Nhà máy điện và trạm biến áp nguyễn đăng thịnh chủ biên, lê gia tài

CH

NG I

KHÁI NI M V QUÁ TRÌNH S N XU T
VÀ PHÂN PH I I N N NG
1.1 Khái ni m
1.1.1

c đi m c b n c a đi n n ng

Hi n nay, đi n n ng là ngu n n ng l ng quí, đ c s d ng r t r ng rãi và ti n l i
trong s n xu t, trong đ i s ng c a con ng i. Vì đi n n ng r t d dàng bi n đ i sang các
d ng n ng l ng khác nh : c n ng, nhi t n ng, quang n ng... ph c v cho s nghi p
hi n đ i hoá, công nghi p hoá c a đ t n c. Ng c l i, t các d ng n ng l ng khác
trong thiên nhiên nh : dòng n c, than đá, s c gió, s c nóng c a m t tr i hay trong lòng
trái đ t, n ng l ng nguyên t ... là nh ng nguyên li u cung c p cho các nhà máy đi n
làm vi c, chúng c ng r t d dàng bi n đ i thành đi n n ng phát vào l i đi n đ cung
c p cho các ph t i đi n.
i n n ng r t d dàng truy n t i đi xa b ng các đ ng dây d n đi n dài vài kilômét t i
hàng nghìn kilômét v i công su t truy n t i hàng tr m, hàng nghìn mêgaoát. c đi m này
c a đi n n ng h n h n so v i vi c truy n t i các d ng n ng l ng khác. n c ta, đã có
đ ng dây t i đi n B c Nam dài h n 1.000km, v i đi n áp truy n t i 500KV và công su t
là 500MW.
i n n ng đ

c s n xu t r t t p trung, có qui mô t đ ng hoá cao.

i n n ng không tàng tr đ c, nên s n xu t đi n n ng ph i đ ng th i phát tri n s n
xu t c a các ngành kinh t qu c dân khác. Do v y, ch s đi n n ng c ng là ch s s phát
tri n chung c a qu c gia.

l

i n n ng đ
ng khác.

c s n xu t ra luôn có giá thành r h n giá thành s n xu t các n ng

1.1.2 Yêu c u c a quá trình s n xu t và phân ph i đi n n ng
đ m b o t t vi c cung c p đi n cho ph t i, trong quá trình s n xu t (QTSX) và
phân ph i đi n n ng (PP N) ph i có các yêu c u sau đây:
- S n xu t đi n n ng ph i có ch t l ng t t nh v tr s đi n áp và t n s trên l
đi n không sai khác v i tr s danh đ nh là ±5%.
- Ph i an toàn cho con ng
n ng.

i

i và thi t b trong quá trình s n xu t và phân ph i đi n

- S n xu t đi n n ng ph i cùng v i s phát tri n các ngành kinh t khác (do đi n
n ng không tàng tr đ c).
- Ph i đ m b o đ an toàn, tin c y cung c p đi n cho h dùng đi n:
5


H lo i I là nh ng h tiêu th đi n mà khi cung c p đi n b gián đo n thì có th gây
ra nguy hi m ch t ng i, t n th t l n cho n n kinh t qu c dân, h h ng thi t b , h h ng
hàng lo t s n ph m, r i lo n các quá trình công ngh ph c t p và các b ph n đ c bi t
quan tr ng cho sinh ho t thành ph .


H lo i II là nh ng h tiêu th đi n mà khi cung c p đi n b gián đo n s làm h t
m c k ho ch hàng lo t s n ph m, lãng phí công nhân, đình tr máy móc và v n t i công
nghi p, r i lo n ho t đ ng bình th ng c a ph n l n nhân dân thành ph .




H lo i III là nh ng h tiêu th đi n không thu c hai lo i trên.

[Theo quy ph m trang b đi n (11TCN - 18 - 84)].
1.1.3 Mô hình quá trình s n xu t và phân ph i đi n n ng
Quá trình s n xu t (QTSX) và phân ph i đi n n ng (PP N) c a h th ng đi n đ
mô t hình (1-1).
N 1

N 2
10KV

110KV

6KV

35KV

35KV
D14

D12
D8

D10

D9

10KV
TBATG

110KV

10KV

TBATG

D15

D11

35KV

110KV
B

TBATG*

D7

6KV

D13

110KV
TBATG

35KV

TBATG
B

220KV
D3

10KV

10KV
D5

110KV

D4

220KV
D2

220KV
D6

T 1

220KV

D1

T 2
500KV
D16

35KV
D17

Hình 1-1: Mô hình quá trình s n xu t và phân ph i đi n n ng
6

c


i n n ng c a h th ng đ c s n xu t t các nhà máy nhi t đi n (N 1) và (N 2); các
nhà máy Thu đi n (T 1) và (T 2). Ngoài ra, đ nâng cao h s công su t cosj c a l i
đi n trong h th ng đi n, ng i ta xây d ng tr m bù (B), tr m này đ c cung c p đi n t
tr m bi n áp trung gian (TBAtg*) có 2 c p đi n áp 110KV và 220KV, sau đó h xu ng
10KV cung c p cho tr m bù.
H th ng đi n ta đang xét có các c p đi n áp là: 6KV; 10KV; 35KV; 110KV; 220KV
và 500KV; c p đi n áp 500KV là c p đ liên h v i h th ng đi n khác. Chúng đ c n i
v i nhau qua các tr m bi n áp trung gian và b ng các đ ng dây t (D1) đ n (D17).
Nh v y, quá trình s n xu t và phân ph i đi n n ng g m ba khâu:
- Khâu 1: Khâu s n xu t đi n n ng (bao g m các nhà máy đi n).
đ

- Khâu 2: Khâu truy n t i và phân ph i đi n n ng (bao g m các tr m bi n áp, các
ng dây t i đi n) đ c g i là m ng đi n.

