MCA&T§K
•
69

Mô men chống uốn riêng khi ñặt nằm thanh cái: W
p
= 10
–9
bh
2
/6 khi ñặt dựng
thanh cái lên: W
n
= 10
–9
b
2
h/6

Hình 3–27. Sơ ñồ bố trí hệ thanh cái 3 pha, thanh cái dựng
Trong ñó: h,b. Chiều cao và chiều rộng thanh cái (mm)
l. Khoảng cách giữa các sứ cách ñiện (mm)
a. Khoảng cách giữa các pha (mm)
ðiều kiện ñộ bền cơ học của dây dẫn khi chạy qua 1 dòng ñiện xung kích:

σ
tt

≤σ
chp

Trong ñó: dQ
1
– Vi phân nhiệt lượng làm nóng dây dẫn có khối lượng G, nhiệt
dung riêng c, và ñộ tăng nhiệt ñộ d
τ

dQ
1
= Gcd
τ

dQ
2
– Vi phân nhiệt lượng toả ra môi trường bên ngoài trong thời gian
dt, với hệ số truyền nhiệt k (W/cm
2
.K); F – diện tích bề mặt dây
dẫn(cm
2
); ñộ chênh nhiệt giữa bề mặt với môi trường
τ
(K).
dQ
2
= kF
τ
dt

70
•

kF
rI
1
2

Trong ñó: t – thời gian, giây
ðặt Gc/(kF) = T ñược gọi là hằng số thời gian của dây dẫn và bằng tỷ số khả năng
hấp thụ nhiệt của dây dẫn với khả năng truyền nhiệt của nó. Tại chế ñộ xác lập khi t = ∞
ñộ tăng nhiệt ñộ bằng τ
y
=
kF
rI
2
và cuối cùng phương trình ñốt nóng dây dẫn có dạng:









−=
T
t
y
e1
ττ
MCA&T§K
•
71

Trong ñó: i
nmt
– dòng ñiện ngắn mạch A
dt – khoảng thời gian nhỏ, s
d
θ
nm
– sự thay ñổi nhỏ của nhiệt ñộ phát nóng khi ngắn mạch, K
Biểu thức ñiện trở r qua ñiện trở suất
ρ
,
Ω
m của dây dẫn, ở ñây r =
ρ
(l/s) trong ñó
l – chiều dài dây dẫn, m; s– diện tích dây dẫn, mm
2
còn G là khối lượng dây dẫn, thể
hiện qua ñộ ñậm ñặc của vật liệu có: khối lượng riêng
ρ
mc
,r/cm
3
; phương trình cân bằng

– nhiệt ñộ

α
– hệ số nhiệt ñiện trở, K
–1

Nhiệt dung riêng thay ñổi c = c
0
(1+
βθ
)
c
0
nhiệt dung riêng của dây dẫn (Jun/kgK) ở nhiệt ñộ ban ñầu 0.

β
Hệ số nhiệt ñộ của truyền nhiệt, K
–1

Thực hiện một vài biến ñổi tương ứng trong phương trình (3.21) và lấy tích phân
vế trái của phương trình theo thời gian từ khi bắt ñầu xuất hiện ngắn mạch dòng ñiện
trong mạch (t=0) ñến thời ñiểm ngắt dòng ñiện ngắn mạch t
ngắt
, còn vế phải của phương
trình nhiệt ñộ trong giới hạn sự thay ñổi của nó sau thời gian ngắn mạch từ
θ
ñến
θ
k
, ta

Vế trái của phương trình (3.22) có thể coi như một xung nhiệt A
nm
bao trùm lên
dây dẫn bởi dòng ñiện ngắn mạch, tính toán vế phải của phương trình 3.22 ñược thực
hiện theo ñường cong trên hình 3.29 có nghĩa là nếu:

∫
=
ngat
t
0
nm
2
nmt
A dti thì có thể ñưa phương trình 3.22 về dạng sau ñây:

Hnm
AAA
s
−=
2
1
; S
2
=
H
nm
AA
A
−

22
nmt
tI dti (3.23)
Biểu thức 3.23 có thể mô tải bằng ñồ thị hình 3.30
Giả sử năng lượng dòng ñiện ngắn mạch sau thời gian t toả ra trong dây dẫn một
số lượng nhiệt Q
1
, khi mà với dòng ñiện xác lập I
∞
thì thời gian phải là t
gd
, khi ñó thoả
mãn ñiều kiện Q
1
= Q
2
, nghĩa là việc lựa chọn hằng số t
gd
, khi ñó nhờ tính toán, coi rằng
năng lượng xác lập của dòng ngắn mạch I
∞
trong dây dẫn ñược hiểu là cũng số nhiệt
lượng ấy phải suy giảm trong khoảng thời gian dài hạn t
d
. Chừng nào dòng ñiện ngắn
mạch bao gồm các thành phần chu kỳ và không chu kỳ thì thời gian chung gồm 2
thành phần:
t
gd
= t

t
e
−Hình 3–29.
ðường cong ñể xác ñịnh nhiệt ñộ phát nóng dây dẫn khi ngắn mạch
1. Thép A– Xung nhiệt
2. Nhôm
θ
max
– nhiệt ñộ phát nóng cực ñại dây dẫn
3. ðồng

MCA&T§K
•
73
Hình 3–30.

0
2
0
2
a
a
T
t
a
T
t
tt
nma
eTIdteIdti
−
−
−==
∫∫74
•

MCA&
TðK
Hoặc )1("22
5,0
2''
5,0
0

eTI
a
T
t
a
, với trị số trung bình T
a
= 0,05 giây và t = 0,01
giây có thể lấy
a
T
t
e
5,0
−
= 0. Thay
2
2
2''
''
β
=
∞
I
I
, nhận ñược t
gdkck
= 0,05
2
''

s
2
=
H
gd
AA
tI
−
∞
2
; s =
H
gd
AA
tI
−
∞
. (3–25b)
Bảng 3.2
. Nhiệt ñộ cho phép ñốt nóng thanh cái và dây cáp ở chế ñộ làm việc dài
hạn và khi chịu dòng ngắn mạch
Dạng dây dẫn
τ
cpdh,

0
C
τ
max
,
+80
+65
+60
+50 200
200
200
125 0,141/0,085
0,141/0,085
0,141/0,085
0,141/0,085
Cáp và các dây dẫn cách ly
bằng cách ñiện
PVC
XLPE +55
+55 150
120

I
∞

Trong ñó: C
t
– hằng số
Tương ứng với biểu thức (3–25) A = A
H
+ A
nm
, A
nm
= I
∞
2
t
gd
/s
2

Những biểu thức trên dùng ñể xác ñịnh nhiệt ñộ của dây dẫn khi ngắn mạch theo
các ñường cong hình 3–29. Trình tự xác ñịnh nó như sau:
a, Nhờ nhiệt ñộ cho trước của dây dẫn ở chế ñộ ñịnh mức
θ
(trên hình 3–29) theo
ñường cong (ví dụ với dây ñồng) tìm ñược giá trị xung nhiệt của dòng ñiện AH, tương
ứng với nhiệt ñộ này.
b, Xác ñịnh xung nhiệt Anm của dòng ñiện ngắn mạch theo biểu thức (3–25)
c, Tìm xung nhiệt tổng A theo biểu thức (3–26)
d, Theo ñường cong ứng với giá trị A xác ñịnh ñược nhiệt ñộ của dây dẫn

14/Tác ñộng ñiện ñộng của dòng ñiện ngắn mạch .
15/Tác ñộng nhiệt của dòng ñiện ngắn mạch .

