Mạng cao áp và trạm điện kéo - Pgs.Ts.Đàm Quốc Trụ phần 2 ppt

2.3. CÁC SƠ ðỒ CUNG CẤP ðIỆN PHÍA NGOÀI (hình 2–4)
Các sơ ñồ cung cấp ñiện phía ngoài cho giao thông ñiện rất ña dạng phụ thuộc vào
yêu cầu và ñộ tin cậy, ñiều kiện nơi ñường sắt ñi qua và quy ñịnh về thiết kế. Trong các
sơ ñồ sau từ 1 ñến 4 là các trạm ñiện kéo ñược cấp ñiện từ một nguồn. Các sơ ñồ từ 5
tới 9 là các trạm ñiện kéo ñược cấp từ 2 nguồn.
Khảo sát các sơ ñồ theo thứ tự hình vẽ:
a. Trường hợp có một nguồn cung cấp
1. Cung cấp 1 phía bằng cách nối móc. (Sơ ñồ 1)
ðộ tin cậy của sơ ñồ kém vì sự hư hóng có thể xảy ra ở một ñiểm bất kỳ trên hệ
thống dây cao áp (DCA) 3 pha cũng làm cho tất cả các trạm ñiện kéo ngừng hoạt ñộng.
Trong các sơ ñồ với ký hiệu:
1. Nhà máy ñiện (hoặc trạm biến áp khu vực)
2. Trạm ñiện kéo.

1
2
2 2
2

Sơ ñồ 1
2. Cung cấp một phía bằng cách nối thông. (Sơ ñồ 2)
ðộ tin cậy kém vì nếu sự cố xảy ra ở ñầu ñường dây cao áp thì toàn bộ trạm ñiện
kéo (TðK) ngừng hoạt ñộng, còn nếu có sự hư hỏng xảy ra ở một ñiểm bất kỳ trên DCA
sẽ làm ngừng hoạt ñộngcác trạm ñiện kéo ở phía bên phải.
1
2
2 2
2

Sơ ñồ 2
3. Cung cấp một phía nối hình tia.(Sơ ñồ 3)

ðộ tin cậy kém nhưng cao hơn hai phương pháp ở sơ ñồ 1, 2. Vì nếu xảy ra hư
hỏng ở một ñiểm nào ñó trên dây cao áp thì chỉ ngừng hoạt ñộng một trạm ñiện kéo.
Tuy nhiên cũng có nhược ñiểm là: số lượng dây cao áp lớn, không kinh tế.

MCA&TðK
•
19


1
2
2 2
2

Sơ ñồ 3
4. Cung cấp ñiện một phía khép kín.(sơ ñồ 4)
ðộ tin cậy lớn hơn các sơ ñồ trên vì hư hỏng xảy ra ở một ñiểm bất kỳ trên ñường
dây cao áp sẽ không có một trạm ñiện kéo nào phải ngừng hoạt ñộng.
Số lượng dây cao áp lớn hớn so với các sơ ñồ 1, 2 nhưng nhỏ hơn nhiều so với sơ
ñồ 3.

Sơ ñồ 4
b. Trường hợp có hai nguồn cung cấp.
Các nhà máy ñiện hoặc trạm biến áp khu vực ñược nối với nhau thành một hệ
thống ñiện lưới quốc gia. Song chỉ sử dụng nguồn ñiện từ hai nhà máy ñiện hoặc hai
trạm biến áp khu vực ñể cấp ñiện cho ñoạn ñường sắt chạy ñiện.
Có thể sử dụng các sơ ñồ sau
1. Cung cấp 2 phía nối móc(sơ ñồ 5)
So với sơ ñồ cung cấp 1, cung cấp 2 (sơ ñồ 5) có ñộ tin cậy cao hơn khi xảy ra hư
hỏng ở 1 nguồn cung cấp. Song nếu 1 hư hỏng xảy ra ở trên dây cao áp thì toàn bộ trạm

ñiện kéo ngừng hoạt ñộng.
1
2
2 2
2
1

Sơ ñồ 5
2. Cung cấp 2 phía nối móc (Sơ ñồ 6)
So với sơ ñồ 2 trên thì thêm một ñoạn dây cao áp nối từ trạm ñiện kéo phía cuối
bên phải tới nguồn ñiện 2, nên sự hư hỏng xảy ra ở một ñiểm bất kỳ trên dây cao áp
không làm ngừng hoạt ñộng bất kỳ trạm ñiện kéo nào. So với sơ ñồ 5 thì sơ ñồ này có
ưu ñiểm hơn vì số lượng dây cao áp ít hơn ñồng thời ñộ tin cậy cao hơn khi có sự hư
hỏng xảy ra tại nguồn.
1