- Khâu 3: Khâu tiêu th đi n n ng, đ c g i là h dùng đi n hay ph t i đi n,
3 đi n n ng đ c bi n đ i thành các d ng n ng l ng khác.

khâu

Rõ ràng r ng c 3 khâu trong quá trình s n xu t và phân ph i đi n n ng bao g m 2
ph n t h p thành, đó là:
- Ph n t truy n t i và phân ph i đi n n ng;
- Ph n t bi n đ i (bi n đ i các n ng l

1.2

ng khác thành đi n n ng và ng

c l i).

th ph t i

1.2.1 Khái ni m
Quá trình tiêu th đi n n ng c a
ph t i th ng đ c ghi thành bi u
đ g i là đ th ph t i ( TPT) mà
tr c tung là tr c đi n n ng yêu c u
c a ph t i và tr c hoành là tr c th i
gian. Trên hình (1-2) đ ng s 1 là
đ th ph t i.
Trong th c t , đ ng bi u di n
TPT th ng đ c bình quân t ng
th i đo n nh đ ng s 2 c a hình
(1-2). Trong quá trình bình quân hoá,

đi n n ng tiêu th th c t ph i b ng
đi n n ng bình quân; ngh a là di n
tích gi i h n c a hai đ ng 1 và 2
v i hai tr c t a đ l n l t là A và
Hình 1-2:

th ph t i P = f(t)
7


A’ ph i b ng nhau (đi n n ng A b ng đi n n ng A').
Vi c xây d ng TPT ng i ta dùng các đ ng h công su t t ghi, hay các bi u b ng
th ng kê yêu c u dùng đi n c a ph t i và sau đó v thành TPT.
1.2.2 Phân lo i đ th ph t i
Có th d a vào tính ch t c a ph t i, hay th i gian s d ng đi n n ng đ phân lo i
TPT.
1) Theo tính ch t c a ph t i
Theo tính ch t c a ph t i, ng

i ta phân TPT thành 3 lo i (hình1-3)

-

th ph t i công su t tác d ng P = f(t)

-

th ph t i công su t ph n kháng Q = f(t)

-

th ph t i công su t toàn ph n S = f(t)
S (MVA)
P (MW)
Q (MVAR)

Hình 1-3:

th ph t i công su t tác d ng - công su t ph n kháng
và công su t toàn ph n

2) Theo th i gian
Theo th i gian s d ng đi n n ng, ng
-

i ta phân TPT thành 2 lo i:

th ph t i đi n hình ngày:

N c ta có 2 mùa trong n m, nên ta ch n cho m i mùa có 1 ngày đi n hình. Mùa
hè có TPT đi n hình ngày hè (đ i di n cho183 ngày hè) và mùa đông có TPT đi n
hình ngày đông (đ i di n cho 182 ngày đông) (hình1-4a).
8


(MW)
Ng฀y hè

Ng฀y đông

(h)
(h)

Hình 1-4a:

-

th ph t i đi n hình ngày hè và ngày đông

th ph t i n m:

• Theo th t gi m d n (hình 1- 4b), d a vào TPT ngày đi n hình th ng kê s đi n
n ng t l n đ n nh c a các đo n th i dùng đi n nh nhau sau đó ta s p x p theo th t
gi m d n cho đ n gi cu i cùng c a n m là 8760h.
th này cho ta tính đ c t ng đi n
n ng yêu c u c a ph t i trong n m.

(MW)

(h)

Hình 1-4b:

th ph t i n m theo th t gi m
9


Hình 1-4b:
d

th ph t i n m theo th t gi m

Theo tháng trong n m, v i đ th này (hình1-5), tr c hoành đ c tính t tháng 1 đ n
tháng 12. M i tháng d a vào ngày đi n hình c a tháng.
th này cho ta bi t tháng nào
trong n m có yêu c u cung c p đi n n ng l n nh t và tháng nào có yêu c u cung c p đi n
n ng nh nh t. Nó làm c s trong quá trình v n hành, s a ch a các t máy phát đi n c a
h th ng đi n.

P (MW)

1

2

3

4

6

7

8

9

10

11

Tháng

12

th ph t i tháng trong n m

Hình 1-5:

1.2.3 Các đ i l

5

ng và các h s đ c tr ng c a đ th ph t i

Ví d : M t TPT
theo ngày đi n hình.

hình (1-6) là yêu c u dùng đi n c a h nông nghi p, th y l i cho

P (MW)

Pmax

50

A

40

30
25,5

A'

20

A'

A
10

10

h
2

4

Hình 1-6:

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

th ph t i các h dùng nông nghi p, th y l i


a) Công su t c c đ i
Công su t c c đ i đ c ký hi u P max là yêu c u dùng đi n l n nh t trong th i gian
nào đó trên TPT, hình (1-6) ta có:
P max = 50MW
b) Công su t trung bình
Công su t trung bình đ c ký hi u P tb là công su t không đ i trong su t th i gian
dùng đi n c a ph t i. Nh v y, theo khái ni m này ta xác đ nh đ c công su t trung bình
c a TPT (hình 1-6).
P tb =

A
t

(1-1)

Trongđó:

A: đi n n ng tiêu th th c t và theo đ th , ta có:
A = A 1 + A 2 + A 3 + A 4 + A 5 = 20+180+60+ 300+60 = 620MW
t : th i gian trong ngày là 24h.
Thay vào bi u th c (1-1) đ

c:
P tb = 25,5MW

c) H s đi n kín
đ c tr ng cho m c đ đ ng đ u c a
đi n kín đ c ký hi u K đk .
K đk =

TPT ng

P × 24
A
= tb
Pmax × 24
A max

i ta đ a ra h s đi n kín. H s

=

Ptb
Pmax

(1-2)

Trong đó:
A = P tb × 24h : đi n n ng tiêu th th c t .
A max : đi n n ng l n nh t t

ng ng v i P max .

V y TPT (hình1-6) có h s đi n kín là:
K đk =

25,5
= 0, 51
50
11


Ý ngh a c a h s đi n kín là
d ng thi t b đi n càng cao.

ch : khi K đk càng g n t i 1,0 thì hi u qu kinh t s

d) Th i gian s d ng công su t c c đ i
Th i gian s d ng công su t c c đ i đ
T max =

c ký hi u T max :
A

(1-3)

Pmax

Theo TPT (hình1-6) có th i gian s d ng công su t c c đ i là:
T max =

620
= 12,4h
50

Nh v y, n u lúc nào thi t b đi n c ng làm vi c v i P max thì đ tiêu th đi n n ng
th c t A (đ i v i ph t i) ho c phát vào l i đi n n ng A (đ i v i nhà máy đi n) thì thi t
b đi n ch c n làm vi c th i gian T max < T th c t .