MCA&T§K
•
77

Chương 4
CẤU TRÚC TRẠM ðIỆN KÉO (TðK)
4.1. TRẠM ðIỆN KÉO DÒNG ðIỆN XOAY CHIỀU
Sơ dồ nguyên tắc của một trong các trạm ñường sắt ñiện khí hóa hệ thống dòng
ñiện xoay chiều 25kV với 2 trạm ñiện kéo TðK1 và TðK2 ñược thể hiện trên hình 4–1.

Hình 4–1:
Cung cấp ñiện ñoạn ñường sắt ñiện khí hoá bằng dòng ñiện xoay chiều 25kV
Trong sơ ñồ gồm:
1– ðưòng dây vào ñiện áp cung cấp cao áp 110kV,
2 – Thiết bị phân phối 110 kV,
3 – Máy biến thế hạ áp 110/27,5 kV,
4 và 5 – Thiết bị phân phối 27,5kv
7,8 và 9 – ðường dây mạng ñiện kéo tương ứng với các pha a,b và c,

7
8
8
9
5
b
a
C
6
4
11
12
13
3
4
4
10
15
16
17
CC2D
14
a
b
C
14
14
6
4
11

Hai máy biến thế của mỗi trạm ñiện kéo, ñôi khi là 3 MBA(trên so ñồ 3 MBA chỉ
thể hiện 1MBA). Các MBA làm việc riêng rẽ và cấp ñiện cho từng ñoạn khác nhau của
mạng dây tiếp xúc. Trong các MBA ñiện áp sơ cấp 110kV ñược giảm ñến 27,5KV ở
một dây quấn thứ cấp dùng cho ñiện kéo và giảm ñến 35kV hoặc 10kV ở dây quấn thứ
cấp thứ 2.
Bằng các thiết bị phân phối lộ thiên 12 (10kV) trong ñó bao gồm máy biến thế hạ
áp bởi thanh ngang 13, ñường dây cung cấp ñiện 11 thực hiện cung cáp ñiện cho phụ tải
phi ñiện kéo (các phụ tải khu vực ñường sắt ñã qua).
ðể ñặt tải ñồng ñều cho cả 3 pha của hệ thống cao áp cung cấp phía ngoài (DCA),
dây quấn sơ cấp của các máy biến thế và các pha của DCA nối với nhau một cách luân
phiên. Nếu kí hiệu các pha của DCA bằng chữ “ca” và các pha của máy biến thế “BT”
thì ta nhận ñược cách ñấu nối A
ca
–C
BT
, B
ca
–B
BT
, C
ca
–A
BT
, cho TðK1 và A
ca
–B
BT
, B
ca
–

79

Trờn ủon li tip xỳc 22 gia cỏc nh ga A v B ủin ỏp ủc cung
cấp
t 2
TK1 v TK2. Vi ủiu ủú li ủin khớ ủc cung cp t 2 phớa.
T thanh cỏi 27,5kV ủin nng ủc cp cho cỏc ph ti nhu cu riờng ca TK
(cung cp cho mch ủiu khin, tu ủin, chiu sỏng, si m) v cỏc ph ti khụng
phi ủin kộo(thit b ủo lng). Cỏc mỏy bin ỏp cho nhu cu riờng khụng phi ủin
kộo,
về
nguyờn tc khụng ớt
hơn 2 để
ủm bo cung cp ủin nng cho mch ủiu khin,
khúa ủng liờn ủng, chiu sỏng. ủn gin trờn s ủ 41 cú mt mỏy bin th cho
nhu cu riờng 6 ủúng
m