2

2

2

2


1
2
2 2
2
1

Sơ ñồ 6
3. Trường hợp có hệ thống kép dây cao áp(ñường dây 2 mạch) với sơ ñồ 7,8 và 9
Tất cả các sơ ñồ trình bày ở trên ñều có thể áp dụng lại theo dạng cao áp kép,
trong trường hợp ñó ñộ tin cậy sẽ cao hơn. ở các sơ ñồ 8,9 các trạm ñiện kéo còn ñược
nối theo 2 dạng: trung gian nối thông suốt(trạm 3,6) và trạm trung gian nối móc(trạm
5,4), cùng với trạm gốc 1 và 2

1
2
2 2
2
1

Sơ ñồ 7

Sơ ñồ 8
Phụ tải kéo ñiện là phụ tải loại 1 ñảm bảo cấp ñiện liên tục không bị gián ñoạn,
bất kỳ sự cố nào về ñiện cho nên phải ñảm bảo hai yêu cầu chính sau ñây:
– Phụ tải ñược cấp ñiện năng từ hai nguồn ñộc lập
– ðảm bảo ñiện năng dự trữ cần thiết phải ñược cấp từ hệ thống dây cao áp kép
1

2

2

1

2

2


MCA&TðK
•
21







Sơ ñồ 9
+ Trạm 3 và 6 là trạm trung gian nối thông suốt;
+ Trạm 2 là trạm gốc trung chuyển;
+ Trạm 4,5 là trạm trung gian nối móc;
+ Trạm 1 là trạm gốc ñầu.
Ưu ñiểm chính của cách cung cấp 2 phía này là:
Hư hỏng xảy ra trên một mạch bất kỳ của hệ thống dây cao áp kép giữa hai trạm
ñiện kéo nối thông suốt, sẽ không gây ra ngừng hoạt ñộng trạm ñiện kéo nào cả.
Hư hỏng xảy ra ñồng thời trên cả 2 mạch của hệ thống ñường dây cao áp kép thì
sẽ gây ra ngừng hoạt ñộng trong một thời gian dài một trạm ñiện kéo nối móc với trạm
xảy ra sự cố.
Theo kinh nghiệm khai thác ñường sắt chạy ñiện của nhiều nước thì số lượng các
trạm ñiện kéo trung gian giữa 2 trạm ñiện kéo gốc như sau:
Xoay chiều một pha với ñiện áp hệ thống ñiện lưới là 110KV số lượng trạm ñiện
kéo trung gian là 3.
Xoay chiều một pha với ñiện áp hệ thống ñiện lưới là 220KV số lượng trạm ñiện

kéo trung.
2.4. CÁC SƠ ðỒ CUNG CẤP ðIỆN PHÍA TRONG CHO GIAO THÔNG ðIỆN
DÒNG ðIỆN MỘT CHIỀU
2.4.1. SƠ ðỒ CẤU TRÚC TRẠM ðIỆN KÉO 1 CHIỀU
Trạm ñiện kéo dòng ñiện một chiều lúc ñầu là chỉnh lưu thuỷ ngân, từ sau những
năm 1970 ñược thay thế bởi các trạm chỉnh lưu bán dẫn. Vì thế lúc ñầu là khảo sát sơ ñồ
cung cấp ñiện phía trong với trạm ñiện kéo chỉnh lưu thuỷ ngân. Sau ñó thay thế bằng
các trạm ñiện kéo chỉnh lưu bán dẫn.
Các trạm ñiện kéo ñường sắt chạy ñiện một chiều thường kết hợp cả xoay chiều
cho các phụ tải không phải ñiện kéo trên khu vực ñường sắt ñi qua. Sơ ñồ ñơn giản của
trạm ñiện kéo như vậy thể hiện ở hình 2.5.
Trạm ñiện kéo khu vực

