Mạng cao áp và trạm điện kéo - Pgs.Ts.Đàm Quốc Trụ phần 3 ppt

MCA&TðK
•
35

9. Miếng ñệm trung tính;
10. ðệm không khí;
12. Thiết bị phân phối ñiện áp 10(35)kV;
13. Dây cung cấp phụ tải khu vực;
14. Dây tiếp xúc(TX);
15. Ray.
ðiện áp mạng ñiện 3 pha theo ñường vào (1) tới thiết bị phân phối (2) và ñến
MBA 3 pha 3 cuộn dây (3) ñấu Y/
∆
/
∆
, 110(220)/35(10)/27,5kV. ðiện áp ra cuộn thứ
cấp thứ nhất là 27,5kV cấp ñiện cho ñoàn tàu nhờ thiết bị phân phối 27,5kV (4), phi ñơ
7,8 của mạng tiếp xúc, phi ñơ ray 6 và mạng tiếp xúc
Trên ñoạn mạng ñiện kéo (giữa mạng TX và ray) sử dụng ñiện áp 1 pha từ các pha
khác nhau của dây quấn MBA ñấu
∆
: 7 là pha a, 8 là pha b, 6 là pha C. ðấu các ñoạn
của mạng dây TX với các pha a và b, có thể gây ngắn mạch MBA hạ áp, vì thế ñoạn dây
TX ñược cách ly bởi khoảng phân cách không khí (10), miếng ñệm trung tính 9.
3.1.4. SƠ ðỒ NGUYÊN TẮC CUNG CẤP ðIỆN CHO ðOÀN TÀU CHẠY ðIỆN
XOAY CHIỀU 15 KV TẦN SỐ THẤP 16 2/3 HZ (Hình 3–3)

Hình 3–3.
Sơ ñồ cấu trúc trạm ñiện kéo xoay chiều ñiện áp 15kV tần số 16
3
2
Hz
1.

ðầu vào ñiện áp cung cấp;
2.

Máy biến áp hạ áp;
3.

ðộng cơ ñồng bộ và máy phát 1 pha;
4.

Máy biến áp tăng áp;
5.

Máy cắt;
6.7. Phi ñơ của mạch tiếp xúc và mạch ray;
8. Khoảng cách không khí;
9. Dây tiếp xúc;

10. Ray;
11. ðường dây 110kV.
Sử dụng tần số thấp vì ñoàn tàu dùng ñộng cơ xoay chiều có vành góp. Trên hình
vẽ, ñường dây cao áp 110kv ñấu vào MBA hạ áp 2 của TðK (ñường nét ñứt là trạm
ñiện kéo).
Từ dây quấn thứ cấp của MBA, ñiện áp 6,3kV cung cấp cho ñộng cơ ñiện ñồng
bộ. Trên trục của ñộng cơ có máy phát 1 pha (3). ðiện áp ra 5,7 kV với tần số 16 2/3 Hz
từ máy phát ñược tăng lên nhờ MBA (4) và ñưa lên thanh cái TðK. Một trong các
thanh cái, ñấu vào ray bởi phi ñơ 7. Các thanh cái khác nhờ các máy cắt 5 và các phi ñơ
của mạng dây TX 6 ñấu vào mạng tiếp xúc.
Số lượng lớn các MBA và các bộ biến ñổi truyền ñộng quay hạn chế sự ứng dụng
của hệ thống cung cấp ñiện loại này.
3.1.5. KHẢO SÁT SƠ ðỒ CẤU TRÚC ðOẠN ðƯỜNG SẮT CHẠY ðIỆN BẰNG
HỆ THỐNG DÒNG ðIỆN 1 CHIỀU, ðIỆN ÁP 3,3 KV (Hình 3 – 4)
Các ký hiệu trên hình 3–4
:

1. ðầu vào ñiện áp cung cấp
2,3,5,7,8,10,18. Thiết bị phân phối 220,110,35,10kV
4,19. Các máy biến áp hạ áp
6. Các thanh cái 35kV với máy cắt phân ñoạn
9. Bộ biến áp và chỉnh lưu
10,12,13. Thiết bị phân phối ñiện áp 1 chiều 3,3kV
14,15. Các khoảng cách không khí
16,17. ðoạn dây tiếp xúc của khu gian
20,23,29. Dao cách ly
21. Máy ngắn mạch
22. Bộ tách ly
24. Máy cắt phân ñoạn
25,26. Máy biến áp và ñương dây cung cấp sinh hoạt & không ñiện kéo

27,28. Máy biến áp
30. Thiết bị ñiều khiển và ñóng ñường tự ñộng
31. ðường dây cung cấp ñiện cho phụ tải vùng
P
Π
1,P
Π
2,P
Π
3. Trạm phân phối
TDK1 – TDK5. Trạm ñiện kéo

