Những vấn đề chung về lưới điện ở hộ tiêu thụ

Trang thiết bị điện ở hộ tiêu thu gồm có:

  • Thiết bị tiêu thụ diện
  • Lưới diện

Về lưới điện có hai loại:

  • Lưới cung cấp là lưới điện từ nguổn đưa đến điểm phân phối
  • Lưới điện phân phối là lưới điện nối từ điểm phân phối cuối cùng đến hộ tiêu thụ điện.

Những điểm phân phối ớ điện áp dưới 1000V là những bảng phân phối (hoặc là tủ phân phối).

Các sơ đồ chính

Lưới điện đưa đến hộ tiêu thụ thực hiện theo hai sơ đồ nối dây chính như sau :

–   Sơ đồ hình tia (hay còn gọi là sa đồ có dạng cây).

–   Sơ đồ dạng phân nhánh (hay còn gọi là sơ đồ dạng trục chính). Những sơ dồ này được dùng vừa cho lưới dến 1000V và vừa cho lưới diện có điện áp cao hơn. Từ hai sơ đồ chính trên nó sẽ biến dạng thành nhiều loại sơ đồ khác nhau phục vụ cho các hộ tiêu thụ có những đặc điểm khác nhau.

Đối với sơ đồ hình tia, mỗi một hộ tiêu thụ (hình a) hay một điểm phân phối (hình ab), được cung cấp bằng một lộ riêng biệt đi từ một điểm chung.

Sơ đồ hình tia

Đối với sơ đồ dạng phân nhánh, thì có nhiều hộ tiêu thụ hay nhiều điểm phân phối được cung cấp từ các vị trí khác nhau trên trục chính này (hình cd)

Sơ đồ dạng phân nhánh 1

Hình e trình bày một sơ đồ hỗn hợp, gồm có hàng loạt các điểm phân phối được cung cấp từ một đường trục chính (hay từ một nhánh chính) và từ các điểm phân phối này sẽ cung cấp theo dạng hình tia cho các hộ tiêu thụ.

Đường trục chính có thể có dạng một vòng (hình f)

Đường trục chính có thể có dạng một vòng

hoặc đường trục chính có thể được cung cấp từ hai điểm (hình g)

Trong cả hai trường hợp, các vòng có thể làm việc theo dạng vòng hở bằng cách ngắt bởi thiết bị ở điểm A (hình fg)

Khi máy biến áp chỉ cung cấp cho một trục chính (hình h), thì người ta thực hiện sơ đồ khối: máy biến áp – trục chính.

Sơ đồ hình tia

Sơ đồ hình tia thường dùng trong trường hợp các hộ tiêu thụ thành các nhóm ở xung quanh điểm phân phối (theo nhiều hướng khác nhau) sơ đồ dạng phân nhánh điện áp thấp thường dùng trong những phòng khá dài, có các hộ tiêu thụ rải dọc cạnh nhau. Những hộ tiêu thụ quan trọng có thể được cung cấp trực tiếp từ bảng phân phối chính của trạm biến áp hoặc trực tiếp ở điện áp cao của trạm hạ áp.

Sơ đồ được sử dụng đối với các loại hộ tiêu thụ khác nhau

Sơ đồ cung cấp cho hộ tiêu thụ loại 1

Hộ này yêu cầu phải thường xuyên liên tục cuug cấp cho chiếu sáng và động lực, sơ đồ này có thể thực hiện như sau :

–  Đám bảo cung cấp điện từ hai nguồn, theo hai đường khác nhau.

–  Hoặc thiết bị dự trữ cho việc cung cấp tùy theo sự cần thiết, tùy theo mức độ quan trọng của hộ tiêu thụ loại 1 và tùy theo thời gian cho phép tối đa được ngắt sự làm việc của hộ tiêu thụ này mà ta có thể áp dụng một trong 2 cách trên, hoặc áp dụng cả hai.

Hình jk trình bày hai sơ đồ cung cấp cho hộ tiêu thụ loại 1 qua hai đường trục chính từ hai nguồn khác nhau.