1

3

5

6

4

2

DCA

Nối với nguồn 2
TðK

Hình 2.5. Sơ ñồ ñơn giản trạm ñiện kéo
2.4.2. CÁC SƠ ðỒ MẠNG ðIỆN KÉO 2 DÂY
Trên các ñưòng xe ñiện một chiều phổ biến áp dụng trong thực tế là mạng ñiện
hai dây.
Bản chất mà phương pháp mạng ñiện hai dây là dẫn ñiện năng tới ñoàn tàu chạy
ñiện bằng hai dây khác cực, một trong chúng là dây ñi, dây còn lại là dây về. Trong
trường hợp này ñường ray của ñường sắt chạy ñiện ñược sử dụng như dây về của phụ
tải ñiện kéo. Vai trò của dây tiếp xúc là dẫn dòng ñến ñộng cơ ñiện kéo trên ñầu máy.
Trong trường hợp mạng ñiện kéo không phân nhánh, các sơ ñồ cung cấp ñiện phía
trong của tuyến ñường sắt chạy ñường dài, tuyến ñường sắt ngoại ô, giao thông ñiện
công nghiệp và giao thông ñiện thành phố khác nhau rất ít. Mạng ñiện kéo không phân
nhánh phần lớn áp dụng cho các ñường chính tuyến chạy ñường dài, các ñường sắt, giao
thông thành phố, ñồng thời cũng áp dụng cho xe ñiện ngầm. Những khu ñoạn của mạng
ñường sắt không phân nhánh thường gặp trong giao thông thành phố và giao thông công
nghiệp. Nhưng trong giao thông ñiện thành phố và công nghiệp thường phổ biến loại
mạng ñiện kéo phân nhánh.
Trong hình 2.6 hình 2.7 là những sơ ñồ ñơn giản cung cấp ñiện phía trong lưới
ñiện không phân nhánh của ñường sắt chạy ñiện và ñường sắt ñôi.
Trên hình 2.6 sơ ñồ cung cấp một phía và trên hình 2.6 là sơ ñồ cung cấp từ hai
phía. Hai sơ ñồ ñầu tiên trên mỗi hình vẽ 2.6 và hình 2.7 tương ứng là ñường ñơn và hai
sơ ñồ sau là ñường ñôi.
Các sơ ñồ hình 2.6c; 2.6d và 2.7c; 2.7d cho trường hợp nối cố ñịnh hoặc tiếp xúc
của ñường sắt chạy ñiện song song cũng giống như các sơ ñồ 2.6c; 2.7d và 2.7c; 2.7d
của ñường sắt ñơn.
+
_
Các phụ tải
không phải
ñiện kéo

ðư
ờng dây cấp ñiện
và dây v
ề

DCA


MCA&TðK
•
23

Các trạm phân ñoạn (Pð) cho phép ngắt mạch trong từng trường hợp sự cố và sửa
chữa không phải toàn bộ mạng ñiện kéo. Khi xảy ra ngắn mạch, trạm phân ñoạn có thể
tự ñộng ngắt ra phần xảy ra sự cố. Trên các sơ ñồ hình 2.6e và 2.7e trạm phân ñoạn
(Pð) nối song song lưới tiếp xúc của của ñường sắt tại những ñiểm ñặt trạm phân ñoạn
(Pð), làm tăng khả năng phân bố ñiện của một trong các ñường dây tiếp xúc.
Các sơ ñồ 2.6j; 2.7j là các ñoạn ñường dây ñôi với các trạm phân ñoạn nối song
song các ñường dây tiếp xúc. Trạm phân ñoạn cũng bảo ñảm cân bằng hơn phụ tải trong
các dây tiếp xúc mạng ñiện kéo ñường dây ñôi và cho phép trong từng trường hợp cần
thiết cung cấp ñiện cho ñường dây tiếp xúc riêng rẽ hoặc là ngắt cấp ñiện cho 1 dây chỉ
còn 1 dây tiếp xúc.
Nối song song tất cả các ñường nhờ các trạm phân ñoạn hoặc trạm mắc song song
tức là làm cân bằng phụ tải ñồng thời giảm tổn thất ñiện áp. Tương ứng với việc giảm
tổn thất ñiện áp trong mạng tiếp xúc, nhờ ñó mà trên cần tiếp ñiện của ñầu máy ñoàn tầu
giữ ñược chế ñộ ñiện áp tương ñối ổn ñịnh.
.

a.

b.





c.



d.




e.

f.



g.
Hình 2.6. Sơ ñồ mạng ñiện kéo 2 dây cấp ñiện 1 phía


.

MCA&TðK

•
25



a. b.


c. d.



e. g.




f.
Hình 2.7. Sơ ñồ mạng ñiện kéo 2 dây cấp ñiện 2 phía.
2.5. CÁC SƠ ðỒ CUNG CẤP ðIỆN PHÍA TRONG CHO GIAO THÔNG ðIỆN
DÒNG ðIỆN XOAY CHIỀU
2.5.1. CÁC SƠ ðỒ TRẠM ðIỆN KÉO
Các hệ thống dòng ñiện xoay chiều dùng trong sức kéo ñiện gồm: Dòng ñiện
xoay chiều một pha tần số công nghiệp, dòng ñiện xoay chiều một pha tần số thấp và
dòng ñiện 3 pha.
Hiện nay ở Liên bang Nga và một số nước khác dùng dòng ñiện xoay chiều 1 pha
tần số 50Hz. Dòng ñiện xoay chiều 1 pha tần số thấp cũng phát triển khá mạnh và ñược
s dng ti mt lot cỏc nc ụng u v c M. Song nhng nm gn ủõy h thng
ny chm phỏt trin. H thng dũng ủin 3 pha do mng tip xỳc phc tp nờn mt s
ủng st chy ủin bng h thng ủin 3 pha ủó ủc ci to v chuyn sang ỏp dng

