do an.docx

67
Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY THAN QUANG HANH – TKV 1. Vị trí địa lý – Địa chất và khí hậu 1.1. Vị trí địa lý: Công ty than Quang Hanh thuộc thị xã Cẩm Phả - tỉnh Quảng Ninh nằm giữa bể than Quảng Ninh, khu mỏ nằm trong toạ độ + 20 0 00 / 46 // đến 21 0 03 / 46 // vĩ Độ Bắc + 107 0 10 / 37 // đến 107 0 14 / 58 // Kinh Độ Đông - Với tổng diện tích là 25 km 2 + Phía Bắc giáp với thôn Thác Cát xã Dương Huy + Phía Đông giáp với mỏ Khe Tam + Phía Nam giáp với khu mỏ Khe Sím - mỏ Thống Nhất + Phía Tây giáp với mỏ Hà Ráng. 1.2. Địa hình Khu vực khai thác của Công ty có địa hình núi cao loại thấp đến loại trung bình, phần lớn có độ cao từ 50m đến 150m, phía nam và phía tây khu mỏ núi có độ cao từ 200 đến 250 m. Địa hình phần cắt bỏ mạng sông suối dầy đặc về mùa mưa rất khó khăn cho việc giao thông đi lại và vận chuyển thiết bị, vật tư, than sản xuất ra trong khu mỏ. Vào những năm 1990 rừng phát triển khá phong phú và đa dạng, từ sau 1990 việc khai thác than với nhiều quy mô và

Upload: binh-nguyen

Post on 14-Dec-2014

72 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: do an.docx

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY THAN QUANG HANH – TKV

1. Vị trí địa lý – Địa chất và khí hậu

1.1. Vị trí địa lý:

Công ty than Quang Hanh thuộc thị xã Cẩm Phả - tỉnh Quảng Ninh nằm giữa bể

than Quảng Ninh, khu mỏ nằm trong toạ độ

+ 20000/ 46// đến 21003/46// vĩ Độ Bắc

+ 107010/ 37// đến 107014/58// Kinh Độ Đông

- Với tổng diện tích là 25 km2

+ Phía Bắc giáp với thôn Thác Cát xã Dương Huy

+ Phía Đông giáp với mỏ Khe Tam

+ Phía Nam giáp với khu mỏ Khe Sím - mỏ Thống Nhất

+ Phía Tây giáp với mỏ Hà Ráng.

1.2. Địa hình

Khu vực khai thác của Công ty có địa hình núi cao loại thấp đến loại trung bình,

phần lớn có độ cao từ 50m đến 150m, phía nam và phía tây khu mỏ núi có độ cao từ

200 đến 250 m. Địa hình phần cắt bỏ mạng sông suối dầy đặc về mùa mưa rất khó

khăn cho việc giao thông đi lại và vận chuyển thiết bị, vật tư, than sản xuất ra trong

khu mỏ. Vào những năm 1990 rừng phát triển khá phong phú và đa dạng, từ sau 1990

việc khai thác than với nhiều quy mô và hình thức khai thác rừng bị khai thác bừa bãi,

hầu hết những diện tích rừng hiện có trong khu mỏ là rừng tái sinh và rừng trồng keo,

bạch đàn của dân cư và của Công ty. Với đặc điểm địa hình như vậy, đã gây rất nhiều

khó khăn cho việc khai thác và mở vỉa của Công ty.

1.3. Khí hậu

Khí hậu được chia thành hai mùa rõ rệt, mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 9

thường hay gây lũ rất khó khăn cho việc vận tải và đi lại cũng như sinh hoạt, khó khăn

cho việc thoát nước trong lò nhất là các đường lò giếng sâu, mùa khô bắt đầu từ tháng

10 đến tháng 3 năm sau như môi trường. Nhiệt độ trung bình hàng năm là 190C vào các

Page 2: do an.docx

tháng 10, 11, 12 đến tháng 1 năm sau thường có gió mùa Đông bắc, vào các ngày rét

đậm có ngày nhiệt độ xuống tới 00c khí hậu khu mỏ không ổn định do vậy ảnh hưởng

lớn đến việc sản xuất, sinh hoạt vào mùa mưa khó khăn cho việc khai thác và thăm dò

1.4. Tình hình địa chất

Trong một vài năm trở lại đây khai thác theo kiểu lộ vỉa, làm thay đổi địa hình

nguyên thuỷ, tạo ra một lớp phủ, đổ thải tràn lan khắp nơi trên địa hình mỏ, cho nên nước

không còn khả năng tạo dòng chảy mà ngấm trực tiếp xuống các hệ thống lò và các moong

lộ thiên, tạo một hệ thống trữ nước gây khó khăn và nguy hiểm cho quá trình khai thác hầm

lò mức +40 và +20. Hàng năm do mưa lớn kéo dài lưu lượng nước chảy vào lò mức + 40 m

là 3.650m3/ngày, mức +20 là 7.145m3 / ngày.

