Tập bài giảng Nhà máy điện và trạm biến áp (Phần 2)

thanh chung, nhân viên trực nhật ở phòng điều khiển trung tâm khử tín hiệu bằng cách ấn vào nút khử NK1. Sau khi biết đƣợc bên nhận đã sẵn sàng, ngƣời phát lệnh tiếp tục ấn vào các nút tƣơng ứng để ra mệnh lệnh cần thiết nhƣ đã nói trên. 4.6. Sơ đồ điều khiển và tín hiệu của máy cắt Trong hai mục trên ta đã nghiên cừu yêu cầu cơ bản của sơ đồn điều khiển, cách thực hiện các tín hiệu. Trên cơ sở đó, căn cứ đặc điểm riêng của từng loại máy cắt mà ngƣời ta có thể thực hiện nhiều sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt khác nhau. Tùy theo các điều kiện cụ thể khi thiết kế mà chọn sơ đồn điều khiển nào cho thích hợp. Để minh họa, sau đây chỉ đƣa ra một số sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt thông dụng nhất. 1. Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng ánh sáng (hình 4.16) Trong sơ đồ này các đen tín hiệu cũng đồng thời dùng để kiểm tra mạch điều khiển. Đèn chỉ vị trí cắt của máy cắt ĐC sáng lên khi máy ở vị trí cắt, nhƣng nếu mạch của cuộn dây contactor trung gian K bị đứt, đèn ĐC tắt để báo cho nhân viên trực nhận biết là mạch đóng bị hỏng. Đèn chỉ vị trí đóng của máy cắt ĐĐ sánh lên khi máy cắt vị trí đóng, nhƣng mạch cuộn cắt Cc bị đứt, đèn ĐĐ tắt để báo cho nhân viên trực nhật biết là mạch cắt của máy cắt bị hỏng. Nhƣ vậy, khi máy cắt ở vị trí cắt, ta kiểm tra đƣợc mạch đóng và ngƣợc lại khi máy cắt ở vị trí đóng ta kiểm tra đƣợc mạch cắt. Khi đóng cắt bình thƣờng, các tín hiệu đƣợc thực hiện theo nguyên tắc tƣơng ứng : đèn có ánh sáng liên tục. Khi đóng cắt tự động, các tín hiệu đƣợc thực hiện theo nguyên tắc không tƣơng ứng : đèn có ánh sáng nhấp nháy. Các điện trở phụ R đƣợc chọn sao cho khi các đèn tín hiệu sáng, dòng qua cuộn dây của contactor K và cuộn cắt Cc không đủ tác động đóng cắt máy cắt nhầm lẫn. 177 Mệnh lệnh đóng và cắt đƣợc phát ra bằng cách nối tắt các đèn tín hiệu cùng các điện trở phụ R nhờ các tiếp điểm của khóa điều khiển (mạch 7 và 8) hoặc mách tự đổng RTĐ và RBV. Nhƣợc điểm của sơ đồ này là không thu hút đƣợc sự chú ý của ngƣời trực nhật nên có khi các đèn kiểm tra tắt mà nhân viên trực nhật vẫn có thể không biết. Do vậy sơ đồ này chỉ dùng rộng rãi cho những thiết bị có sồ mạch điều khiển từ xa tƣơng đối ít. trƣờng hợp có nhiều mạch, ngƣời ta dùng các sơ đồ điều khiển và tín hiệu có kiểm tra mạch điều khiển bằng âm thanh. Hình 4.16. Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng ánh sáng 178 2. Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng âm thanh Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng âm thanh xem trên hình 4.17. Khác với sơ đồ trên, để tiến hành kiểm tra mạch điều khiển, ngƣời ta thay các đè ĐC và ĐĐ mắc nối tiếp với các cuộn dây của contactor K và cuộn cắt Cc bằng các rơle trung gian kiểm tra mạch đóng RGđ và kiểm tra mạch cắt RGc. Rơle trung gian kiểm tra mạch đóng RGđ có hai tiếp điểm thƣờng mở và một tiếp điểm thƣờng đóng. Tiếp điểm thƣờng đóng RGđ mắc trong mạch âm thanh báo đứt mạch điều khiển ; tiếp điểm thƣờng mở 1RGđ mắc trong mạch tín hiệu đèn chỉ vị trí cắt ĐC làm nhiệm vụ báo tín hiệu cắt của máy cắt và tín hiệu đứt dây mạch đóng bằng ánh sáng ; tiếp điểm thƣờng mở 2RGđ nối trong mạch tín hiệu âm thanh sự có thay cho tiếp điểm thƣờng đóng của máy cắt. Rơle trung gian kiểm tra mạch cắt RGc có hai tiếp điểm : Tiếp điểm thƣờng mở nối trong mạch tín hiệu chỉ vị trí đóng của máy cắt ĐĐ làm nhiệm vụ báo tín hiệu đóng của máy cắt và báo tín hiệu đứt dây mạch cắt bằng ánh sáng ; tiếp điểm thƣờng đóng nối trong mạch tín hiệu âm thanh báo đứt mạch điều khiển khi mạch cắt của máy cắt bị đứt. Khi máy cắt mở ra, tiếp điểm phụ thƣờng đóng của nó đóng lại, cuộn dây của role kiểm tra mạch đóng RGđ có điện và làm cho tiếp điểm thƣờng đóng của nó mở ra, mạch tín hiệu âm thanh báo đứt mạch điều khiển bị hở mạch ; đồng thời hai tiếp điểm thƣờng mở của nó đóng lại, tiếp điểm 1RGđ đóng để báo tín hiệu chỉ vị trí của máy cắt (đèn ĐC sáng) ; tiếp điểm 2RGđ đóng đẻ báo tín hiệu âm thanh sự cố khi KĐK ở vị trí đóng. Khi đứt dây mạch đóng, cuộn dây của RGđ mất điện, tiếp điểm thƣờng đóng của nó đóng lại để báo tín hiệu âm thanh đứt dây mạch điều khiển ; đồng thời tiếp điểm thƣờng mở 1RGđ của nó mở ra làm cho đèn chỉ vị trí cắt ĐC cắt. Nhờ vậy sau khi nhận đƣợc tín hiệu âm thanh, nhìn vào đèn ĐC tắt ta biết đƣợc mạch đóng của máy cắt nào đã bị đứt. Khi máy cắt đóng, mạch báo tín hiệu đứt dây mạch cắt cũng làm việc tƣơng tự nhƣ trên nhờ rơle kiểm tra mạch cắt RGc. Tín hiệu chỉ vị trí của máy cắt khi làm việc bình thƣờng hay sự cố cũng đƣợc thực hiện theo nguyên tắc tƣơng ứng hoặc không tƣơng ứng giống nhƣ trên. 179 Hình 4.17. Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng âm thanh 3. Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt không khí Nhƣ ta đã biết, các máy cắt không khí 110 kV trở lên mỗi pha đều có bộ phận truyền động kiểu khí nến riêng. Nhƣ vậy mỗi máy cắt không khí có ba cuộn dây đóng và ba cuộn dây cắt. Có thể thực hiện đóng cắt riêng từng pha, nhƣng đa số trƣờng hợp ngƣời ta lại thực hiện đồng thời cả ba pha. Để việc đóng cắt máy cắt đƣợc chắc chắn, áp lực khí trong các bình chứa trƣớc khi thao tác không đƣợc nhỏ hơn trị số quy định. Nếu trong quá trình đóng hoặc cắt, áp lực khí nén nhỏ hơn trị số cho phép, các thao tác không đƣợc dừng lại mà phả tiếp tục cho đến khi hoàn thanh nhiệm vụ. Khi vận hành các máy cắt không khí có bộ truyền động riêng từng pha, có thể xảy ra trƣờng hợp đóng hoặc cắt không đủ cả ba pha do hỏng hóc trong các cuộn dây đóng cắt của mỗi pha... 180 Những đặc điểm trên cần đƣợc chú ý khi thực hiện sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt không khí. Trên hình 4.18 trình bầy sơ đồ điều khiển ba pha của máy cắt không khí 110 kV có kiểm tra mạch đóng cắt bằng ánh sáng dùng khóa điều khiển KCB và bộ khóa chống đóng cắt nhiều lần. Các nam châm đóng ba pha của máy cắt CdA, CdB, CdC đƣợc mắc nối tiếp với nhau. Trong mạch này ngƣời ta mắc nối tiếp ba tiếp điểm phụ thƣờng đóng MCA, MCB, MCC của ba pha để không cho phép