
=170
3 *$

MVA => 3 () =

đ#+

%5$
56

= 2,26 < 3 => Có thể ghép tối đa 2 máy phát điện với 1 máy biến áp

2.4. Chọn công suất định mức của máy biến áp và kiểm tra điều kiện quá tải, phân bố công suất
trong sơ đồ:
2.4.1. Chọn công suất định mức, loại máy
+ Điều kiện chọn công suất định mức của MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây:
1
𝑆đ"# ≥ 𝑆đ"$%Đ − 𝑆'(")*
𝑛
Máy biến áp 2 cuộn dây khơng có thiết bị điều chỉnh dưới tải do phụ tải bằng phẳng, việc điều chỉnh điện
áp phía cao áp của MBA thường được thực hiện thơng qua hệ thống kích từ của MPĐ
7


+ Điều kiện chọn công suất định mức của MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 3 cuộn dây:
𝑆đ"# ≥ 𝑆đ"$%Đ
+ Điều kiện chọn công suất định mức của MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA tự ngẫu liên lạc
𝑆đ"# ≥

1
𝑆
𝛼 đ"$%Đ

MBA liên lạc phải chọn loại MBA có thiết bị điều chỉnh điện áp dưới tải do công suất chạy qua chúng
thay đổi cả về trị số và về chiều làm cho điện áp của mỗi phía có sự thay đổi theo thời gian

MBA tự ngẫu ln cần phải có cuộn dây hạ áp đấu theo kiểu tam giác để khử các sóng hài bậc cao do
cuộn dây phía cao áp và trung áp đều đấu hình sao sinh ra.
Đầu ra phía cao áp và phía trung áp của MBA tự ngẫu phải đặt chống sét van để bảo vệ cho MBA chống
lại các sóng q điện áp truyền từ phía cao áp sang phía trung áp và ngược lại
MBA tự ngẫu chỉ được sử dụng khi mạng điện áp phía cao áp và trung áp đều có trung tính nối đất trực
tiếp do nếu để trung tính cách điện, xảy ra chạm đất 1 pha trong mạng điện cao áp sẽ gây quá điện áp phía
trung áp của MBA
2.4.2. Kiểm tra điều kiện quá tải
+ Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố của máy biến áp tự ngẫu:
𝐾+',- . 𝛼. 𝑆đ"# ≥ 𝑆.'")*
+ Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố của MBA hai cuộn dây và MBA ba cuộn dây:
𝐾+',- . 𝑆đ"# ≥ 𝑆.'")*
Trong đó: hệ số quá tải sự cố (Kqtsc) =1,4 đối với MBA dầu làm mát bằng khơng khí, trong hệ thống có
MBA lưu động dự trữ
2.4.3. Phân bố công suất trong sơ đồ:
+ Phân bố công suất cho MBA trong sơ đồ bộ MPĐ-MBA 2 cuộn dây: Bằng phẳng trong suốt 24 giờ
+ Phân bố công suất cho MBA liên lạc trong sơ đồ nối điện của nhà máy điện: Dựa trên cơ sở cân bằng
giữa công suất phát và công suất phụ tải của tồn nhà máy
2.5. Dịng điện cưỡng bức:
+ Dịng điện cưỡng bức của đường dây kép là dòng điện lớn nhất có thể đi qua một đường dây trong tình
trạng đường dây cịn lại khơng làm việc
+ Dịng điện cưỡng bức của thanh góp phía trung áp và cao áp của nhà máy điện được lấy gần đúng bằng
giá trị lớn nhất của dòng điện cưỡng bức của các mạch nối lên thanh góp đó
+ Dịng điện cưỡng bức của mạch máy phát điện bằng 1,05 dòng điện định mức của máy phát đó
VD:
+ Tính dịng điện cưỡng bức chạy qua 1 mạch đường dây của một đường dây kép truyền tải ở cấp điện áp
110 kV, cung cấp cho phụ tải 3 pha có cơng suất 70 MW, cosφ=0,85
8

Giải:
P = 70 MW, cosφ=0,85, U =110 kV
𝐼-/ = 2.

𝑃
2. √3. 𝑐𝑜𝑠𝜑. 𝑈

= 2.