dũng ủin 1 chiu 3000V.
Vỡ th trong phn ny tp trung v ủi vo nghiờn cu ỏp dng h thng dũng ủin
xoay chiu 1 pha tn s cụng nghip 50Hz.
Khi ỏp dng h thng xoay chiu 1 pha tn s cụng nghip 50Hz ti cỏc trm ủin
kộo dựng nhng mỏy bin th 1 pha ủn gin ủ h ủin ỏp ủn mc cn thit v hiu
qu nht ủ cung cp ủin cho mng ủin kộo. Mt phng phỏp cc kỡ ủn gin l lm
sao tho món cỏc ủiu kin cung cp ủin mng ủin kộo nhng to ra gim thiu s
phõn b mt ủi xng ca ph ti 3 pha ngoi. Vỡ th ủi vi trm ủin kộo ủng st
chy ủin xoay chiu 1 pha tn s 50Hz cn phi tớnh toỏn cỏc s ủ ủu dõy mỏy bin
ỏp sao cho s mt ủi xng ca ph ti cỏc pha mch ngoi ti mt trm ủin kộo v
trờn mi mt nhúm t hp cỏc trm ủin kộo lin k l nh nht.
Trờn hỡnh v 2.5 l cỏc phng ỏn s ủ trm ủin kộo xoay chiu tht ủn gin.
Trờn hỡnh 2.5a l s ủ mỏy bin ỏp 3 dõy qun, 1 dõy th cp ủu vi mng tip xỳc,
cũn dõy qun th cp th 3 ủu vi cỏc ph ti khụng phi ủin kộo. u vit ca s ủ
ny l s lng mỏy bin ỏp ca trm ủin kộo l ti thiu, nhng khi ph ti gim cỏc
nhỏnh ca trm ủin kộo khụng ủng ủu (ln nh khỏc nhau gia hai nhỏnh) cựng mt
lng nh ca ph ti khụng phi ủin kộo s lm tng s mt ủi xng ủin ỏp trờn
thanh cỏi cỏc ph ti khụng phi ủin kộo.
Trờn s ủ 2.8 mt trong cỏc pha ca dõy qun th cp mỏy bin ỏp ủúng vai trũ
dõy v v ni vi ray. Hai pha kia l cỏc dõy cung cp cú th ni vi 2 nhỏnh ca dõy
tip xỳc hoc ni vi hai dõy tip xỳc ca ủng st ủn.
Nu s dng MBA 3 pha 3 dõy qun hoc MBA 1 pha 2 dõy qun hoc MBA 3
pha 2 dõy qun thỡ cỏc dõy qun ca chỳng cú th ủu hỡnh sao hoc hỡnh tam giỏc, cũn
cỏc mỏy bin ỏp 1 pha cú th ủu thnh hỡnh tam giỏc m.

a. b.
Hỡnh 2.8. Trm ủin kộo xoay chiu
A
pha điện lực
Dòng cao áp 3

phụ tải không
B
C
Đờng dây về và đờng dây cung cấp
phải điện kéo

MCA&TðK
•
27

Các sơ ñồ hình tam giác mở của máy biến thế một pha khi phụ tải cả hai pha ñối
xứng cho phép sử dụng toàn phần công suất. Nhưng với cách ñấu bằng tam giác mở khi
hệ không ñồng ñều tải của các pha cung cấp ñiện phía ngoài thì sử dụng tổ hợp 3 pha từ
3 máy biến áp một pha nối hình tam giác tỏ ra có lợi hơn, khi hư hỏng một máy biến áp
một pha thì 2 máy biến áp còn lại có thể tạm thời làm việc theo sơ ñồ tam giác mở.
Ta khảo sát các sơ ñồ ñấu dây quấn sơ cấp của các máy biến áp. Trên ñường sắt
chính tuyến một pha tần số công nghiệp 50Hz ñiện áp 25KV trên dây tiếp xúc, các trạm
ñiện kéo ñặt cách nhau khoảng 50km, 60km. Khi ñó ñiện áp ñường dây cao áp truyền
tải ñiện năng cho các trạm ñiện kéo có cấp ñiện áp không nhỏ hơn 110KV. Với ñiện áp
như vậy thông thường phổ biến dây quấn sơ cấp của máy biến áp trạm ñiện kéo ñấu
hình sao.
Dây quấn thứ cấp máy biến áp trạm ñiện kéo thông thường ñấu tam giác vì ñiều
ñó cho phép phân bố ñều phụ tải giữa các pha của máy biến áp cũng như của hệ thống
ñiện sơ cấp, còn công suất của máy biến áp ñược chọn theo chế ñộ pha chịu tải lớn nhất
có thể sẽ giảm ñược 5% – 10%.
Như vậy ñối với dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp ñiện kéo của máy biến áp 3
pha thực hiện ñấu Y/∆ là ưu việt hơn cả.
Nhằm nâng cao sự phân bố ñều phụ tải ñiện kéo một pha giữa các pha của mạng
ñiện ba pha cung cấp ñiện phía ngoài người ta sử dụng các máy biến áp ñấu theo sơ ñồ
Scotte ñược thử nghiệm trên ñường sắt chạy ñiện của ðức và trên các tuyến chạy ñiện