1.3 Gi i thi u các lo i nhà máy đi n
i n n ng cung c p cho ph t i đ c s n xu t t các nhà máy đi n. Hi n nay, trong h
th ng đi n ng i ta đã xây d ng các lo i nhà máy đi n: nhi t đi n, th y đi n, đi n nguyên
t , nh t quang đi n, tri u đi n, phong đi n....
1.3.1 Nhà máy nhi t đi n
Nhiên li u cung c p cho nhà máy đ s n xu t ra đi n n ng là than đá, khí ga... (bi n
hoá n ng thành đi n n ng). Nhà máy nhi t đi n (NMN ) có 2 lo i.
1) Lo i nhà máy nhi t đi n ki u ng ng h i
Lo i nhà máy này, th ng xây d ng g n n i có nhiên li u, đ thu n ti n vi c cung c p
nhiên li u cho nhà máy s n xu t, nên NMN ki u ng ng h i th ng có ph t i đ u c c
nh (nhà máy xa trung tâm công nghi p).
2) Lo i nhà máy nhi t đi n ki u rút h i
Lo i nhà máy này v nguyên lý làm vi c hoàn toàn gi ng nh nhà máy ki u ng ng
h i, có khác m t chút là có m t ph n h i n c sau khi đã qua tu c bin đ c d n theo
đ ng ng đ cung c p nhi t cho các ph t i dùng nhi t khác và th ng ph t i đi n đ u
c c nhi u h n so v i nhà máy ki u ng ng h i.
Do kém linh ho t trong quá trình kh i đ ng máy, NMN th
hay ph n thân c a TPT.

ng làm vi c

ph n g c

1.3.2 Nhà máy th y đi n
c đi m chính c a nhà máy th y đi n (NMT ) là bi n th y n ng thành đi n n ng
(s d ng c đ ng n ng và th n ng c a dòng n c). Do v y, các NMT th ng ph i
12


kèm theo h ch a n c l n,
đ c th ng xuyên. NMT
c c nhà máy r t nh mà ch
công su t nhà máy phát ra.
t i c a nhà máy.

đ đ m b o có nhiên li u cung c p cho nhà máy ho t đ ng
xây d ng xa các trung tâm công nghi p nên ph t i đ u
y u là đi n t dùng cho nhà máy kho ng (0,2 ÷ 2)% t ng
i n n ng còn l i đ c truy n t i đi xa đ cung c p cho ph

Nhà máy th y đi n có 3 lo i.
1) Nhà máy th y đi n ki u ngang đ p (hình 1-7)
Th

ng

Tr m
PPNT

H l u

Tr m

Hình 1-7: M t b ng nhà máy th y đi n ki u ngang đ p

2) Nhà máy th y đi n ki u sau đ p (hình 1-8)

MNTL

MNHL

13
Hình 1-8: M t c t d c nhà máy th y đi n ki u sau đ p
1. p dâng n c; 2. ng d n n c vào tua bin; 3. Nhà máy đi n; 4. Tua bin;
5. Máy phát đi n; 6. MBA c a nhà máy; 7.
ng ng x ; 8. C n tr c nâng h
c a van; 9. C a van.


3) Nhà máy th y đi n ki u đ

ng d n (hình1-9)

a)

b)

Hình 1-9: Nhà máy th y đi n ki u đ

a) M t b ng;

ng d n

b) C t d c nhà máy.

Nhà máy th y đi n r t linh ho t trong quá trình làm vi c, nên trong l i đi n, th ng
đ m nh n ph t i ph n đ nh c a TPT. M t khác, khi xây d ng NMT , ng i ta s l i
d ng đ c t ng h p ngu n n c nh : trong giao thông, t i tiêu, nuôi tr ng th y s n,
phòng l ... Do đó, hi u qu kinh t c a NMT là r t l n.
Vi t Nam, chúng ta đã có các NMT : Thác Bà, Hoà Bình, Yaly, Tr An, Sông
Hinh.
Trong t ng lai, n c ta s xây d ng nhà máy th y đi n S n La, lúc này s n l
đi n hàng n m c a n c ta s t ng lên, đáp ng đ c công cu c hi n đ i hóa c a đ t n

ng
c.

1.3.3 Nhà máy đi n nguyên t
Nhà máy đi n nguyên t (NM NT) làm nhi m v
đi n n ng. Th c ch t quá trình làm vi c c a nhà máy c
d ng NM NT, ta ph i có các bi n pháp ch ng rò r ch
đ m b o tuy t đ i an toàn cho con ng i và cho môi tr
N c ta, trong t
đ t n c.

14

bi n n ng l ng nguyên t thành
ng t ng t nh NMN . Khi xây

t phóng x t các lò ph n ng đ
ng.

ng lai không xa, s xây d ng NM NT

các t nh mi n Trung c a


Gi s có ch m ch p đi m N trên đ ng dây (là dòng đi n s c p c a máy bi n
dòng đi n 2BI) v t quá dòng truy n t i max, thì dòng đi n th c p c a 2BI t ng lên đi
vào cu n dây c a 2 r le dòng đi n 3RI và 4RI - hai r le này kh i đ ng, các c p ti p đi m
th ng m c a 3RI và 4RI đóng l i. Nên m ch đi n m t chi u s thông t (+) sang (−) qua
cu n dây c a r le trung gian 5RG, cu n dây c a 5RG có đi n, hai c p ti p đi m th ng
m 5RG đóng l i. M t m t, đi đ ng tác cu n c t 6CC máy c t 1MC c t, đ ng dây tách ra
kh i l i đi n. M t khác, r le tín hi u 7Th có đi n s phát báo tín hi u s c quá dòng
đi n c a đ ng dây.
S đ khai tri n c a b o v quá dòng đi n đ ng dây (hình 2-18b) khác v i s đ
nguyên th
ch : Nh ng ph n t có liên quan v đi n v i nhau, thì đ c v chung
vào m t b n v . Do đ c đi m này c a s đ khai tri n chúng th ng đ c s d ng v
b n v b o v ph c t p có nhi u ph n t . Ho c trong b n v thi công l p ráp c a