* Địa chất công trình

Kết quả các công trình thăm dò cho thấy Công ty than Quang Hanh-TKV có nhiều vỉa

than nằm xen kẽ giữa các lớp đất đá. Độ dốc của vỉa than thay đổi bất thường độ dốc

trung bình 150 400. Hầu hết các vách trụ của các vỉa than được cấu tạo bởi các trầm

tích gồm than, đá, cát kết, sạn kết, sét than.

Dựa vào cấu tạo, đặc điểm và sự phân bố của vỉa than và trữ lượng trong cột địa

tầng có thể chia làm các tập vỉa.

+ Tập vỉa giữa gồm các vỉa than có chiều dày lớn và phân bố khắp khu mỏ.

+ Tập vỉa dưới: Được nằm ở mức +20m, chiều dày từ (815)m

+ Tập vỉa trên: Gồm các vỉa than nằm ở mức +40m, +60m, ít có giá trị công

nghiệp. Nhìn chung các vỉa than nằm trong vùng mỏ có chiều dày ổn định. Chất lượng

than của mỏ có độ cứng, ròn nhẹ và có màu đen ánh.

2. Tình hình khai thác và cơ giới hóa trong mỏ

2.1. Hệ thống khai thác

a, Khai thác lộ thiên

- Hiện tại Công ty có 03 Phân xưởng trực thuộc đang có nhiệm vụ khai thác lộ

thiên bao gồm PXLT1, LT2, LT3 với sản lượng khai thác lộ thiên hàng năm đạt

Page 3: do an.docx

(300.000 450.000 tấn/năm góp phần không nhỏ vào kế hoạch sản xuất kinh doanh

của Công ty.

b, Khai thác hầm lò

- Gồm 11 Phân xưởng khai thác chính: Phân xưởng Khai Thác 1, KT2, KT3,

KT4, KT5, KT6, KT7, KT8, KT9, KT10, KT11 với sản lượng khai thác hầm lò hàng

năm đạt tới (700.000 1.000.000) tấn/năm.

Nét đặc thù của Mỏ than Ngã Hai - Công ty than Quang Hanh-TKV là các vỉa than có

giá trị công nghiệp lớn chủ yếu nằm ở dưới sâu, vì vậy Mỏ sử dụng phương pháp khai thác

lò bằng và giếng nghiêng là chủ yếu.

Công nghệ khai thác chính là khấu than lò chợ.

Riêng đối với vỉa dày có độ dốc 400 trở lên thì có thể dùng phương pháp vừa khai

thác than bằng lò chợ vừa đào lò chuẩn bị.

Công nghệ khai thác chủ yếu là khoan nổ mìn. Lò chợ chống giữ bằng cột chống

gỗ và cột chống thuỷ lực, giá thuỷ lực di động. Đối với các lò vận chuyển chống giữ

bằng vì sắt và chèn bê tông cốt thép. Luồng bảo vệ chống bằng cũi lợn. Sau khi nổ mìn

than được rót xuống máng trượt đến máng cào và tới goòng, dùng tầu điện ắc quy CDXT-

5 chuyển ra ngoài. Riêng mức +40, +20 mỏ dùng băng tải dốc để vận tải.

2.2. Các thiết bị cơ giới chính của mỏ

a. Khai thác vận chuyển

- Trong hầm lò dùng các máng cào xích SGB420/30, SGB 420/22, SKAT -80.

- Ngoài nhà sàng dùng băng tải loại B – 800, B-650, B-500…, tời JTB công suất

55 kW, ngoài ra còn có các loại băng tải nhỏ, sàng, cấp liệu, các máy công cụ khác,

máy xúc lật KAWASAKI.

- Dùng xe tải loại KAMAZ6520, KPAZ65055 và Hyundai HD 270.

b. Thông gió

Sử dụng một trạm quạt gió chính gồm 2 máy: Một máy làm việc, một máy dự

phòng, mã hiệu BDII 6Nạ15-2/55 Pđm= 110kW; điện áp Uđm=380V,

Page 4: do an.docx

Qos=94,2m3/giây. Khi có sự cố cháy bầu không khí mỏ việc thay đổi chiều gió được

thực hiện bằng hệ thống các cửa gió đóng mở bằng tời điện. Đối với gương lò chợ

thông gió bằng quạt cục bộ, mã hiệu YBT điện áp 380V.

