Luận văn
Đề tài: Phân tích chế độ
trung tính của lưới điện
trung áp và ảnh hưởng của
nó tới việc bảo vệ an toàn
trong lưới trung áp
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
ỆP
- 1 - GVHD: ThS. H
ồ Quang Thịnh
SVTH: Nguy
ễn Quang Tào.
ĐH Quy Nhơn
M
ỤC LỤC
Trang
D. Bố cục đề tài 10
Chương I: T
ỔNG QUAN VỀ LƯỚI TRUNG ÁP
11
1.1. H
ệ thống
điện và lưới điện
11
1.1.1. Khái ni
ệm
11
1.1.2. Lư
ới hệ thống
11
1.1.3. Lư
ới điện truyền tải
11
1.1.4. Lư
ới
điện trung áp phân phối
12
1.2. Tổng quan về lưới điện phân phối 13
1.2.1. Khái quát v
ề l
ưới điệ
n phân ph
ối trong hệ thống
điện
13
1.2.2. Đ
NGHI
ỆP
- 2 - GVHD: ThS. H
ồ Quang Thịnh
SVTH: Nguy
ễn Quang Tào.
ĐH Quy Nhơn
2.1. Khái niệm chung 28
2.1.1. Khái ni
ệm
điểm trung tín
h 28
2.1.2. Sơ lư
ợc về lị
ch s
ử phát triển các chế độ trung tính
29
2.1.3. T
ạo
điểm trung tính
29
2.2. Tình tr
ạng làm việc của từng phương thức
31
2.2.1. M
ạng 3 pha trung tính cách
điện đối với đất
31
2.2.2. M
ạng điện 3 pha trung tính nối đất qua cuộn dập
3.2.1. K
ết cấu mạch điện
51
3.2.2. Ch
ế
độ vận hành
52
3.2.3. Hậu quả của từng loại 52
3.3. Các ch
ỉ tiêu c
ơ bản để lựa chọn phương thức nối đất
lư
ới trung áp
53
3.3.1. Các ch
ỉ tiêu kỹ thuật
53
3.3.1.1. Ch
ỉ tiêu cách điện
53
3.3.1.2. Ch
ỉ tiêu về chế
độ làm việc
53
3.3.2. Ch
ỉ tiêu về chế độ quản lý vận hành
55
3.3.2.1. Đ
ối với mạng trung tính không nối đất trực tiếp
55
Chương IV:
ẢNH HƯỞNG CỦA NỐI ĐẤT TRUNG TÍNH
Đ
ẾN BẢO VỆ AN TOÀN TRONG LƯỚI TRUNG ÁP
61
4.1. Đ
ối với mạ
ng có trung tính cách đ
ất hoặc trung tính
không n
ối đất trực tiếp
61
4.2. Đ
ối với mạng trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang
64
4.3. M
ạng có trung tính nối đất trực tiếp
64
Chương V: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN BẢO VỆ AN TOÀN CHO
LƯ
ỚI TRUNG ÁP PHÂN PHỐI
BÌNH
ĐỊNH
65
5.1. Tính toán dòng
đi
ện chạm đất 1 pha trong lưới
trung áp phân ph
ối 35kV tỉnh Bình Định
65
ảo vệ con người khỏi bị điện giật trong trường hợp
đ
ứt dây ở mạng điện 35Kv
83
Chương VI: M
ỘT SỐ GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG BẢO VỆ AN TOÀN
CHO LƯ
ỚI TRUNG ÁP PHÂN PHỐI CÓ TRUNG TÍNH CÁCH ĐẤT
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
ỆP
- 4 - GVHD: ThS. H
ồ Quang Thịnh
SVTH: Nguy
ễn Quang Tào.