máy cắt đóng khi có hỏng hóc trong bất kì một pha nào. Đèn tín hiệu chỉ vị trí cắt ĐC cũng là đèn báo đứt dây mạch đóng nhƣ đã xét ở trên. các nam châm cắt CCA, CCB, CCC cũng đƣợc mác nối tiếp nhau trong mạch cắt, nhƣng các tiếp điểm phụ thƣờng mở của ba pha lại nối song song nhau để đảm bảo cắt tất cả các pha ngay cả trong trƣờng hợp có một vài đầu tiếp xúc bị hỏng. Đèn vừa làm nhiệm vụ chỉ vị trí đóng của máy cắt, vừa làm nhiệm vụ kiểm tra mạch cắt. Áp lực không khí nén trong các bình chứa của máy cắt đƣợc kiểm tra nhờ rơle áp lực RP, tiếp điểm của nó mở ra khi áp lực khí nén nhở hơn cho phép và làm cho cuộn dây của rơle trung gian kiểm tra áp lực RG2 hở mạch, tiếp điểm thƣờng mở 1RG2 của rơle này mở ra và làm hở mạch điều khiển, tiếp điểm thƣờng đóng 2RG2 đóng lại để báo tín hiệu áp lực thấp nhờ đèn ĐP. Nếu áp lực giảm trong thời gian thao tác, các thao tác vẫn đƣợc tiếp tục cho đến cuối quá trình nhờ tiếp điểm 1RG2 có thời gian mở chậm. Đóng máy cắt bằng tay đƣợc thực hiện nhờ cặp tiếp điểm 11 của KĐK và tự động bằng tiếp điểm RTĐ của các thiết bị tự đọng đóng lại TĐL hoặc tự động đóng nguồn dự phòng TĐD. Cắt máy cắt bằng tay đƣợc thực hiện nhờ đầu tiếp xúc 12 của khóa điều khiển và tự động nhờ tiếp điểm của rơle bảo vệ RBV và tiếp điểm 3RG1 của rơle trung gian RG1. Khi đóng máy cắt đúng vào lúc có ngắn mạch trong mạch điện (KĐK ở vị trí đóng Đ1), bảo vệ rơle RBV tác động, làm cho RG1 có điện, tiếp điểm thƣờng đóng 2RG1 mở ra đả bảo cho máy cắt không đóng trở lại đƣợc, tiết điểm 1RG1 đóng lại để tự giữ cho cuộn dây RG1 có điện cho đến khi KĐK không ở vị trí Đ1 nữa. 181 Hình 4.18. Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt không khí 110 kV Các tiếp điểm phụ thƣờng đóng MCA, MCB, MCC của ba pha trong mạch tín hiệu sự cố âm thanh đƣợc nối song song nhau, do vậy sẽ có tín hiệu khi cắt sự cố dù chỉ một pha. 182 Trong mạch tín hiệu một pha không làm việc (tức không đóng hoặc không cắt), ngƣời ta dùng hai nhóm đầu tiếp xúc phụ của máy cắt nối tiếp nhau. Một nhóm đóng khi máy cắt đóng, một nhóm khác đóng khi máy cắt mở. Nếu cả ba pha đều đóng hoặc đều mở, mạch bị hở và đèn không sáng, khi có hỏng hóc nào đó một hoặc hai pha không đóng cắt đƣợc, một hay hai đầu tiếp xúc phụ trong mỗi nhóm sẽ có các đầu tiếp xúc đóng lại, mạch nối kín và có tín hiệu đèn. Điện trở R trong mạch của các đèn để hạn chế dòng trong mạch nam châm đóng và cắt khi có ngắn mạch trong bản thân đèn. Các mạch còn lại cũng làm việc tƣơng tự nhƣ hai sơ đồ điều khiển đã xét đối với bộ truyền động kiểu điện từ. 183 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 4 1. Các chức năng của hệ thống thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp 2. Nêu các phần tử mạch thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp 3. Phân tích sơ đồ điều khiển tín hiệu của máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng ánh sáng 4. Phân tích sơ đồ điều khiển tín hiệu của máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng âm thanh 5. Phân tích sơ đồ điều khiển tín hiệu của máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng không khí 6. 184 Chƣơng 5 THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN 5.1. Khái niệm chung Thiết bị phân phối điện là các công trình về điện , bao gồm các thiết bị đóng mở, các thiết bị bảo vệ, đo lƣờng , các dây dẫn và các thiết bị phụ, làm nhiệm vụ thu nhận và phân phối năng lƣợng điện(còn đƣợc gọi là các trạm đóng cắt) Theo vị trí của các thiết bị, ngƣời ta phân biệt (TBPP) trong nhà hay TBPP điện kín và các thiết bị phân phối điện hở( hay ngoài trời). trong các TBPP điện kín , tất cả các phân tử của nó đƣợc đặt trong nhà; ngƣợc lại trong các TBPP hở, cá phần tử của nó đƣợc đặt ngoài trời Các TBPP điện đƣợc cấp thành TBPP lắp ghép và TBPP trọn bộ. khi xây dựng các thiết bị lắp ghép phải mua tất cả các khí cụ điện và dây dẫn,sau đó chúng đƣợc tổ hợp lại với nhau thanh các mạch và thanh TBPP của trạm. còn TBPP trọn bộ, các phần tử của mỗi mạch (máy cắt, máy biến dòn,dao cách ly, đồng hồ đo, rơle) đã đƣợc các nhà máy chế tạo tổ hợp lại với nhau thanh các mạch chuyên dùng. Khi xây dựng chỉ cần mua các mạch thích hợp rồi tổ hợp chúng lại với nhau theo sơ đồ thiết kế nên giảm đƣợc thời gian lắp đặt thiết bị. TBPP này rất gọn nhẹ, đẹp và làm việc rất tin cậy, vận hanh an toan. Song nhƣợc điểm chủ yếu của chúng là giá thanh cao. Thiết bị phân phối điện trong nhà có ƣu điểm là các thiết bị ít chịu ảnh hƣởng của thời tiết và môi trƣờng: mƣa nắng, nhiệt độ thay đổi đột ngột, bụi bẩn, bụi ăn mòn hóa học song giá thanh cao do phải xây dựng nhà chứa thiết bị. ngƣợc lại các thiết bị hở luôn phải chịu tác động trực tiếp của thời tiết, môi trƣờng, nhƣng ƣu điểm của chúng là giá thanh hạ nên chúng đƣợc dùng nhiều ở các vung ngoại thành và nông thôn. Thiết bị trong nhà thƣờng đƣợc sử dụng ở điện áp đến 22kV; còn ở điện áp 35 đến 220kV ngƣời ta thƣờng dùng trong các điều kiện đặc biệt nhƣ có sự hạn chế về thể tích, mặt bằng, môi trƣờng có nhiều bụi bẩn, khí hậu nặng nề, các vùng gần biển hoặc gần các nhà máy hóa chất có bụi hóa học ăn mòn các thiết bị 330;500;750 và 1150 kV đƣợc lắp đặt ngoài trời ; ở các cấp điện áp 6;10;22 kV ngƣời ta khuyên dùng TBPP trọn bộ Theo cách điện dùng trong TBPP trọn bộ, ngƣời ta phân biệt thiết bị có cách điện bằng không khí và thiết bị có cách điện bằng khí cách điện SF6 (GIS) 185 So với các thiết bị dùng cách điện thông thƣờng, thiết bị dùng khí cách điện SF6 có ƣu điểm nổi bật là kích thƣớc nhỏ, không bị tác động ô nhiễm của môi trƣờng và ít chịu ảnh hƣởng của thời tiết. hiện nay các thiết bị sử dụng khí cách điện SF6 đƣợc dùng nhiều ở điện áp 36 đến 123 kV . việc sử dụng khí cách điện SF6 yêu cầu mặt bằng và khối lƣợng xây dựng nhỏ nên thích hợp cho các trạm cung cấp điện đô thị và khu công nghiệp, các công trinh ngầm .. Ở nƣớc ta cũng đã bắt đầu sử dụng các trạm biến áp có chứa cách điện SF6 trong cá thanh phố lớn và các khu công nghiệp. Nhìn chung, các TBPP cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản là làm việc tin cậy, vận hanh thuận tiện, an toàn