70. 100
2. √3. 0,85.110

= 432(𝐴)

+ Tính dịng điện cưỡng bức ở phía cao áp của MBA tự ngẫu có cơng suất ở phía cao áp (220 kV) ở chế
độ cưỡng bức là 110 MVA.
Giải:
S = 110 MVA, U =220 kV
𝐼-/ =

𝑆
√3. 𝑈

=

110. 100
√3. 110

= 577(𝐴)

+ Tính dịng điện cưỡng bức của mạch máy phát có cơng suất định mức là 110 MW, cosφ=0,85, điện áp
định mức 10,5 kV.
Giải:
P = 110 MW, cosφ=0,85, U =10,5 kV
𝐼-/ = 1,05.

𝑃
√3. 𝑐𝑜𝑠𝜑. 𝑈

= 1,05.

9

110
√3. 0,85.10,5

= 7,47(𝑘𝐴)


CHƯƠNG 3: TÁC ĐỘNG NHIỆT VÀ TÁC ĐỘNG ĐỘNG CỦA DỊNG ĐIỆN
3.1. Tác động nhiệt của dịng điện:
3.1.1. Tác động nhiệt của dịng điện khi làm việc bình thường
+ Phương trình cân bằng nhiệt: Qcấp = Qtỏa =>

R.I 2 .dt = G.C.du + q.F .(t - t 0 ).dt
2
t ù
é R.I 2
R
.

I
-t
=>!t ¥ = lim ê
(1 - e T ) + q1.e T ỳ =
t đƠ q.F
ở
ỷ q.F
Trong ú: G: Khối lượng của vật liệu; C: Tỷ nhiệt của vật liệu làm dây dẫn; q: suất tỏa nhiệt bề mặt
của dây dẫn, F: diện tích tỏa nhiệt bề mặt của dây dẫn, t : Nhiệt độ của dây dẫn; R: Điện trở của dây
dẫn; I: Cường độ dòng điện đi qua dây dẫn
+ Nhiệt lượng sinh ra khi dòng điện đi qua dây dẫn:
-

Tỷ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn
Tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dịng điện đi qua dây dẫn

+ Nhiệt lượng tỏa ra môi trường của dây dẫn:
-

Tỷ lệ thuận với diện tích mặt ngồi của dây dẫn, hiệu nhiệt độ của dây dẫn và mơi trường

+ Điều kiện ổn định nhiệt cho khí cụ điện và dây dẫn khi làm việc bình thường (điều kiện phát nóng lâu
dài):

Ibt £ I cphc = K1.K2 .ICP , với ICP là dòng điện cho phép

3.1.2. Tác động nhiệt của dòng điện khi ngắn mạch:
+ Xung lượng nhiệt của dịng điện ngắn mạch là tích phân theo thời gian của bình phương giá trị hiệu
dụng dịng ngắn mạch trong thời gian ngắn mạch
+ Xung lượng nhiệt khi ngắn mạch: BN = BNck + BNkck

3
+ Xung lượng nhiệt thành phần khơng chu kỳ: BNkck = 𝐼-12
. 𝑇)

Trong đó: 𝐼-12 : Cường độ dòng điện ngắn mạch chu kỳ (tại thời điểm t = 0); 𝑇) : Hằng số thời
gian tắt dần của dịng điện ngắn mạch thành phần khơng chu kỳ
VD:
+ Tính xung lượng nhiệt thành phần khơng chu kỳ, biết dòng điện ngắn mạch chu kỳ tại thời điểm t = 0 là
Ick0 =20 kA, hằng số thời gian tắt dần của dòng điện ngắn mạch thành phần không chu kỳ là Ta = 0,05s
3
Giải: BNkck = 𝐼-12
. 𝑇) =202.0,05= 20 kA2.s

+ Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ BNck:

10


1 2
2
I ckti-1 + I ckt
i
2
Dti = ti - ti -1
2
I tbi
=

(

)

n
1 n 2
2
BNck = å I tb2i .Dti = .å ( I ckt
+ I ckt
).Dti
i -1
i
2
1
1

+ Tác động nhiệt của dịng ngắn mạch đối với dây dẫn khơng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường
+ Điều kiện ổn định nhiệt của khí cụ điện khi ngắn mạch: 𝐼45đ" @𝑡45đ" ≥ @𝐵6
3.2. Tác động động của dòng điện khi làm việc bình thường và khi ngắn mạch
Cơng thức tính lực điện động của dòng ngắn mạch 3 pha của 3 thanh dẫn đơn đặt cùng trên mặt phẳng
ngang:

l
F (3) = 1, 76.K hd .10-8. .(ixk(3) )2 (kG)
a
Trong đó: Khd: hệ số hình dáng, phụ thuộc vào kích thước của vật dẫn, a: Khoảng cách giữa các pha (cm),
l: chiều dài thanh dẫn ( cm), ixk: dịng điện xung kích khi ngắn mạch chạy trên thanh dẫn (A)
Từ công thức trên ta có thể tính được chiều dài thanh dẫn l, khoảng cách giữa các pha a, hệ số hình dáng
Khd, cường độ dịng điện xung kích ixk theo cơng thức sau:
𝑙=