3. Tổ chức quản lý Xí nghiệp .

3.1. Sơ đồ quản lý xí nghiệp được thể hiện trên hình 1.1.

Hình 1.1. Mô hình quản lý Công Ty Than Quang Hanh

Page 5: do an.docx

3.2. Tổ chức quản lý cơ điện của Công Ty Than Quang Hanh

Sơ đồ tổ chức quản lý cơ điện của công ty than Quang Hanh được thể hiện trên

hình 1.2.

Hình 1.2. Mô hình quản lý công tác cơ điện Công Ty Than Quang Hanh

3.3. Chế độ làm việc .

Chế độ làm việc của mỏ được áp dụng như sau :+ Số ngày làm việc trong một năm : 300 ngày.+ Số ngày làm việc trong một tháng : 26 ngày .+ Số ca làm việc trong một ngày : 3 ca .+ Số giờ làm việc trong một ca : 8 giờ .Ngày chủ nhật và ngày lễ được nghỉ theo qui định Nhà Nước .- Đối với các bộ phận làm việc ở các vị trí : trạm điện , trạm quạt , bơm nước

Page 6: do an.docx

thì phải có chế độ nghỉ luân phiên để có thể bố trí người làm việc trong tất cả các

ngày đảm bảo 24/24 giờ , kể cả ngày chủ nhật và ngày lễ .

Chương 2

TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN CAO ÁP CỦA CÔNG TY THAN QUANG

HANH-TKV

2.1. Giới thiệu về nguồn cung cấp điện 35KV

- Trạm biến áp chính 35/6 kV gồm 2 máy biến áp BAD 7500 – 35/6,3 kV được cung

cấp bởi hai tuyến dây trần trên không

+ Từ trạm biến áp Cẩm Phả

+ Từ trạm biến áp khu vực Hà Tu

2.2.Trạm biến áp chính 35/ 6 kV

2.2.1. Vị trí trạm biến áp chính

Trạm biến áp 35/6,3kV của Công ty có kết cấu kiểu ngoài trời. Các thiết bị phía

35 kV và máy biến áp 35/6,3 kV đặt ngoài trời. Các tủ phân phối, tủ bù, tủ điều khiển,

máy biến áp tự dùng …được đặt trong nhà mái bằng bê tông cốt thép. Tất cả các thiết

bị trong trạm đảm bảo tính đồng bộ, trạm có dung lượng lớn được thiết kế đảm bảo

thoả mãn những nhu cầu cung cấp điện năng cho các phụ tải của Công ty than Quang

Hanh -TKV. Trạm 35/6,3 kV được đặt ở phía Tây Bắc của cụm vỉa 13-1, 13 -2 mặt

bằng +87, xung quanh trạm có tường bao, diện tích trạm là 800m2

Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện trạm biến áp 35/6kV được thể hiện trên hình 2-1

Page 7: do an.docx

m.t

.̧p

1600

kva

cs-

6KV

mc

331

mc

332

m.f

125

0kva

§DK

35KV

3AC

70; L

=310

0m (l

é 37

2) C

«ng

ty Q

uang

Han

h§DK

35KV

- 3AC

70; L

=120

0m (l

é 37

3) C

«ng

ty Q

uang

Han

h

2000

a

1200

kvar

250a

500

a

75

a

10

0a

15

0a

20

0a

25

0a

20

0a

15

0a

10

0a

75

a

50

a

25

0a

25

0a

tba

35/

6kv

- 275

00kv

a

(2

00/1

00a

-0/2

,5s)

(6

30a)

(630

a)

(630

a)2N

(630

a)

1200

kvar

(63

0a)

676

678

680

671

673

677

MBA

35/

6kv

75

00kv

a

t2

(2

00/1

00a

-0/2

,5s)

MBA

35/

6kv

75

00kv

a

t1

MBA

35/

6kv

50

00kv

a

t3

tñ ®

iÖn 0

,4kv

mba

tù d

ïng

300a

t

ñ ®

.vµo

m.f

¸t -

1

m.f

250

0kva

(2)

300a

300a

m.f

250

0kva

(1)

t

ñ ®

.vµo

m.f

¸t -

2

tñ l

é t

æng

®Çu

ra

®o

l ê

ng

a ®å

ng

675

cs-

6KV

Hình 2.1 Sơ đồ

Page 8: do an.docx

Trạm gồm 2 máy biến áp có mã hiệu BAD – 7500kVA đặt ngoài trời, 01 máy làm

việc, 01 máy dự phòng.

