TẬP BÀI GIẢNG CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ

Tập bài giảng
Chuyên đề Kỹ thuật Điện - Điện tử
Số đơn vị học trình (số tín chỉ
Dạy ở lớp: K4 SP KTTH - Kỳ 2
Phần 1:Chuyên đề kỹ thuật điện
(23 tiết)
ChơngI: Kháiquátvềhệthốngcungcấpđiện (3tiết)
1.Cácnguồnnănglợngtựnhiên.
(Nguyễn Xuân Phú- Cung cấp điện- NXB KHKT, 2000- Tr 5).
!"
# $ % &' ( ) * * + ,- . '/

"0"12' 3"4'/5(67#89
"4'/$#:;<
"4'/$#:;6,
"4'/(6 3'-+%===
%>'/)*,?@'A?5=
1>'/)*-+(:%
79B',+)*$-6!điện năng=
C$)D()*,E8F$-=9*
$)F5-)FGHIJ=
- Ưu điểm của điện năng:
Sở dĩ điện năng rất thông dụng và đ ợc sử dụng rất rộng rãi vì nó có
nhiều u điểm nh :
- Dễ dàng chuyển thành các dạng năng l ợng khác (cơ, hoá, nhiệt )
- Dễ truyền tải đi xa, hiệu suất cao.
- Đặc điểm của điện năng:
Trong quá trình sản xuất và phân phối điện năng có một số đặc điểm
chính nh sau:
a. Điện năng sản xuất ra không thể tích trữ, dự trữ đ ợc (tr ờng hợp cá
biệt với công suất nhỏ dùng pin, ác quy làm bộ phận tích trữ, nh ng

công suất rất nhỏ). Tại mọi thời điểm, ta phải đảm bảo cân bằng giữa
điện năng sản xuất ra với điện năng tiêu thụ (kể cả những tổn thất do
truyền tải điện).
b. Quá trình chuyển động điện xảy ra rất nhanh: sóng điện từ lan
truyền trong dây dẫn với tốc độ rất lớn, xấp xỉ tốc độ ánh sáng; quá
trình sóng sét lan truyền, hoặc các quá trình khác (chập điện, ngắn
mạch, quá độ ) xảy ra rất nhanh. Do đó trong vận hành, điều độ,
điều khiển cần sử dụng thiết bị tự động.
c. Công nghiệp điện lực liên quan chặt chẽ đến hầu hết các ngành kinh
tế quốc dân. Do đó, nó là động lực cho các ngành sản xuất, động lực
cho việc tăng năng suất lao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng
trong cấu trúc nền kinh tế quốc dân.
Hệ thống điện bao gồm các khâu: sản xuất, truyền tải, phân phối,
cung cấp tới các hộ tiêu thụ và sử dụng điện năng.
K=L('/$=
1. Nhàmáynhiệtđiện:
Nhà máy nhiệt điện chiếm một tỷ lệ rất quan trọng
trong công suất chung của l ới điện (là một dạng
nguồn điện kinh điển). Gồm nhiều loại: nhiệt điện rút
hơi và nhiệt điện ng ng hơi, kiểu lò than phun hoặc
kiểu lò ghi xích.
a- Sơ đồ giới thiệu quá trình sản xuất điện năng trong
nhà máy nhiệt điện:
(Nguyễn Xuân Phú- Cung cấp điện- NXB KHKT, 2000- Tr 6).
- Sơ đồ nguyên lý của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi:
Gồm16TBịsau:
1.Kho nhiên liệu
2. Hệ thống cấp nhiên liệu
3. Lò sấy
4. Tuabin (tuốc bin)