Hình k cho thấy sự cung cấp điện có thể thực hiện từ cùng một nhà máy điện, song có thể được xem như từ hai nguồn khác nhau đưa đến vì nhà máy điện có một hệ thống thanh cái kép.

sơ đồ cung cấp cho hộ tiêu thụ loại 1 qua hai đường trục chính từ hai nguồn khác nhau

Hình l trình bày một sơ đồ cung cấp đơn giản của một bảng phân phối có hai đường dây cung cấp; từ hai trạm biến áp khác nhau. Sơ đồ này tương tự sơ đồ j, nhưng ở đây không có dao cách ly ở phân đoạn; viện chuyển từ một nguồn này sang nguồn kia thực hiện bằng một cầu dao chuyển đổi

Hình o trình bình sơ đồ cung cấp kép, qua hai đường dây trục chính, mỗi một máy biến áp được lắp điện từ một trục chính.

Sơ đồ cung cấp cho hộ tiêu thụ loại 1

Để bảo đảm liên tục cung cấp điện, thì bảng điện áp thấp chính có hai phân đoạn, mỗi một phân đoạn lấy điện từ một máy biến áp của một lộ điện áp cao; ta có thể thực hiện phân đoạn ở thanh cái hoặc bằng một cầu dao đóng tay hoặc bằng áp tô mát, trong trường hợp này có thể thực hiện sơ đồ đóng áp tô mát dự trữ

Sơ đồ cung cấp của xí nghiệp công nghiệp

Do công suất tiêu thụ của xí nghiệp khá lớn nên các xí nghiệp thường lấy điện từ lưới điện áp trên 1000V.

Theo tiêu chuẩn về “đặt các thiết bị đến 1000V”, thì các đường dây điện của các xí nghiệp công nghiệp hay những khu nhà lớn, khu cư xá có công suất yêu cầu từ trên 50 KVA phải nối đến lưới điện áp cao thông qua trạm hạ áp đặt ngay tại xí nghiệp, hay tại khu cư xá. Trong một số trường hợp, trạm ba áp này có thể cung cấp cho một số hộ tiêu thụ của lưới ánh sáng công cộng.

Sơ đồ nối dây chính của lưới điện công nghiệp phụ thuộc vào số lượng nguồn điện cung cấp, vào giá trị dòng điện cần thiết và vào hộ tiêu thụ loại nào.

Hệ thống thiết bị phân phối điện của một xí nghiệp công nghiệp thường gồm có các phần tử sau đây:

  • Trạm hạ áp
  • Bảng phân phối tổng, các bảng điện chính và phụ
  • Lưới điện

Lưới cung cấp và phân phối điện xoay chiều ba pha có thể có điện áp trên 1000V (3, 6, 10, 15 và đôi khi đến 35KV), điện áp thấp dưới 1000V (127, 220; 380 và 500V…)

Lưới điện áp thấp (dưới 1000V) của xí nghiệp công nghiệp thông thường là loại hình tia (hình m), đôi khi loại hình trục chính (hình n). Từ sơ đồ hình n, chúng ta thấy có đường trục chính P; từ đây có các đường rẽ nhánh phụ. Các hộ tiêu thụ sẽ nối đến các đường rẽ nhánh này thông qua cầu chì an toàn. Tại một số điểm trên vài đường rẽ nhánh này, các hộ tiêu thụ được lấy điện tại bẳng hay tủ phân phối TPP1, TPP2, TPP3 và được cung cấp theo kiểu hình tia.

Sơ đồ cung cấp của xí nghiệp công nghiệp

Sơ đồ cung cấp điện cho các công trình công cộng

Các công trình công cộng, hoặc các khu nhà quan trọng, có các hộ tiêu thụ loại 1 (như các khu vực thí nghiệm , khu y tế, khu hội trường v.v..) thì cần thiết phải đảm bảo liên tục cung cấp điện. Do đó, người ta tiến hành cung cấp từ hai trạm biến áp hoặc từ hai nguồn khác nhau j, k, l.

Khi có rất nhiều khu nhà quan trọng đặt cạnh nhau, chú ý đến yêu cầu liên tục cung cấp điện nên ta có thể dùng sơ đồ cung cấp kép như hình o hoặc sơ đồ cung cấp điện áp thấp lấy từ hai phía như hình t.

sơ đồ cung cấp điện áp thấp lấy từ hai phía

Hình t trình bày sơ đồ đường trục chính ở điện áp cao cung cấp điện cho hai máy biến áp có đường trục chính ở phía điện áp thấp. Các đường dây trục chính ở điện áp thấp cung cấp cho các bảng hay tủ phân phối tổng 4 của các tòa nhà. Khi làm việc bình thường đường dây trục chính của điện áp thấp sẽ được ngắt ra ví dụ ngắt tại điểm A1 (ở tại một trong các tòa nhà này) hoặc ngắt tại A2 (ở bảng phân phối tổng của trạm biến áp). Nếu có sự cố tại một đoạn nào đó của đường dây trục chính điện áp thấp hay sự cố tại một trong các biến áp thì ta phải thao tác các cầu dao 3 để sao cho đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các tòa nhà.