phục vụ, kinh tế, có khả năng mở rộng và thỏa mãn các yêu cầu về phòng chống cháy nổ. ngoài ra cũng cũng cần đáp ứng yêu cầu về thuận tiện khi sửa chữa, thay thế các thiết bị; phải có khả năng sử dụng các phƣơng tiện cơ giới khi tiến hành các công việc về sửa chữa, thay thế thiết bị. Việc chọn cấu trúc của TBPP trong các điều kiện cụ thể đƣợc dựa trên các tinh toán kinh tế - kỹ thuật và so sanh các phƣơng án Các TBPP cần thực hiện sao cho trong các điều kiện làm việc bình thƣờng các phần tử của nó không gây ra các hiện tƣợng nguy hiểm đối với nhân viên phục vụ; các điều kiện làm việc bình thƣờng của các phần tử không đƣợc gây hƣ hỏng các thiết bị lân cận, không phát sinh ngắn mạch giữa các pha và các pha với đất. trong các điều kiện làm việc không binh thƣờng của các thiết bị cần hạn chế các hƣ hỏng có thể xảy ra, nhất là hạn chế tác động của dông ngắn mạch. Khi sửa chữa hoặc thay thế các phần tử của một mạch nào đó không phá hoại sự làm việc của các mạch khác. Các cấu trúc dùng để đỡ và giữ các thiết bị cần chịu đƣợc sự tác động của các lực nhƣ trọng lƣợng cần thiết bị, gió bão , lực dông điện khi ngắn mạch. Các cấu trúc về xây dựng bằng thép đặt gần các mạch có dông điện mà nhân viên trực nhật có thể tiếp xúc với nó không đƣợc nông quá 500C và với cấu trúc mà nhân viên trực nhật không đƣợc tiếp xúc với nó không đƣợc phát nóng quá 700C Trong các thiết bị phân phối,các dao cách ly cần có chỗ mở trông thấy để dễ quan sát vị trí của nó. Cũng cần có khóa liên động bằng cơ khí hoặc bằng điện giữa máy cắt và dao cách ly của mỗi mạch, giữa dao cách ly và dao nối đất để tránh các tháo tác nhầm lẫn nguy hiểm Trong các thiết bị phân phối điện cao hơn 1000V, nên dung các thiết bị có dao nối đất cố định. Còn đối với có điện áp thấp hơn có thể dung nối đất di động khi sử chữa. Các dao cách ly 3kV và cao hơn đƣợc đặt 1 hay 2 dao nối đất cố định, có khóa liên động với lƣỡi dao chính 186 Để giảm bớt ứng suất cơ trong dây dẫn và sứ do sự thay đổi của nhiệt độ, cần có thiết bị bù nhiệt độ để giảm bớt sự nặng nề của chúng Rào chắn các phần dẫn điện và các khí cụ điện cần có chiều cao 2 hay 1,6 m đối với thiết bị phân phối hở và các máy biến áp đặt ngoài trời; 1,9m đối với TBPP kín và các máy biến áp đặt trong nhà. Khi dùng lƣới chắn thì thì kích thƣớc của mắt lƣới không lớn hơn 25x35mm2 Việc xây dựng các TBPP điện khá phức tạp, liên quan đến nhiều vấn đề, nhƣ kích thƣớc thiết bị, điện áp định mức của chúng, sơ đồ trạm, cách bố trí thiết bị, các công trình về xây dựng . 5.1.2. Khoảng cách nhỏ nhất trong các thiết bị phân phối điện Trong các TBPP , ngƣời ta quan tâm hơn cả là khoảng cách giữa các phần tử mang điện với nhau và các phần tử mang điện với đất. khoảng cách tối thiểu giữa chúng không những phụ thuộc vào điện áp làm việc của thiết bị mà còn phụ thuộc vào môi trƣờng làm việc của chúng. Dƣới đây là khoảng cách tối thiểu đối với thiết bị trong môi trƣờng không khí thông thƣờng. Khoảng cách tối thiểu trong các TBPP có điện áp đinh mức trên 1KV: Khoảnh cách tối thiểu giữa các phần tuer mang điện cà giữa các phần tử mang điện với đất ( khoảng cách rào chắn tối thiểu) phụ thuộc vào điện áp phóng điện trong không khí. Trong các bảng 8.1a,b và c cho các khoảng cách tối thiểu theo các dải điện áp khác nhau ở điện áp tƣ 1 đến dƣới 300kV , khoảng cách tối thiểu đƣợc xác định theo tiêu chuẩn là điện áp chịu xung sét (quá điện áp khí quyển), còn đối với điện áp từ 300kV trở lên, tiêu chuẩn là điện áp chịu xung đóng mở( quá điện áp nội bộ) Với điện áp từ 1 đến 52kV, ngƣời ta chỉ quy đinh một khoảng cách tối thiểu cho cả khoảng cách giữa các pha với nhau và khoảng cách giữa các pha với đất đối với TBPP trong nhà và ngoài trời 187 Bảng 5.1a : khoảng cách tối thiểu đối với khoảng điện áp 1< U , 52kV Điện áp đinh mức Uđm kV Điện áp cực đại của khí cụ Um kV Trị số không quy đổi Trị số quy đổi Điện áp chịu xung sét đinh mức Us.đm kV Khoảng cách tối thiểu giữa 2 pha và giữa pha với đất Điện áp chịu xung sét đinh mức Khoảng cách tối thiểu giữa hai pha và giữa pha với đất Trong nhà N,m Ngoài trời N,m Trong nhà S,mm Ngoài trời S,mm 3 6 10 3,6 7,2 12 40 60 75 60 90 120 120 120 150 20 40 60 60 60 90 120 120 150 20 30 24 36 125 170 220 320 95 145 160 270 Với điện áp từ 52 đến 320 kV, ngƣời ta cũng quy định một khoảng cách tối thiểu chung nhƣ trên, nhƣng không phụ thuộc vào sự cố chạm đất Bảng 5.1b: Khoảng cách tối thiểu với khoản điện áp 52kV  Um 300kV Điện áp định mức Uđm kV Điện áp cực đại của khí cụ Um kV Hệ số sự cố chạm đất lớn hơn 1,4 Hệ số sự cố chạm đất nhỏ hơn 1,4 Điện áp chịu xung sét đinh mức Um, kV Khoảng cách tối thiểu giữa hai pha và giữa pha với đất N,mm Điện áp chịu xung sét đinh mức Us.dm kV Khoảng cách tối thiểu giữa hai pha và giữa pha với đất S,mm 45 60 110 150 220 52 72,5 123 170 245 250 325 550 750 1050 480 630 1100 1500 2100 - - 450 650 950 850 - - 900 1300 1900 1700 Với điện áp từ 300 kV trở lên ngƣời ta phân biệt khoảng cách tối thiểu giữa các pha và khoảng cách tối thiểu giũa các pha và khoảng cách khoảng cách giữa pha với đất 188 Bảng 5.1 c. khoảng cách tối thiểu với điện áp Um  300 kV Điện áp định mức Uđ, kV Điện áp cực đại Um, kV Điện áp pha/đất chịu xung đóng mở định mức Usđm, kV Khoảng cách tối thiểu giữa pha và đất N Điện áp pha chịu xung đong mở định mức Usđm , Kv Khoảng cách tối thiểu giữa hai pha N mm 1) mm 2) Mm 1) mm 2) 275 380 480 700 300 420 525 765 1700 1800 2200 2600 2600 3100 3600 4900 1900 2400 2900 3400 3400 4100 4800 6400 1125 1275 1425 1575 1680 17625 24225 2480 2400 2700 3100 3500 3900 4300 7100 7900 2800 3200 3600 4100 4600 5200 8800 10000 1) Dây dẫn – dây dẫn song song; 2) Cọc- dây dẫn Trong thực tế, khoảng cách giữa các pha và giữa các pha với đất thƣờng lớn hơn nhiều so với các khoảng cách tối thiểu tƣơng ứng đã cho vì còn phải kể đến đến ổn định động của các thanh dẫn, nhất là các thanh dẫn trung áp và hạ áp, khoảng cách giữa chúng chủ yếu đƣợc quyết định bởi điều kiện ổn định động, kích thƣớc của các khí cụ điện và dây dẫn, khoảng vƣợt của dây dẫn, độ võng của chúng, sự thay đổi về nhiệt độ, gió