5. Bình ng ng
6. Bơm tuần hoàn
7. Bơm ng ng tụ
8. Bơm cấp n ớc
9. Bộ phận hâm nóng KK
10. 11 Quạt không khí
12. Bộ sấy không khí
13.Bộ hâm n ớc
14.Bình gia nhiệt hạ áp
15. Bộ ng ng khí16. Bình cao áp Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi
b- Nguyên tắc hoạt động: nhà máy nhiệt điện hoạt động theo một chu trình kín:
Đầu tiên than ở dạng thô đ ợc vận chuyển từ kho (1) đến hệ thống nghiền
nát (2), rồi đ ợc đ a vào buồng (3). Lúc này than đã trở thành than cám đ ợc quạt
hút đ a đến hệ thống vòi phun ở buồng đốt của hệ thống nồi hơi (5). Trên đ ờng từ
hệ thống nghiền nát đến hệ thống vòi phun than cám, ng ời ta bố trí thêm một máy
phân ly để những hạt than có kích th ớc lớn sẽ đ ợc giữ lại và đ a trở về hệ thống
nghiền nát.
Nhiên liệu đ ợc đ a đến buồng đốt (3) sẽ có một áp suất nhất định do bố
trí quạt KK (10) rất mạnh. Không khí do quạt (10) cung cấp cho các vòi phun sẽ
giúp cho than cám đ ợc phun mạnh vào trong buồng đốt. Tr ớc đó, không khí đ ợc
hâm nóng ở bộ phận hâm nóng (9). Bộ phận này đ ợc đặt ngay trên đ ờng đi của
khói nóng thoát ra nhờ quạt lùa (11). Điều này tiết kiệm đ ợc nhiệt, giảm tiêu thụ
nguyên liệu cho buồng đốt. Khói nóng cũng đ ợc dùng để hâm n ớc nóng ở bộ phận
hâm n ớc (13) tr ớc khi đ a vào bao hơi trong lò sấy (3).
N ớc trong bao hơi đ ợc đun nóng sẽ chuyển hành hơi n ớc và sẽ đ ợc đ a
đến bộ phận tái hâm n ớc. ở đây hơi n ớc đ ợc sấy khô, có thông số cao (áp suất p =
130 240 KG/cm2 , nhiệt độ t= 540 5650C) theo đ ờng ống dẫn vào tuốc
bin(4). Hơi quá n ớc đập vào cánh tuốc bin làm tuốc bin quay, kéo theo ro to của
máy phát quay

biến cơ năng thành điện năng.
Hơi quá n ớc sau khi qua tuốc bin (4) có thông số thấp (p=0,03
0,04KG/cm2 , nhiệt độ t= 400C) sẽ xuống bình ng ng (5), đ ợc trao đổi nhiệt, làm
lạnh và ng ng tụ lại nhờ hệ thống tuần hoàn của bình ng ng, đ ợc bơm (7) bơm về
bình gia nhiệt hạ áp (14), sau đó đ ợc bơm dẫn qua bình ng ng khí (15) đến bộ hâm
n ớc (13) thành n ớc nóng tr ớc khi đ a vào bao hơi của lò.
c Nhận xét đặc điểm của nhà máy nhiệt điên ng ng hơi:
+ Quá trình làm việc của nhà máy nhiệt điện là một chu trình kín. Th
ờng đ ợc xây dựng gần nguồn nguyên liệu: mỏ than, đ ờng thuỷ
+ Khối l ợng tiêu thụ nhiên liệu lớn, việc vận chuyển nhiên liệu khá tốn
kém và khói thải làm ô nhiễm môi tr ờng.
+ Tính linh hoạt trong vận hành kém. Khởi động và tăng phụ tải chậm.
+ Về cấu tạo : gồm có 2 phần: gian lò và gian máy. Gian lò để biến đổi
chất đốt thành hơi quá nhiệt, gian máy để biến đổi W dòng hơi quá nhiệt thành
cơ năng quay tuốc bin