ĐH Quy Nhơn
KHU VỰC TỈNH BÌNH ĐỊNH. 88
6.1. Các nguyên lý c
ủa bảo vệ chạm
đất
88
6.1.1. B
ảo vệ chạm đất phản ứng theo dòng điện NM
88
6.1.2. B
ảo vệ chạm
đất phản ứng theo điện áp
88
6.1.3. B
97
6.2.3. Ch
ọn thời gian của bảo vệ
97
K
ẾT LUẬN
99
TÀI LI
ỆU THAM KHẢO
101
CÁC CHỮ VIẾT TẮT:
CA : Cao áp.
CCĐ : Cung c
ấp điện.
CSV : Ch
ống sét van.
DCL : Dao cách ly.
DZ : Đư
ờng dây.
HA : H
ạ áp.
HT : H
ệ thống.
HTĐ : H
ệ thống điện.
LĐPP : Lư
ới điện phân phối.
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
ại.
TG : Thanh góp.
TTG : Trạm trung gian.
TTK : Th
ứ tự không.
TTN : Th
ứ tự nghịch.
TTT : Th
ứ tự thuận.
XT : Xu
ất tuyến.
DANH M
ỤC CÁC BẢNG:
S
ố hiệu
b
ảng
Tên b
ảng
Trang
1.1
Kh
ả năng tải của đường dây trên không 35kV the
o t
ổn thất
đi
ện áp.
25
1.2
Kh
SVTH: Nguy
ễn Quang Tào.
ĐH Quy Nhơn
5.4
K
ết lưới 35kV k
hu v
ực trạm E
Phù Cát theo PTVHCB.
69
5.5
Kết lưới 35kV khu vực trạm E Phù Mỹ theo PTVHCB.
70
5.6
K
ết lưới 35kV k
hu v
ực trạm E
18 theo PTVHCB.
71
5.7
K
ết lưới 35kV
khu v
ực trạm E
19 theo PTVHCB.
71
5.8
Phương th
ức vận hành
ố
hi
ệu
hình
v
ẽ
Tên hình v
ẽ
Trang
1.1
Ba thành ph
ần của hệ thống điện.
13
1.2
Sơ đ
ồ hình tia.
15
1.3
Sơ đ
ồ phân nhánh.
15
1.4
Sơ đ
ồ cung cấp điện kiểu phân nhánh có DZ dự ph
òng chung.
17
1.5
Sơ đồ CCĐ kiểu phân nhánh có DZ dự phòng riêng cho từng
tr
ạm biến áp.
ạo trung tính với dòng NM điều chỉnh được.
30
2.2
M
ạng 3 pha trung tính cách
điện.
31
2.3
Sơ đ
ồ mạng điện đơn giản gồm một máy phát điện, đường
dây, ph
ụ tải.
32
2.4
Ch
ạm đất 1 pha ở mạng trung tính cách đất.
33
2.5
Bi
ểu diễn vectơ c
h
ạm đất 1 pha ở mạng trung tính cách đất
.
34
2.6
Đ
ộ dịch chuyển trung tính.
35
2.7
M
ức vận hành c
ơ bản lưới điện
35kV HT đi
ện Bình
Đ
ịnh.
73
5.2
Phương th
ức vận hành 2
(khi ngu
ồn 35kV E An Nhơn không
v
ận hành).
75
5.3
Phương th
ức vận hành 3
(khi ngu
ồn 35kV E19 không vận
hành).
77
5.4
Phương th
ức vận hành 4
(khi ngu
ồn 35kV E Phù Mỹ không
v
ận hành).
79
6.2
B
ảo vệ theo dòng và áp TTK.
92-93
6.3
Sơ đ
ồ nguyên lý RCĐ.
94
6.4
Bi
ểu
đồ xung RCĐ.
95
6.5
Sơ đ
ồ lắp ráp mạch nhị thứ của bảo vệ.
96
6.6
Sơ đ
ồ bảo vệ.
98
6.7
B
ảo vệ chạm
đất với rơle cảm ứng, nguồn thao tác xoay chiều
l
ấy điện từ máy biến dòng bão
hòa nhanh.
