Tổng quan

Các chức năng

Trạm phân phối

  • Tùy theo độ phức tạp của việc lắp đặt và cách phân chia phụ tải, trạm biến áp:
    • Có thể gồm một phòng chứa từ thiết bị đóng cắt trung thế và panel đo lường cùng với máy biến áp và tủ phân phối hạ thể chính,
    • Hoặc có thể có nhiều phòng chữa máy biến áp (trong phòng bao gồm các tủ phân phối hạ áp khu vực) được lấy điện từ thiết bị đóng cắt trung thế trên trạm chính, tương tự như được mô tả trên. 
  • Những trạm này có thể lắp đặt ở:
    • Trong các tòa nhà, hoặc
    • Đặt ngoài trời trong những nhà lắp ghép.

Kết nối phía trung thế

  • Kết nối với phía trung thế có thể:
    • Bằng các đơn hoặc bằng đường dây trên không, hoặc
    • Qua hai dao cắt tải có khóa liên động cơ nối với 2 đường cáp từ đường dây đội cung cấp, hoặc
    • Qua hai dao cắt tải của kết nối mạch vòng.

Phần đo lường

  • Trước khi dự án được bắt đầu lắp đặt , cần phải có biên bản thống nhất ý kiến của công ty điện lực về việc sắp xếp vị trí đặt phần đo lường điện.
  • Một panel đo lường sẽ được đi kèm theo trong tủ thiết bị đóng cắt phía trung thế. Biến điện áp và biến dòng, với độ chính xác tuỳ theo yêu cầu đo lường, có thể lắp sẵn trong panel máy cắt chính ở đầu vào hoặc (đối với máy biến điện áp) có thể được lắp riêng trong panel đo lường.

Các phòng máy biến áp

  • Nếu có nhiều phòng chứa biến áp, các dây cáp điện trung thế xuất phát từ trạm chính có thể đơn giản nối dạng hình tia và nối trực tiếp vào máy biến áp hoặc dây kép vào mỗi phòng, hoặc theo sơ đồ mạch vòng. Ở hai trường hợp sau, mỗi máy biến áp cần 3 panel mạch vòng.

Máy phát dự phòng tại chỗ

  • Máy phát dự phòng sự cố nhằm duy trì việc cung cấp điện cho các tải quan trọng trong trường hợp nguồn cấp điện chính bị sự cố.

Tụ điện

  • Các tụ điện sẽ được lắp đặt theo các yêu cầu:
    • Tại phía trung thế của trạm chính, theo nhiều bậc
    • Hoặc tại phía hạ áp ngay trong phòng các biến áp.

Máy biến áp

  • Do yêu cầu tin cậy cung cấp điện, các biến áp có thể được bố trí theo kiểu vận hành song song hoặc tự động đảo điện.

Sơ đồ một sợi

  • Sơ đồ được vẽ trên hình dưới gồm:
    • Các cách nối nguồn trung thế khác nhau, có thể là 1 trong 4 kiểu:
      • Một nguồn đơn
      • Một nguồn đơn (nhưng có trang bị dự phòng cho khả năng mở rộng thành kết nối mạch vòng).
      • Hai dây kép từ 1 nguồn đưa đến B
      • Nguồn kết nối kiểu mạch vòng
    • Bảo vệ thông thường ở phía trung thế, các chức năng đo lường trung thế
    • Bảo vệ phía lộ ra trung thế
    • Bảo vệ mạch phân phối hạ thế

1

Chọn các bảng điện

  • Một trạm biến áp với phần đo lường trung thế gồm các panel được thiết kế đặc biệt cho đo lường và nếu được yêu cầu sẽ có phần tự động chuyển mạch nguồn hoặc chuyển bằng tay từ nguồn hệ thống sang nguồn máy phát dự phòng.

Đo lường và các bảo vệ chung

  • Những chức năng này được thực hiện bằng việc phối hợp hai panel:
    • Một panel chứa biến điện áp (VT)
    • Panel chính chứa máy cắt trung thế với các biến dòng điện (CT) để đo lường và bảo vệ
  • Bảo vệ tổng quát thường được dùng để tránh có quá dòng (quá tải và ngắn mạch) và các sự cố chạm đất. Hai sơ đồ bảo vệ quá dòng và chống chạm đất nêu trên sử dụng các rơle được chỉnh định và niêm phong bởi công ty điện lực.

Các trạm biến thế có máy phát dự phòng

Máy phát vận hành độc lập

  • Bộ máy phát dự phòng ở cấp trung thế sẽ được dùng nếu khách hàng cần 1 nguồn điện với công suất lớn để dự trữ. Trong trường hợp này, cần dùng thêm bộ tự động chuyển nguồn. Nhằm ngăn ngừa mọi khả năng máy phát hoạt động song song với nguồn điện hệ thống, cần lắp đặt một panel đặc biệt có chứa thiết bị chuyển nguồn tự động.