Sơ đồ cung cấp điện cho các khu nhà ở

Khu nhà ở của các gia đình được cung cấp từ các nhánh riêng biệt. Ví dụ khu nhà có nhiều tầng, được phân chia thành các phần và được cung cấp hoặc chỉ một nhánh cho toàn bộ khu nhà (hình u) hoặc nhiều nhánh và mỗi nhánh cho một phần của khu nhà.

chỉ một nhánh cho toàn bộ khu nhà

Thông thường, ở những khu vực cư xá có các hộ gia đình, sơ đồ cung cấp điện có nhiều nhánh xuất phát cùng tại một bảng phân phối tổng đi đến các dạng tiêu thụ khác nhau như : nhánh đến các căn hộ gia đình, nhánh đi đến lưới ánh sáng công cộng chung của khu nhà và nhánh đi đến các thiết bị chung khác của khu nhà (cầu thang máy, bình đun nước nóng chung cho toàn khu nhà, máy bơm nước v.v.). Ở đây trên mỗi nhánh người ta đặt một cầu dao. (hình i)

Nhánh để cung cấp điện cho căn hộ gia đình thì sẽ đưa đến các phòng sử dụng chung của khu nhà (có thể cả khu nhà có một phòng sử dụng chung, có thể mỗi tháng có một phòng sử dụng chung cho các hộ thuộc tầng đó) và ở phòng chung này có bảng điện chính để từ bảng này sẽ cung cấp điện cho các căn hộ gia đình thuộc tầng đó. (Nếu không có phòng sử dụng chung của tầng thì có thể đặt bảng điện chính ngay cầu thang của tầng đó). Các điện kế của từng hộ có thể đặt tập trung tại phòng chung của tầng hoặc đặt trước từng căn hộ, tùy điều kiện cụ thể của từng nơi. Những căn hộ này thường được đặt các điện kế một pha, dòng điện định mức là 5 ÷ 10A. Mỗi căn hộ cũng có một hay nhiều bảng diện song nhất thiết đường dây từ điện kế của căn hộ cần đi đến ngay một bảng điện chung của căn hộ (ớ đây có bố trí một cầu dao chung cho căn hộ).

Đối với khu nhà ở có công suất nhỏ hơn 1,2 KW, để tiết kiệm, người ta cho phép sử dụng một đường dây trung tính (trung hòa) chung cho mạch điện ánh sáng và mạch lỗ cắm. Tiết diện bé nhất cho phép đối với dây đồng đặt trong các khu nhà được ghi trên sơ đồ hình s

khu nhà ở có công suất nhỏ hơn 1,2 KW

Sơ đồ nối dây đối với chiếu sang bảo vệ an toàn

Trong một số trường hợp, ánh sáng để bảo vệ an toàn cần phải được cung cấp từ một nguồn riêng biệt hay từ một lưới cung cấp riêng biệt (hình x và y). Nguồn này có thể là tổ máy phát riêng, cũng có thể là hệ thống bình ắc quy v.v… Sở dĩ phải có ánh sáng bảo vệ để có thể tiếp tục được công việc giải quyết sự cố, cũng như trong trường hợp nguy hiểm để cho người ta có thể thấy đường ra khỏi khu vực này.

từ một nguồn riêng biệt

từ một lưới cung cấp riêng biệt

Chú ý: 

  • Lưới điện ánh sáng bảo vệ an toàn, không được phép nối với bất kỳ một hộ tiêu thụ nào khác ngoài việc đảm bảo ánh sáng bảo vệ.
  • Lưới điện ánh sáng bảo vệ thường có cấp điện áp như ở lưới điện ánh sáng bình thường, chỉ trừ trường hợp đặc biệt và sự tiêu thụ của lưới điện ánh sáng bảo vệ bé thì người ta dùng hệ thống bình ắc quy có điện áp 24V.