98
6.8
, các ch
ỉ tiêu kinh tế
- k
ỹ thuật
, và công tác qu
ản lý,
v
ận hành hệ thống.
Ch
ế độ nối đất t
rung tính c
ủa lưới điện trung áp phân phối được
phân làm hai nhóm cơ b
ản là trung tính cách
đất và trung tính nối đất. Hiện nay,
lư
ới điện trung áp phân phối sử dụng cả hai chế độ nối đất trung tính:
- Lư
ới
điện trung áp phân phối cấp điện áp
6kV, 10kV, 35kV có ch
ế
độ trung tính
cách đất.
- Lư
ới
điện trung áp phân phối cấp điện áp
15kV, 22kV có ch
ế
độ trung tính nối
ỏi chi phí nhiề
u th
ời gian và công sức
. Ngoài ra, đ
ối với lưới điện hệ thống trung
tính cách đ
ất, khi có sự cố ngắn mạch một pha nối đất, thì sẽ gây hiện tượng quá
đi
ện áp nội b
ộ ở hai pha còn l
ại và hiện tượng quá áp này sẽ gây hư hỏng cách điện
các thiết bị như: sứ, cáp, máy biến áp, các thiết bị đo lường…; đồng thời gây nguy
hi
ểm cho người, súc vật khi đi vào vùng đất tản dòng chạm đất phải chịu điện thế
bư
ớc rất nguy hiểm
. Vì v
ậy tập trung nghiên cứu
, đ
ề xuất
các ch
ế
độ nối đất của
lư
ới điện trung áp phân phối sẽ man
g hi
ệu quả cao
trong công tác thi
ết kế, quy
ho
ĐH Quy Nhơn
hiện nay, để có những đề xuất biện pháp phù hợp nhằm đảm bảo cho công tác quản
lý vận hành đi đôi với an toàn cho con người và thiết bị.
B. Đ
ối
tư
ợng và phạm vi ng
hiên c
ứu:
Đ
ối t
ượng nghiên cứu: Lưới điện trung áp
phân ph
ối
có c
ấp
điện áp từ 35k
V
tr
ở xuống.
Ph
ạm vi nghiên cứu: Phân tích và
đ
ề xuất các biện pháp
thích h
ợp
đ
ể vận hành
lư
ới điện trung áp phân phối khu vực tỉnh
sau:
Chương 1. T
ổng quan về lưới trung áp.
Chương 2. Các gi
ải pháp nối
đất trong
h
ệ thống
điện và đặc điểm của chúng
.
Chương 3. Phân tích và l
ựa chọn các phương thức nối đất của lưới trung áp
.
Chương 4. Ảnh h
ư
ởng của các chế độ nối đất trung tính đến bảo vệ an toàn
trong lưới trung áp.
Chương 5. Áp d
ụng tính toán
b
ảo vệ an toàn cho l
ư
ới trung áp phân ph
ối
Bình
Định.
Chương 6. M
ột số giải pháp
đ
ể
ện, các trạm biến áp
, các đư
ờng dây tải
đi
ện và các thiết bị khác (thiết bị điều khiển, thiết bị bảo vệ, tụ bù …) được nối liền
v
ới nhau tạo thành hệ thống làm nhiệm vụ sản suất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ
điện n
ăng.
T
ập hợp các bộ phận của hệ thống điện gồm các đường dây tải điện và các trạm
bi
ến áp gọi là lưới điện. Lưới điện dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ các
nhà máy đi
ện đến các hộ tiêu thụ.
Trong thực tế vận hành hệ thống điện Việt Nam, lưới điện được chia làm hai phần:
- Lư
ới hệ thống;
- Lư
ới truyền tải (
500kV, 220kV, 110kV);
- Lư
ới phân phố
i trung áp (6kV, 10kV, 15kV, 22kV, 35kV, 110kV) và phân ph
ối
h
ạ áp (
0,4kV, 0,22kV).