2

    • Bảo vệ: Các thiết bị bảo vệ đặc thù được trang bị để bảo vệ máy phát điện. Cần chú ý rằng, do công suất ngắn mạch rất bé của máy phát (nếu so sánh với nguồn điện hệ thống), cần đặc biệt lưu ý đến tính chọn lọc của các bảo vệ.
    • Điều khiển: Một bộ điều chỉnh điện áp cho nguồn thường được lắp đặt nhằm đáp ứng với việc sụt giảm điện áp tại nút mà nó đấu nối vào. Nó tự động nâng dòng kích từ của máy phát lên cho đến khi điện áp phục hồi về giá trị bình thường.
  • Do chức năng điều chỉnh điện áp như vậy nên các nguồn phát thường phải đầu song song, bộ AVR (Automatic Voltage Regulator) sẽ chuyển sang chế độ “vận hành song song” trong đó mạch điều khiển của AVR sẽ được thay đổi chút ít (hỗn hợp). nhằm đảm bảo thoả mãn việc phân chia công suất phản kháng giữa các nguồn phát song song.
  • Khi có một số máy phát vận hành song song dưới sự điều khiển của các AVR, việc tăng dòng kích từ của một trong các máy phát (ví dụ được thực hiện bằng tay sau khi chuyển mạch AVR sang chế độ điều khiển bằng tay) sẽ không ảnh hưởng đến mức điện áp. Thực sự, máy phát này sẽ vận hành ở hệ số công suất thấp hơn so với trước đó (tăng công suất (kVA) và vì vậy tăng dòng điện).
  • Hệ số công suất của tất cả các máy phát còn lại sẽ tự động được nâng cao, nhờ vậy, hệ số công suất tải yêu cầu có thể đạt được như trước đó

Máy phát vận hành song song với lưới của điện lực

  • Khi nối bộ máy phát với hệ thống, cần phải có một biên bản đồng ý của Công ty điện lực. Thông thường các thiết bị ( các panel, các rơle bảo vệ) phải được công ty điện lực chấp thuận
  • Những ghi chú sau đây sẽ hướng dẫn một số điều cần cân nhắc cơ bản cho bảo vệ và điều khiển
    • Bảo vệ:
      • Để nghiên cứu việc cho phép kết nối bộ máy phát vào hệ thống, Công ty điện lực cần một số dữ liệu sau:
        • Công suất đổ vào hệ thống
        • Kiểu kết nối
        • Dòng ngắn mạch của bộ máy phát
        • Việc không cân bằng điện áp của máy phát,…
      • Tuỳ thuộc vào kiểu kết nối, các chức năng bảo vệ chuyên dụng không cho phép liên kết vào lưới sẽ được yêu cầu:
        • Bảo vệ thấp áp và quá áp
        • Bảo vệ tần số quá thấp và tần số quá cao
        • Bảo vệ quá áp thứ tự không
        • Thời gian tối đa của kết nối (cho kết nối thoáng qua)
        • Công suất tác dụng chạy ngược 
      • Vì các lý do an toàn, các thiết bị đóng cắt dùng cho các kiểu không liên kết cũng phải có các đặc tính của một dao cách ly (nghĩa là cách điện toàn bộ cho các dây dẫn điện giữa máy phát và mạng điện cung cấp).
    • Điều khiển:
      • Khi các máy phát dự phòng tại các trạm biến áp khách hàng vận hành song song với các máy phát của hệ thống cung cấp điện, giả sử điện áp của hệ thống giảm do điều kiện vận hành (thường ở lưới trung thế độ sụt áp cho phếp là + 5% so với trị số định mức ), một bộ AVR (được chỉnh để giữ điện áp mây phát thay đổi trong khoảng 13 (ví dụ)) sẽ lập tức tự động tăng điện áp bằng cách tăng dòng kích từ của máy phát.
      • Tuy nhiên, thay vì tăng điện áp, máy phát trong trường hợp này đơn giản có thể được vận hành vài hệ số công suất thấp hơn trước đó, nhờ thế làm tăng dòng điện đầu ra, nếu quá trình này tiếp diễn, nổ sẽ bị cắt ra khỏi mạng bằng các rơle bảo vệ quá dòng. Đây là một vấn đề khá phổ biến và được khắc phục bằng cách thiết kế một công tắc điều khiển dự phòng “giữ hệ số công suất không đổi” trên bộ AVR.
      • Bằng cách chọn nút chức năng này, mạch AVR sẽ tự động điều chỉnh dòng kích từ thích hợp với bất kỳ giá trị điện áp nào tồn tại trong hệ thống, trong khi đó vẫn đảm bảo duy trì hệ số công suất của máy phát là hằng số tại giá trị được chỉnh định (giá trị cosẻ này được đặt trên mạch AVR). Khi máy phát được tách khỏi hệ thống, bộ AVR phải tự động nhanh chóng trở về chế độ điều khiển điện áp hằng số”.