bão, điều kiện về an toàn. 5.1.2. Khoảng cách rào bảo vệ Khoảng cách tối thiểu cho các bảng trên tƣơng đƣơng với khoảng cách tiếp xúc cho phép. Khi kể tới các điều kiện cần và khả năng vƣợt qua các rào chắn bằng lƣới hoặc dây xích cần có thêm một khoảng cách an toàn giữa khoảng cách tối thiểu và rào chắn. quan hệ giữa khoảng cách tối thiểu a, khoảng cách an toàn b và cho trên hình c = a + b Với : b = 200mm đối với thiết bị trong nhà, nhƣng c ≥ 500mm b= 300mm đối với thiết bị ngoài trời, nhƣng c ≥600mm Khoảng cách yêu cầu đối với các rào bảo vệ cục bộ từng bộ phận cũng phải đƣợc thực hiện nhƣ trên, ví dụ nhƣ các dây dẫn đi ngang qua lối đi chẳng hạn. khi không có rào chắn phải có chiều cao lớn hơn để vận chuyển khối hàng cao nhất có thể. Khi không có rào chắn, bệ đỡ tối thiểu phải có chiều cao 2,3 m. 189 Hình 5.1 Khoảng cách tối thiểu + khoảng cách an toàn = khoảng cách rào bảo vệ Hình 5.2 Chiều cao tối thiểu của bộ phận có điện trên lối đi Bảng 5.2: chiều cao và khoảng cách tối thiểu rào bảo vệ đối với trạm ngoài trời Điện áp định mức Uđm, kV Điện áp cực đại của khí cụ Um, kV Hệ số sự cốchạm đất lớn hơn 1,4 Hệ số sự cốchạm đất nhỏ hơn 1,4 Điện áp chịu xung sét định mức Usđm, kV Khoảng cách tối thiểu giữa 2 pha và giữa pha với đất mm Điện áp chịu xung sét định mức Usđm, kV Khoảng cách tối thiểu giữa 2 pha và giữa pha với đất mm 45 60 110 150 220 52 72,5 123 170 245 250 325 550 750 1050 480 630 1100 1500 2100 - - 450 650 950 850 - - 900 1300 1900 1700 190 Bảng 5.3: Chiều cao và khoảng cách tối thiểu rào bảo vệ đối với trạm trong nhà Điện áp định mức Uđm, kV Điện áp cực đại của khí cụ Um, kV Điện áp pha-đất chịu xung sét đóng mở định mức Usđm, kV Khoảng cách tối thiểu giữa 2 pha và giữa pha với đất mm Điện áp pha-pha chịu xung sét đóng mở định mức Usđm, kV Khoảng cách tối thiểu giữa 2 pha và giữa pha với đất mm 275 380 480 700 300 420 525 765 750 850 950 1050 1050 1175 1425 1550 1700 1800 2200 2600 2600 3100 3600 4900 1900 2400 2900 3400 3400 4100 4800 6400 1125 1275 1425 1575 1680 17625 24225 2480 2400 2700 3100 3500 3900 4300 7100 7900 2800 3200 3600 4100 4600 5200 8800 10000 5.2. Lối đi trong các trạm có điện áp định mức lớn hơn 1kV Chiều rộng tối thiểu của lối đi ở các TBPP trong nhà và ngoài trời là 1m. vì lý do an toàn không đƣợc giảm chiều rộng này. Riêng trƣờng hợp lối đi phai sau TBPP có rào kín bằng kim loại có thể cho phép lối đi có bề rộng tối thiểu 500mm. Không đƣợc làm giảm bề rộng tối thiểu của lối đi do vật đặt các cơ cấu vận hanh, thiết bị tủ điều khiển hoặc cần điều khiển của máy cắt, dao cách ly. Khi chọn bề rộng của lối đi đối với TBPP trong nhà, phải tìm đến vị trí mở của các cửa tủ thiết bị và khi đó bề rộng còn lại của lối đi không đƣợc nhỏ hơn 500 mm, các cửa tủ đóng theo hƣớng lối thoát. Khi cần có đƣờng vận chuyển thiết bị trong trạm, phải tinh toán sao cho đảm bảo khoảng cách an toàn giữa phƣơng tiện có chiều cao lớn nhất đi qua trạm với các phần có điện gần nhất. khoảng cách tối thiểu từ phần có điện đến đỉnh xe X, Z đến phần có điện Y đƣợc trinh bày theo bảng theo môi trƣờng làm việc và điện áp định mức của thiết bị. Môi trƣờng bị ô nhiễm càng nặng, khoảng cách căng lớn. Đối với các môi trƣờng bình thƣờng binh thƣờng, ngƣời ta thƣờng lấy khoảng cách an toàn là 1.1m đối với điện áp 35kV; 1,7m đối với điện áp 110kV; 2,5m đối với điện áp 220kV 191 Hình 5.3 Khoảng cách tối thiểu dùng làm đường giao thông trong trạm đóng cắt ngoài trời 5.3. Lối đi trong các trạm biến áp định mức dƣới 1kV Các thiết bị phân phối trọn bộ, không trọn bộ, các bảng cầu dao, cầu chì cần thực hiện các yêu cầu tối thiểu sau đây: Lối đi thao tác và vận hành : các aptomat, các bảng cầu dao, cầu chì cần đƣợc bố trí và sắp xếp sao cho chiều rộng và chiều cáo của lối đi không nhỏ hơn các kích thƣớc đã cho trên hình. Nhƣ vậy cần phải tính đến các biện pháp để đảm bảo lối đi khi các tủ ở vị trí mở. các điều kiện này đƣợc thỏa mãn nếu các của đóng theo chiều thoát hoặc mở hẳn. chiều rộng phần còn lại không đƣợc nhỏ hơn 500 mm. Hình 5.4 Kích thước lối đi tối thiểu a) Lối đi trong các trạm hạ áp có rào bảo vệ thanh dẫn( kín ) b) Lối đi trong các trạm hạ áp không có rào bảo vệ thanh dẫn ( hở ) 192 Lối đi thao tác và vận hành dài hơn 20m phải có lối vào ở cả 2 phía. Lối đi ngắn hớn nhƣng dài hơn 6m cũng phải có lối vào ở cả 2 phía. Lối thoát cần đƣợc bố trí để đƣờng thoát từ điểm sâu nhất trong trạm không quá 40m. Khoảng cách bảo vệ: hình 5.4a cho các kích thƣớc tối thiểu đối với các thiết bị kín. Hình 5.4b cho kích thƣớc tối thiểu đối với các thiết bị hở. trƣờng hợp có rào chắn, cần tính đến chiều rộng khoảng không tối thiểu cần cho thao tác (900 hoặc 700m) cho trên hình 5.4b và khoảng cách bổ sung tối thiểu là 200m ở giữa hang rào và phàn có tĩnh điện Hình 5.5. Các kích thước tối thiểu dùng cho rào chuẩn 5.4. Các yêu cầu về xây dựng Để xây dựng thiết bị phân phối điện của các trạm biến áp và các trạm đóng cắt, cần có nhƣng thông tin chi tiết về mặt bằng bố trí thiết bị, kích thƣớc và trọng lƣợng của từng thiết bị, khoảng cách tối thiểu giữa các phàn với nhau và với đất, các yêu cầu về phòng chống cháy nổ, lũ lụt. các số liệu này là cơ sở cho việc tính toán nền móng, kết cầu công trình về xây dựng , giá đỡ, phƣơng thức xây dựng, vận hành sau này. Các thông tin cần thiết cụ thể là : - Mặt bằng có thể bố trí thiết bị - Lối đi thao tác, vận chuyển và phục vụ - Kích thƣớc lớn nhất của thiết bị và các kích thƣớc cần thiết cho việc lắp đặt - Trọng lƣợng thiết bị - Cửa ra vào , cửa sổ , cách mở, cách phòng cháy chữa cháy, lũ lụt - Hệ thống dẫn cáp, ống qua trần tƣờng nhà; 193 - Các yêu cầu về các phòng làm việc chuyên dung: phòng thí nghiệm, sử chữa, điều khiển; - Khả năng về xây dựng - Cách thông gió và điều hòa không khí - Sàn, khung thép - Nối đất nền móng và công trình - Bảo vệ chống sét - Cấp thoát nƣớc Tùy theo công trinh là trong nhà hay ngoài trời, cần chú ý đến các đặc điểm và yêu cầu riêng của từng loại 5.4.1 Thiết bị phân phối điện trong nhà Khi thiết kế nhà cà các phòng đặt thiết bị, không những cần chú ý đến các yêu cầu về