Mã hiệu và thông số kỹ thuật của máy biến áp được thống kê trong bảng 2.1.

Bảng 2.1

hiệu

Sđm

(kVA)

U,(kV) I, (A)

Tổn thất

công suất,

(kW) Un,(%) Io,(%) Tổ đấu

dâySơ

cấp

Thứ

cấp

cấp

Thứ

cấpPo Pn

BAD 7500 35±5% 6,3 86,3 546,6 3,8 16,5 6,07 0,38 Y/ 11

Các thiết bị phía 35 kV được thống kê trong bảng 2.2.

Bảng 2.2

STT Tên thiết bịKý hiệu và

thông số kỹ thuậtChức năng của thiết bị

1Cầu dao

cách lyPH(3)-1-33-1250-TI

Đóng, cắt điện phục vụ các chế độ

vận hành của máy biến áp

2 Cầu chỡ k 35 – 50ABảo vệ dòng điện cực đại cho máy

biến áp điện lực 7500kVA

3 Van chống sét PVC -35 Bảo vệ quá điện áp tự nhiên phía 35 kV

Page 9: do an.docx

Các thiết bị phía 6kV được thống kê trong bảng 2.3.

Bảng 2.3

TT Tên thiết bịSL

CáiSố tủ điện

1 Tủ đầu vào 02Đóng cắt điện 6kV từ cấp máy biến áp

tới hàng thanh cái

2 Tủ đo lường 02 Cấp điện 6 kV cho HTMИ- 6

3 Tủ tụ bù 02 Đóng cắt điện cho hệ thống tụ bù

4 Van chống sét 02 Bảo vệ quá điện áp tự nhiên 6 kV

5 Tủ lộ ra 06 Cấp điện cho các khởi hành 6kV

6 Tủ máy cắt phân đoạn 01

Cắt phân đoạn khi hai máy biến áp vận hành

độc lập,tự đóng khi 1 trong hai máy biến áp

ngừng làm việc

7 Tủ cầu dao phân đoạn 01Đóng cắt phân đoạn phục vụ cho các

chế độ vận hành của biến áp

8 Máy biến áp đo lường 02

Cung cấp điện áp cho các thiết bị đo

lường và bảo vệ chạm đất một pha

khụng chọn lọc cú duy trỡ thời gian

Page 10: do an.docx

2.3 Các hình thức bảo vệ rơle trong trạm biến áp

2.3.1 Bảo vệ rơle cực đại

a. Sơ đồ bảo vệ cực đại máy biến áp

Hình 2.2 Sơ đồ bảo vệ cực đại máy biến áp

b. Nguyên lý làm việc

Bảo vệ cực đại máy biến áp là bảo vệ khi ngắn mạch 2 pha, 3pha, đây là loại

bảo vệ tác động có duy trì. Hệ thống bảo vệ đặt ở phía sơ cấp máy biến áp, vùng

bảo vệ hệ thống là từ biến dòng BDI (TI – 5015) đến máy cắt MC – 6.

Khi làm việc bình thường dòng qua các rơle nhỏ hơn dòng chỉnh định nên rơle

không tác động, khi ngắn mạch ở đầu ra của máy biến áp thì dòng điện đi qua máy

biến áp tăng lên đưa tín hiệu đến rơle dòng điện 1RI, 3RI, rơle tác động đóng tiếp

điểm của nó cấp điện cho rơle thời gian RT sau một thời gian chỉnh định rơle thời

Page 11: do an.docx

gian tác động đưa tín hiệu đến rơ le R th báo sự cố ngắn mạch và đồng thời rơ le

trung gian RG tác động loại biến áp khỏi lưới điện.

2.3.2 Bảo vệ quá tải máy biến áp

a) Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá tải

Hình 2.3. Sơ đồ bảo vệ quá tải máy biến áp

b) Nguyên lý làm việc

Khi máy biến áp làm việc quá tải thì dòng điện đi qua máy biến áp tăng lên.