1.1.2. Lư
ới hệ thống
các tr
ạm biến áp khu vực. Lưới điện truyề
n t
ải có các đặc điểm chính sau
:
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
ỆP
- 12 - GVHD: ThS. H
ồ Quang Thịnh
SVTH: Nguy
ễn Quang Tào.
ĐH Quy Nhơn
-Lưới điện truyền tải có cấu trúc dạng hình tia hoặc có thể có nhiều mạch vòng
kín. Trong th
ực tế vận hành,
để thực hiện các công tác bảo dưỡng, giải quyết sự cố
trên đư
ờng dây, các mạch vòng có thể bị cắt hở ra nhưng phải đảm bảo cung cấp
đi
ện cho hệ thống mà không làm quá tải các
đường dây tải điện
.
-Lư
ới điện truyền tải trong hệ thống điện quan trọng thường vận hành kín để đảm
b
ảo cho các nhà máy phát hết công suất
đồng thời đảm bảo việc cung cấp điện an
toàn, liên t
1.1.4. Lư
ới điện
trung áp phân ph
ối
:
Lư
ới điện phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm khu vực hoặc
t
ừ các thanh cái trung áp của nhà máy
điện đến các phụ tải. Lướ
i đi
ện phân phối
gồm hai phần:
-Lư
ới phân phối trung áp có
điện áp
: 6kV, 10kV, 15kV, 22kV, 35, 110kV phân
ph
ối điện cho các trạm biến áp phân phối trung áp/ hạ áp và các phụ tải trung áp.
-Lư
ới phân phối hạ áp cấp
điện cho các phụ tải hạ áp.
Thông thư
ờng,
ph
ần lớn các phụ tải sử dụng điện áp 0,4kV, tuy nhiên một số phụ
t
ải nh
ư: các động cơ công suất lớn
, các lò h
ện truyền tải, l
ưới phân phối phần lớn được xây dựng với kết cấu
có d
ạng hình tia hoặc cấu trúc kín. Nhưng trong thực tế vận hành, lưới phân phối
thư
ờng vận hành hở.
Lư
ới điện trung áp có trung tính không nối đất, hoặc nối đất trực tiếp.
1.2. T
ổng quan
v
ề l
ưới điện phân phối:
1.2.1. Khái quát v
ề lưới điện phân phối trong hệ thống điện:
H
ệ thống
đi
ện là một tập hợp gồm ba phần chính:
Hình 1.1. Ba thành ph
ần của hệ thống
điện
.
Để đi
ện n
ăng có th
ể
được truyền từ nơi s
ản xuất (nhà máy
đi
ận hành
h
ở.
M
ột lưới phân phối tốt phải là lưới được đầu tư có hiệu quả, an toàn, cung cấp
đ
ầy
đủ điện năng ở cả hiện tại và tương lai. Để thực hiện được như vậy lưới điện
c
ần phả
i đư
ợc lựa chọn, thiết kế, lắp đặt một cách hoàn chỉnh.
Lư
ới
điện phân phối được xây dựng và lắp đặt phải đảm bảo chức năng là nhận
đi
ện từ một hay nhiều nguồn cung cấp và cung cấp đến từng bộ phận tiêu thụ như hệ
Truy
ền tải
đi
ện
và phân ph
ối
Phát đi
ện
Tiêu th
ụ
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
kV, 10kV, 15kV, 22kV, 35kV, 110kV phân
ph
ối
đi
ện cho các trạm phân phối trung/ hạ áp, l
ưới
điện 220/380V cấp
đi
ện cho các
ph
ụ tải hạ áp.
Khi thi
ết kế lắp
đặt lưới đi
ện phân phối phải
đảm bảo các chỉ tiêu:
- An toàn cho lưới đi
ện và cho con ng
ười.
- Chi phí xây d
ựng l
ưới đi
ện là kinh tế nhất.