lắp đặt, sửa chữa và vận hành thiết bị mà còn chú ý tới việc đề phòng hỏa hoạn, lũ lụt, các lối đi thao tác, vận chuyển, cứu hỏa, lối thoát hiểm thật dễ dàng, cũng cần chú ý tới các yêu cầu về xây dựng, mỹ quan. Tƣờng, trần phải luôn khô ráo. Tránh các ống dẫn nƣớc, hơi, khí đốt chạy dƣới hoặc trên các gian đặt máy cắt, máy biến áp. Trƣờng hợp không thể tránh đƣợc cần có các biên pháp đặc biệt để bảo vệ các thiết bị điện khi có sự cố các hệ thống đã nêu. Kích thƣớc bên trong các phòng phải phù hợp với chủng loại, kích thƣớc, cách bố trí thiết bị, các yêu cầu về thao tác, lắp đặt, sửa chữa, vận hành. Khoảng cách tối thiểu giữa các thiết bị với nhau và với đất, lối đi, khoảng cách an toàn theo đúng các quy định về xây dựng, lắp đặt thiết bị điện Các lối đi phải bố trí sao cho đƣờng thoát từ chỗ đặt thiết bị không xa quá 40m. gian dài quá 40 m phải có ít nhất hai cửa ra, một cửa là cửa thoát khẩn cấp Tƣờng ngắn và trần nhà phải chắc chắn để tránh sụt, bụi làm hƣ hại thiết bị, mặt phải nhẵn để tránh bám bụi bẩn.mặt sàn phải phẳng để dễ quét dọn, không trơn để đi lại dễ dàng, đủ chịu tải trọng khi vận chuyển thiết bị nặng; tránh các gờ, bậc hoặc mặt nghiêng trong gian đặt thiết bị để không gây cản trở khi đi lại, nhất là khi thoát hiểm khẩn cấp. Các cửa sổ bố trí sao cho khi đóng, mở không gây nguy hiểm đối với các phần mang điện, nên dung của chớp để tránh bụi cho thiết bi; có khóa để tránh ngƣời xâm nhập vào buồng đặt thiết bị. Ngƣời ta thƣờng áp dụng các biện pháp an toàn sau : 194 - Dùng lƣới chắn bên ngoài cửa sổ - Mép dƣới của sổ so với sàn cao ít nhất 1,8m - Quanh gian đặt thiết bị có hang rào bao cao ít nhất 1,8 m nhƣ trên. Thông gió và xả khí : cần có biện pháp thông gió cho các phòng đặt thiết bị để tránh hiện tƣợng ngƣng tụ khí và độ ẩm cao, làm cho các thiết bị bị ăn mòn, ẩm và giảm khoảng cách phóng điện. Trong các phòng có đặt máy cắt ngƣời ta quy định: - Độ ẩm tƣơng đối cực đại trung bình ngày là: 95%; - Nhiệt độ cực đại là 350C và cực tiểu là -50C ( trị số trung bình trong 24 h). Ở các khu vực môi trƣờng bị ô nhiễm nặng, trong phòng phải có áp suất dƣơng (áp suất trong phòng phải lớn hơn áp suất bên ngoài), khí thổi vào phòng phải là khí đã đƣợc lọc sạch. Cử thông gió cần có các biện pháp bảo vệ tránh bụi, nƣớc mƣa bắn vào phòng, chuột bọcác cửa có độ cao thấp hơn 2,5m so với nền cần có tấm chắn gió lắp phía sau. Thiết bị dung khí SF6 khi sử dụng thiết bị dung khí cách điện SF6 nên kéo dài gian máy cắt dung khí SF6 khi chỉ có một ngăn và lắp cầu trục có tải trọng phù hợp để lắp đặt, sử chữa thiết bị. cũng cần tính đến trƣờng hợp thiết bị dung khí SF6 bị rò rỉ hoặc hƣ hỏng Xả khí : khi đóng cắt dòng điện lớn, hồ quang trong các thiết bị đóng cắt có thể tạo ra áp suất lớn trong phòng đặt thiết bị, do áp suất cao tƣờng và trần dễ bị hƣ hại nên cần có các cửa xả khí thích hợp. yêu cầu đối với các cửa xả khí nhƣ sau: Khi bình thƣờng cửa xả khí phải kín để ngăn ngừa chim, chuột, mƣa Cửa xả khi mở dễ dàng và tự động khi trong phòng có áp suất dƣơng phải nhỏ hơn 10mbar - Xả khí vào khu vực bình thƣờng không có ngƣời qua lại Đặt cáp : cáp thƣờng đặt theo các phƣơng pháp sau đây: đặt theo ống cáp, máng cáp, rãnh cáp, hầm cáp Ống cáp và máng cáp đƣợc dung để đặt cáp đơn. Cáp đƣợc đặt có độ dốc ra ngoài để tránh nƣớc xâm nhập vào làm hỏng cáp. Các ống dẫn cáp có kích thƣớc đủ lớn để tỏa nhiệt tốt. khi đặt cáp cần đặc biệt chú ý đến bán kính cong của cáp ở những chỗ ngoặt , bán kính nhỏ có thể dẫn đến gãy cáp Rãnh cáp có nắp đậy khi có nhiều cáp ,chiều rộng và chiều sâu của rãnh phụ thuộc vào số cáp.Nắp rãnh cáp phải làm bằng vật liệu chịu lửa , không trơn ,không có bờ . Nắp phải chắc chắn để cho phép vận chuyển các thiết bi khi lắp đặt sửa chữa.Rãnh 195 cáp cần đặt phía trƣớc hoặc sau tủ để có thể tiến hành công việc kiểm tra sửa chữa vào bất kỳ lúc nào mà không cần có sự dịch chuyển thiết bị. Hầm cáp phải rộng ít nhất 1,5 m .Buồng cuối không đƣợc nhỏ hơn 1 m do tính đến các sợi cáp cắt ngang.Cửa hầm phải có lỗ , cửa thông gió và bộ phận mở khi đặt cáp . Đối với các trạm lớn, do có nhiều cáp nên hầm cáp và tầng ngầm cần có lối đi, có thể trang bị giá treo cáp, chiếu sáng; buồng chính phải cao tối thiểu 2,1 m. Cặp đƣợc đặt trên giá đỡ hay cố định trên cầu đỡ, để tránh bị trƣợt. cửa hầm cáp phải đƣợc đặt ra ngoài, nắp phải kín,khó cháy, khó khóa lại dễ mở ; các hầm cáp lớn phải lƣu ý đến lối thoát hiểm Cáp động lực và cáp điều khiển cần đặt riêng. Khi đặt cáp trong ống, mỗi cáp có thể đặt trong ống riêng ; các ống đặt cáp, nhất là cáp động lực cần có kích thƣớc đủ lớn để đảm bảo tỏa nhiệt tốt. 5.4.2. Thiết bị phân phối điện ngoài trời Thiết bị phân phối điện ngoài trời thƣờng dùng cho các cấp điện áp từ 35 đến 750kV, chúng đƣợc xây dựng ở các nhà máy điện, các trạm biến áp ngoài thành phố, dọc theo các đƣờng giao thông ở các vùng nông thôn. Trong mỗi trạm biến áp,không những gồm các thiết bị cao áp, các máy biến áp điện lực mà còn cả những thiết bị trung áp, hạ áp cùng nhiều thiết bị khác Tùy theo mặt bằng, địa điểm, công suất, số nguồn, đƣờng dây mà ngƣời thiết kế xác định sơ đồ và cấu trúc của trạm theo các quy chuẩn về xây dựng điện. Điểm xuất phát của việc lập dự cán các trạm đóng cắt là sơ đồ của trạm, nó thể hiện quy mô của trạm nhƣ số lƣợng máy cắt, thanh góp, dao cách lý, các thiết bị phụ khác, các nhánh và các khí cụ điện nối với chúng. Khoảng cách tối thiểu trong không khí, chiều rộng lối đi trong cá TBPP đã đƣợc đề cập đến trong các phần trƣớc đây. Các khoảng cách đã cho chỉ đúng với các trạm có độ cao dƣới 1000m. khi các trạm có độ cao trên 1000m, cần để ý đến việc giảm cƣờng độ cách điện của không khí. Khi thiết kế các trạm đóng cắt ngoài trời,không những tính đến sự nặng nề của của khí hậu mà còn là cả sự ô nhiễm của môi trƣờng tác động đến các thiết bị, nhƣ các môi trƣờng co nhiều bụi có thể gây phóng điện trên sứ cách điện chẳng hạn, khi có thể khắc phục bằng cách chọn hình dáng sứ thích hợp, tăng khoảng cách phóng điện, phủ silicon hoặc luôn lau sạch sứ. ngƣời ta đƣa ra các mức ô nhiễm môi trƣờng