máy phát điện làm việc. Nhà máy nhiệt điện kiểu than
phun chỉ khác nhà máy nhiệt điện kiểu ghi xích than thô đ ợc nghiền nát thành
cám qua vòi phun vào buồng đốt.
T ơng ứng với nhà máy nhiệt điện kiểu ng ng hơi (vì có bao nhiêu đ a vào
tuốc bin đều ng ng lại ở bình ng ng) là nhà máy điện kiểu rút hơi.
Nhà máy nhiệt điện kiểu rút hơi: về nguyên lý cũng giống nhà máy nhiệt
điện kiểu ng ng hơi, song l ợng hơi đ ợc rút ra đáng kể từ một số tầng của tuốc bin
để cấp cho các phụ tải nhiệt công nghiệp và sinh hoạt. Do đó hiệu suất chung
của nhà máy tăng lên cao hơn.
+ Hiệu suất của nhà máy nhiệt điện thấp (= 30 40 %).vì n ớc qua M
bình ng ng đã lấy đi 60% của hơi quá nhiệt.
Để nâng cao hiệu suất ng ời ta tận dụng nhiệt năng của hơi quá nhiệt
sau khi qua tuốc bin, hiệu suất nâng lên từ 50 60%.( nhà máy nhiệt điện có M
công suất càng lớn thì hiệu suất càng cao).

d Tình hình các nhà máy nhiệt điện hiện nay:
+ Thế giới: nhà máy nhiệt điện có công suất lớn
(hàng triệu KW trở lên)
+ N ớc ta: nhà máy nhiệt điện có công suất có công
suất trung bình và nhỏ.
Miền Bắc: có nhiệt điện Yên Phụ, Phả Lại, Uông Bí,
Thái Nguyên, Thanh Hoá với các kiểu lò hơi ghi
xích hoặc than phun.
Phú Thọ có nhà máy nhiệt điện Việt Trì.
Miền Nam: có nhiệt điện chạy bằng nhiên liệu lỏng:
dầu Điêzel, có công suất nhỏ.
Gồm 11 TBị sau:
1. Đập chắn
2. Mực n ớc cao
3. Cửa cống
4. Đ ờng ống dẫn n ớc
5.Trục tuốc bin thuỷ lực
6. Buồng xoáy ốc
7. MPĐ
8. Trạm tăng áp
9. Dây cao áp
10. ống thoát
11. Mực n ớc thấp
K=Nhà máy Thuỷ điện
"Sơ đồ cấu tạo nhà máy thuỷ điện dùng đập chắn
9
1
8
7
2

b- Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý là sử dụng năng l ợng dòng n ớc để làm quay trục
tuốc bin thuỷ lực để chạy máy phát điện. Quá trình biến đổi
năng l ợng là thuỷ năng cơ năng điện năng.
Nhà máy thuỷ điện dùng năng l ợng dòng n ớc chảy của sông,
suối, thuỷ triều để sản xuất điện năng. Công suất của nhà
máy phụ thuộc vào l u l ợng n ớc Q(m3/s) và chiều cao hiệu
dụng của cột n ớc H(m) của dòng n ớc tại nơi đặt nhà máy.
P = k.H.Q.
Trong đó là hiệu suất, k là hệ số tỷ lệ.
Trong nhà máy thuỷ điện, cột n ớc nói chung đ ợc tạo ra do đập
ngăn. Phía tr ớc đập gọi là th ợng l u, phía sau đập gọi là hạ l u.
Chiều cao hiệu dụng của cột n ớc chính là độ chênh lệch mực
n ớc giữa th ợng l u và hạ l u. Th ợng l u có hồ chứa n ớc dùng để
dự trữ n ớc cần thiết cho việc sản suất điện năng.
*Sơ đồ mặt cắt của nhà máy thuỷ điện và máy phát điện:
CN)%,'8#=O-*8?3PN2'Q<
'8-$=?(R<8&<N+5
S ? (R B'?'8 8FF ) (65 Q)
@'-'8+7'%@' ;5/'=0'8@'--
$<:5'8+8FQ)$)=T &'
(:&' (69-'8=
0-'U$+-8F<2- '
N)+F8VP?%<W 'N)-W ' 'XS
VY-=
* Nguyên lý:
Trên dòng sông, ng ời ta xây các đập chắn (1) chắn ngang dòng
sông,cho mực n ớc nâng lên tạo thành một hồ chứa. N ớc ở mực n ớc cao (2)
qua cửa cống (3) vào ống dẫn n ớc (4) đến rôto của tuốc bin (5), chảy vào
buồng xoáy ốc (6). Tuốc bin (5) là tuốc bin thuỷ lực, có trục nằm thẳng đứng.