𝐹. 𝑎

3
1,76. 𝐾5( . 1078 . 𝑖*1

3
1,76. 𝐾5( . 1078 . 𝑙. 𝑖*1
𝑎=
𝐹

𝐾5( =

𝐹. 𝑎
3
1,76. 𝑙. 1078 . 𝑖*1

𝐹. 𝑎
𝑖*1 = H
1,76. 𝐾5( . 1078 . 𝑙

VD:
Tính lực điện động của dòng ngắn mạch 3 pha của 3 thanh dẫn đặt cùng trên mặt phẳng ngang, biết: Hệ
số hình dáng của thanh dẫn Khd = 1; khoảng cách giữa 2 sứ liền nhau của 1 pha l = 120 cm; khoảng các
giữa các pha a = 45 cm, giá trị dịng điện xung kích ixk = 6,8 kA?
Giải:
𝐹=

3
1,76. 𝐾5( . 1078 . 𝑙. 𝑖*1
1,76.1. 1078 . 120. 68003
=
= 2,17𝑘𝐺

𝑎
45

11


+ Lực điện động của dòng điện ngắn mạch 3 pha đi qua dây dẫn không phụ thuộc vào nhiệt độ mơi
trường
+ Hồ quang điện sẽ xuất hiện khi đóng/mở máy cắt, do đo các máy cắt phải có buồng dập hồ quang để
loại bỏ hồ quang điện

12


CHƯƠNG 4: KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ DÂY DẪN
4.1. Chức năng, điều kiện chọn của các khí cụ điện và dây dẫn
4.1.1. Máy cắt điện:
a. Chức năng: Dùng để đóng cắt mạch điện khi bình thường và khi có sự cố
b. Điều kiện chọn:
Uđm ≥ Uđmmạng
Điều kiện chọn dòng điện định mức của máy cắt điện: Iđm ≥ Icb
Điều kiện chọn dòng điện cắt định mức của máy cắt : Icđm ≥ I’’(3)
iđ.đm ≥ ixk(3)
I2nhđm.tnh ≥ BN
c. Cấu tạo: Có bộ phận dập hồ quang có thể là khí SF6 , dầu… Bộ phận dập hồ quang này có tác dụng khử
hoặc giảm nhanh q trình ion hố; làm tăng q trình khử ion trong hồ quang
4.1.2. Dao cách ly:
a. Chức năng:
+ Tạo ra khoảng hở cách điện trông thấy được giữa bộ phận đã được cắt điện và bộ phận đang làm việc để
đảm bảo an toàn cho người sửa chữa

+ Chức năng của dao cách ly nối đất: Khử các điện tích dư nhằm đảm bảo an tồn cho cán bộ/nhân viên
vận hành trong khi sửa chữa thiết bị. Dao cách ly nối đất khơng dẫn dịng điện khi làm việc bình thường
+ Chức năng của bộ phận liên động cơ khí giữa dao nối đất và dao cách ly: Để đảm bảo dao cách ly chỉ
đóng được khi dao nối đất đã mở và ngược lại
b. Điều kiện chọn:
Uđm ≥ Uđmmạng
Iđm ≥ Icb
iđ.đm ≥ ixk(3)
I2nhđm.tnh ≥ BN
c. Cấu tạo: Khơng có bộ phận dập hồ quang nên khơng đóng/cắt được dịng điện lớn
4.1.3. Kháng điện
a. Chức năng: Giảm dòng điện ngắn mạch
b. Điều kiện chọn: điện áp, dòng điện, điện kháng ngắn mạch phần trăm x%
c. Cấu tạo: Là cuộn dây khơng có lõi thép, có điện kháng rất lớn so với điện trở
4.1.4. Thanh dẫn cứng, thanh dẫn mềm, cáp điện
a. Chức năng: Dẫn điện. Đặc biệt với thanh dẫn cứng mang tới ưu điểm là giảm khoảng cách giữa các
pha, giữa các phần mang điện hoặc với đất
b. Điều kiện chọn:
+ Chọn theo điều kiện mật độ dòng điện kinh tế (thường sử dụng đối với cáp điện): S =
13