khác nhau và quy định khoảng cách tối thiểu theo điện áp cực đại Um của thiết bị 196 Bảng 5.4. Mức ô nhiễm và khoảng cách phóng điện Mức ô nhiễm Ví dụ Khoảng cách phóng điện tối thiểu mm/kv I II Nhẹ Vừa phải Chủ yếu vùng thôn quê không có công nghiệp và xa biển Vùng ít bị ô nhiễm 16 20 III Nặng Vùng công nghiệp có mức ô nhiễm tƣơng đối, không khí ven biển 25 IV Rất nặng Vùng công nghiệp nặng nhiều bụi sƣơng mù, không khí ven biển 31 a. Nền móng: thƣờng các nền móng dùng dùng cho cột, giá đỡ thiết bị và máy biến áp là các nền móng bê tông đơn giản. khi tính toán, ngoài tải trọng tĩnh do trọng lƣợng của bản thân thiết bị gây ra, cần phải tính đến ứng suất khi vận hành và lực kéo của dây dẫn khi ngắn mạch, ứng suất do thay đổi nhiệt độ, gió bão dùng móng từng khối hoặc nguyên khối tùy thuộc vào loại đất và khả năng thực hiện. phần dƣới móng, ở độ sâu 0,8÷1,2 m cần dự tính đến việc đặt dây nối đất hoặc cáp. Cƣờng độ móng phải tuân theo các tiêu chuẩn về xây dựng các trạm và đƣờng dây tải điện. b. Đường đi: tuyến đƣờng, cấu trúc và kích thƣớc của đƣờng đƣợc xác định theo mặt bằng bố trí thiết bị và kích thƣớc của các thiết bị cần vận chuyển nhƣ sau : - Để vận chuyển máy cắt chỉ bố trí đƣờng đi trong các trạm lớn và điện áp cao khi cần thiết, bề rộng tối thiểu là 2,5m và có thể chuyên chở thiết bị nặng nhất, có kích thƣớc lớn nhất. - Để vận chuyển máy biên áp, đƣờng phải rộng tối thiểu 5m; khả năng tải tùy thuộc vào trọng lƣợng thiết bị cần chuyên chở. Bán kính cong các chỗ rẽ phải phù hợp với loại xe chuyên dùng nhiều bánh. Khi thiết kế đƣờng đi trong trạm cần dự tính đến các tuyến cáp, dây nối đất có thể chạy qua nền đƣờng. chiều cao của của các phần có điện dọc theo hai bên đƣờng và ngang qua đƣờng phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu khi chuyên chở các thiết bị có kích thƣớc lớn nhất có thể.cấu trúc đƣờng phải cho phép chuyên chở đƣợc các thiết bị có trọng lƣợng lớn nhất. 197 c. Rãnh cáp: các trạm ngoài trời thƣờng dùng rãnh cáp có nắp đậy. trong các trạm lớn thƣờng có rất nhiều cáp thứ cấp và cáp điều khiển nên cần bố trí các hầm cáp có lối đi; giá đỡ cáp có thể đặt về một hoặc hai phía Nắp đậy cảu rãnh cáp chính không đƣợc vƣợt quá 1m. chiều sâu rãnh phụ thuộc vào số cáp. Giá đỡ bố trí dọc theo rãnh, miệng hầm cáp chính mà nhánh rẽ phải để cao hơn mặt đất để rãnh luôn khô khi có mƣa. Để dẫn cáo từ ranh cáp vào vào từng thiết bị có thể dùng các ống dẫn bằng bêtông, thép hoặc nhựa. trƣờng hợp chôn trực tiếp xuống đất thì phía trên phải lát gạch. Các rãnh cáp cần bố trí lối lên xuống; lỗ thoát nƣớc phải đảm bả thoát nƣớc tốt.Các đầu ống dẫn đặt đặt hơi cao so với mặt đất để dễ thoát nƣớc. d. Cột và giá đỡ: cấu trúc cột thép dùng cho máy cắt ngoài trời đƣợc thự hiện dƣới dạng cấu trúc phẳng, cấu trúc khung hoặc mắt lƣới( hình 8.7). dây dẫn kéo với lực cực đại 10 đến 40 N/mm2 đƣợc quy định cho cấu trúc trụ đỡ thanh góp. Cấu trúc và cƣờng độ chịu lực cụ thể đƣợc tính toán theo tiêu chuẩn xây dựng các công trình điện. Các cấu trúc có thể đƣợc bố trí theo kiểu bậc thang để dễ lau chùi và sửa chữa. trong các trạm từ 500kW trở lên cần có thêm tay vịn để đảm bảo an toàn cho ngƣời. Các trụ đỡ máy cắt, máy biến áp đo lƣờng, chống sét, máy biến dòng điện, dao cách ly có dạng phẳng, khung hoặc mắt lƣới, đôi khi có thể làm bằng bê tông đúc sẵn. việc lựa chọn cấu trúc cột và giá đỡ phụ thuộc vào các chỉ tiêu kinh tế và các yêu cầu về xây dựng. e. Rào bảo vệ: các khoảng cách rào bảo vệ cho trên hình 5.8 Các thiết bị đặt thấp, ví dụ nhƣ máy cắt và máy biến áp đo lƣờng đặt trên các xà ở độ cao 600 đến 800 mm so với mặt đất,cần có lƣới rào bảo vệ cao ít nhất 1800mm hoặc thanh chắn cao ít nhất 1100mm. các khoảng cách rào bảo vệ phải tuân theo các quy định đã nêu trong phần trƣớc Các thiết bị đặt cao , có chiều cao nhỏ nhất so với đất là 2300mm thì không cần có lƣới hoặc thanh chắn. f. Hàng rào xung quanh ( hình 5.9 ): hàng rào xung quanh các trạm ngoài trời không đƣợc thấp hơn 1800mm. khoảng cách tối thiểu giữa hàng rào và các bộ phận có điện đƣợc thực hiện theo các tiêu chuẩn đã nêu. Nói chung hàng rào xung quanh không đƣợc nối với hệ thống nối đất của trạm để tránh nguy hiểm do điện áp tiếp xúc nếu không có khả năng ngăn cách sự nguy hiểm do điện áp tiếp xúc nếu không có khả năng ngăn cách sự tiếp xúc (khoảng cách ≤ 2m). 198 Hàng rào bao quanh trạm bằng vật liệu dẫn điện phải đƣợc nối đất từng khoảng không quá 50m bằng các cọc hoặc thanh nối đất có chiều dài ít nhất 1m và sâu khoảng 0,5m. các hang rào bằng lƣới bọc nhựa hoặc cọc bê tong cần nối đất. g. Bố trí các thiết bị : - Chống sét van : các chống sét van đƣợc dùng để hạn chế quá điện áp khí quyển và quá điện áp nội bộ. vùng bảo vệ của của mỗi chống sét bị hạn chế. Với điện áp 123V, chống sét van có khoảng cách bảo vệ không quá 15m và với điện áp 245 đến 525kV không quá 20m. khoảng cách tối thiểu từ khí cụ điện lân cận phải theo hƣớng dẫn riêng của nhà chế tạo chống sét van. - Tủ điều khiển tại chỗ và tủ rơ le : ở các trạm ngoài trời , các tủ điều khiển nhánh có vỏ bằng nhựa hoặc nhôm,chất dẻo. tủ điều khiển dùng chó điều hành tại chỗ và các đầu nối của cáp điều khiển, đo lƣờng, kiểm tra. Kích thƣớc tủ tùy thuộc vào thiết bị cần đặt. trong các trạm lớn, các tủ điều khiển đƣợc thay bằng các tủ rơ le có các thiết bị điều khiển, bảo vệ của hai hay nhiều mạch cao áp. - Thanh góp và mối nối : thanh dẫn và mối nối cần thiết cho thiết bị có thể bằng dây hoặc ống. thanh góp thƣờng bằng dây nhôm lõi thép căng giữa hai đầu chuỗi sứ. dây trùm đƣợc sử dụng cho điện áp cao, dòng điện lớn và khi dùng dao cách ly một trụ. ứng suất dây chọn càng nhỏ càng tốt. ứng suất sẽ thay đổi do sự biến thiên của độ võng. Để thay đổi độ võng ngƣời ta dùng lò xo đặt ở một đầu không vƣợt, giữa đầu chuỗi sứ và xà treo sứ Ở điện áp 123kV, dây dẫn có thiết diện tối thiểu là 95mm2, ở điện áp cao hơn, thiết diện dây dẫn không đƣợc nhỏ hơn 300mm2, thƣờng ngƣời ta ít dùng dây nhôm vì dây nhôm không chịu đƣợc ứng suất cao. Dây nhôm chỉ đƣợc dùng tại các mối nối của các thiết bị cáo áp và không chịu