MCA&TðK • 37

.
Hình 3–4. Sơ ñồ cấp ñiện khu ñoạn ñường sắt dòng ñiện 1 chiều ñiện áp 3,3kV
Cung cấp ñiện phía ngoài các TðK trên 1 ñoạn ñường sắt ñược thực hiện từ 3
nguồn ñiện P
Π
1, P
Π
2, P
Π
3 nối với nhau thành mạng ñiện cao áp kéo dòng ñiện xoay
chiều 3 pha ñiện áp 110 kV.
ðấu vào lưới ñiện cao áp có 5 TðK: TðK 1
÷
TðK 5. Mỗi 1 trạm ñược cung cấp
từ 2 phía. TðK 1 là trạm gốc có 4 ñầu vào và thực hiện cung cấp ñiện cho nhu cầu tự
dùng của TðK và truyền tải ñiện năng trong dây cao áp (mạch 1 và mạch 2) Trên sơ ñồ

cấu trúc ký hiệu các thiết bị phân phối ñiện áp 110 kv là (2,3). Trang bị các máy cắt cao
áp, các dao cách ly, các thiết bị bảo vệ và các dụng cụ ño lường.
MBA hạ áp (4) ñóng mạch vào các thanh cái 110 kV. ðiện áp sơ cấp 110 kv hạ
xuống bởi các MBA ñến 10 kv và ñấu chung vào thanh cái 10 kv của thiết bị phân phối 7
của TðK 1.ðấu với thanh cái 10 Kv là MBA chỉnh lưu 9. ðiện áp chỉnh lưu ñưa tới thanh
cái dương "+" và thanh cái âm "–" của TðK cấp cho dây tiếp xúc (TX) và mạch ray.ðiện
áp chỉnh lưu ñấu vào các thanh cái "+" và “–“ của trạm ñiện kéo cấp chodây tiếp xúc và
mạch ray.ðấu các phi ñỏ vao thanh cái “+” thực hiện nhờ máy cắt 3,3 kv (13)
Sơ ñồ này minh hoạ ñầy ñủ TðK 1 và TðK2 từ ñó dẫn ra hệ thống cung cấp ñiện
của 1 ñoạn ñường sắt có 2 trạm ñiện kéo A và B. TðK 1 ñấu vào mạng dây tiếp xúc TX
của khu gian phía trái 16,còn phía phải từ khu gian 17 so với ga A và ñoạn dây tiếp xúc
riêng của ga A. ðoạn mạng dây TX của khu gian 17 từ phía kia nhận cung cấp ñiện
năng từ TðK 2 (có nghĩa là ñược cung cấp ñiện từ 2 phía).
Cấp ñiện cho phụ tải khu vực ñược thực hiện từ dây quấn MBA hạ áp ñiện áp 35
kV theo ñường dây 5 và thanh cái 6. Ngoài ra ñấu với thanh cái 10 kV là 2 MBA tự
dùng (trong sơ ñồ chỉ 1 MBA 25),nó ñảm bảo ñiện năng cho mạch ñiều khiển, hệ
thống tín hiệu, chiếu sáng, sưởi và các phụ tải ñộng lực của trạm ñiện.
Từ thanh cái 380 V của MBA 25 nhờ MBA tăng áp 27 ñiện áp ñưa vào ñường dây
3 pha riêng ñiện áp 10kV dọc theo ñường sắt và ñấu với TðK liền kề nhờ dao cách ly
29. ðường dây ñiện này cung cấp ñiện năng cho thiết bị tín hiệu, ñiều ñộ tập trung,
khoá liên ñộng nhờ MBA hạ áp 28.
– Sự khác nhau của các TðK2 và TðK3 so với TðK1 là về các sơ ñồ cung cấp
ñiện phía ngoài. Tại TðK trung gian TðK2 cung cấp ñiện từ ñường dây truyền tải ñiện
năng ñược thực hiện nhờ ñấu tách mạch 1 và mạch 2 của hệ thống dây cao áp. Trong sơ
ñồ nối kết cả 2 TðK ñược sử dụng máy ngắn mạch 21 và dao cách ly (DCL) 22. DCL
tác ñộng nhanh trước hết ngắt phần mạch ñiện ñể cắt khỏi lưới ñiện những MBA bị
hỏng hóc,mà phần mạch ñiện ñó không có máy ngắn mạch ở phía cao áp. Nhờ có các
máy ngắn mạch, ngắn mạch nhân tạo ñược tạo lập trong lưới cung cấp và càng ñảm bảo
tự ñộng bảo vệ tại nguồn cung cấp khi xảy ra sự cố ở MBA.
Trong sơ ñồ trên hình 3 –4 khi tác ñộng máy ngắn mạch 21 của các TðK 2 và

TðK 3 thì nó cắt rời khỏi thiết bị phân phối 110 kV (3) của TðK 1. Các máy biến dòng
ñặt trong mạch các máy ngắn mạch sẽ ñịnh vị ngừng cung cấp ñiện vị trí ngắn mạch.
Các dao cách ly 20 thường mở và chỉ ñóng lại khi cả 2 MBA ñược cấp ñiện từ 1
trong các ñường dây truyền tải ñiện năng. Trong TðK3, trong mạch ñấu sao cho khi cắt
các dao cách ly 23 và máy ngắt 24 ñóng mạch (thường ñóng), còn các DCL 20 ngắt
mạch và tự ñóng lại chỉ trong thời gian khi bảo dưỡng và sửa chữa máy ngắt.