ch đờng dây
27,5kV (trờn s ủ khụng ch rừ). T thanh cỏi
380V theo dõy dn 10 cung cp d phũng, ủin nng ủc cp cho cỏc ph ti ca nhu
cu riờng cũn qua mỏy bin th 15 v ủng thụng tin liờn lc 16 cỏc mỏy bin ỏp cụng
sut nh v cỏc t rle cho cỏc khúa ủng liờn ủng (Hỡnh 38).
ủm bo d tr cung cp ủin, cỏc thit b ủúng ủng t ủng v khúa liờn
ủng
đóng
mch vo cỏc ga lin k. iu ủú to kh nng cung cp cho ủng dõy t
trm ủin kộo bt kỡ TK1 hoc TK2 theo s ủ cung cp ủin 2 phớa khi dao cỏch li
ủúng mch 17. Khi dao cỏch li m 17 thit b ủúng ủng t ủng v khúa liờn ủng ủt
ti mi ga ủc cung cp t h thng riờng ca mình (h thng cho nhu cu riờng) theo

dây
truyn ti ủin nng DCA 110kV l
cỏc trm ủin kộo vi cỏc l vo 1. in ỏp s cỏp 110kV tỏc dng vo mỏy bin th h
ỏp 3 qua cỏc thit b phõn phi l thiờn ủng
dây
110kV2. Bng mỏy bin th ny ủin
ỏp s cp gim ủn 10kV v sau ủú qua cỏc thit b phõn phi 4 nối lên thanh cỏi 10kV.
B bin ủi,bao gm mỏy bin th ủin kộo 5 v chnh lu 6, cho dũng ủin chnh
lu vi ủin ỏp 3,3kV l ra
nối lên
thanh cỏi dng v thanh cỏi õm.Cỏc thit b phõn
phi ca thanh cỏi dng 7 v thanh cỏi õm 8 ủc ủt trong nh cng nh ngoi tri
ca trm ủin kộo.
Mng ủin kộo ủon ủng st ủc to bi ủng ray v cỏc li tip xỳc phõn
ủon nhờ cỏc khong cỏch khụng khớ 21 trờn cỏc ga A, B v khu gian 22.
Li tip xỳc ni vi thanh cỏi + bi cỏc dõy cung cp(phi ủ 10 ca li tip
xỳc) qua cỏc mỏy ngt ca cỏc thit b phõn phi 9,
còn ray phi
ủ ray 24
nối

với

thanh cỏi õm ca trm ủin kộo. Nh th, cn tip ủin 23 trờn ủon tu s
nhận đợc

ủin ỏp 3,3kV.

80
•

20,22. Khu ñoạn mạng ñiện kéo
21. Khoảng cách không khí
23. Cần tiếp ñiện
24. Phi ñơ ray
TðK1, TðK2– Trạm ñiện kéo (T
Π
1, T
Π
2)
B
Π
10kV ñường dây 3 pha ñiện áp 10kV
BD – ðường dây cấp ñiện cho công tác bảo dưỡng ñường sắt

MCA&T§K • 81

.

Hình 4–2. Cung cấp ñiện cho ñoạn ñường sắt ñiện khí hoá bằng hệ thống dây ñiện một chiều ñiện áp 3kV 82
•

MCA&
TðK
Các trạm ñiện kéo công nghiệp và khu vực ñấu vào dây quấn thứ cấp thứ 35kV
của máy biến thế hạ áp 3 nhờ nối ngay
vµo thanh c¸i 11
(thanh cái trạm ñiện cho phụ tải

%
Loại MBA
CA HA1

HA2
Tổ nối dây
CA HA1 HA2
115 38,5 27,5
Y/Y/
∆
–0–11
17 10,5 6
TK 25000/110
115 27,5 11
Y/
∆
/
∆
–11–11
10,5 17 6
115 38,5 27,5
Y/Y/
∆
–0–11
17 10,5 6
TK 40000/110
115 27,5 11
Y/
∆
/