Nừu máy làm việc ở chế độ quá tải trong thời gian dài có thể dẫn tới hỏng hóc. Để

bảo vệ quá tải cho máy biến áp, người ta sử dụng rơle dòng điện 2RI, rơle thời gian

RT, rơle tín hiệu Rth và hệ thống đèn báo tín hiệu. Khi dòng điện trong máy biến áp

Page 12: do an.docx

tăng quá giá trị định mức thì dòng điện qua rơ le 2RI, sau thời gian chỉnh định rơ le

RT tác động đóng tiếp cho rơ le tín hiệu R th, rơ le Rth tác động báo tín hiệu cho

người trực trạm biến áp đang trong tình trạng quá tải để cắt bớt phụ tải.

2.3.3 Bảo vệ rơle khí

a) Sơ đồ nguyên lý bảo vệ

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ Rơle khí

b) Nguyên lý làm việc

Rơle khí được sử dụng để bảo vệ các sự cố bên trong máy biến áp như: Chập

mạch một số vòng dây, cháy cách điện giữa các lá thép, dầu trong máy biến áp hạ

thấp quá mức quy định. Rơle khí là một cái phao gắn hai tiếp điểm và nó được đặt

trong đoạn ống nối giữa thùng dầu phụ với máy biến áp. Khi có sự cố trong máy

biến áp làm dầu bốc hơi áp lực trên mặt của dầu biến áp tằn lên đẩy dầu chảy từ

thùng máy biến áp sang thùng dầu phụ làm cho rơle tác động.

Page 13: do an.docx

Nếu có sự cố nhẹ thì rơ le khí PK đóng lại báo tín hiệu. Nếu có sự cố nặng dầu

bốc hơi nhiều làm cho rơ le bị nghiêng nhiều, tiếp điểm thứ hai của rơ le đóng để

cấp điện cho các rơ le trung gian 1PO, 2PO để cắt điện cho các máy cắt.

2.3.4 Bảo vệ so lệch máy biến áp

- Sơ đồ nguyên lý

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc máy biến áp được biểu diễn trên hình (2.5)

PHT565

35kV

MC-35kV

BA 35/6kV7500kVA

MC-6kV

6kV

PHT565 RTGRY

(+)

(+)

(-)

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc máy biến áp

- Nguyên lý làm việc

+ khi làm việc bình thường thì dòng điện phía thứ cấp của các máy biến dòng ở

phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp bằng nhau về trị số nhưng ngược nhau về pha

nên không có dòng điện đi qua hai rơ le PHT565, do vậy rơ le không tác động.

Page 14: do an.docx

+ Khi xảy ra ngắn mạch giữa các vòng dây của máy biến áp thì dòng điện ơ phía

thứ cấp của máy biến dòng, phía sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp khác nhau về trị số

nên có dòng điện chạy qua rơ le PHT565 làm cho rơ le tác động gửi tín hiệu đến rơ le

RY rồi qua rơ le trung gian RTG đưa tín hiệu đến máy cắt 35kV và 6kV, máy cắt tác

động các điện loại máy biến áp ra khỏi lưới điện.

2.3.5 Bảo vệ chạm đất một pha các khởi hành 6kV

2.3.5.1 Bảo vệ chạm đất một pha không chọn lọc

a) Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chạm đất một pha không chọn lọc

§ Ìn

Ru3Uo

6kV

Cßi

+

-

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chạm đất một pha không chọn lọc

b) Nguyên lý làm việc

Khi không có sự cố chạm đất một pha thì trong cuộn dây tam giác hở của máy biến

áp đo lường không xuất hiện điện áp thứ tự khôgn (3U0). Khi có chạm đất một pha thì ở

hai đầu cuộn tam giác hở xuất hiện điện áp thứ tự không, cung cấp cho rơle điện áp R u,

Page 15: do an.docx

rơle điện áp tác động báo tín hiệu bằng đèn hoặc còi tín hiệu cho biết lưới điện 6kV có

chạm đất một pha, khi đó người vận hành sẽ cắt lần lượt các khởi hành để tìm khởi hành

bị sự cố.

2.3.5.2 Bảo vệ chạm đất một pha có chọn lọc

a) Sơ đồ nguyên lý bảo vệ

TÝn hiÖu6kV

MC-6kV

RI RTG

(+)

(+)

(+)

(-)(-)

3U0

3I0

Rth

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chạm đất một pha có chọn lọc

b) Nguyên lý làm việc

Khi có chạm đất 1 pha khởi hành nào đó thì phía thứ cấp của máy biến dòng thứ tự

không BI0 xuất hiện dòng điện thứ tự không (3I0), dòng điện này chạy qua rơle dòng điện

RI0 khi dòng điện này bằng hoặc lớn hơn dòng điện chỉnh định thì rơle tác động, đóng

tiếp điểm cho rơle trung gian RG, rơle RG tác động báo sự cố đồng thời cắt chọn lọc khởi

hành.