xoay chiều 1 pha tần số công nghiệp của Pháp. Sơ ñồ nguyên tắc trên hình 2.9a gồm 2
máy biến áp 1 pha không giống nhau.
Dây quấn sơ cấp của một trong hai máy biến thế trong sơ ñồ Scotte ñấu với ñiện
áp dây của lưới ñiện cụ thể trong trường hợp này là ñấu vào các pha B và C, máy biến
thế này gọi là máy biến thế nền. Dây quấn sơ cấp của máy biến thế thứ hai ñược gọi là
“cao áp” ñược ñấu vào pha thứ ba của lưới ñiện – cụ thể trong trường hợp này là pha A.
ðiểm giữa của dây quấn sơ cấp máy biến áp nền kí hiệu là ñiểm D. Trên hình 2.9b là ñồ
thị vectơ ñiện áp dây quấn sơ cấp của máy biến áp ñấu theo sơ ñồ Scotte.
Dây quấn sơ cấp của máy biến áp nền và máy biến áp “cao áp” có số vòng dây
không giống nhau. Số vòng dây ñược chọn sao cho ñiện áp trên một vòng của dây quấn
cả hai máy biến áp là như nhau. Phù hợp quan hệ vectơ BC và DA trên ñồ thị vectơ hình
2.9b số lượng vòng lặp của dây quấn sơ cấp của máy biến áp nền và biến áp “cao áp”
có tỉ lệ 1:
2
3
. Khi ñó modun của vectơ ñiện áp các dây quấn thứ cấp của hai máy biến
áp sẽ là như nhau khi các dây quấn này có số vòng dây bằng nhau.
Lệch pha giữa vectơ ñiện áp thứ cấp, cũng như giữa các vectơ ñiện áp sơ cấp bằng
90°. Các dây quấn thứ cấp nối với nhau và với lưới ñiện kéo theo sơ ñồ 2.9a. ðồ thị
vectơ ñiện áp dây quấn thứ cấp như trên hình 2.9c.
Phụ tải của mạch ñiện 3 pha sẽ ñối xứng hoàn toàn theo sơ ñồ Scotte chỉ trong
trường hợp khi các phụ tải cả hai dây quấn thứ cấp như nhau theo modun và góc pha.
Với tất cả các tổ hợp phụ tải như vậy của dây quấn thứ cấp, phụ tải các pha của hệ thống
cung cấp sẽ không như nhau. Thực tế tính toán chỉ ra rằng với ñiều kiện khai thác như
nhau phân bố phụ tải theo các pha của mạch ñiện cung cấp mạch ngoài dùng sơ ñồ
Scotte ñược phân bố ñồng ñều hơn so với trường hợp khi nối sao, tam giác hoăc là tam
giác mở. Nhưng ñối với sơ ñồ Scotte không sử dụng ñược với máy biến áp thông dụng,
chính vì thế sơ ñồ Scotte không ñược phổ biến và phát triển ở nhiều nước, ñặc biệt là ở
Liên Xô cũ.

C
B
A
a
d b c
D
TP2 TP1


a.

b. c.
Hình 2.9.
Sơ ñồ lưới ñiện kéo và ñồ thị véc tơ ñiện áp dây quấn thứ cấp
2.5.2. CÁC SƠ ðỒ MẠNG ðIỆN KÉO

Các sơ ñồ lưới ñiện kéo xoay chiều một pha phải ñược thiết kế sao cho phụ
tải các pha của mạch ñiện phía ngoài ñược phân bố ñồng ñều nhất. ðể nâng cao ñộ ñồng
ñều của phụ tải của hệ thống ñiện ba pha tại các trạm ñiện kéo xoay chiều một pha cần
thiết phải ñấu các trạm ñiện kéo liền kề với các pha khác nhau của hệ thống dây cao áp
như trên hình 2.10. Song trong trường hợp này không thể cung cấp từ hai phía cho
ñường dây tiếp xúc và máy ngắt phân ñoạn giữa các trạm ñiện kéo luôn phải mở. Máy
ngắt phân ñoạn trong sơ ñồ này sẽ ñóng lại chỉ trong trường hợp khi xảy ra sự cố một
trong các trạm ñiện kéo phần mạng dây tiếp xúc có thể tạm thời ñược cấp ñiện qua trạm
phân ñoạn của các trạm ñiện kéo liền kề
.
Trong ñiều kiện cung cấp hai phía mạng dây tiếp xúc nhằm phân bố ñều phụ tải
ñiện kéo cho cả 3 pha, mạng ñiện cao áp cung cấp cần thiết phải ñặt ít nhất hai máy biến
A

C

D

B

a

b

d

c


MCA&TðK
•
29

áp một pha tại mỗi trạm ñiện kéo. Các máy biến áp ñó theo từng cặp ñấu hình tam giác
mở và ñấu với hệ thống cao áp truyền tải ñiện năng với thứ tự pha cần thiết ñể có thể
cung cấp từ hai phía cho mạng dây tiếp xúc như trên hình 2.11.