MCA&TðK
•
39

TðK 4 là trạm cụt với ñiện áp sơ cấp 35 kv và hạ áp 1 nấc. Những phụ tải không
phải ñiện kéo 31 trong trạm ñược cấp ñiện năng từ thanh cái ñiện áp sơ cấp hoặc là hệ
thanh cái ñiện áp 10 kv.
Cung cấp ñiện năng cho TðK 5 thực hiện nhờ thanh cái 10 kv của trạm phân phối
TPP qua ñường dây P
Π
3
3.1.6. SƠ ðỒ CUNG CẤP ðIỆN CHO GIAO THÔNG ðIỆN ðƯỜNG SẮT XOAY
CHIỀU 27,5 KV
Hình 3–5. Sơ ñồ cung cấp ñiện ñoạn ñường sắt ñiện khí hoá bằng dòng ñiện xoay
chiều ñiện áp 27,5kV.
1. ðầu vào ñiện áp cung cấp
2,3,5,6,7. Thiết bị phân phối ñiện áp 110kV, 27,5kV
4,16. Máy biến áp hạ áp
8. ðoạn mạng dây tiếp xúc
9. Khoảng cách không khí
10. Tấm ñệm cách ly
11,12,36. Dao cách ly
11–11’, 12–12’. Mạch phân ñoạn ñầu vào trạm TDK3

13. Máy tách ly
14. Máy ngắn mạch
15. Máy cắt phân ñoạn
17,18,19,20. Thiết bị trạm ñiện kéo TDK2 dòng ñiện 1 chiều
21,22. Các máy biến áp và dây cung cấp cho nhu cầu tự dùng
23,24,25. Các máy biến áp và thiết bị ñóng ñường tự ñộng
P
Π
1, T
Π
2. Các trạm phân phối
TDK1– TDK4. Các trạm ñiện kéo
T1, T2. Máy biến ñiện áp
ðấu các TðK xoay chiều vào lưới ñiện 110kV, 220 kV ñựơc thực hiện theo
nguyên tắc như ñấu các trạm ñiện kéo 1 chiều cùng loại. Trên hình 3–5 là sơ ñồ cung
cấp ñiện ñoạn ñường sắt ñiện khí hoá bằng dòng ñiện xoay chiều.
ðể cung cấp ñiện kéo ñược liên tục và cung cấp ñiện cho phụ tải không phải ñiện
kéo tại mỗi TðK ñặt 2 MBA 3 dây quấn 4. ðiện áp 10 (35) kv của biến áp hạ áp ñược
sử dụng ñể cấp ñiện cho phụ tải khu vực hoặc các trạm ñiện kéo ghép nối TðK 2. ðiện
áp 27,5 kv tác dụng lên thanh cái a,b,c của hệ thống cung cấp ñiện kéo.
ðể phụ tải ñều tất cả 3 pha của hệ thống cung cấp ñiện phía ngoài các khu ñoạn
mạng TX và ray ñấu với các pha khác nhau của thanh cái 27,5 kv.
.
.
Hình 3–5. Sơ ñồ cung cấp ñiện ñoạn ñường sắ ñiện khí hoá bằng dòng ñiện xoay chiều ñiện áp 27,5kV

MCA&T§K
•
41

ðối với các pha của máy biến áp hạ áp phân ñoạn mạng dây TX ñược chia bởi
phân cách không khí 9 và cách ly trung tính 10 khi ñóng các ñoạn mạng tiếp xúc vào
pha này hay pha kia của MBA những ñoạn dây TX ñã ñược chia bởi khoảng cách không
khí (ñoạn 8).
Mạng ñiện kéo khu gian ñược cung cấp 2 phía từ những TðK liền kề TðK 1 và
TðK 3
.
Trong trường hợp này ñể cung cấp tải ñến cho ñường dây cao áp 110kV, MBA
hạ áp ñược ñấu với chúng luân phiên thứ tự pha.
Từ những thanh cái ñiện áp dùng cho ñiện kéo 27,5 kV cung cấp ñiện cho MBA
21 và các ñường dây cung cấp 22 cho sinh hoạt (phụ tải không phải ñiện kéo) bằng các
MBA công suất nhỏ 23 và 24. Và các tủ ñiện chuyên dụng cung cấp cho thiết bị ñóng
ñường tự ñộng 24 như trên hình 3–4
Dây quấn MBA ñấu với thanh cái 35 kV hoặc 10 kV ñược sử dụng ñể cấp ñiện
cho phụ tải khu vực và các trạm ñiện kéo tiếp giáp.
ðối với ñoạn tiếp giáp của lưới 1 chiều và lưới ñiện kéo xoay chiều bằng các dao
cách ly 3,3 và 27,5 kv có thể tác dụng các ñiện áp tương ứng phù hợp. ðể làm ñược
ñiều ñó trên TðK 1 dây quấn của MBA dẫn ñiện áp 10 kv ñến thanh cái 10 kv và tới
biến thế chỉnh lưu 18.
Bộ thiết bị khoá liên ñộng loại bỏ khả năng tác ñộng ñồng thời ñiện áp của 2 loại
dòng ñiện (Xoay chiều, 1 chiều).
Các TðK trung gian ñóng mạch vào hệ thống truyền tải ñiện năng dạng nối móc
hoặc nối thông suốt có thiết bị phân phối 110 kv tương ứng như TðK 1 chiều. Tại các
TðK: TðK 3 nối thống suốt với hệ thống dây cao áp, máy ngắt và các dao cách ly
trong mạch 12–12' thường ñóng, giữ dao cách ly trong mạch 11 – 11' thường ngắt và chỉ
ñóng mạch vào thời gian các MBA duy tu bảo dưỡng các máy ngắt. Máy tác li 13 cho
phép ngắt các máy biến áp hỏng hóc của TðK này, còn máy ngắn mạch 14 dùng ñã tạo
thành dòng ñiện ngắn mạch nhân tạo cho ñường dây cao áp với ñiện áp 110 kv, mà trị
số của nó sẽ tác ñộng ngắt máy ngắt của TðK gốc, ví dụ như máy ngắt PY 110 kv của
TðK 1.