83

Bng 4.4.
c tớnh k thut MBA 1 pha 3 dõy qun
Cụng sut ủnh
mc, MVA
in ỏp ủnh mc,
kV
Loi MBA
CA HA CA HA
in ỏp
ngn mch
%, u
nm
%
T ni
dõy
OP 16000/220 16 88 230 27,527,5 12,5
1/11
00
OP 16000/110
16 88 115 27,527,5 10,5
1/10
00
AO 10000/55 10 55 29 1,5 1 auto
AO 16000/55 16 55 29 1,5 1 auto
minh ha cỏc loi mỏy bin th ủc s dng cỏc kớ hiu bng ch: T ba pha;
O 1pha; P vi dõy qun b dc D lm mỏt bng du bin ỏp;TS vi du bin
ỏp lu chuyn cng bc qua nc lm mỏt;DTS lu chuyn du lm mỏt bng qut

Cỏc b bin ủi bao gm mỏy bin th ủin kộo v chnh lu.Trong cỏc trm ủin
kộo cung cp ủin nng cho ủon tu vi hóm tỏi sinh,
ngời ta bố trí thiết bị thu đợc

nng lng d tha
của bộ đảo mạch tái sinh hoặc bộ nghịch
lu. Trong trng hp ny
b bin ủi gm mỏy bin
thế phụ
, hoc cỏc mỏy bin th ủc bit v ni múc vo cỏc
cun dõy chnh lu.
S dng nhiu trong cỏc trm ủin kộo ca giao thụng ủng st l cỏc b bin
ủi vi cỏc b chnh lu cu v chnh lu ủim 0. Cỏc mỏy bin th dựng ủ cung cp
cho cỏc b chnh lu theo s ủ ủim 0 ủu dõy qun s cp CO thnh hỡnh sao v

84
•

MCA&
TðK
dây quấn ñiện kéo BO thành “2 sao ngược với cuộn kháng cân bằng”. Trong máy biến
thế ñể chỉnh lưu với các sơ ñồ cầu,dây quấn lưới cũng ñấu “hình sao”, còn dây quấn
chỉnh lưu – “ thành hình tam giác”(hình 4–3).
So với những máy biến thế hạ áp thông thường, những bộ biến ñổi ñược phân biệt
theo cấu trúc. Dây quấn chỉnh lưu của các máy biến thế chịu các tải nhiệt ñộ và ñộng
học lớn hơn khi gặp dao ñộng của dòng ñiện ở chế ñộ ngắn mạch.


chạy ñiện với hãm tái
sinh ng−êi ta thªm c¸c bé
chỉnh lưu thu hồi BIPE.

MCA&T§K
•
85

Các van chỉnh lưu làm việc theo sơ ñồ cầu hoặc sơ ñồ
”hai sao ng−îc víi cuén
kh¸ng c©n b»ng
“ tương ứng với cấu trúc và sơ ñồ máy biến áp của nó. Phụ thuộc vào
kết cấu và biện pháp làm mát, các van chỉnh lưu của các bộ biến ñổi ñã ñược tính toán
cho việc ñặt trong nhà hay ñặt ngoài trời của TðK.
Với sự phát triển của kĩ thuật bán dẫn,
ng−êi ta ®
chế tạo và ñưa vào khai thác sử
dụng chỉnh lưu BTPEð–3150–3,3k–Y1 (chỉnh lưu 3 pha với làm mát tự nhiên, diode –
dòng ñịnh mức 3150A và ñiện áp ñịnh mức 3,3 kV ñể ở ngoài trời trong mặt bằng trạm
ñiện kéo). Chỉnh lưu ñược tạo thành từ các ñiốt DL–133–500–14(500A, 14–20 lớp) bè
trÝ vµo 6 tủ. Trong mỗi tủ ñặt 48 ñiốt với bộ làm mát, các tụ ñiện và các biến trở. Cấu
trúc như vậy cho phép thực hiện chỉnh lưu theo sơ ñồ nối tiếp hoặc song song 12 van,
cũng như vậy theo sơ ñồ cầu hoặc sơ ñồ tia.
Bảng 4–5.
Các bộ chỉnh lưu biến thế
ðiện áp ñịnh mức MBA, kV
Tên bộ chỉnh
lưu – biến thế
Công suất ñịnh
mức biến áp,