- Đảm bảo ít gây ra mất đi
ện nhất, bằng các biện pháp cụ thể nh
ư có th
ể có nhiều
nguồn cung cấp, có đường dây dự phòng, có nguồn thay thế như máy phát …
- Lưới đi
ện p
nhi
ều tuyến cáp ngầm
được lắp đặt chôn dưới đất để đảm bảo mỹ quan, an toàn. Tùy
theo yêu c
ầu, hệ thống l
ưới phân phối được thiết kế sao cho đảm bảo được các chỉ
tiêu
ở mức thích hợp. Khi sự cố xảy ra, các thiết bị bảo vệ phải có khả n
ăng gi
ải trừ
s
ự cố nhanh, tin cậy
để tránh thiệt hại và tránh sự cố lan rộng. Đồng thời cũng phải
có các thi
ết bị tự
đóng l
ại đường dây đã cắt do sự cố nhằm khôi phục hoạt
động của
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
ỆP
- 15 - GVHD: ThS. H
ồ Quang Thịnh
SVTH: Nguy
ễn Quang Tào.
ĐH Quy Nhơn
hệ thống khi chỉ có sự cố thoáng qua. Do đó người thiết kế phải chọn ra giải pháp
h
ợp lý nhất
ng sơ đ
ồ nối dây có 2 dạng
cơ b
ản
:
- Sơ đ
ồ hình tia
(Hình 1.2).
- Sơ đ
ồ phân nhánh
(Hình 1.3).
Hình 1.2 Hình 1.3
Sơ đ
ồ cung cấp điện
.
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
ỆP
- 16 - GVHD: ThS. H
ồ Quang Thịnh
SVTH: Nguy
ễn Quang Tào.
ĐH Quy Nhơn
Hình 1.2: Sơ đồ hình tia.
Hình 1.3: Sơ đ
ồ phân nhánh
.
1: Thanh cái tr
ạm phân phối.
ậy sơ đồ nối dây hình tia thường được
dùng khi cung c
ấp điện khi cung cấp điện cho h
ộ lo
ại I và II.
Sơ đồ phân nhánh có ưu, nhược điểm ngược lại so với sơ đồ hình tia. Vì vậy loại
sơ đ
ồ này thường được dùng khi cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ loại II và III.
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
ỆP
- 17 - GVHD: ThS. H
ồ Quang Thịnh
SVTH: Nguy
ễn Quang Tào.
ĐH Quy Nhơn
Hình 1.4. Sơ đ
ồ cung cấp
điện kiểu phân nhánh có
DZ d
ự phòng chung
.
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
ỆP
- 18 - GVHD: ThS. H
ồ Quang Thịnh
SVTH: Nguy
thông
thư
ờng ng
ười ta cắt đôi mạch vòng
thành hai nhánh riêng r
ẽ
(ví d
ụ tại
điểm N). Khi
x
ảy ra sự cố,
sau khi c
ắt bỏ phần tử bị sự cố ra khỏi mạng, người ta nối điểm N lại
đ
ể tiếp tục cung cấp
điện .
Loại sơ đồ này thường được dùng cho mạng điện thành phố hoặc các xí nghiệp
có nhi
ều phân x
ưởn
g đư
ợc bố trí trên phạm vi rộng.
b. Sơ đ
ồ hình tia được cung cấp bằng hai đường dây để tăng độ
tin c
ậy
:
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
ồ CC
Đ kiểu hình ti
a cung c
ấp bởi hai
đường dây
.
c. Sơ đ
ồ phân nhánh được cung cấp bằng hai đường dây để nâng cao độ tin
c
ậy:
Đ
ộ tin cậy của sơ đồ này tương đối cao
(Hình 1.8). Phía đi
ện áp cao của trạm biến
áp có th
ể đặt máy cắt phân đoạn v
à thi
ết bị tự động đóng dự trữ như ở
Hình 1.7
Đ
Ồ ÁN TỐT
NGHI
ỆP
- 21 - GVHD: ThS. H
ồ Quang Thịnh
SVTH: Nguy
ễn Quang Tào.