Sơ đồ nối dây của hệ thống chiếu sáng cục bộ

Ánh sáng cục bộ như đã nêu ở phần trước, đó là ánh sáng được dùng cho những băng thử nghiệm, cho việc gia công các chi tiết trên các máy công cụ, hoặc cho một số nơi cần thiết khác, v.v…

Điện áp cung cấp cho hệ thống ánh sáng cục bộ ở các băng thử nghiệm hoặc ở máy công cụ thường là 36V hay 24V

Những đèn di động cầm tay thường dùng các cấp điện áp sau:

  • Ở những gian phòng không nguy hiểm (theo quan điểm điện áp tiếp xúc nguy hiểm) thi cấp điện áp dùng thường là 120V
  • Ở những gian phòng nguy hiểm: 36V và 24V, còn trong trường hợp rất nguy hiểm là 12V và 6V
  • Ở những nơi gần nồi sút de, những khu vực nhiều vật liệu kim loại dẫn điện, trong các hầm thì dùng điện áp 12V

Điện áp này thường lấy ra từ phía thứ cấp của máy biến áp một pha công suất đến 500VA hay từ máy biến áp 3 pha công suất đến 5KVA (ví dụ máy biến áp 380/36V)

Sơ đồ cung cấp ánh sáng cục bộ cho máy công cụ

Sơ đồ cung cấp ánh sáng cục bộ cho máy công cụ

Sơ đồ cung cấp ánh sáng cục bộ cho các băng thử nghiệm

Sơ đồ cung cấp ánh sáng cục bộ cho các băng thử nghiệm

Sự phân phối phụ tải đối với hệ thống động lực ở lưới điện áp thấp

Xí nghiệp công nghiệp thường có các hộ tiêu thụ có đặc tính khác nhau như sau:

– Hộ tiêu thụ ba pha biểu thị phụ tải được cân bằng trên các pha (động cơ điện ba pha, tổ động cơ – máy phát hàn điện 1 chiều, lò điện 3 pha v.v…)

– Hộ tiêu thụ một pha

Trong quá trình vận hành nếu dùng các động cơ bé, có chế độ làm việc giống nhau thì người ta có thể bố trí tối đa 5 động cơ trên cùng một nhánh cung cấp với điều kiện là công suất tiêu thụ của chúng nhiều nhất là 10 KW.

Việc khởi động trực tiếp động cơ điện không đồng bộ cỡ lớn với rôto ngắn mạch sẽ sinh ra dòng điện xung kích, do đó điện áp ở lưới điện sẽ giảm và ảnh hưởng đến các hộ tiêu thụ khác. Do vậy công suất lớn nhất cho phép đối với động cơ không đồng bộ với rôto ngắn mạch khởi động trực tiếp sẽ được xác định tùy theo công suất của nguồn cung cấp điện. Thông thường, người ta cho phép điện áp giảm tối đa là 10% khi khởi động thường xuyên và 15% khi khởi động không thường xuyên.

Khi tính toán gần đúng, nếu nguồn điện là một tổ máy phát điện có công suất đặt đến 150KVA thì công suất lớn nhất cho phép này của chỉ một động cơ sẽ nằm trong khoảng 0,1  0,12 KW đối với mỗi KVA của công suất máy phát. Nếu nguồn là một trạm biến áp thì công suất lớn nhất của động cơ có thể được nối trực tiếp đến lưới điện của trạm này là bằng:

  • 30% công suất của một máy biến áp, khi động cơ ít khởi động
  • 20% công suất của một máy biến áp, khi động cơ khởi động tương đối thường xuyên.

Nếu như thiết bị động lực được nối đến lưới điện sử dụng công cộng thì cần chú ý những điểm sau đây:

Động cơ không đồng bộ với rôto ngắn mạch ở điện áp định mức 220V, thi công suất của động cơ tối đa chỉ đến 2,8 KW, còn khi điện áp định mức 380V thì công suất của động cơ tối đa chỉ nên đến 4,5 KW.

Đối với động cơ điện có công suất từ 2,8 đến 7 KW ở điện áp định mức 220 V và những động cơ điện có công suất từ 4,5 đến 10 KW ở điện áp định mức 380 V, thì ta phải thực hiện cầu dao chuyển đổi sao – tam giác hay những phương pháp khác để giảm dòng điện khởi động.

Đối với những động cơ điện có công suất lớn hơn 7 KW và tương ứng lớn hơn 10 KW (đối với lưới Udm = 380 V) thì cần phải thực hiện các phương pháp khởi động với các thiết bị cần thiết để giới hạn dòng điện khởi động và giới hạn điện áp giảm quá trị số cho phép như đã nêu trên khi khởi động.

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