Tuốc bin (5) quay, làm máy phát (7) vận hành, biến cơ năng thành điện năng.
Dòng điện qua trạm tăng áp (8), qua đ ờng dây cao áp (9), đ ợc truyền tới nơi
tiêu thụ.
N ớc sau khi qua tuốc bin(5) theo ống thoát (10) chảy xuống mực n ớc thấp ở d
ới đập (11).
Nhận xét:
* Đặc điểm cơ bản của nhà máy thuỷ điện{:
+ Xây dựng gần nguồn thuỷ năng.
+ Phần lớn điện năng sản xuất ra đ ợc phát lên thanh góp phía cao áp
+ Làm việc với phụ tải tự do.
+ Vận hành linh hoạt thời gian khởi động và mang tải chỉ mất từ 3 đến 5
phút.
+ Hiệu suất cao 85 90%M
+ Vốn đầu t xây dựng lớn, thời gian xây dựng kéo dài
+ Giá thành điện năng thấp
Z4-thuû ®iÖn%&''
75-nhiÖt ®iÖn
[ \D- ' '+ *
-
'U $ 7 5
 - $
$[
¦u ®iÓm
]O$),^^75$$._"`
2
]HW-
]1a7b(&'Gtải%
]cd(a$
]3xảy7?75-$ 
]e99?Q&#

Nh îc ®iÓm
"T?2'BP-(5
"0BP-(P'
"f'F.:
"L-'U$W5
]MiÒn B¾c-'U$0Leg+0ehe+L,Q
\ei+e00\+-'U$\eYjQ
BP-(-'U$Qk=
]MiÒn Nam-'U$C4+0Vl+h-m
K=Nhà máy điện nguyên tử
0,nhà máy điện nguyên tử là nhà máy nhiệt điện, nh ng lò hơi đ ợc
thay thế bằng lò phản ứng hạt nhân.b($)'*69
dP=
a-Sơđồcấutạonhàmáyđiệnnguyêntử:
+ Lò hơi của nhà máy điện nguyên tử thay bằng lò
phản ứng hạt nhân.
+ Để tránh nguy hiểm cho ng ời và thiết bị do phóng
xạ ng ời ta dùng 3 chu trình nhiệt chứ không nh vòng chu
trình của nhà máy nhiệt điện ng ng hơi:
Sự phân giã hạt nhân xảy ra khi một nơtron tự do
bắt đầu va chạm với một hạt nhân của Uranium có thể
gây nổ. Sự phá vỡ của hạt nhân tự do giải phóng nhiều
nơtron và toả ra một năng l ợng rất lớn. Sử dụng loại
uranium 235 ở mức 3%.
Q/'-A-$P
- CÊu t¹o:
n=06o=0&' np=0E'8Mc-
$
K=c7Q,q=0: nn=eY
_=c-rs=069dnK=c

=eQt=cd,n_=C2'-$
`=eQ

-Nguyênlýcủanhàmáyđiệnhạtnhân
Gồm 3 chu trình độc lập:
+ Chu trình thứ nhất: Chiết suất nhiệt sinh ra từ quá
trình phân rã các nguyên tử uranium nằm bên trong
các nguyên tố cháy sau đó chuyển nhiệt sang chu trình
2. Chu trình bao gồm vỏ bọc, lò hơi và máy điều áp.
+ Chu trình thứ 2: Hơi sinh ra trong lò hơi đ ợc tập hợp
lại bởi hệ thống ống của chu trình thứ 2 và tiết liệu cho
tuabin. Sau khi nén xuống cánh tuabin hơi loãng đ ợc
nén đặc lại. Cứ nh vậy n ớc thu lại đ ợc truyền vào lò
hơi.
+ Chu trình thứ 3 là chu trình làm lạnh:
Nguồn n ớc lạnh của chu trình này cho phép thực hiện
quá trình nén hơi. Nguồn n ớc lạnh không thể thiếu đối
với nhà máy nhiệt điện.
Gồm14TBịsau:
1. Lò phản ứng hạt nhân
2. 3. ống dẫn hơi
4. Bộ trao đổi nhiệt
5. ống tản nhiệt
6. 10.11.12. Bơm n ớc
7. Bộ lọc n ớc
8. Tuốc bin
9. Bình ng ng
13.Bể chứa n ớc
14. Máy phát
"4'-A-$P