ứng suất. các dây dẫn đƣợc chọn theo điều kiện tác dụng về cơ và nhiệt. Các ống dẫn kinh tế hơn dây dẫn khi dòng điện làm việc hơn 3000A. Đƣờng kính thích hợp của ống dẫn nhôm là từ 100 đến 250mm, bề dày ống từ 6 đến 12 mm. Ống dẫn có thể đặt trên sứ có khoảng vƣợt đến 20m hoặc lớn hơn. Để tránh các mối nối, ngƣời ta hàn các ống vơi nhau có chiều dài tới 120m. dây nhôm đƣợc đặt trùng trong ống để dập tắt dao động của ống; đôi khi còn dùng các phƣơng pháp khử dao động khác. Cũng nhƣ các dây dẫn, ống dẫn cũng đƣợc chọn theo cơ và nhiệt 199 Đƣờng kính ống, mm Khoảng vƣợt cực đại không có dây cản dịu, m Dây nhôm, mm 2 100 120 160 200 250 4,5 5,5 7,5 9,5 12,0 240 300 500 625 625 - Đầu cuối cao áp : Đầu cuối cao áp là các chỗ nối dây dẫn vào các khí cụ điện. chúng là các mối nối cố định, cần thực hiện sao cho không vầng quang , đủ độ bền cơ và nhiệt khi có dòng điện làm việc và dòng ngắn mạch chạy qua ứng với điện áp làm việc lớn nhất. ngoài các đầu cuối dẫn điện, còn có các yêu cầu về mặt đỡ thuần túy dây dẫn về bề mặt cơ học, gắn chúng với sứ cách điện. các loại mối nối đầu cuối Khi thực hiện các mối nối đầu cuối, cần quan tâm ngoài các yêu cầu về điện nhƣ diện tích tiếp xúc, áp lực tại chỗ tiếp xúc, dòng điện làm việc và ngắn mạch có thể chạy qua, nhiệt độ môi trƣờng, bụi bẩncòn quan tâm đến độ bền cơ học, dễ thực hiện, dễ kiểm tra.. Khi thực hiện các mối nối đồng nhôm, ngƣời ta thƣờng chèn giữa chúng bằng miếng lƣỡng kim Cu/Al. cần thực hiện sao cho hai kim loại khác chất đƣợc liên kết cẩn thận để tránh ăn mòn. Khi sử dụng các ống dẫn nhôm đƣờng kính ≥ 100mm, cần quan tâm đến các mối nối đầu cuối và giá đỡ , vì các ống có sự nở dài theo nhiệt độ nên phải có chỗ đỡ cố định và trƣợt, cần tính đến sự dao động của ống dẫn dƣới tác động của gió. 5.5 Một số cấu trúc mẫu của TBPP ngoài trời Việc bố trí các thiết bị phân phối điện ngoài trời phụ thuộc vào các vấn đề kinh tế, không gian của trạm, các yêu cầu về độ tin cậy, thuận lợi trong vận hành, sửa chữa, thay thế có nhiều cấu trúc thỏa mãn các yêu cầu đã nêu, theo kinh nghiệm thu đƣợc ngƣời ta đƣa ra các cấu hình mạch mẫu và nêu rõ phạm vi sử dụng của chúng trong bảng 5.5 200 Bảng 5.5. Các cấu hình trạm ngoài trời thông dụng Sơ đồ bố trí ≤ 145kV 245kV 420kV ≥525kV Sơ đồ đặt thấp ( truyền thống) x x Sơ đồ cùng tuyến x Sơ đồ ngang x x Sơ đồ đặt cao x Sơ đồ đƣờng chéo x x Sơ đồ 1,5 máy cắt x x x Khoảng cách của các nhánh do cấu hình TBPP quyết định. Chiều dài nhịp khoảng 50m là kinh tế đối với các thanh góp bằng dây dẫn mềm nhiều sợi. đối với trạm có dòng điện lớn, khi dòng điện của thanh góp vƣợt quá 3000A thì dùng thanh góp hình ống là kinh tế hơn cả. trong các thiết bị có điện áp ≥123 kV, các thanh dẫn đƣợc đỡ theo từng mạch. Dây dẫn của các đƣờng dây trên không nối với trạm thƣờng còn đƣợc sử dụng làm đƣờng dây tải ba. Do vậy, các thiết bị cần thiết nhƣ tách tín hiệu, tụ điện đƣợc đặt ở đƣờng dây Trong các TBPP ngoài trời , ngƣời ta thƣờng dùng dao cách ly kiểu quay và kiểu thẳng đứng vì chúng làm cho cấu trúc của TBPP đơn giản, dễ lắp đặt. dao cách ly một trụ làm kích thƣớc trạm nhỏ lại và đơn giản do tiết kiệm đƣợc đến 20% diện tích cần thiết so với dao cách ly hai trụ. Mỗi mạch ( khoang) thƣờng gồm một máy cắt cùng với dao cách ly, máy biến áp đo lƣờng và tủ điều khiển tại chỗ. Nên đặt các thiết bị ở độ cao sao cho không cần chắn, nghĩa là chiều cao tới đầu mép của đế sứ nối đất tối thiểu là 2300mm. khí cụ điện cao áp thƣờng đƣợc lắp đặt trực tiếp trên các giá đỡ.hình 8.13 giới thiệu cách bố trí các thiết bị của một khoang thuộc một mạch đƣờng dây trên không Dƣới đây sẽ lần lƣợt giới thiệu một số ví dụ chọn lọc về cấu trúc của TBPP điện ngoài trời. 201 5.5.1 Sơ đồ đặt thấp Sơ đồ đặt thấp là một dạng cấu trúc thông dụng. Các dao cách ly thanh góp đƣợc bố trí cạnh nhau, cùng chiều với đƣờng dây. Các thanh góp đƣợc đặt. Phía trên dao CL ở mức thứ 2; ở mức thứ 3 là các nhánh nối tới MC. Ƣu điểm quan trọng của cấu trúc này là MC và MBA có thể thực hiện rẽ nhánh nối đƣờng dây này tới dao cách ly của đƣờng dây đi ra. Cấu hình này có khoảng cách hẹp giữa các khoang, nhƣng tăng chi phí cho cấu trúc cho cấu trúc xà và cột vì dây dẫn có độ cao lớn. - Sơ đồ tuyến dùng thanh dẫn ống đƣợc trình bày trên hình 5.15. sử dụng với thanh góp có dòng điện lớn hơn 3000A. các cực của dao CLTG đặt cùng tuyến với thanh góp, chỉ cần xà cao dùng cho đƣờng dây đi ra. Cách bố trí này làm giảm chi phí cho xà, cột và sơ đồ trạm rất rõ ràng Sơ đồ hai thanh góp có TGv cũng đƣợc bố trí tƣơng tự. song MC bố trí làm hai dây nên TGv cũng đƣợc bố trí hình chữ U để có thể nối với tất cả các nhánh, do vậy diện tích trạm sẽ lớn. - Sơ đồ ngang : các dao CLTG đặt theo hàng vuông góc với thanh góp . với cách bố trí này thanh góp có thể là dây mềm hoặc ống. các mạch đƣờng dây ra, vào đƣợc treo trên đỉnh và cố định vào xà. Do chiều rộng khoang nhỏ nên cách bố trí này sẽ làm cho bề rộng của trạm lớn. Hình 5.14 trạm đóng cắt 245kV ngoài trời có hai thanh góp ( sơ đồ kinh điển) 202 Hình 5.15 trạm đóng cắt 123kV ngoài trời có hai sơ đồ cùng tuyến Hình 5.16 trạm đóng cắt ngoài trời 123kV, hai thanh góp sơ đồ ngang 203 5.5.2 Các sơ đồ dạng đặc biệt Để tiết kiệm không gian của trạm, ngƣời ta dùng các MC đẩy kéo đƣợc và có dao CL kèm theo, không yêu cầu dao CL riêng. Song cấu trúc này chỉ thích hợp với sơ đồ một thanh góp, giá thành lại thấp rất nhiều Ở các trạm phân phối trung tâm có một hoặc hai máy biến áp , ngƣời ta thƣờng dùng các sơ đồ đơn giản khi có ít mạch. Trên hình 5.17 giới thiệu sơ đồ gồm 2 đƣờng dây đến để cung cấp cho hai máy biến áp, dùng sơ đồ một thanh góp có phân đoạn bằng hai dao CL ( hoặc cũng có thể dùng MC phân đoạn ) Hình 5.17 trạm trung tâm phụ tải 123 kV (nối hình chữ H) 5.5.3 Sơ đồ đƣờng chéo Các dao CLTG kiểu một trụ đƣợc bố trí chéo nhau so với thanh góp. Sơ đồ này đƣợc sử dụng trong các TBPP 245 và 420 kV. Tùy thuộc vào vị trí thanh góp, ngƣời ta phân biệt hai phƣơng án sau: 1- Sơ đồ thanh góp ở trên đƣợc giới thiệu trên hình 5.18. Ƣu điểm của sơ đồ này là khi một đƣờng dây không làm