Page 16: do an.docx

2.4 Mạng điện cao áp 6 kV của Công ty.

Từ trạm biến áp chính 35 kV điện áp được biến đổi xuống cấp 6 kV cung cấp

cho các tủ khởi hành. Từ các tủ khởi hành 6 kV này điện áp được đưa đến các công

trường, khu vực khai thác và các phân xưởng sửa chữa theo sơ đồ đi dây hình tia.

Các tuyến dây được xây dựng cố định để cung cấp điện cho các thiết bị điện cao

áp đến tủ lưu động, các trạm biến áp 6/0,4 kV. Từ tủ lưu động đến các thiết bị bằng cáp

mềm. Đường dây cố định được xây dựng bằng đường cột bê tông đúc ly tâm còn các

tuyến di động là tạm thời vì thường xuyên phải thay đổi chiều dài theo tầng khai thác.

Hình 2.8. Sơ đồ bảo vệ rơ le của mạng 6 kV

Nguyên lý hoạt động: Bình thường các rơle 1PT, 2PT không có điện, nhưng khi

có sự cố ngắn mạch ở các khởi hành 6 kV rơle 1PT, 2PT có điện, nó sẽ tác động đóng

mạch cho rơle thời gian PB. Sau khoảng thời gian chỉnh định rơle thời gian PB tác

động đóng mạch cho rơle tín hiệu 1PY. Rơle này tác động gửi tín hiệu đến máy cắt 6

kV cắt khởi hành bị sự cố ra khỏi mạng.

Sơ đồ khối mạng cung cấp điện 6 kV trên hình 2.9.

Page 17: do an.docx

Hình 2.9 Sơ đồ khối mạng cung cấp điện 6 kV

1200

kvar

676

678

680

671

673

675

677

TPP

6kv

+ 27

TBA

11 2

x560

kva

TBA

4

315k

va

TBA

6

320k

vaTBA

7 3

15kv

a T

BA

sè1

9

315k

va

TBA

1 1

60kv

aTBA

27

560k

va T

PP 6

kv

CL+2

0TBA

10

560k

va

TBA

5

160k

vaTBA

23

250k

va

TPP

6kv

CL+3

0

TBA

sè3

0

160k

va

TBA

3

560k

va

1200

kvar

1200

a

m.f

800

kv

am

.t.̧

p 10

00k

va

200

aTBA

22

560k

vaTBA

CL+3

0

560k

va

250k

va

mc

6k

v

TPP

6kv

& T

b¬m

-50

TT

TBA

12

400k

va

TPP

6kv

- 11

0

TBA

13

400k

vaTBA

15

315k

va

TPP

6kv

-50

côm

4,5

,6,7

.

TBA

18

400k

vaTBA

29

400k

vaTBA

28

400k

va

CL+2

0

CL+2

7 T

BA

8

320k

va

TBA

26

400k

vaTBA

20

630k

vaTBA

21

400k

va

TBA

25

160k

va

671-

5

TBA

32

400k

vaCL+1

8

TBA

14

400k

va

TPP

6kv

CL+1

8

TBA

24

315k

va

HT

TPP6

kv

t.®iÖ

n m

øc-1

75

TBA

16

400k

va

TBA

31

630k

va

TBA

sè2

560

kva

680-

5

671-

668

0-7

675-

1

671-

8

671-

11

675-

1067

5-23

671-

®v2

675-

®v1

680-

1268

0-14

680-

24

676-

§v2

677-

§v1

675-

14

®å

khè

i m¹n

g c

ung

cÊp

®iÖ

n 6

kv &

HT

c¸c

cÇu

dao

6kv

trªn

m¹n

g

n

TP

P6k

v t

m b

i?n

¸p

35/

6kv

Page 18: do an.docx

2.5 Biểu đồ phụ tải.

2.5.1 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình của Công ty than Quang Hanh.

Biểu đồ phụ tải ngày đêm (24h) của Công ty than Quang Hanh-TKV được xây

dựng trên cơ sở chỉ số đồng hồ đo năng lượng tác dụng W tđ và năng lượng phản kháng

Wpk được người trực trạm ghi lại từng giờ một.

Số liệu khảo sát trong 7 ngày: từ ngày 10/12/2012 đến 16/12/2012 được ghi trong

bảng 2.4.