Hình 2-18b: S đ khai tri n c a b o v quá dòng đi n đ

ng dây 6KV

m ch b o v .
b) S đ t đ ng đóng ngu n d tr
S đ l y đi n c a hai đ ng dây 1 và 2 trên hai phân đo n khác nhau c a
thanh góp (hình 2 - 19), nên chúng s làm d phòng cho nhau khi có s c ngu n đ n

m t trong hai phân đo n. Ta gi s , máy bi n áp B2 là ngu n đ n phân đo n hai c a
thanh góp b s c , thì máy c t 3MC c t, ti p đi m ngh ch c a 3MC đóng l i, dòng đi n
m t chi u t (+) qua ti p đi m (1) c a máy c t 4MC vào cu n c t 4MC tr v (-). Cu n
c t c a 4MC có đi n, máy c t 4MC c t làm cho ti p đi m 2 c a 4MC m ra đ ng th i
ti p đi m 3 c a 4MC đóng l i. Khi đó, cu n đóng C c a máy c t phân đo n có đi n,
đ ng tác đóng máy c t phân đo n 6MCpđ, đi n n ng đ c truy n t phânđo n (I) sang
phân đo n (II) ti p t c cung c p cho đ ng dây 2 m c dù máy bi n áp B2 là ngu n
c a phân đo n này b s c .
C n l u ý khi làm vi c bình th ng máy bi n áp B 1 và B 2 đã đ y t i, thì khi làm d
phòng cho nhau ph i có m ch t đ ng liên đ ng c t b t các ph t i không quan tr ng trên
đ ng dây 1 và 2 , đ tránh quá t i cho B1 ho c B2 khi d phòng cho nhau.

32


Hình2-19: S đ l y đi n c a hai đ

2.4 Thi t b trong m ch đi u khi n và đo l

ng dây 1 và 2

ng

2.4.1 Máy bi n đi n áp
Công d ng c a máy bi n đi n áp (BU) là bi n đ i đi n áp cao b t k , xu ng đi n áp
100
(V) cung c p cho m ch b o v r le, m ch đo
có tr s nh tiêu chu n 100(V) hay
3
l ng đi u khi n... v đi n áp.

Nh v y, nguyên lý làm vi c c a BU gi ng nguyên lý làm vi c c a máy bi n áp; ch
khác là công su t c a BU nh và ph t i c a nó có giá tr t ng tr r t l n, nên ch đ làm
vi c c a BU là ch đ không t i.
Hình (2- 20a) là s đ nguyên lý c a BU; (hình 2 - 20b) là 3 s đ đ u dây th
dùng trong th c t c a BU; trong đó:

ng

- Hình (2- 20b) I: Cách đ u dây ki u hình ch V, cách đ u dây này s d ng 2 BU.
- Hình (2- 20b) II: Cách đ u dây hình (Y - Yo);
- Hình (2- 20b) III: Cách đ u dây ki u Yo - Yo - D

33


I.

II.

a)
b)

III
Hình 2-20: Máy bi n đi n áp (MB A)
a). S đ nguyênlý MB A
b). S đ đ u dây MB A
I.
u hình V II.
u hình Y - Yo III.
u hình Yo - Yo - D

Các tr s đ c tr ng c a BU:
-

i n áp s c p đ nh m c U 1đm (V);

-

i n áp th c p đ nh m c U 2đm (V);

- T s bi n đi n áp đ nh m c K đm = U 1đm /U 2đm ;
- Các sai s v tr s ; v góc pha;
- Ph t i đ nh m c S đm (VA);
- C p chính xác c a BU.
2.4.2 Máy bi n dòng đi n
Công d ng c a máy bi n dòng đi n (BI) là bi n đ i dòng đi n l n (s c p) v dòng
đi n nh (th c p) tiêu chu n 1(A) ho c 5(A); cung c p cho m ch b o v r le, m ch đo
l ng, đi u khi n... v dòng đi n.

34


Nh v y, nguyên lý làm vi c c a
BI hoàn toàn gi ng máy bi n áp và
ph t i c a BI có tr s t ng tr r t
nh , nên ch đ làm vi c c a BI là
ch đ ng n m ch. Do đ c đi m này,
khi s c p c a BI n i v i l i đi n,
thì tuy t đ i m ch th c p c a nó
không đ c đ h m ch. N u đ h

m ch thì BI có th b cháy và h ng...
Hình (2-21a): S đ nguyên lý
c a máy bi n dòng đi n.
Hình (2-21b): S đ th hi n
m t s cách đ u dây trong th c t c a BI:

Hình 2-21a: S đ nguyên lý máy bi n dòng đi n

I - s d ng m t BI đ u

pha B;

II - s d ng hai BI đ u

pha A và pha C đ

c n i hình sao không hoàn toàn (Y);

III s d ng ba BI đ u vào c ba pha A, B, C và chúng đ
hoàn toàn (Y).

c n i hình sao

II.

I.

III.

I. Tr

Hình 2-21b: S đ đ u dây c a máy bi n dòng đi n (MBD)
ngh p có 1 MBD II. Tr ng h p 2 MBD đ u hình Y không hoàn toàn
III. Tr ng h p 3 MBD đ u hình Y hoàn toàn

2.4.3 Gi i thi u m ch đo l

ng

đ u c c máy phát đi n
35


Trên m ch đo l ng (hình 2-22), các đ i l ng nh dòng đi n đo b i các đ ng h
Ampe k , đi n áp b i các đ ng h Vol k , công su t b i các Watt k , đi n n ng b i các
công t k và t n s b i các t n s k ... t i đ u c c máy phát đi n.

Hình 2-22: M ch đo l

ng đ u c c máy phát đi n (MPA)

2.5 Thi t b d n đi n
đ a đi n n ng t các nhà máy đi n vào l i cung c p cho các ph t i, ta s d ng
các thi t b truy n d n đi n n ng nh : dây d n, thanh d n, thanh góp, cáp đi n...
Sau đây, s gi i thi u c u t o c b n v m t s các thi t b truy n d n.
2.5.1 Thanh d n, thanh góp
Thanh d n, thanh góp đ c s d ng trong các nhà máy đi n và các tr m bi n áp
th ng đ c ch t o b ng các v t li u có tính d n đi n t t nh : đ ng, nhôm ... Ti t di n
c a chúng có th là hình tròn, hình ch nh t, hình vuông, hình máng, hình vành kh n...
Thanh d n, thanh góp có th là thanh d n m m, hay thanh d n c ng và đ c b trí

hình (2-23).