ðặc ñiểm của TðK và các sơ ñồ cung cấp ñiện cho xe ñiện ngầm (metro) liên
quan ñến chức năng của TðK. Người ta phân các TðK này theo phụ tải ñiện kéo và các
phụ tải sinh hoạt.
ðể cung cấp cho các phụ tải không phải ñiện kéo: các thang máy, thiết bị chiếu
sáng nhà ga, thiết bị thông gió và máy bơm, máy dọn vệ sinh… và những thiết bị khác
sử dụng những trạm hạ áp chuyên dụng hoặc phụ .
3.1.7. SƠ ðỒ CẤU TRÚC CỦA TðK DÙNG CHO XE ðIỆN NGẦM(METRO)
Trạm ñiện kéo ñảm bảo cung cấp ñiện lưới ñiện kéo theo hệ thống cung cấp tập
trung. Hệ thống cung cấp như vậy ñã phổ biến rộng rãi trong thời gian ñầu phát triển tàu
ñiện ngầm, các TðK ñã ñược xây dựng trên mặt ñất, khoảng cách giữa chúng khoảng 3

42
•

MCA&
TðK
ñến 3,5km. Nối những thanh cái trạm ñiện kéo với mạch ñiện ñường ray ñặt ở trong các
ñường hầm ñược thực hiện nhờ các ñường cáp ñặt trong các ống cáp bảo vệ.

Hình 3–6.
Sơ ñồ cấu trúc cung cấp ñiện
cho xe ñiện ngầm trong thệ thống cung cấp ñiện tập trung trạm ñiện kéo
1. ðầu vào ñiện áp cung cấp
2,3. Thiế bị phân phối ñiện áp 10kV
4. Máy ngắt catốt
5. Máy ngắt ñường dây
6,7. Dao cách ly có ñiều khiển dọc và ngang
TCC. Tâm cung cấp
Π
1,

Π
2. Các tổ biến ñổi với các máy biến áp T1, T2 và các chỉnh lưu VD1, VD2
T3,T4. Các máy biến áp cấp ñiện cho chiếu sáng
T5. Máy biến áp cho ñóng ñường tự ñộng
T6. Máy biến áp cung cấp cho thang máy
T7. Máy biến áp tự dùng riêng
Hệ thống cung cấp ñiện cho ñường hầm hiện ñại ñặc trưng bằng xây dựng các
TðK hỗn hợp dưới mặt ñất tại mỗi một nhà ga. TðK hỗn hợp dưới mặt ñất ghép thành
1 TðK hạ áp, và ñặt chúng ở vị trí gần phụ tải ñiện kéo cực ñại. Xây dựng TðK hỗn
hợp dưới mặt ñất cho phép áp dụng hệ thống cung cấp mạch ray phân tán. Các ray tiếp

MCA&T§K
•
43

xúc tại mỗi trạm kéo ñược phân ñoạn bằng khoảng cách không khí. Mỗi một phần của
lưới nhận ñiện năng cung cấp ñồng thời từ 2 TðK.
Trong trường hợp cung cấp 2 phía phụ tải ñiện kéo ñược phân bố giữa các TðK
làm cho tính chất tương ñối ñồng ñều ñảm bảo cho sự làm việc ổn ñịnh tin cậy trong
ñiều kiện làm việc bình thường cũng như trong ñiều kiện làm việc sự cố.
Hình 3–7.
Sơ ñồ cấu trúc cung cấp ñiện
trạm ñiện kéo hỗn hợp của xe ñiện ngầm TðK1 và TðK2
1.

Lối vào ñiện áp cung cấp;
2.

Thiết bị phân phối ñiện áp 10kV;
3.

Thiết bị phân phối máy cắt phân ñoạn;
4.

ðường dây ra hoặc thanh nối ngang cầu;
5.