a- Nguyên lý hoạt động nhà máy điện nguyên tử:
Nhiệt năng

n ớc

cơ năng

MF
(thu đ ợc từ p/ ) (thành hơi)
Nhà máy điện nguyên tử có hai đ ờng n ớc chảy tuần hoàn theo hai đ ờng vòng khép
kín (để tránh ảnh h ởng có hại của các tia phóng xạ tới công nhân làm việc ở gian
máy).
Để tránh ảnh h ởng có hại của các tia phóng xạ đến công nhân làm việc ở gian máy,
cấu tạo của nhà máy điện nguyên tử có 2 đ ờng vòng khép kín:
+ Đ ờng vòng 1{: Nhiệt năng thu đ ợc qua phản ứng hạt nhân trong lò (1) đun n ớc
thành hơi, qua ống (2) đến bộ phận trao đổi nhiệt (4), sau đó qua các ống tản nhiệt
(5). ở đây hơi n ớc đ ợc làm lạnh, truyền hết nhiệt năng từ lò qua các ống (5) để dun
n ớc trong bộ trao đổi nhiệt (4) thành hơi có t0 và áp suất cao{: p= 12,5 at, t
0
=
2600C.
Hơi toả nhiệt đ ợc làm lạnh ở bộ phận trao đổi nhiệt (4), sau đó theo đ ờng ống dẫn
đến bơm n ớc(6), bơm qua bộ lọc (7), để lọc các hạt rắn có trong n ớc tr ớc khi đi vào
lò. N ớc đ ợc bổ sung vào lò qua bơm (12) từ bể (13).
+ Đ ờng vòng 2:
N ớc từ bộ trao đổi nhiệt (4) đ ợc sấy nóng biến thành hơi có nhiệt độ t
0
=2600C và
áp suất cao{: p = 12,5 at, đ ợc dẫn đến tuốc bin (8), làm tuốc bin (8) quay, máy
phát điện làm việc.

Hơi n ớc sau khi qua tuốc bin (8) đ ợc ng ng tụ lại bình ng ng (9), và đ ợc bơm (11)
bơm trở lại bộ trao đổi nhiệt (4).
4NBr
 [   7
 - $
'- b 5
 - $
$[
" 4'- A  - $ '- b gièng  - $
$+,'*'=
"\$'7',,?'=uK`M_pv+F'7,-5%
u`pMopv=
+ Kh¸c:
- L,' 6? '=6JP ?
Y Y N Q+  % , 3  w " K_` -
f'"K_t=k6J*8!8g5Y,(-=
So s¸nh{
+ ¦u ®iÓmxG2 ?*y,%BD%
d*-'2'-=
]Nh îc ®iÓmx %F6Jx'/%B,'-
9%-'2'<8$&89$=
_=\$?',$=
1. Khái niệm:
- Điện năng đ ợc sản xuất trong các nhà máy điện cần
đ ợc chuyên chở đến nơi tiêu thụ ( nh những thành phố
lớn, khu công nghiệp).Vì vậy, nhu cầu xây dựng đ
ờng dây dẫn điện đi xa. Những đ ờng dây này hợp lại
với nhau thành hệ thống điện năng (hay mạng điện, l
ới điện chung).
-Hệthốngđiệnnăng:

- Điện năng đ ợc sản xuất trong các nhà máy điện, nó
không thể dự trữ đ ợc.
" 079%
$ ? $
)[
"
CV z $
? $
)[
- ý z $
? $
)[
"L#7',-$'
9+9'#'#8F-+S
:)=4F'-$$Y
#7', #*N(F+$',${
#989*Y %7?Y,$
F=
1N-+-$*?'5'+
$775'+*$?$
)=
n= §inh nghÜa\$ ?$ ) \$? -
$*?'5'+$775
'+989',$9=
K=ý nghÜa cña hÖ thèng ®iÖn n¨ng[H0Cot"_Kq
|4%$?$)-$%}
* R '   7b >+  % 7 ?+ 89 9 9
)',$9=
|L#7',-$*N(*A+F
$=

|fP?9*A-$
 $ ?+ S <  . V Q+ ( % 
$)^Q=
C¸ckh©ucñalíi®iÖn:H@''#
Y5$/ P'

M¸y ph¸t ®iÖn
(Nguån)

\'
b(
TruyÒn t¶i
fP?
el el
Kh©u14'//-$ F5'+*
0lP$'-&9$)B_`
T+nnp T+===vpp T===
Kh©u20'-&9$._` TW
$ 'VQ
Mạng điện khu vực: Có công suất lớn truyền tải điện năng đi xa đến một
khu vực nào đó. (Ví dụ: đường dây Bắc Nam 500KV ; Hà Nội – Hải
Phòng
Phạm vi rộng , đường dây dài, điện áp cao và công suất truyền tải khá lớn.
( Nước ta thường dùng đường dây nổi)
Mạng điện địa phương: là mạng phân phối điện nội bộ thành phố, xí
nghiệp
Phạm vi hẹp , đường dây ngắn, điện áp thấp hơn ( < 18kV = điện áp máy
phát), truyền tải thẳng tới trạm phân phối cho các hộ tiêu thụ ( Nước ngoài
thành phố thường dùng dây chìm).
Chú ý: (KTĐ2000- Nguyễn Phúc Đáo-Tr.95)

Trong hệ thống cung cấp còn có đường dây liên hệ qua lại, dùng làm
dây dự trữ cho nhau ở các cấp điện áp, nhằm tạo cho hệ thống điện được linh
hoạt và đảm bảo được sự liên tục cung cấp điện cho phụ tải.
Khâu 3: Trạm phân phối điện năng( gồm các mba và mạng cung cấp, phân
phối sẽ tnghiên cứu sau).
Khâu 4: Các hộ tiêu thụ: là tập hợp các thiết bị dùng điện của một đơn vị xí
nghiệp, hành chính, công sở hoặc khu dân cư. Gồm có hộ loại 1, loại 2, và
loại 3.
+ Hộ loại I: là những hộ tiêu thụ điện mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện có
thể gây nên những hậu quả nuy hiểm đến tính mạng con người, làm thiệt hại
lớn về kinh tế, dẫn đến hư hỏng về thiết bị, gây rối loạn quy trình công nghệ,
hư hỏng hàng loạt sản phẩm, hoặc ảnh hưởng không tốt về thông tin, chính trị,
ngoại giao
Ví dụ: các bệnh viện lớn, các trung tâm thông tin quan trọng, các hội nghị cấp
cao
Yêu cầu: Phải được cung cấp điện với độ tin cậy cao( phải bố trí 2 nguồn điện
đến, đường dây 2 phía, có nguồn điện dự phòng nhằm hạn chế thấp nhất sự
cố mất điện.
+ Hộ loại II: là những hộ tiêu thụ điện mà khi ngừng cung cấp điện thì cũng
thiệt hại về kinh tế, và lãng phí sức lao động, hư hỏng sản phẩm nhưng mức
thiệt hại không lớn.
+ Hộ loại III: là những hộ tiêu thụ điện cho phép cung cấp điện với
mức tin cậy thấp. (Được phép cắt điện để sửa chữa, thay thế thiết bị không quá
1 ngày đêm = 24 giờ). Loại này gồm khu dân cư, nhà ở, nhà kho, trường học,,
khu vực nông thôn (có thể dùng một nguồn 1 đường dây).