36


a)
d)

b)

c)

Hình 2-23: S đ b trí thanh góp
a). Thanh góp hình ch nh t đ t n m ngang b).
t th ng đ ng
c). Thanh góp hình máng d) L p đ t trên s

37


2.5.2 Cáp đi n
Cáp đi n dùng đ truy n
t i đi n n ng t i ph t i đ c
g i là cáp đi n l c và cáp s
d ng trong m ch nh đo
l ng, đi u khi n, b o v r
le ... g i chung là cáp đi u
khi n. Các l p cách đi n c a
cáp th ng là b ng gi y cách
đi n, b ng nh a PVC, cao

su, d u cách đi n...
Ngày nay, đ cách đi n
c a cáp có th đ t t i vài
ch c KV. Lõi cáp b ng v t
li u đ ng, nhôm ... và trong
m t s i cáp có m t lõi ho c
r t nhi u lõi nh cáp đi u
khi n s lõi trong m t s i có
th lên t i hàng ch c, hàng
tr m lõi, (hình 2-24I, II).

I.

I.

II.

Hình 2-24: C u t o c a cáp đi n
I. Cáp đi n l c ; II. Cáp đi u khi n

2.6 Kháng đi n
Kháng đi n là thi t b đi n dùng đ h n
ch dòng đi n ng n m ch nh m m c đích gi m
đi u ki n kinh t cho vi c ch n các thi t b đi n
trong s đ đ u đi n khi dùng kháng đi n h n
ch dòng đi n ngán m ch. Do v y, đ c đi m
chính c a c u t o kháng đi n là:
- Cu n dây lõi không khí.
- Có đi n tr tác d ng nh .
Kháng đi n khi có dòng đi n bình th ng

ch y qua, t n hao trên nó s nh và khi có dòng
đi n ng n m ch qua nó nó s h n b i đi m t
ph n dòng đi n ng n m ch (vì lúc này đi n
kháng c a kháng đi n không bé đi)
mô t k t c u chung c a kháng đi n
(hình 2-25), nó g m ba ph n chính: (1) các
vòng dây; (2) tr đ các vòng dây b ng bê tông;
(3) s đ kháng đi n.

Hình 2-25: K t c u c a kháng đi n
1. Vòng dây 2. Tr bê tông 3. S đ

Kháng đi n có hai lo i:
- Kháng đi n đ n (
38

) g m m t đ u vào và m t đ u ra;


- Kháng đi n kép (

) g m m t đ u vào và hai đ u ra ho c ng

c l i.

Cách l p đ t kháng
đi n (hình 2-26):
a. L p đ t ki u
th ng đ ng
b. L p đ t ki u b c

thang.
c. L p đ t ki u
n m ngang.
Các ch s k thu t
c a kháng đi n đ c
nhà ch t o ghi trên s
tra c u nh :

a.

b.

- Dòng đi n đ nh
m c I đm (KA).
i n áp đ nh
m c U đm (KV).
- Giá tr đi n
kháng t ng đ i đ nh
m c đ c tính b ng
ph n tr m X k (%)

c.
Hình 2-26: Cách l p đ t kháng đi n

- Dòng đi n max I max (KA) cho phép ch y qua kháng đi n.
- Dòng đi n n đ nh v nhi t Inh (KA), t

ng ng v i th i gian n đ nh nhi t t nh (s)

39

Chương III

Sơ đồ nối điện
Đ3.1 Khái niệm cơ bản về các loại sơ đồ điện
3.1.1 Khái niệm chung
Trong các nhà máy điện, trạm biến áp (TBA), trạm bơm điện sự liên hệ giữa các thiết
bị điện được thể hiện bằng sơ đồ nối điện, ở sơ đồ này mỗi phần tử hoặc thiết bị điện được
diễn tả bằng một quy ước, trình tự nối các hình quy ước đó phản ánh đúng trình tự nối các
phần tử, các thiết bị điện như trong thực tế.
Mức độ thể hiện các chi tiết của sơ đồ nối điện - dưới đây gọi là sơ đồ điện (SĐĐ) phụ
thuộc không chỉ vào mục đích của người thiết kế mà còn vào quy mô và mức độ phức tạp
của công trình, ví dụ đối với một công trình nhỏ, có ít thiết bị thì SĐĐ có thể biểu thị không
những các thiết bị chủ yếu như các máy phát, máy biến áp, các thiết bị đóng cắt mà còn cả
hệ thống các thiết bị bảo vệ, kiểm tra đo lường, tín hiệu và điều khiển nữa.
Tuy nhiên đối với một công trình có quy mô trung bình hoặc lớn số thiết bị nhiều lại
phức tạp thì việc thể hiện tổng hợp như trên sẽ tạo ra SĐĐ hết sức phức tạp, khó đọc. Bởi
vậy trong các trường hợp này người ta thường tách SĐĐ thành từng phần, mỗi phần biểu
diễn sự liên hệ giữa một nhóm thiết bị và có được các SĐĐ khác nhau.
Ví dụ : Sơ đồ mạch nhất thứ và sơ đồ mạch nhị thứ.
Sơ đồ mạch nhất thứ biểu thị sự liên kết giữa các máy phát điện, máy biến áp, cuộn
kháng, máy cắt điện, dao cách ly v. v... là các thiết bị của mạch điện cơ bản có nhiệm vụ
trực tiếp truyền tải điện năng từ nguồn đến cho phụ tải.
Sơ đồ mạch nhị thứ biểu thị sự liên kết các khí cụ, thiết bị của mạch điện phụ trợ như
các dụng cụ đo lường, bảo vệ, tín hiệu, điều khiển, tự động hoá. Các thiết bị này giúp cho
người vận hành bảo đảm được quá trình sản xuất và phân phối điện năng được tốt nhất.
Sơ đồ liên kết mạch nhất thứ với các mạch nhị thứ tương ứng được gọi là sơ đồ toàn
phần.
Sau đây ta chủ yếu xem xét các vấn đề về mạch nhất thứ, mạch nhị thứ đã được trình