TCC1 – TCC3. Trung tâm cấp ñiện.
Ta khảo sát hệ thống cung cấp ñiện cho xe ñiện ngầm. TðK cho xe ñiện ngầm
ñược ñấu với 2 nguồn ñiện áp 10KV. Các thiết bị phân phối 10KV ký hiệu 2 từ lối vào
1 có hệ thống thanh cái ñơn với các máy ngắt phân ñoạn thường mở. Các ñoạn làm việc
riêng rẽ và nhận cấp ñiện từ những nguồn khác nhau.
Các tổ biến ñổi TCC1 và TCC2 với các biên thế T1, T2 ñóng mạch vào 1 thanh
cái với ñiều kiện ñể phân biệt ñiện áp tác dụng vào những ñoạn từ nguồn khác nhau.
Trong trường hợp ñóng các tổ chỉnh lưu vào những ñoạn của các thanh cái có ñiện áp
khác nhau, tổ biến thế chỉnh lưu với ñiện áp cung cấp thấp cho lưới sẽ có phụ tải lớn.
Các phi ñơ của ñường dây cung cấp (ñiện áp 825V)ñược ñóng mạch tới ray tiếp
xúc “+” (nhờ máy ngắt 5 và các dao cách ly dọc 6). Các ñoạn ray tiếp xúc ñược nối với
nhau nhờ các dao cách ly ngang 7. Nhóm các dao cách ly dọc và ngang tạo thành trạm
chuyển mạch và ñảm bảo giúp cho cung cấp từ 2 phía trong chế ñộ bắt buộc(sự cố).
Các máy biến thế T3 ñến T7 ñóng mạch vào những ñoạn khác nhau của thanh cái
và vì sự khác nhau có thể của ñiện áp cung cấp làm cho việc song song ở phía ñiện áp
thấp là không ñược thực hiện (không ñóng mạch). Các máy biến thế T3 và T4 về cơ bản
dùng cho phụ tải chiếu sáng. Những phụ tải công suất lớn hơn,như thang máy
cuốn,ñược ñấu vào thanh cái của các máy biến thế sinh hoạt T6, T7. ðể cung cấp cho
các thiết bị ñiều khiển (tín hiệu hoá, ñiều khiển tập trung và ñóng khoá ñường tự ñộng)
tại TðK ñặt 1 hoặc 2 máy biến thế T5

44
•

MCA&
TðK
Bởi vì xe ñiện ngầm ñược coi là hộ tiêu thụ ñiện năng loại 1,nên trong các sơ ñồ
cung cấp ñiện phía ngoài cho TðK cần phải cung cấp dự trữ bổ sung(trên sơ ñồ cấu trúc
hình 3–7) bằng thanh nối ngang giữa các trạm ñiện kéo liền kề TðK 1 và TðK 2. Khi
ñó ñường ra từ nhánh 1 và nhánh 2 của thanh cái mỗi một TðK cần ñấu nối với các
nhánh tương ứng của thanh cái TðK phía trái và phía phải liền kề.
Có thể ñơn giản hơn cho các sơ ñồ và kết cấu khi khai thác các TðK giao thông
ñiện thành phố trên mặt ñất – Tàu ñiện bánh sắt và xe ñiện bánh hơi.
3.1.8. Sơ ñồ cấu trúc TðK tàu ñiện bánh sắt và xe ñiện bánh hơi
Cung cấp ñiện phía ngoài, thành phần thiết bị TðK, hệ thống cung cấp ñiện mạng
ñiện kéo trong một chừng mực nhất ñịnh phụ thuộc vào vị trí ñặt trạm ñiện kéo, vào
lưới ñường dây xe ñiện bánh sắt và xe ñiện bánh hơi, vào công suất yêu cầu và cách lựa
chọn hệ thống cung cấp ñiện dự trữ của mạng dây tiếp xúc và mạng ray
Tính tới những ñiều nêu trên,người ta phân chia thành các loại trạm ñiện kéo
nhiều tổ máy.Chúng ñặc trưng bởi chế ñộ tin cậy cao do có ñảm bảo tổ chỉnh lưu dự trữ,
phạm vi rộng lớn cung cấp cho mạng tiếp xúc (hệ thống cung cấp ñiện trung tâm),
ñường cáp 600V kéo dài
Tại TðK với lối vào 1 (hình 3–8) và lối vào dự phòng 2 cho ñiện áp cung cấp, tổ
chỉnh lưu làm việc 4 và dự trữ 5, ñường dây 600V với máy ngắt trực tiếp 9 và dự trữ 10.

Hình 3–8. Sơ ñồ cấu trúc trạm ñiện kéo nhiều tổ máy của giao thông ñiện thành phố
1 và 2. Lối vào làm việc và dự trữ ñiện áp cung cấp;
3. Tổ phân phối 10kV;