ĐH Quy Nhơn
a)
b)
c
ấp
điện, vào trình độ
qu
ản lý
, vào kh
ả năng kinh tế, kỹ thuật của mỗi nước mà lưới trung á
p có th
ể có các
c
ấu trúc, sơ đồ khác nhau.
Theo th
ực tế quản lý
- v
ận hành hiện nay, có thể chia
lư
ới
trung áp phân ph
ối
ra 2 d
ạng
sơ đ
ồ
như sau:
1.3.1. Sơ đ
ồ l
ưới phân phối trung áp nông thôn:
Các vùng nông thôn thư
ờng có phụ tải bé,
phân tán, yêu c
ện tron
g m
ột thời gian nhất định để cách l
y và lo
ại trừ sự cố (
t
ối đa khoảng
02
gi
ờ).
Trong sơ đ
ồ hình tia,
t
ừ trạm nguồn có nhiều trục chính đi ra cấp điện cho từng
nhóm tr
ạm phân phối.
Đ
ầu các trục chính (
t
ại các trạm CA/TA)
có các máy c
ấp
ngu
ồn có trang bị tự
đ
ộng đóng lặp lại và điều khiển từ xa. Vì đường dây trên không
thư
ờng khá dài nên ngoài máy cắt đầu nguồn,
các tr
ục chính còn có thể được phân
1.3.2. Sơ đ
ồ lưới phân phối trung áp thành phố, xí nghiệp:
Các thành ph
ố,
xí nghi
ệp công nghiệp th
ường có mật độ phụ tải lớn và có
yêu c
ầu cao về độ tin cậy CCĐ, mặt khác do yêu cầu về mỹ quan và an toàn nên
lư
ới
điện trung áp thường là cáp ngầm. Nhược điểm của cáp ngầm là đắt tiền và khó
khăn phức tạp trong việc lắp đặt cũng như phát hiện và loại trừ sự cố, lưới điện lúc
này thư
ờng có dạng kín (vận hành hở)
được cung cấp từ một nguồn
(tr
ạm trung
gian) khác. C
ũng có khi nhiều trạm biến áp phụ tải (TA/HA) được dùng chung một
đư
ờng dây dự phòng hoặc các trạm gần nha
u có s
ự liên lạc dự phòng cho nhau (ở
phía cao hay h
ạ áp
). V
ới các phụ tải có yêu cầu độ tin cậy CCĐ cao hơn thì có thể
đư
ợc CC
ản của việc thiết kế, quy hoạch cung cấp điện. Bởi vì cấp điện áp có ảnh hưởng
tr
ực tiếp tới s
ơ đồ cung cấp điện, tói việc chọn các thiết bị điện, tổn thất công suất,
đi
ện năng, chi phí quản lý, vận hành… Căn cứ vào nhu cầu phụ tải
, kho
ảng cách đến
ph
ụ tải, khả n
ăng phát triển mà chọn cấp điện áp trung áp vận hành phù hợp cho
t
ừng khu vực.
M
ỗi nước khác nhau sử dụng các cấp điện áp trung áp khác nhau. Ở Việt Nam
có các c
ấp điện áp trung áp là 6
kV, 10kV, 15kV, 22kV, 35kV, 110kV làm c
ấp điện
áp chính cho lư
ới trung áp.
Kh
ả năng tải của lưới điện là công suất lớn nhất mà một đường dây của lưới
đi
ện có thể tải điện mà không gây ra các nguy hại cho bản thân đường dây điện,
h
ệ
thống điện và phụ tải điện.
Nguy h
ại cho bản thân đường dây điện là sự phát nóng dây dẫn do dòng điện tải
ăng t
ải của lưới điện 35
kV cho
ở các bảng như sau:
Copyright: Tài liệu đại học ©