bày ở chương II còn sơ đồ toàn phần sẽ được trình bày thêm ở mục sau.
3.1.2 Sơ đồ mạch nhất thứ
Tuỳ theo cách phân loại sơ đồ mạch nhất thứ có thể được phân thành :
1) Theo hình thức thể hiện
a) Sơ đồ 1 sợi:
Về kết cấu của cả 3 pha trong mạch 3 pha là giống hệt nhau về cách nối dây và các
thiết bị chủ yếu nên khi thể hiện mạch 3 pha ta chỉ cần thể hiện 1 pha. Nếu có dây trung
40


tính ta biểu thị riêng nó
bằng một nét đứt
quãng. Với cách thể
hiện như thế ta được
một sơ đồ gọi là sơ đồ
một sợi, nó giúp ta nhìn
rõ hơn sự liên kết giữa
các thiết bị điện với
nhau như hình (3-1).
b) Sơ đồ 3 sợi:
Trong sơ đồ này
cả 3 pha đều được thể
hiện rõ ràng bằng 3
đường riêng biệt. Bởi
Hình 3.1: Sơ đồ đấu điện chính của nhà máy thủy điện có 2 tổ máy.
Máy phát điện và máy biến áp làm việc theo sơ đồ khối
vậy nếu dùng sơ đồ
này để thể hiện một
công trình lớn, có nhiều thiết bị thì sẽ tạo ra một bản vẽ rất khó xem. Trong thực tế
người ta chỉ dùng sơ đồ này để thể hiện các công trình nhỏ, giản đơn hoặc một bộ phận

nào đó của công trình lớn với mục đích phân tích, thiết kế các mạch nhị thứ. Hình (32a) là một ví dụ về sơ đồ 3 sợi của một MF nối vào thanh góp đầu cực máy phát.
2) Theo mục đích
thể hiện
a) Sơ đồ điện chính
Sơ đồ 1 sợi vẽ cho
một công trình có đầy
đủ các thiết bị chủ yếu
(máy phát điện, máy
biến áp, đường dây); các
thanh góp; các thiết bị
đóng cắt và các thiết bị
của mạch nhất thứ khác
cùng với các dây dẫn
nối chúng được gọi là sơ
đồ điện chính (SĐĐC)
của công trình NMĐ;
hoặc trạm bơm điện;
hay TBA đó (hình 3-1).
SĐĐC được dùng
để phân tích các chế độ
làm việc, tính toán
dòng điện ngắn mạch

Hình 3.2: a. Sơ đồ 1 máy phát điện nối vào thanh góp máy phát
b. Sơ đồ 3 sợi toàn phần của máy phát đó.
BU - máy biến điện áp; KT - cuộn kích thích của F; RKT - điện trở điều
chỉnh kích từ; MKT - máy kích thích; ADT - áptômát diệt từ.

41

đồng thời được dùng làm cơ sở để thiết kế các mạch nhị thứ, xây dựng các thiết bị phân
phối điện
b) Sơ đồ truyền tải công suất
Đó là một bộ phận của SĐĐC, sơ
đồ này xác định đường truyền tải điện
năng từ các máy phát điện đến các
TBPP ở các cấp điện áp khác nhau, sự
liên hệ giữa các TBPP với nhau và từ
các TBPP này, đến các nơi tiêu thụ
điện. Trên sơ đồ truyền tải công suất
chỉ vẽ các MFĐ, MBA, các khối MF MBA, các phụ tải và các dây dẫn nối
chúng với các TBPP điện. Tất cả các
thiết bị còn lại như máy cắt điện, dao
cách ly, các biến áp đo lường v. v...
đều không được thể hiện trên sơ đồ
này. Hình (3-3) là sơ đồ truyền tải
năng lượng của nhà máy có sơ đồ điện
chính như hình (3-1).

Hình 3.3: Sơ đồ truyền tải công suất của nhà máy
thủy điện có sơ đồ ĐĐC như hình 3.1

Sơ đồ truyền tải công suất được sử dụng để sơ bộ vạch ra các phương án trong quá
trình chọn sơ đồ điện chính.
c) Sơ đồ toàn phần
Như trên đã trình bày, sơ đồ
toàn phần là loại sơ đồ không
những chỉ thể hiện các thiết bị
của mạch nhất thứ mà còn thể

hiện cả các thiết bị của mạch nhị
thứ tương ứng với nó.
Sơ đồ có thể vẽ theo hình
thức 1 sợi gọi là sơ đồ 1 sợi toàn
phần (hình 3-4) hoặc có thể vẽ
theo hình thức 3 sợi gọi là sơ đồ
3 sợi toàn phần (hình 3-2b).
Sơ đồ toàn phần giúp ta
hiểu được mối liên hệ chặt chẽ
và sự tác động qua lại giữa các
thiết bị của mạch nhất thứ với
các thiết bị đo lường, tín hiệu,
bảo vệ, điều khiển và tự động
hoá mạch nhị thứ tương ứng.
42

Hình 3.4: Sơ đồ 1 sợi toàn phần củaMBA 10/0,4KV nối vào
các thanh góp sơ cấp và thứ cấp


Đ3-2 Sơ đồ điện chính
Trong mục Đ3.1 ta đã có khái niệm về SĐĐC. Khi thiết kế, việc chọn SĐĐC có
tầm quan trọng rất lớn, có ảnh hưởng đến các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật của toàn bộ
công trình. Để chọn được phương án SĐĐC tối ưu, trước hết ta cần nắm vững một số
vấn đề sau:
3.2.1 Các yêu cầu đối với sơ đồ điện chính
SĐĐC cần thoả mãn các yêu cầu sau:
1) Tính bảo đảm hoặc độ tin cậy trong việc cung cấp điện
Để đảm bảo yêu cầu này, khi có sự cố xảy ra thì bộ phận bị mất điện và thời gian
phải ngừng cung cấp điện là ít nhất. Điều này có liên quan chặt chẽ tới chất lượng các