9!"
:#"


+ Chọn theo điều kiện dịng điện phát nóng cho phép (thường sư dụng với thanh dẫn cứng, mềm):
Icp ≥ Icb/khc
+ Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt: 𝑆 ≥

;#$

<

+ Điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt của cáp khi có ngắn mạch: Scap ³ Smin
+ Hình dáng tiết diện của thanh dẫn cứng phụ thuộc vào dòng điện tải:
- Với dòng điện dưới 1000A: Sử dụng thanh dẫn có tiết diện hình chữ nhật đơn
- Với dịng điện từ 1000A-3000A: Sử dụng thanh dẫn có tiết diện hình chữ nhật ghép
- Với dòng điện từ 3000A-8000A: Sử dụng thanh dẫn có tiết diện hình máng
- Với dịng điện hơn 8000A: Sử dụng thanh dẫn có tiết diện hình ống
+ Kiểm tra lực điện động với thanh dẫn cứng:
- Mômen uốn tác động lên một nhịp thanh dẫn: 𝑀 =

=.?
@2

, 𝑘𝐺. 𝑐𝑚

$

- Ứng suất tính tốn của vật liệu thanh dẫn: 𝛿'' = A , 𝑘𝐺/𝑐𝑚3 . Ứng suất cho phép của đồng là

1400 kG/cm2, của nhôm là 700 kG/cm2

+ Kiểm tra điều kiện vầng quang của thanh dẫn mềm:
𝑈B+ ≥ 𝑈đ"CD
𝑎
𝑈B+ = 84𝑚𝑟𝑙𝑔 , 𝑘𝑉
𝑟
Trong đó: m: Hệ số có xét đến độ xù xì bề mặt dây dẫn; r: Bán kính ngồi của dây; a: Khoảng
cách giữa các trục dây dẫn;
c. Cấu tạo: Đồng, nhôm, hợp kim nhơm, nhơm lõi thép. Trong đó đồng dẫn điện, dẫn nhiệt tốt nhất và ít

bị ăn mịn hóa học nên nếu cùng mang 1 phụ tải thì dây dẫn đồng cho tiết diện nhỏ nhất
4.1.5. Máy biến điện áp (BU):
a. Chức năng: Dùng để biến đổi điện áp từ điện áp sơ cấp có trị số lớn (thường có trị số > 1000V) xuống
điện áp thứ cấp tiêu chuẩn (100V, 100/√3V), để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle, tự động
hoá, kiểm tra cách điện trong mạng điện. Khi vận hành cuộn dây thứ cấp luôn được nối đất an tồn để đề
phịng cách điện giữa cao áp và hạ áp bị chọc thủng, gây nguy hiểm cho người vận hành và dụng cụ ở
mạch thứ cấp. Không được để ngắn mạch cuộn dây thứ cấp của máy biến điện áp (BU). Khi làm việc BU
có thể coi luôn làm việc ở chế độ không tải
b. Điều kiện chọn:
Sơ đồ nối dây và kiểu máy biến điện áp
Điều kiện về điện áp
Cấp chính xác
Cơng suất định mức
Chọn dây dẫn nối giữa biến điện áp và dụng cụ đo lường
14


c. Cấu tạo: Giống máy biến ap. Các dụng cụ đo được mắc song song vào phía thứ cấp của máy biến điện
áp (BU)
4.1.6. Máy biến dòng điện (BI):
a. Chức năng: Dùng để biến đổi dòng điện sơ cấp về dòng điện định mức thứ cấp tiêu chuẩn là 1A (hoặc
5A, 10A). Khi vận hành cuộn dây thứ cấp luôn được nối đất an toàn để khi cách điện giữa cuộn sơ cấp và
thứ cấp bị chọc thủng thì khơng gây nguy hiểm cho người vận hành và thiết bị. Và khi vận hành khơng
được để hở mạch phía cuộn dây thứ cấp. Khi làm việc BI có thể coi luôn làm việc ở chế độ ngắn mạch
b. Điều kiện chọn
c. Cấu tạo: Giống như máy biến áp. Số vòng dây sơ cấp rất ít cịn số vịng dây thứ cấp rất nhiều. Các
dụng cụ đo được mắc nối tiếp vào phía thứ cấp của máy biến dịng điện (BI)