Hình 2.10.

Sơ ñồ dấu nối các trạm liền kề với các pha khác nhau


Hình 2.11.

Sơ ñồ ñặt 2 máy biến áp một pha ở trạm ñiện kéo.

Nếu tại các trạm ñiện kéo ñặt các máy biến áp ba pha hoặc một tổ 3 pha của 3
máy biến áp 1 pha dây quấn ñấu hình Y/
∆
. Có thể lần lượt thay ñổi thứ tự ñấu nối các
dây quấn ñiện kéo với lưới ñiện như trên hình 2.12.
Tại các trạm ñiện kéo số lẻ ñặt tổ ñấu dây quấn Y/
∆
–11, còn ở những trạm ñiện
kéo số chẵn là tổ ñấu dây Y/
∆
–1. Trên sơ ñồ 2.12 cung cấp mạng ñiện kéo từ hai phía
ñược thực hiện với sự phân bố phụ tải ñiện kéo trong hình theo các pha của mạch ngoài
với ñiều kiện sự phân bố không ñều là tương ñối nhỏ.
Từ hình 2.12 thấy rõ rằng chu trình của sự phân bố ñều của phụ tải trạm ñiện kéo
theo các pha mạng cung cấp ñiện phía ngoài ñược kết thúc trong phạm vi 3 trạm ñiện
kéo bất kì, còn một chu trình ñầy ñủ thứ tự pha khác nhau trong các sơ ñồ ñấu dây quấn
và ñấu nối với trạm ñiện kéo sẽ kết thúc trong giới hạn 6 trạm ñiện kéo liền kề.
Hình 2.12.
Trạm ñiện kéo ñặt máy biến áp 3 pha
2.6. ðỘ TIN CẬY CÁC KẾT CẤU HỆ THỐNG CUNG CẤP ðIỆN
2.6.1. NHỮNG YÊU CẦU CHUNG VỀ ðỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP
ðIỆN
Các phần tử cơ bản của các sơ ñồ cung cấp ñiện cho các loại ñường sắt chạy ñiện

khác nhau (dòng ñiện một chiều, dòng ñiện xoay chiều) ñã ñược phân tích trong các
phần ñã nêu trên. Dưới ñây khi xây dựng các phương án, lưu ý chọn sơ ñồ như thế nào
ñể ñạt ñược ñộ tin cậy cần thiết, tính cơ ñộng, tính mềm dẻo, tính an toàn và tính kinh
tế. Hầu như ít có khả năng ñồng thời ñạt ñược tất cả các tiêu chí trên, bởi vì giữa một
vài tiêu chí ñôi khi có mâu thuẫn tự nhiên. Như trong một vài trường hợp nào ñó tính
kinh tế lại mâu thuẫn với tính cơ ñộng, tính an toàn…Xác ñịnh tổ hợp các tính chất có
lợi nhất nói chung là rất khó. Nhưng quan trọng hơn cả là ñộ tin cậy như ñã phân tích ở
phần trên, ñộ tin cậy ñược ñánh giá theo số lượng các trạm ñiện kéo vẫn tiếp tục hoạt
ñộng khi xảy ra ngừng hoạt ñộng của một ñường dây cao áp nào ñó. Dự trữ những bộ
phận riêng lẻ của các hệ thống là phương pháp quan trọng nhất ñể nâng cao ñộ tin cậy.
2.6.2. NHỮNG NGUYÊN TẮC DỰ TRỮ CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG CUNG
CẤP ðIỆN
Dự trữ có thể bằng số lượng nhằm nâng cao ñộ tin cậy của hệ thống cung cấp
ñiện. Xác ñịnh như vậy nên ta hiểu dự trữ như sau:
a. Dự trữ những thiết bị bổ xung ñể thay thế các thiết bị tương ứng do nguyên
nhân nào ñó ngừng hoạt ñộng.

MCA&TðK
•
31

b. Chọn các thông số của thiết bị với dự trữ nhất ñịnh, sao cho khi loại bỏ phần tử
bất kì trong bộ phận nào ñó của hệ thống(ví dụ một trạm ñiện kéo) không dẫn ñến mạch
quá ngưỡng cho phép của các phần tử, các khâu liên quan (với thiết bị sự cố), và sẽ trầm
trọng hơn, ñó là phá hoại sự làm việc bình thường của ñường sắt chạy ñiện. Biện pháp
ñầu tiên là dự trữ về số lượng của chúng và tiếp ñến là theo công suất.
Riêng dự trữ trạm ñiện kéo ñược thực hiện dưới dạng trạm ñiện kéo tự hành một
tổ máy dùng ñể thay thế tổ máy tương ứng trong trạm ñiện kéo cố ñịnh.
Tất cả các phần tử của hệ thống cung cấp ñiện (trừ mạng ñường dây tiếp xúc) ñều
có thể thực hiện dự trữ. Vì thế mạng ñường dây tiếp xúc phải ñược lắp ñặt với ñộ bền

