Công nghệ phân phối điện trung áp

Có 2 loại công nghệ lưới phân phối điện trung áp được sử dụng trên thế giới và ở Việt Nam: Lưới phân phối điện 3 pha 3 dây (3p3) và Lưới điện 3 pha 4 dây (3p4).

Lưới phân phối điện 3 pha 3 dây (3p3)

Lưới này chỉ có 3 dây pha, các máy biến áp phân phối được cấp điện bằng điện áp dây.

Lưới điện 3 pha 3 dây

Khó khăn về kỹ thuật của lưới điện này là khi một pha chạm đất, nếu dòng điện chạm đất do điện dung của các pha đối với đất lớn sẽ xảy ra hồ quang lặp lại, hiện tượng này gây ra quá điện áp khá lớn (đến 3,5 lần Uđm pha) có thể làm hỏng cách điện của đường dây hoặc máy biến áp.

Để khắc phục người ta phải nối đất trung tính của các cuộn dây trung áp, đây là nối đất kỹ thuật (cùng với nối đất lưới cao áp, gọi chung là nối đất làm việc).

Trung tính của phía trung áp được nối đất theo một trong các cách sau:

  • Nối trực tiếp xuống đất: Loại trừ hiện tượng hồ quang lặp lại bằng cách cắt ngay đường dây vì lúc này chạm đất sẽ gây ra dòng ngắn mạch rất lớn. Bất lợi của cách nối đất này là dòng điện ngắn mạch quá lớn gây nguy hại cho lưới điện, và gây nhiễu thông tin.
  • Nối đất qua tổng trở: Điện trở hoặc điện kháng nhằm giảm dòng ngắn mạch xuống mức cho phép.
  • Nối đất qua cuộn dập hồ quang: Điện kháng của cuộn dập hồ quang (còn gọi là cuộn dây Petersen) tạo ra dòng điện điện cảm triệt tiêu dòng điện điện dung khi chạm đất, làm cho dòng điện tổng đi qua điểm chạm đất nhỏ đến mức không gây ra hồ quang lặp lại. Do đó khi xảy ra chạm đất một pha lưới điện vẫn vận hành được.

sơ đồ lưới điện khi chạm đất 1 pha

Trên hình là sơ đồ lưới điện khi chạm đất 1 pha. Trong trạng thái bình thường, có 3 dòng điện giữa các pha và đất do điện dung pha – đất C0-d sinh ra, nhưng 3 dòng này triệt tiêu nhau nên không có dòng điện đi vào đất. Khi 1 pha chạm, ví dụ pha c chạm đất thì đất mang điện áp pha c, dòng điện do điện dung pha c ICc = 0, do đó xuất hiện dòng điện điện dung IC= ICa+ ICb đi vào điểm chạm đất và gây ra hồ quang. Nếu có nối đất trung tính máy biến áp thì khi pha c chạm đất sẽ xuất hiện dòng điện trong mạch pha c qua nối đất I và cũng đi vào điểm chạm đất, khi đó dòng điện đi vào đất sẽ là Iđ= I + Ic. Nếu nối đất trực tiếp hay qua điện trở, điện kháng thì dòng này có giá trị khá lớn (là dòng ngắn mạch 1 pha) và làm cho máy cắt đầu đường dây cắt đường dây chạm đất khỏi nguồn điện. Nếu là cuộn dập hồ quang thì dòng này sẽ là dòng điện cảm IL ngược pha với dòng IC, tạo ra dòng điện tổng Iđ= IL+ IC có giá trị rất nhỏ (xung quanh 0) nên không gây hồ quang và đường dây không bị cắt điện.

Trong thực tế lưới điện trên không 6 – l0kV không phải nối đất, lưới cáp thì phải tính toán cụ thể; lưới điện 22kV trở lên nhất định phải nối đất theo một trong các cách trên.

Lưới điện 3 pha 4 dây (3p4)

Lưới điện 3 pha 4 dây (3p4), lưới này ngoài 3 dây pha còn có dây trung tính, các máy biến áp phân phối được cấp điện bằng điện áp dây (máy biến áp 3 pha) và điện áp pha (máy biến áp 1 pha). Trung tính của các cuộn dây trung áp được nối đất trực tiếp. Đối với loại lưới điện này khi chạm đất là ngắn mạch.

lưới điện 3 pha 4 dây

Việt Nam hiện nay dùng cả hai loại 3p3 và 3p4.