việc, các dao CLTG mở ra và ngƣời có thể đến gắn đƣợc. 204 Đối với các thiết bị có dòng điện làm việc trên 3000A và dòng điện ngắn mạch lớn, ngƣời ta dùng thanh dẫn hình ống để giảm kích thƣớc trạm. Hình 5.18 giới thiệu sơ đồ của TBPP điện áp 420kV kiểu đƣờng chéo, ống dẫn. Các ống có chiều dài bằng chiều dài mỗi khoang và đƣợc kẹp trên sứ đỡ; điểm đỡ cố định ở giữa, điểm đỡ trƣợt ở hai đầu ống. các đoạn thanh góp của một số khoang có thể đƣợc hàn với nhau với chiều dài khoảng 120m. 2- Sơ đồ thanh góp ở dƣới đƣợc giới thiệu trên hình 5.19. các thanh góp đƣợc đặt trên dao CLTG, các dao CLTG một trụ treo vuông góc với thanh góp. Do vậy chỉ đòi hỏi xà đỡ thanh góp với trọng lƣợng nhẹ và kích thƣớc khoang hẹp. Các MC có thể đặt thành hai hoặc một dãy. Bố trí MC thành một dãy ( hình 5.19) tiết kiệm đƣợc mặt bằng. So với bố trí MC hai dãy, tiết kiệm đƣợc khoảng 20% diện tích. Các MC đặt cùng phía nên chỉ cần một đƣờng vận chuyển và vận hành. Nên đặt MC về phía có nhiều mạch. Sơ đồ đặt MC thành một dãy đƣợc dùng nhiều vì tiết kiệm đƣợc diện tích và rất thích hợp khi có TGv. sơ đồ ba thanh góp và TGV đƣợc giới thiệu trên hình 5.20 Hình 5.18 trạm 420kV ngoài trời thanh góp kiểu ống sơ đồ đường chéo, thanh góp ở trên 205 Hình 5.19 trạm 242kV ngoài trời có hai thanh góp sơ đồ đường chéo, thanh góp ở dưới, bố trí một hang Hình 5.20 trạm 420kV ngoài trời, dây dẫn dạng ống, ba thanh góp và thanh góp đường vòng, sơ đồ đường chéo bố trí một hàng 206 5.5.4 Sơ đồ 1,5 máy cắt Cấu hình của sơ đồ một rƣỡi chủ yếu đƣợc dùng ngoài châu âu. Đƣợc sử dụng ở mọi cấp điện áp trên 110kV. Nhƣng chủ yếu ở các cấp điện áp siêu cao. Hai thanh góp đƣợc bố trí phía trên, ở ngoài hoặc ở trong và có thể dùng ống dẫn làm thanh góp và để nối các khí cụ điện vì khoảng cách giữa các giá đỡ tƣơng đối ngắn. các MC đƣợc đặt thành ba dây. Dao cách ly thanh góp dùng loại một trụ quay; các dao CL đƣờng dây loại hai trụ đứng ( hình 5.21) Hình 5.21 trạm ngoài trời 525kV, sơ đồ 1,5 máy cắt 5.5.5 Thiết bị phân phối điện kiểu hỗn hợp Với cấu trúc mô đun của các khí cụ điện và dây dẫn có cách điện bằng khí GIS SF6, ngƣời ta xây dựng các TBPP và các trạm biến áp phối hợp cả hai môi trƣờng cách điện là không khí và khí SF6. Các trạm này đƣợc gọi là trạm hỗn hợp hoặc trạm lai. Có hai cấu hình có thể là: - Thanh góp, thanh dẫn nối các CLTG và máy biến dòng là các thiết bị có cách điện khí SF6 ; các cấu kiện khác nhau có cách điện là không khí (hình 5.22). cách bố trí này đƣợc sử dụng khi có yêu cầu về giảm diện tích trạm. với trạm GIS hai thanh góp 420kV chỉ chiếm diện tích khoảng 1/10 so với các trạm có cách điện bằng không khí thông thƣờng. 207 - Ngƣợc lại với sơ đồ trên là các khí cụ điện của mỗi mạch có cách điện khí SF6 nhƣ MC,BI,CL đƣờng dây. Còn thanh góp CLTG và các khí cụ điện khác nhƣ chống sét, BU, bộ tách tín hiệu. dùng cách điện bằng không khí ( hình 5.23a). dùng bộ đóng cắt GIS trọn bộ cho từng mạch nên dễ vận chuyển, lắp đặt nhanh, dễ dàng thay thế và diện tích trạm cũng tiết kiệm đƣợc khá nhiều. trên hình 5.23 giới thiệu TBPP lại đối với sơ đồ có 1,5 MC. Bộ đóng cắt GIS gồm MC,BI,CL ở hai đầu MC 5.6 Lắp đặt và nối MBA với TBPP 5.6.1 Cách lắp đặt máy biến áp Nơi đặt máy biến áp, nhất là khi đặt máy biên áp trong nhà, cần bố trí thoáng rộng, dễ ra vào và thời gian ra vào ngắn, an toàn trong vận hành, sử chữa. Kích thƣớc nơi đặt máy biến áp phải tính đến độ tăng nhiệt độ, độ ồn, nguy cơ hỏa hoạn và khả năng thay thế thiết bị. Khi cần thiết có thể xây dựng buồng đặt máy biến áp để thỏa mãn các yêu cầu về lắp đặt máy biến áp Máy biến áp dầu phải đặt nơi rộng rãi và thỏa mãn các yêu cầu về xây dựng Nếu may biến áp làm mát tự nhiên đặt trong nhà, nên có các cửa thong gió rộng ở phía trên và dƣới máy biến áp để tăng cƣờng tỏa nhiệt, làm mát máy biến áp. Trƣờng hợp dùng thông gió tự nhiên không đủ cần có biện pháp thông gió cƣỡng bức trong buồng đặt máy biến áp. Với các máy biến áp có cách điện bằng chất lỏng, dầu, có dung lƣợng lớn hơn 1000 lít cần có bộ gom dầu, thoát nƣớc. Các rãnh, hố chứa, khay hứng dầu phải nằm dƣới máy biến áp để bảo vệ chống cháy và ô nhiễm. Cần xây dựng sao cho chất lỏng cách điện và không đƣợc thấm vào đất. Kênh thông giữa hố chứa dầu và khay hứng phải có nắp đậy và lớp phủ sao cho chất lỏng cách điện không đƣợc tiếp tục cháy trong hố chứa, nhƣ có thể bố trí kênh dài thích hợp hoặc có lớp sỏi ngăn lửa. Rãnh và hố chƣa phải đủ lớn để thoát dầu nhanh và chứa đƣợc thể tích dầu của máy. Phải có phƣơng tiện cứu hỏa đặt ở gần máy biến áp. Để giảm nguy cơ cháy lan tràn, ngƣời ta dùng các biện pháp nhƣ sử dụng rào khó cháy, phân đoạn cáp và dây dẫn thành nhiều ngăn, dùng tƣờng ngăn chịu lửa đối với các máy biến áp Tất cả các trạm biến áp đều phải có đƣờng thoát nƣớc ra ngoài. 208 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 5 1. Các khái niệm về thiết bị phân phối điện ? 2. Bảng thông số khoảng cách cho phép nhỏ nhất trong các thiết bị điện 3. Khoảng cách bảo vệ và lối đi thao tác trong các trạm lớn hơn 1kV 4. Khoảng cách bảo vệ và lối đi thao tác trong các trạm nhỏ hơn 1kV 5. Các yêu cầu chung trong xây dựng các thiết bị phân phối 6. Đặc điểm của các thiết bị phân phối trong nhà 7. Trình bày kết cấu trong xây dựng các thiết bị phân phối ngoài trời 209 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đào Quang Thạch Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp-Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2007 2. Nguyễn Hữu Khái Thiết kế Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp-Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2007 3. Trần Bách Lƣới điện và hệ thống điện I,II – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2007 4. Trần Quang Khánh Hệ thống cung cấp điện tập I, II- Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2006. 5. Nguyễn Xuân Phú-Nguyễn Công Hiền-Nguyễn Bội Khuê Cung cấp điện – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 1998 6. Trần Quang Khánh Bảo vệ rơ le và tự động hóa hệ thống điện – Nhà xuất bản giáo dục năm 2007. 7. www.webdien.com 8. hiendaihoa.com 8.