chặt rất cao. Như về cơ học, về quá trình ñiện năng mạng tiếp xúc cần phải tính toán với
khả năng làm việc nặng nhất và an toàn nhất trong mọi ñiều kiện của hệ thống.
Hệ thống làm việc với ñộ tin cậy càng cao khi mức ñộ dự trữ của hệ thống càng
lớn, mức ñộ dự trữ càng lớn thì chi phí cho lắp ñặt và quá trình khai thác càng lớn. Yêu
cầu về ñộ tin cậy không hoàn toàn như nhau ñối với từng tuyến ñường, loại ñường sắt.
Có thể ñặc trưng sự khác nhau này một cách ñịnh lượng phụ thuộc vào khung thời gian
cho phép ngừng cấp ñiện trong ñoạn riêng lẻ mạng ñường dây tiếp xúc, thời gian làm
việc theo sơ ñồ bắt buộc, mức ñộ cho phép tạm thời giảm mật ñộ chạy tàu, tần số cho
phép xuất hiện một trong các sự cố phá vỡ sự hoạt ñộng bình thường của hệ thống cung
cấp ñiện.
ðối với tất cả các thiết cung cấp ñiện của hệ thống giao thông ñiện các loại, cần
ñạt yêu cầu rất cao về sự làm việc liên tục. Theo ñó cần thiết có các sơ ñồ cung cấp ñiện
tin cậy và dự trữ mức ñộ cao. Các yêu cầu này lại càng ñảm bảo nghiêm ngặt chặt chẽ
với ñoàn tàu ñiện ngầm. Trong giao thông vận tải công nghiệp ñộ tin cậy ñược xác ñịnh
bởi vị trí vai trò của giao thông vận tải trong chu trình sản xuất chung và mức ñộ quan
trọng của chính nền sản xuất ñó mà giao thông ñiện phục vụ.

Câu hỏi ôn tập ,kiểm tra ñánh giá chương 2.
1/Các cấp ñiện áp lưới cao áp , các cấp ñiện áp ra sau trạm biến áp ñiện kéo .
2/ Khác nhau giữa hai hệ thống dòng ñiện một chiều và xoay chiều trong
giao thông ñiện .
3/Sơ ñồ tổng thể hệ thống cung cấp ñiện cho giao thông ñiện .
4/Các phương pháp cung cấp ñiện phía ngoài (cao áp ñầu vào các trạm biến
áp ñiện kéo )
4/Các phương pháp cung cấp ñiện phía trong (ñầu ra các trạm biến áp ñiện
kéo ) hay cấp ñiện cho mạng lưói dây tiếp xúc .
5/Các phương pháp cấp ñiện cho mạng dây tiếp xúc ở giao thông ñiện dùng
dòng ñiện xoay chiều .
6/Khái niệm về ñộ tin cậy các kết cấu hệ thống cung cấp ñiện.
Chương 3

TRẠM ðIỆN KÉO (TðK)
3.1. PHÂN LOẠI VÀ CÁC SƠ ðỒ CẤU TRÚC TðK
3.1.1. PHÂN LOẠI TðK
Trạm ñiện kéo phân loại theo các tiêu chí sau:
-
Giá trị ñiện áp cung cấp (sơ cấp): tức ñiện áp trên ñường dây truyền tải ñiện
năng cung cấp cho trạm ñiện kéo vào tứ phía ngoài: 6, 10,35, 110, 220KV.
-
Loại dòng ñiện (1 chiều, xoay chiều) và ñiện áp ñầu ra.
+ Dòng xoay chiều ñiện áp 27,5kV.
+ Dòng 1 chiều ñiện áp 3,3 kV, 1650V, 825V, 600V, 750V.
+ Dòng xoay chiều – một chiều (trạm ghép nối).
-
Các sơ ñồ ñầu vào mạng cung cấp ñiện phía ngoài: Trạm gốc, trạm trung gian
(TG), trạm cụt.
–

Phương pháp ñiều khiển(ðK) trạm ñầu kéo:
ðK từ xa và không ñiều ðK từ xa.
– Phương pháp bảo trì:
không có nhân viên trực, với nhân viên trực tại nhà, nhân viên
trực thường xuyên tại trạm.
–
Phương pháp sắp xếp, thiết bị:
kín, hở, trạm hỗn hợp.
–
Loại kết cấu:
cố ñịnh, di chuyển.
– 6,10Kv: Cung cấp cho xe ñiện bánh sắt, xe ñiện bánh hơi, xe ñiện ngầm.
– 6,10,15,110,220 kv – Cung cấp cho xe ñiện ñường sắt, ñường dài, vận tải công