MCA&T§K
•
45

4 và 5. Tổ chỉnh lưu làm việc và dự trữ;
6 và 7. Biến áp chỉnh lưu làm việc và dự trữ cho nhu cầu tự dùng;
8. Dao cách ly 600V;
9 và 10. Thiết bị phân phối ñiện áp 600V với máy cắt ñường dây và dự trữ;
11,12. Dao cách ly – 600V;
TD – Nhu cầu sinh hoạt;
TCdt – Thanh cái dự trữ 600V.
Máy biến thế làm việc và dự trữ 6 và 7 của nhu cầu tự dùng (TD) và ñầu vào
công suất nhỏ cho thành phố ñảm bảo sự làm việc của các phụ tải dùng nội bộ. MBA dự
trữ tự dùng ñóng mạch vào ñầu vào dự trữ trước máy ngắt cao áp. Khi sử dụng sơ ñồ
cung cấp ñiện phía ngoài, máy biến thế dự phòng tự dùng có thể lấy ñiện lối vào dự trữ
từ mạng ñiện thành phố ñiện áp 220 hoặc 380 V với máy biến thế hạ áp 380/220V
TðK 1 tổ máy không có dự trữ,loại trừ thiết bị cấp ñiện cho nhu cầu sinh hoạt. Dự
trữ ñược thực hiện theo công suất của thiết bị lắp ñặt tính ñến lấy tải trong chế ñộ bắt
buộc cho những TðK kề bên.
TðK làm việc trong hệ thống cung cấp ñiện phân tán cấp ñiện cho mạng dây tiếp

xúc có sơ ñồ phân ñoạn gần trạm thể hiện trên hình 3–9. Ơ chế ñộ sự cố khi một số thiết
bị riêng lẻ hỏng hóc,ví dụ mạng cung cấp ñiện phía ngoài hoặc TðK, cách ñiện phân
ñoạn 9 ñược phân dòng bởi ñóng máy ngắt phân ñoạn 7. Khi ñó ở chế ñộ cưỡng bức các
trạm ñiện kéo xen kẽ ñảm bảo cho hoạt ñộng bình thường các ñoàn tàu trên tuyến
















Hình 3–9. Sơ ñồ cấu trúc trạm ñiện kéo 1 tổ máy của giao thông ñiện thành phố

46
•

MCA&
TðK
1. Lối vào ñiện áp cung cấp;
2. Thiết bị phân phối 10kV;
3. Máy biến áp;

4. Chỉnh lưu; 5. Dao cách ly;
6,7. Thiết bị phân phối ñiện áp +600V với máy cắt trự tiếp và phân ñoạn;
8,10. Các phân ñoạn mạng tiếp xúc; 9. Cách ñiện phân ñoạn;
11. Cầu chì; 12. Máy biến áp sinh hoạt;
13,14. Dao cách ly các thanh cái –600V;
TD. Thanh cái của nhu cầu tự dùng.





















Hình 3–10. Các sơ ñồ trạm ñiện kéo 1 tổ máy (a) nhiều tổ máy
(b) với bộ chỉnh lưu ñiều khiển.
1. ðầu vào của ñiện áp cung cấp;

MCA&T§K
•
47

2. Tổ phân phối 10kV;
3. Máy biến áp;
4. Chỉnh lưu ñiều khiển;
5. Dao cách ly;
6,7. Thiết bị phân phối ñiện áp 1 chiều;
8,10. ðoạn mạng dây tiếp xúc;
9. Cách ly phân ñoạn;
11. Cầu chì;
12. Máy biến áp cho sinh hoạt;
13,14. Các dao cách ly thanh cái âm “–“;
TD. Thanh cái cho nhu cầu tự dùng;
A,B. Các ñiểm nối.
Thiết bị phân phối lối vào có thể ñược ñơn giản, trong trường hợp này chúng có
thể bao gồm máy ngắt phụ tải hoặc là ñao cách ly
ðối với hệ thống cung cấp ñiện cho giao thông thành phố ñược thiết lập bộ biến
ñổi với MBA khô và hệ thống biến ñổi ñiều khiển cho TðK. Ưng dụng tổ máy với bộ
biến ñổi như thế cho phép không dùng máy ngắt catốt và ñường dây. Còn ngắt dòng
ñiện ñường dây ñược thực hiện nhờ chỉnh lưu ñiều khiển
Sơ ñồ cấu trúc trạm ñiện kéo 1 tổ máy trong trường hợp này không khác nhau
nhiều so với phương án ñã nêu trên. Tại các TðK có 3 hoặc hơn nữa tổ máy cung cấp
ñiện cho ñoàn tàu ñược thực hiện theo nguyên tắc tổ máy – ñường dây, còn dự trữ theo
công suất nhờ tổ máy dự phòng (H3–13ab)
Số lượng chỉnh lưu ñiều khiển ñóng mạch vào 1 máy biến thế phụ thuộc vào phụ
tải trên mỗi ñường, hơn nữa mỗi một trong các bộ chỉnh lưu ñược tính toán cho dòng
ñiện ngắn mạch cựu ñại có thể trên ñường dây 600V.