Bảng 2.4

TT Ngày, tháng, năm Wa, ( kWh ) Wp, (kVAr.h )

1 10/12/2012 129217 65549

2 11/12/2012 131042 65566

3 12/12/2012 127753 65276

4 13/12/2012 128758 65413

5 14/12/2012 128229 65345

6 15/12/2012 130149 66179

7 16/12/2012 119858 63793

Tổng cộng 895006 457121

Từ số liệu bảng 2.4 tính được năng lượng tác dụng trung bình và năng lượng phản

kháng trung bình trong thời gian khảo sát là:

W tdtb=W td Σ

So ngay=895006

7=127858

kWh

W pdtb=W pd Σ

So ngay=457121

7=65303

kVAr.h

Page 19: do an.docx

So sánh Wtdtb, Wpktp với Wtđ, Wpk trong các ngày từ 10 tháng 12 năm 2012 đến 16

tháng 12 năm 2012 ta chọn ngày 14 tháng 12 năm 2012 là ngày điển hình (ngày có

năng lượng tác dụng, năng lượng phản kháng tiêu thụ gần nhất với năng lượng tác

dụng trung bỡnh và năng lượng phản kháng tiêu thụ trong 7 ngày kể trên).

Công suất tiêu thụ qua từng giờ của ngày phụ tải điển hỡnh được thống kê trong bảng

(2-14), từ đó cho phép xây dựng biểu đồ phụ tải ngày điển hình hình 2.10.

Bảng 2.14

Giờ đo P, (kW) Q, (kVAr) Giờ đo P,(kW) Q,(kVAr)

0 4249 1980 12 5676 2898

1 4325 2117 13 5641 3305

2 4401 2255 14 5605 3209

3 5151 2639 15 5752 3112

4 5902 3024 16 5899 3170

5 5837 2990 17 5730 3228

6 5773 2957 18 5561 3068

7 4545 2152 19 5812 2907

8 3318 1346 20 6064 3182

9 4556 1918 21 5974 3056

10 5794 2490 22 5884 2930

11 5735 630 23 4569 2298

127858 65276

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được biểu đồ phụ tải cho ngày điển hình. Biểu đồ này được

thể hiện trên hình 2.10 :

Page 20: do an.docx

Hình 2.10 Bi u đ ph t i ngày đi n hình.ể ồ ụ ả ể

Thông qua biểu đồ phụ tải ngày điển hình có thể đánh giá được mức tiêu thụ điện năng

của mỏ.

Từ biểu đồ phụ tải ngày điển hình nhận thấy, điện năng tiêu thụ trong ngày là không

đều, có:

- Công suất cực đại Pmax = 6064 kW

- Cụng suất trung bình:

Ptb=∫0

T

P(t )dt

T=

P1( t 0−t1 )+ .. .. .P23( t 23−t 22)24

=12758524

=5316 kW .

Qtb=∫0

T

Q(t )dt

T=

Q1( t 0−t 1)+ .. .. . Q23( t 23−t 22)24

=6527624

=2719 ,8 kVAr .

Page 21: do an.docx

tgtb =

Qtb

Ptb =

2719 ,85316

=0 , 27⇔ cosϕ=0 ,89

Hệ số cực đại k max:

k max=Pmax

Ptb

=60645316

=1,14

Hệ số sử dụng k sd:

k sd=Ptb

Pdm

=Ptb

Sdm .cosφ= 5316

7500.0,89=0,796

Hệ số điền kín biểu đồ k dk :

k dk=Ptb

Pmax

=53166064

=0,876

Phụ tải trung bình bình phương:

Ptbbp=√ 1T

.∫0

t

P2 . dt=√ 124

.∑ (t 1−t i−1) . Pi2=5372 kW

Qtbbp=√ 1T

.∫0

t

Q2 . dt=√ 124

.∑ (t 1−t i−1 ).Qi2=2767,6 kAr

Stbbp=√P tbbp2+Qtbbp

2=6043 kVA

Hệ số hình dáng k hd:

k hdq=Qtbbp

Qtb

=2767,62719,8

=1,02

k hdp=Ptbbp

Ptb

=53725316

=1,01

Công suất tác dụng:

Ptt=P tbbp=5372 kW

Công suất phản kháng:

Page 22: do an.docx

Qtt=Q tbbp=2767,6 kAr

Hệ số mang tải:

k mt=S tt

Sdm

=S tbbp

Sdm

=60437500

=0,8

Từ kết quả tính toán ở trên ta thấy máy biến áp hoạt động tương đối đầy tải.