nghiệp.
– 110,220: ðể cung cấp cho TðK dòng xoay chiều vận tải ñường sắt.
3.1.2. TðK DÒNG 1 CHIỀU 3,3 KV TRÊN ðƯỜNG SẮT, ðƯỜNG CHUNG
CHUYỂN ðIỆN ÁP 110 KV, 220 KV
– ðiện năng từ ñường dây cao áp (1) vào các thiết bị phân phối (2). Số lượng
ñường vào phải lớn hơn hoặc bằng 2 ñường. Nếu là trạm gốc thì số ñường vào phải lớn
hơn 2 ñường. Trạm trung gian thì ít nhất 2 ñường.
– Thiết bị phân phối dòng xoay chiều ñiện áp 110(220)kV phụ thuộc vào loại
TðK gồm: Máy cắt cao áp, dao cách ly, máy ngắt và bộ tách ly.
– Từ các thiết bị phân phối 110(220)kV (2) ñiện áp vào cung cấp ñiện năng cho
biến áp 3 pha 3 dây quấn (3) làm giảm ñiện áp ñến 10kV trên dây quấn thứ cấp thứ nhất
ñấu tam giác, và 35kV trên dây quấn thứ cấp thứ 2 ñấu sao. ðiện áp 35 kV cung cấp cho
ñường dây truyền tải khu vực (11) qua thiết bị phân phối 35 kV (12)
– ðiện áp 3 pha 10kV qua phân phối 10kV (4) ñến máy biến áp chỉnh lưu (5)
giảm ñiện áp xuống 2,63kV theo sơ ñồ Y/
∆
nếu dùng chỉnh lưu cầu 3 pha hoặc 3,02kV
theo sơ ñồ Y/Y–Y với cuộn kháng nếu dùng chỉnh lưu hình tia 6 pha
– Từ thiết bị phân phối 10kV (4) ñiện năng ñược cung cấp cho các phụ tải không
ñiện kéo (13)

MCA&TðK
•
33

– Từ thiết bị phân phối 1 chiều ñiện áp 3,3 kV, ñiện năng ñược truyền ñến ñoàn
tàu qua thiết bị cung cấp, phi ñơ (9,10) và mạng tiếp xúc
– Như vậy ñiện áp từ ñầu vào cao áp tới ñầu vào bộ chỉnh lưu ñã qua 2 lần giảm
áp, nên trạm ñiện kéo theo sơ ñồ này gọi là trạm ñiện kéo 2 nấc biến ñổi ñiện áp.
– Nếu trạm ñiện kéo dòng một chiều nhận năng lượng từ nguồn theo ñường truyền

tải ñiện áp 6, 10 hoặc 35 kV thì biến áp chỉnh lưu ñược ñấu trực tiếp với thiết bị phân
phối ñầu vào. TðK này gọi là TðK 1 nấc biến ñổi ñiện áp. Phần trong ñường nét ñứt là
sơ ñồ trạm ñiện kéo 1 nấc biến ñổi ñiện áp
– Trong trường hợp riêng TðK 1 nấc ñiện áp mà ñầu vào cao áp là 110kV, khi ñó
sử dụng những MBA ñặc biệt
Sơ ñồ cấu trúc:
d©y tiÕp xóc
Ray
§M§
13
13
12
11
10
9
8
7
6
6
5
5
4
3
3
2
1
1
0

Hình 3.1.

Sơ ñồ cấu trúc trạm ñiện kéo 1 chiều 3,3 kV cho ñường sắt
Các ký hiệu trên hình 3–1:
1. Dây cao áp ñầu vào 110(220)kV;
2. Thiết bị phân phối ñiện áp 110(220)kV;
3. MBA hạ áp;
4. Thiết bị phân phối ñiện áp 10kV;
5. MBA chỉnh lưu;
6. Chỉnh lưu;
7. Thiết bị phân phối ñiện áp 1 chiều;
8. Thiết bị san bằng;
9,10: Thiết bị cung cấp và các phi ñơ;
11. ðường dây cung cấp cho các TBA khu vực;
12. Thiết bị phân phối 35kV cho khu vực;
13. Dây cung cấp cho phụ tải không ñiện kéo (tự dùng).
3.1.3. SƠ ðỒ CẤU TRÚC TðK DÒNG XOAY CHIỀU TRÊN ðƯỜNG SẮT CHẠY
ðIỆN (Hình 3 – 2)

Hình 3–2.
Sơ ñồ cấu trúc của trạm ñiện kéo xoay chiều ñiện áp 27,5kV
1. ðầu vào ñiện áp cung cấp;
2. Thiết bị phân phối ñiện áp cung cấp 110 (220)kV;
3. Các máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây;
4. Thiết bị phân phối ñiện áp 27,5kV;
5,11. Thiết bị cung cấp phụ tải sinh hoạt & không ñiện kéo;
6. Phi ñơ ray;
7,8. Phi ñơ mạng tiếp xúc;