thiết bị, kết cấu của sơ đồ, chất lượng các hệ thống bảo vệ rơle, tự động hoá và cuối
cùng là đến kỹ thuật vận hành, kiểm tra, sửa chữa, ... Khi thiết kế để chọn được 1
phương án đáp ứng được điều này ta cần nắm đầy đủ các ưu nhược điểm của các sơ đồ
nối điện ở các thiết bị phân phối điện (sẽ được trình bày ở mục Đ3.3 ) và cần phân tích
các sự cố, các hậu quả có thể xảy ra, cần xác định điều kiện để có thể tiến hành kiểm
tra, sửa chữa mà mức độ ảnh hưởng tới việc cung cấp điện là ít nhất v.v...
Việc nâng cao yêu cầu bảo đảm thường gắn liền với tăng thêm nhiều chi phí, đôi
khi lại rất lớn. Chính vì vậy, khi xét đến yêu cầu này phải kết hợp với nhiệm vụ, tầm
quan trọng của toàn bộ công trình đồng thời cả mối liên hệ với hệ thống mà tìm ra một
phương án vừa bảo đảm kỹ thuật vừa hợp lý về kinh tế.
2) Tính linh hoạt thuận tiện cho vận hành
Yêu cầu này thể hiện ở chỗ: Sơ đồ có khả năng thích ứng với các trạng thái vậnn hành
khác nhau với các số thao tác ít nhất, tốt nhất là sử dụng đóng, cắt bằng máy cắt điện hoặc
bằng các thiết bị đóng cắt khác có thể thực hiện điều khiển lý tưởng nhất là bằng các thiết
bị tự động hoá vì sẽ sử lý được các tình trạng sự cố nhanh hơn nhiều.
Tính linh hoạt thuận tiện cho vận hành được đánh giá bằng số lượng, độ phức tạp và
thời gian cần thiết của những thao tác đổi nối trên SĐĐC.
3) Tính linh hoạt thuận tiện cho việc kiểm tra sửa chữa các thiết bị
Được đánh giá bằng khả năng tiến hành kiểm tra sửa chữa mà không ảnh hưởng đến
việc cung cấp điện cho các phụ tải. Có loại sơ đồ, khi sửa chữa máy cắt cần phải cắt điện
của mạch nối đó trong suốt thời gian sửa chữa, nhưng cũng có những sơ đồ chỉ cần cắt điện
tạm thời trong thời gian thao tác để tạo ra một mạch đặc biệt phục vụ quá trình sửa chữa
(xem sơ đồ hình 3.10). Còn có những sơ đồ không cần cắt điện của bất kể mạch nối nào khi
cần sửa chữa máy cắt của nó (xem mục Đ3.3).
4) Tính an toàn cho người vận hành sửa chữa
Để đáp ứng yêu cầu này, sơ đồ phải có đủ các dao cách li (kể cả có cực tiếp địa) cần
thiết để cô lập được bộ phận thiết bị phải đưa ra sửa chữa mà không làm ảnh hưởng đến các
thiết bị khác đang làm việc bình thường.
43

3.2.2 Kết cấu của sơ đồ điện chính
Để hiểu rõ hơn về vấn đề này, ta sử dụng SĐĐC đã được nêu ở hình (3-1). Các thiết bị
chủ yếu của nhà máy điện này, thể hiện trên sơ đồ gồm các bộ phận sau:
- 2 khối máy phát điện, máy biến áp;
- 4 đường dây tải điện;
- 1 máy biến áp tự dùng, có nhiệm vụ cung cấp điện cho các nhu cầu chiếu sáng, chạy
các động cơ của các hệ thống kỹ thuật của nhà máy điện này;
- Hệ thóng thanh góp 10 KV và hệ thống thanh góp 0,4 KV;
- Hệ thống thanh góp và các thiết bị đóng cắt nối liền với nó có nhiệm vụ nhận điện
năng từ các nguồn điện rồi phân phối tới các phụ tải (trực tiếp hay qua các trạm biến áp).
Chúng được gọi là thiết bị phân phối điện (TBPP).
Riêng số thiết bị đóng cắt cùng với dây nối tương ứng với một mạch nối của máy phát
điện, máy biến áp, động cơ điện, đường dây tải điện vào hệ thống thanh góp được gọi là 1
mạch nối điện. Như vậy trong một nhà máy có thể có nhiều TBPP; trong mỗi TBPP lại có
thể có nhiều mạch nối điện. Ví dụ: nhà máy có sơ đồ điện chính (như hình 3.1) có: 2 loại
TBPP; ở TBPP 10 KV có 7 mạch nối điện còn ở TBPP 0,4 KV có: 5 mạch nối điện.
SĐĐC của một nhà máy nào đó phụ thuộc không những chỉ vào số lượng, công suất
và điện áp của các thiết bị (máy phát điện, động cơ điện, máy biến áp và đường dây) mà
còn phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố khác ví dụ như: vai trò nhiệm vụ của nhà máy
trong hệ thống điện; tính phát triển sau này của nhà máy; sơ đồ nối điện của các TBPP
của nhà máy; chủng loại các máy biến áp (hai dây quấn, 3 dây quấn hay biến áp tự
ngẫu) được dự kiến sử dụng... Chính vì vậy, để chọn được một phương án sơ đồ chính
tối ưu cần phải vạch ra một số phương án khả thi rồi dựa vào các yếu tố có ảnh hưởng
đến sơ đồ, các yêu cầu cơ bản đã nêu để tiến hành phân tích, tính toán kinh tế kỹ thuật.
Trên cơ sở đó sẽ rút ra được phương án tối ưu, phù hợp với khả năng cung cấp vốn đầu
tư, vừa đảm bảo được các nhiệm vụ kỹ thuật của công trình.
Cũng cần biết thêm là:
Khi thiết kế phần điện cho nhà máy thủy điện (NMTĐ), việc xác định công suất và số
tổ máy được các kỹ sư thủy năng - thuỷ điện thực hiện ngay từ lúc lập phương án khả thi.

Mặt khác số lượng, công suất, điện áp của các đường dây tải điện đến các loại phụ tải, kể cả
đưa vào hệ thống điện cũng dễ dàng được xác định trên cơ sở nhiệm vụ của công trình.
Vì vậy việc thiết kế SĐĐC của NMTĐ thường chỉ cần chọn số lượng, công suất, điện
áp và chủng loại các MBA để tạo ra sơ đồ truyền tải công suất điện năng hợp lý, đồng thời
chọn sơ đồ nối điện thích hợp cho các TBPP ở các cấp điện áp của NMTĐ. Đôi khi đối với
các NMTĐ lớn còn phải tính đặt các cuộn dây kháng điện để hạn chế dòng điện ngắn
mạch. Việc chọn MBA sẽ được trình bày ở mục Đ3.4. Chọn các sơ đồ nối điện cho các
TBPP sẽ được trình bày sau đây ở mục Đ3.3; còn việc đặt kháng điện sẽ phụ thuộc vào kết
quả tính toán ngắn mạch và chọn máy cắt điện được trình bày trong các chương IV và V.