ðưa vào khai thác những bộ biến ñổi hiện ñại cho phép giảm diện tích của TðK,
ñơn giản gói thiết bị, giảm chi phí khai thác, bảo dưỡng thiết bị
3.2. Ngắn mạch trong hệ thống 3 pha dòng ñiện xoay chiều
3.2.1. Các dạng ngắn mạch trong lưới ñiện
Trong lưới ñiện 3 pha xoay chiều ñược phân thành các hệ thống:
– Làm việc với trung tính cách ly
– Trung tính tiếp ñất trực tiếp
– Trung tính tiếp ñất qua cuộn cảm (cuộn kháng dập tắt hồ quang– cuộn pêtexen)
Ngắn mạch ñược hiểu là sự ngắn những phần dẫn ñiện của các pha thiết bị ñiện
với nhau hoặc là với ñất. ở chế ñộ ngắn mạch dòng ñiện trong các pha lưới ñiện tăng lên
ñột ngột ñến trị số gấp nhiều lần vượt quá dòng ñiện cực ñại ở chế ñộ làm việc bình

48
•

MCA&
TðK
thường. ở chế ñộ làm việc sự cố của lưới ñiện khi ñó những phần mang ñiện và thiết bị
ñiện sẽ bị tác ñộng ñiện ñộng (cơ học) và tác ñộng nhiệt rất lớn.
Nguyên nhân cơ bản của ngắn mạch (NM) là hư hỏng cách ñiện của các phần dẫn
ñiện vì chúng bị lão hoá, hư hỏng ñường cáp ñiện trong thời gian tiến hành công việc
ñào ñắp ñất, hư hỏng do quá ñiện áp. Trong các nguyên nhân ngắn mạch thường gặp
hơn phải kể ñến gãy, ñổ cột ñiện hoặc ñứt ñường dây tải ñiện, nối ngang các phần dẫn
ñiện bởi chim chóc hoặc xúc vật, tác ñộng sai sót của các nhân viên vận hành
Trong lưới ñiện 3 pha xoay chiều ñược phân thành 5 dạng ngắn mạch cơ bản
(Hình 3–11).
– Ngắn mạch 1 pha NM(1)
– Ngắn mạch 2 pha (NM(2)
– Hai pha tiếp ñất tại 1 ñiểm NM(2,1)
– Ngắn mạch 3 pha NM(3)

– Ba pha tiếp ñất tại 1 ñiểm (NM(3,1)








Hình 3–11. Các dạng ngắn mạch cơ bản
trong lưới ñiện 3 pha với trung tính nối ñất (a) và cách ly (b)
Nếu như tất cả các dạng ngắn mạch là 100% thì tỷ lệ tương ñối xuất hiện ngắn
mạch trong lưới ñiện là như sau:
– 1 pha và 1 pha tiếp ñất là 65%
– 2 pha tiếp ñất là 20%
– 2 pha với nhau là 10%
– 3 pha và 3 pha tiếp ñất là 5%.
. 3.2.2.Ngắn mạch 1 pha trong hệ thống với trung tính tiếp ñất (Hình 3–12)

MCA&T§K
•
49



Hình 3–12. Ngắn mạch 1 pha trong lưới ñiện với trung tính tiếp ñất
a. Sơ ñồ tổng thể
b. Sơ ñồ tính toán
c. ðồ thị véc tơ dòng ñiện và ñiện áp trong trường hợp ñơn giản nhất của ngắn
mạch

d. Ngắn mạch không tải máy biến áp trong lưới ñiện với trung tính nối ñất
Khi ngắn mạch tạo thành mạch ganvanic (vòng dòng) qua pha bị ngắn mạch
xuống ñất và về trung tính của nguồn (Hình 3–12a). Dưới tác dụng của ñiện áp của pha
c bị hư hỏng trong mạch ñiện
Dòng ñiện ngắn mạch (NM):

)1(
)1(
nm
c
nm
z
U
I =

(3.1)
Uc – ñiện áp của pha C nguồn cung cấp;
znm(1) – tổng trở của mạch ngắn mạch 1 pha.
Vì ñiện trở của mạch ngắn mạch không lớn, dòng trong dây dẫn của NM qua vị
trí sự cố sẽ ñạt rất lớn, có thể gây nguy hiểm cho bộ phận dẫn ñiện cũng như thiết bị
trạm ñiện kéo. Trên hình 3.12 b,c là sơ ñồ tính toán và ñồ thị véc tơ dòng ñiện và ñiện
áp cho trường hợp ñơn giản nhất. Góc lệch pha giữa Uc và dòng ngắn mạch là
)1(
nm
ϕ
:










=
)1(
)1(
)1(
nm
nm
nm
R
X
arctg
ϕ

)1(
nm
X

và
)1(
nm
R
– tương ứng là thành phần ñiện kháng và ñiện trở của z
nm
(1) của
ngắn mạch 1 pha