Vận hành song song các máy biến áp

  • Nhu cầu vận hành song song hai hoặc nhiều hơn các máy biến áp thường xảy ra bởi vì:
    • Tải phát triển, vượt quá dung lượng của máy biến áp hiện hữu
    • Thiếu không gian (độ cao) cho một máy biến áp lớn
    • Tăng cường độ tin cậy (xác suất hư cùng lúc hai máy biến áp là rất bé);
    • Phải tuân theo kích cỡ chuẩn của máy biến áp trong toàn mạng điện
  • Công suất tổng (kVA)
    • Khi hai hoặc nhiều máy biến áp cùng công suất định mức (kVA) nối song song, công suất tổng (kVA) thì bằng tổng các công suất định mức của từng mảy với điều kiện cần thiết là các máy biến áp này phải có cùng điện áp ngắn mạch và cùng tỷ số biến áp.
    • Các máy biến áp có công suất định mức khác nhau sẽ chia tải thực tế (nhưng điều này không hoàn toàn chính xác) tỉ lệ với công suất định mức của chúng, điều kiện vận hành song song bây giờ cũng là tỷ số biến áp giống nhau và tổng trở ngắn mạch phần trăm là đồng nhất hoặc gần giống nhau. Trong trường hợp này, công suất tổng được tính lớn hơn hay bằng 90% tổng hai trị số công suất định mức.
    • Người ta khuyến cáo rằng: các máy biến áp có tỉ lệ giữa các giá trị công suất định mức lớn hơn 2:1, thì không nên vận hành song song thường xuyên.

Các điều kiện cần thiết để vận hành song song

  • Tất cả các phần tử vận hành song song phải được cấp nguồn từ một lưới chung.
  • Dòng không cân bằng (không thể tránh được) chạy quẩn giữa các phía thứ cấp của các máy biến áp song song là rất bẻ và có thể bỏ qua được khi:
    • Cáp nối từ thứ cấp máy biến áp tới điểm nối chung của mạch song song phải và cùng loại có chiều dài gần bằng nhau.
    • Nhà sản xuất máy biến áp đã được thông bảo đầy đủ về các chức năng của máy biến áp để chế tạo:
      • Tổ đấu dây (sao, tam giác, sao kiểu zig zag) trong phần lớn các máy biến áp phải có cùng sự biến đổi pha giữa điện áp cuộn sơ và thứ cấp
      • Điện áp ngắn mạch phần trăm phải bằng nhau hoặc khác nhau ít hơn 10%;
      • Sự khác nhau về trị số điện áp giữa các pha tương ứng không được vượt quá 0,4%; p Tất cả những thông tin có thể có về điều kiện sử dụng, kỳ vọng về chu kỳ phụ. tải,…nên được cung cấp cho nhà chế tạo để tối ưu tổn thất không tải và tổn thất khi mang tải.

Các kiểu tổ đấu dây thông thường

  • Như đã mô tả, “các kiểu đấu dây”, mối quan hệ giữa các cuộn dây sơ, thủ cấp, và cuộn thứ ba phụ thuộc vào:
    • Loại đấu dây (sao, tam giác, zig zag)
    • Cách nối các cuộn dây pha
  • Tuỳ thuộc vào đầu cuối của các cuộn dây đâu Y (ví dụ), nối kiểu Y sẽ cho ra điện ấp ngược 180° với các điện áp tạo ra nêu đâu sao ở đâu ngược lại. Tương tự như vậy, độ lệch góc pha 180o sẽ xảy ra đối với hai trường hợp khi nôi các cuộn dây vào điện áp dây cho kiểu nối dây tam giác. Trong khi đó, kiều nối zig zag có thể thực hiện theo bốn cách kết hợp khác nhau.
  • Độ lệch pha giữa các điện áp pha thứ cấp so với các điện áp tương ứng phía sơ cấp như đã nói trên (nếu không bằng 0) sẽ luôn bằng một bội số của 30°. Nó phụ thuộc vào cách nối dây và cách đấu nối cực tính của các Cuộn dây pha.
  • Cách nối thông dụng nhất đối với máy biến áp phân phối là Dyn-11 (xem hình).

3

Trích: Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC – Bản chính sửa 2019

Bạn muốn nâng cao kiến thức cơ điện? => Tham khảo ngay tại đây
Hãy chia sẻ, nếu bạn cảm thấy bài viết có ích cho bạn bè !