Sơ đồ phân phối điện trung áp

Các loại sơ đồ lưới điện trung áp

Có 6 loại sơ đồ cơ sở lưới phân phối trung áp.

các loại sơ đồ lưới điện trung áp

  1. Lưới phân phối hình tia: rẻ tiền nhưng độ tin cậy rất thấp.
  2. Lưới phân phối hình tia phân đoạn: độ tin cậy cao hơn. Phân đoạn lưới phía nguồn có độ tin cậy cao do sự cố hay dừng điện công tác các đoạn lưới phía sau vì nó ảnh hưởng ít đến phân đoạn trước. Nếu thiết bị phân đoạn là máy cắt thì không ảnh hưởng, nếu là dao cách ly thì ảnh hưởng trong thời gian đổi nối lưới điện.
  3. Lưới phân phối kín vận hành hở (lưới K/H) do 1 nguồn cung cấp: độ tin cậy cao hơn nữa do mỗi phân đoạn được cấp điện từ 2 phía. Lưới điện này có thể vận hành kín cho độ tin cậy cao hơn nhưng phải trang bị máy cắt và thiết bị bảo vệ có hướng nên đắt tiền. Vận hành hở độ tin cậy thấp hơn một chút do phải thao tác khi sự cố nhưng rẻ tiền, có thể dùng dao cách ly tự động hay điều khiển từ xa. (Ở một số nước đã sản xuất được rơ le có hướng giá rẻ, do đó có thể vận hành kín).
  4. Lưới phân phối kín vận hành hở cấp điện từ 2 nguồn độc lập. Lưới điện này phải vận hành hở vì không đảm bảo điều kiện vận hành song song lưới điện ở các điểm phân đoạn, khi thao tác có thể gây ngắn mạch.
  5. Lưới điện kiểu đường trục, cấp điện cho một trạm cắt hay trạm biến áp, từ đó có các đường dây cấp điện cho các trạm biến áp phụ tải. Trên các đường dây cấp điện không có nhánh rẽ, loại này có độ tin cậy cao. Loại này hay dùng để cấp điện cho các xí nghiệp hay các nhóm phụ tải xa trạm nguồn và có yêu cầu công suất lớn.
  6. Lưới điện có đường dây dự phòng chung: có nhiều đường dây phân phối được dự phòng chung bởi 1 đường dây dự phòng. Lưới điện này độ tin cậy cao và rẻ hơn là kiểu 1 đường dây dự phòng cho 1 đường dây như ở trên. Loại này được dùng tiện lợi cho lưới điện cáp ngầm.
    Lưới điện trong thực tế là tổ hợp của 5 loại lưới điện trên. Áp dụng cụ thể cho lưới điện trên không hay lưới điện cáp ngầm khác nhau và ở mỗi hệ thống điện có kiểu sơ đồ riêng.

    Lưới điện có thể điều khiển từ xa nhờ hệ thống SCADA và cũng có thể được điều khiển bằng tay. Các thiết bị phân đoạn phải là loại không đòi hỏi bảo dưỡng định kỳ và xác suất sự cố rất nhỏ đến mức coi như tin cậy tuyệt đối.
  7. Hệ thống phân phối điện: đây là dạng cao cấp nhất và hoàn hảo nhất của lưới phân phối trung áp. Lưới điện có nhiều nguồn, nhiều đường dây tạo thành các mạch kín có nhiều điểm đặt thiết bị phân đoạn. Lưới điện bắt buộc phải điều khiển từ xa với sự trợ giúp của máy tính và hệ thống SCADA. Đang nghiên cứu loại điều khiển hoàn toàn tự động.
    Các điểm cắt được chọn theo điều kiện tổn thất điện năng nhỏ nhất cho chế độ bình thường, chọn lại theo mùa trong năm và chọn theo điều kiện an toàn cao nhất khi sự cố.            :           ;

Lưới trên không

Lưới hình tia (hình a), lưới phân đoạn (hình b), lưới kín vận hành hở (hình c), đường dây cung cấp (hinh d).

lưới trên không

Lưới cáp 

Ở đầu đường dây cáp có thể phải đặt thêm kháng điện để giảm dòng điện ngắn mạch.

Lưới cáp có cấu tạo phức tạp hơn lưới trên không. Do việc phát hiện điểm sự cố’ và sửa chữa cáp khó hơn đường dây trên không nên lưới cáp có sơ đồ cơ bản là kín vận hành hở. Cáp được chôn trong đất hoặc trong các mương cáp chỉ ngóc lên mặt đất trong trạm phân phối và được nối qua 2 dao cách ly nối tiếp. Một trong số dao này mở để vận hành hở.

Lưới cáp đô thị có nhiều dạng phức tạp nhằm nâng cao độ tin cậy với giá rẻ.

lưới cáp

Trung tâm đào tạo cơ điện VNK

Hãy chia sẻ, nếu bạn cảm thấy bài viết có ích cho bạn bè !