50
•

MCA&
TðK
Trong các trường hợp phức tạp hơn, ví dụ như khi ñóng mạch không tải máy biến
thế của phụ tải có trung tính tiếp ñất ñược tạo ra những vòng dây bổ sung qua máy biến
thế và ñất theo dây dẫn của các pha khác của lưới ñiện. Vì thế khi xảy ra ngắn mạch 1
pha của pha không hư hỏng dòng ñiện sự cố cũng ñi qua. Trong trường hợp này ñiện trở
và dòng ngắn mạch có thể xác ñịnh khi sử dụng phương pháp các thành phần ñối xứng
(tại ñây không xem xét).
3.2.3. Ngắn mạch 1 pha tiếp ñất trong lưới trung tính cách ly
Trên hình 3–13 là sơ ñồ ñơn giản mạch 3 pha với trung tính cách ly (3–13a) và ñồ
thị véc tơ dòng và áp tại ñiểm ngắn mạch: trước khi ngắn mạch (chế ñộ không tải của
lưới) và sau khi ngắn mạch (hình 3–13b).
Hình 3–13. Ngắn mạch 1 pha với ñất trong lưới ñiện với trung tính cách ly
a,c– các sơ ñồ lưới ñiện với trung tính cách ly và tiếp ñất qua cuộn dập tắt hồ
quang ñiện
b,c– các ñồ thị vức tơ dòng và áp khi ngắn mạch 1 pha trong các sơ ñồ a,c
Với trung tính nguồn ký hiệu: 0, với trung tính phụ tải ký hiệu: 0’, còn ñiện thế
ñất ký hiệu: 3 (Mass)
Mỗi pha của lưới ñiện ñối với ñất có trị số ñiện dung nào ñó phân bố ñều theo
chiều dài ñường dây. Với mục ñích ñơn giản hoá việc xem xét quá trình làm việc của
lưới ñiện tụ ñiện ñược phân bố mỗi pha CA, CB, CC ñược coi như tập trung ở giữa
ñường dây.

MCA&T§K
•
51

ở chế ñộ không tải theo ñường dây tải ñiện các dòng ñiện dung (trên ñồ thị véc tơ
là ICA, ICB, ICC). Vì ñiện dung nhỏ và ñiện trở của chúng lớn hơn rất nhiều lần ñiện
ñiện trở tác dụng và ñiện cảm pha của lưới ñiện nên có thể coi ICA, ICB, ICC lệch pha
900 so với ñiện áp pha tương ứng UA, UB, UC.
Biểu ñồ vectơ ñược xây dựng với giả thiết rằng trung tính của nguồn ñiểm "0" và
tải "0’" do chúng ñối xứng nên trùng nhau. Các dòng pha qua tụ ñiện có thể xác ñịnh
theo biểu thức:
I
CA
= I
CB
= I
CC
=
CU
X
U
P
C
P
ω
=

U
P
– ñiện áp pha V;
X
C
– Dung kháng ?;

ω
– Tần số dòng ñiện Hz;
C– ðiện dung F.
Trong trường hợp ñóng mạch với ñất, ví dụ pha C, mất ñi sự ñối xứng. Dây dẫn
ñóng mạch với ñất có ñiện thế ñất. Tụ ñiện của pha hư hỏng sẽ bị phân dòng, ñiện áp
trung tính tương ứng với ñất ñược tăng lên ñến trị số ñiện áp pha, còn ñiện áp các pha
không hư hỏng trở thành ñiện áp dây theo tụ ñiện pha A và B, sẽ lệch nhau 1 góc 60
o
,
còn trị số của chúng tăng lên 3 lần:
I
CA
= I
CB
= 3

C
P
X
U
, còn dòng ñiện tổng
I
C
∑
(1)
=
3

3

C
P
X
U
=
3

C
P
X
U

Tăng dòng ñiện dung trong lưới với trung tính cách ly không nguy hiểm về tác
dụng ñiện ñộng và tác dụng nhiệt vì giá trị của chúng là rất nhỏ so với phụ tải của lưới
ñiện, còn cách ñiện pha ñối với ñất cần phải ñược thực hiện cho ñiện áp dây
Sự làm việc dài hạn với pha ñóng mạch xuống ñất không cho phép bởi vì trong
trường hợp hỏng cách ñiện của pha khác tương ứng với ñất sẽ xuất hiện ngắn mạch 2
pha qua ñất. Chế ñộ như thế làm xuất hiện dòng ñiện cực lớn và có thể dẫn ñến phá
hỏng thiết bị. Ngoài ra, trong những ñiều kiện nhất ñịnh tại chỗ ngắn mạch với ñất có
thể xuất hiện hồ quang ñiện một cách chu kỳ tắt và ñóng trở lại.
Khi có ñiện cảm trong lưới ñiện sẽ xảy ra cảm ứng trong các phần tử ñiện cảm,
sức ñiện ñộng tạo ra có thể tăng quá ñiện áp lưới ñiện 1 số lần dẫn ñến làm hỏng cách
ñiện các phần tử, mà do ñó lưới ñiện tiếp tục gây ra những sự cố khác.
Trong mạng ñiện 3 pha với ñiện áp nguồn 6(10kV) sự xuất hiện những hồ quang
ñiện không nguy hiểm lắm vì dòng xoay chiều 1 pha ngắn mạch với ñất không lớn lắm.
Vì thế trong lưới ñiện với ñiện áp 6, 10kV nên sử dụng hệ thống cung cấp ñiện với
trung tính cách ly kết hợp với cuộn dập hồ quang ñể giảm hồ quang ñiện.
Với việc tăng ñiện áp của lưới ñiện ñến 35 kV và cao hơn sự xuất hiện hồ quang
dẫn ñến quá ñiện áp gây nguy hiểm ñối với cách ñiện. Ngoài ra, trong lưới ñiện như thế,
chỗ ngắn mạch với ñất, dòng ñiện dung có thể vượt rất nhiều trị số 10A là trị số cho

phép ñối với hệ thống, còn khó khăn ñảm bảo mức ñộ cần thiết của cách ñiện ñến ñiện