44


Đ3.3 Các dạng sơ đồ nối điện cơ bản của các thiết bị phân phối
3.3.1 Phân loại các thiết bị phân phối
TBPP có thể được phân loại theo cấp điện áp theo số lượng máy cắt điện trên mỗi
mạch nối điện hoặc theo các hệ thống thanh góp.
1) Theo cấp điện áp
TBPP được gọi tên theo điện áp của mình: Ví dụ: TBPP 6 KV; TBPP 10 KV; TBPP 22
KV; TBPP 35 KV v. v
2) Theo số lượng máy cắt điện trên mỗi mạch nối điện
Theo quan điểm này, TBPP được chia thành 2 nhóm:
a) Thiết bị phân phối điện nhóm 1:
Mỗi mạch nối điện chỉ có một máy cắt
điện (MCĐ). Hình (3.5.a, b , c , d) là vẽ các
sơ đồ nối điện của TBPP thuộc nhóm này:
TBPP hình (3.5.a) có 1 hệ thống
thanh góp và 6 mạch nối điện. Nhược điểm
là khi MC nào hư hỏng thì mạch nối tương
ứng phải ngừng truyền tải điện năng.

TBPP hình (3.5.b) có thêm 1 hệ
thống thanh góp đường vòng (TG V ) và một
máy cắt trên đường vòng MC V . Nhờ có
chúng, có thể khắc phục được nhược điểm đã
nêu của sơ đồ (hình 3.5.a) vì có thể đổi nối
bằng một số thao tác để TG V và MC V làm
việc thay cho MC bị hư hỏng, cần sửa chữa
nên không phải cắt mạch nối đó.
TBPP hình (3.5.c) có 2 hệ thống
thanh góp: Khi cần kiểm tra, sửa chữa hệ
thống thanh góp này có thể chuyển tất cả các
mạch nối điện sang làm việc ở hệ thống
thanh góp còn lại, nhờ thế tăng được tính bảo
đảm và linh hoạt của sơ đồ.
TBPP hình (3.5.d) so với hình (3.5.c)
có thêm hệ thanh góp đường vòng và MC V .
Tác dụng tương tự đã được nêu ở trên.

Hình 3.5: Các dạng sơ đồ nối điện cơ
bản của thiết bị phân phối điện

b) Thiết bị phân phối điện nhóm 2:
Mỗi mạch nối điện của nó có 2 máy cất điện. Hình (3.5e, f, h) vẽ một số dạng kết cấu
cơ bản của các TBPP thuộc nhóm này.
45


TBPP hình (3.5e) gồm có 2 hệ thống thanh góp; 2 máy cắt điện cho mỗi mạch.
TBPP hình (3.5f) gồm có 2 hệ thống thanh góp; 3 máy cắt điện cho 2 mạch (vì vậy
còn gọi là sơ đồ 1 rưỡi).

TBPP hình (3.5h) là sơ đồ 1 hệ thống thanh góp hình đa giác. Ta thấy rằng: ở sơ đồ
này, số máy cắt điện cũng bằng số mạch nối điện nhưng khác hẳn với sơ đồ nhóm 1 vì ở
đây mỗi mạch nối điện, do kết cấu của sơ đồ lại liên kết trực tiếp với 2 máy cắt điện.
Các sơ đồ của nhóm 2 có ưu điểm là: khi cần sửa chữa 1 MC của bất kì mạch nối điện
nào thì MC còn lại, mạch nối điện vẫn làm việc bình thường mà không cần cắt điện.
ở TBPP thuộc nhóm 2: số máy cắt so với số mạch nối điện có tỉ số1; 1,5; 2 nó tuỳ
thuộc vào sơ đồ được chọn.
3) Theo các hệ thống thanh góp
Theo cách phân loại này, TBPP được chia thành các loại sau: TBPP có 1 hệ thống
thanh góp (hình 3.5.a, h); TBPP có 1 hệ thống thanh góp làm việc và 1 hệ thống thanh góp
đường vòng (hình 3.5.b); TBPP có 2 hệ thống thanh góp (hình 3.5.b, e, f); TBPP có 2 hệ
thống thanh góp làm việc và một hệt thống thanh góp đường vòng (hình 3.5.d).
Ngoài ra trong thực tế còn có 1 số trường hợp có thể dùng các TBPP đơn giản hơn, có
số lượng máy cắt điện ít hơn số lượng mạch nối điện hoặc là không có thanh góp nào như
sẽ được trình bày ở mục 3.3.8
3.3.2 Sơ đồ nối điện của thiết bị phân phối thuộc nhóm 1 có 1 hệ thống thanh góp
Các sơ đồ nối điện được thể hiện
ở (hình 3.6), sơ đồ dạng (hình 3.6a)
là đơn giản nhất, nó thường được
dùng ở các TBPP có một nguồn cung
cấp điện vì có những nhược điểm
như sau:
- Nếu xảy ra sự cố trên thanh góp
thì toàn bộ công trình sẽ bị mất điện.
- Khi cần kiểm tra, làm sạch hệ
thống thanh góp cũng buộc phải
ngừng điện toàn bộ.
- Cần sữa chữa máy cắt của
mạch nào, thì mạch đó phải ngừng
làm việc.

Hình 3.6: Các sơ đồ có hệ thống than góp
a. Không phân đoạn.
b. Phân đoạn bằng dao cách li.
c. Phân đoạn bằng máy cắt điện.

Để hạn chế hai nhược điểm đầu, tại những nhà máy có số nguồn cung cấp nhiều hơn
hoặc bằng 2 ta có thể phân đoạn thanh góp bằng dao cach ly như hình (3.6b) đối với nhà
máy ít quan trọng hoặc như hình (3.6c) đối với nhà máy quan trọng hơn.
Cần chú ý là: khi phân đoạn thanh góp thì các nguồn hoặc đường dây làm việc song
song sẽ được nối vào cả hai phân đoạn để chúng có thể hỗ trợ cho nhau khi một phân đoạn
46