15

CHƯƠNG 5: SƠ ĐỒ THIẾT BỊ PHÂN PHỐI VÀ TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN
5.1. Sơ đồ thiết bị phân phối:
+ Sơ đồ 1 HTTG: có 1 máy cắt / 1 mạch. Khi sửa chữa bất kỳ 1 thiết bị nào (máy cắt, thanh góp,
dao cách ly thanh góp) hoặc ngắn mạch thì tất cả các mạch đều mất điện
D1

D2

MCD1

MCD2
DCLTGD1

TG
DCLTGN1
MCN1

MCN2

N1

N2

+ Sơ đồ 1 HTTG có phân đoạn bằng các dao cách ly
D1

PÐ1

D3

D2

D4

PÐ2

DCLPÐ1
DCLPÐ2

N1

N2

+ Sơ đồ 1 HTTG có phân đoạn bằng máy cắt điện và dao cách ly: khi sửa chữa máy cắt điện của
1 mạch bất kì thì chỉ có mạch có máy cắt phải sửa chữa bị mất điện. Khi sửa chữa phân đoạn
PĐ1 thì đường dây D1, D2, và mạch nguồn N1 bị mất điện. Khi sửa chữa phân đoạn PĐ2 thì
đường dây D3, D4 và mạch nguồn N2 bị mất điện. Khi sửa chữa máy cắt phân đoạn thì khơng
phần tử nào mất điện. Sơ đồ dưới có 4 mạch đường dây và 2 mạch nguồn.
D3

D2

D1

PÐ1

MCDPÐ

N1

D4

PÐ2

N2

+ Sơ đồ 1 HTTG có phân đoạn và có thanh góp vịng: thanh góp vịng (TGV) được sử dụng khi
sửa chữa máy cắt của một mạch bất kỳ

16


D2

D1

TGv

DCLVD1

DCLvN2

DCLv
MCD1

MCv

DCLv2
DCLv1

N1

N2

+ Sơ đồ 2 HTTG có 1MCĐ/1 mạch: Khi sự cố trên thanh góp làm việc (giả thiết 1 thanh góp làm
việc, 1 thanh góp dự phịng) thì tất cả các mạch đều mất điện tạm thời trong thời gian chuyển đổi
sang làm việc trên thanh góp dự phịng. Khi sửa chữa thanh góp làm việc (giả thiết 1 thanh góp
làm việc, 1 thanh góp dự phịng) hoặc khi sửa chữa thanh góp (giả thiết 2 thanh góp làm việc
song song) thì khơng có mạch nào bị mất điện. Khi sửa chữa máy cắt của một mạch bất kỳ thì
chỉ mạch đó bị mất điện tạm thời
D1

TG1

D3

D2

1

2

3

4

5

6

11
MCLL
12

TG2
7

8

9

N1

10

N2

+ Sơ đồ 2 HTTG có 3MCĐ/2 mạch (hay là sơ đồ một rưỡi): Khi sửa chữa 1 máy cắt bất kỳ thì
khơng có mạch nào bị mất điện. Khi sự cố 1 HTTG thì khơng có mạch nào bị mất điện

+ Sơ đồ 2 HTTG có 2 MCĐ/1 mạch: Khi sửa chữa máy cắt của một mạch bất kỳ thì khơng có
mạch nào bị mất điện. Khi sự cố 1 HTTG thì khơng có mạch nào bị mất điện

17


+ Sơ đồ cầu có máy cắt điện nằm về phía đường dây: Khi sự cố ngắn mạch trên 1 đường dây thì
chỉ có đường dây đó bị mất điện

18

+ Sơ đồ cầu có máy cắt điện (MCĐ) nằm về phía máy biến áp: Khi sự cố ngắn mạch trên 1
đường dây thì một máy biến áp bị mất điện tạm thời, đường dây đó bị mất điện trong suốt thời
gian sửa chữa

5.2. Tự dùng trong nhà máy điện:
+ Phụ tải tự dùng trong nhà máy điện bao gồm tập hợp các thiết bị điện phục vụ cho sự vận hành
của nhà máy điện
+ Điện tự dùng của nhà máy thủy điện là thấp nhất. Với nhà máy thủy điện công suất nhỏ, điện
tự dùng thường sử dụng 1 cấp điện áp 0,4 kV còn với nhà máy thủy điện công suất lớn thường
sử dụng 2 cấp điện áp 0,4kV và 6,3kV
+ Điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện khá lớn và thường sử dụng 2 cấp điện áp 0,4 kV và 6,3
kV

19