Page 23: do an.docx

Chương 3

CƠ CỞ LÝ THUYẾT CHẠM ĐẤT MỘT PHA

Dạng hư hỏng phổ biến nhất trong mạng trung tính cách ly 6-10kV ở các xí

nghiệp mỏ là chạm đất một pha, vì thế luật vận hành thiết bị quy định tất cả các khởi

hành cao áp ở mỏ đều phải được trang bị các thiết bị bảo vệ chạm đất một pha, việc sử

sụng bảo vệ khỏi chạm đất một pha có chọn lọc làm giảm được xác suất ngắn mạch

kép ra đất và tăng mức độ an toàn.

3.1. Nguyên nhân và hậu quả của chạm đất một pha

3.1.1. Nguyên nhân của chạm đât một pha.

Ở các trạm phân phối 6kV của mỏ, hiện tượng trạm đất một phan xảy ra

thường xuyên và chiếm tỷ lệ khoảng 80% trong tất cả các sự cố chạm chập về

điện. Các nguyên nhân cơ bản gây nên hiện tượng chạm đất một pha là do hỏng

cách điện, đứt dây, đổ cột dưới tác động cơ học, mài mòn, tác động cơ điện,

nhiệt độ, độ ẩm, môi trường, các vết nứt phát triển và tạo nên các kênh dẫn, hiện

tượng này thường gặp ở các đầu mối cáp điện, ở các xứ xuyên, xứ đỡ, các đầu

vào của cáp máy xúc và các thiết bị điện mỏ. Sự cố chạm đất một pha do hỏng

hóc cách điện sau một thời gian sẽ chuyển dần sang dạng ngắn mạch giữa các

pha hoặc ngắn mạch hai pha qua đất, gây nguy hiểm cho người và thiết bị.

3.1.2. Hậu quả của chạm đất một pha.

Hậu quả của chạm đât một pha là sẽ gây ra sự cố chạm đất kép qua đất dẫn

đến nguy hiểm tới tính mạng của người và thiết bị, gây quá áp, nội bộ ảnh hưởng

đến cách điện của mạng. Tính toán, lựa chọn thiết bị bảo vệ chạm đất một pha

đảm bảo tính chọn lọc, làm việc ổn định và tin cậy trong vận hành sẽ loại trừ

được khả năng chạm đất kép, làm giảm thời gian ngừng cấp điện mang lại hiệu

quả kinh tế an toàn đến tính mạng con người.

Page 24: do an.docx

3.1.3. Nội dung phân tích thành phần đối xứng.

Một mạng điện được đặc trưng bởi hệ véc tơ dòng và áp, một hệ véc tơ

A,B,C được gọi là đối xứng nếu chúng có mô đun bằng nhau và góc lệch pha

liên tiếp giữa chúng bằng nhau. Ngược lại, một hệ véc tơ không đối xứng khi

chúng vi phạm một trong những điều kiện trên. Trong các dạng ngắn mạch xảy

ra trong mạng điện có thể là ngắn mạch đối xứng, ( ngắn mạch 3 pha) và không

đối xứng ( ngắn mạch 1 pha), (ngắn mạch 2 pha) trong mạng trung tính cách ly

ta coi là ngắn mạch không đối xứng. Để nghiên cứu ngắn mạch không đối xứng

ta sử dụng phương pháp phân tích các thành phần không đối xứng thành tổng các

thành phần đối xứng. Nội dung chủ yếu của phương pháp này là: đối với hệ véc

tơ không đối xứng bất kỳ A,B,C ta có thể phân tích thành 3 hệ thống véc tơ đối

xứng, thuận, nghịch và không, quá trình phân tích được cụ thể hoá trên hình 3.1.

A¿

1 A2 A¿

0 B¿

0

B¿

1B2

C¿

1

C2

a) b) c) d)

Hình 3.1. Phân tích hệ véc tơ không đối xứng thành các dệ véc tơ đối xứng.

a) Hệ véc tơ không đối xứng. b) Hệ véc tơ đối xứng thứ tự thuận.

c) Hệ vức tơ đối xứng thứ tự nghịch. d) Hệ véc tơ thứ tự không

Các thành phần véc tơ liên hệ với nhau qua các biểu thức sau:

A¿

=A¿

1+ A¿

2+ A¿

0

A

C

B0201

0

120120

C¿

0

Page 25: do an.docx

B¿

=B1

¿

+B¿

2+B¿

0 (3-1)

C¿

=C¿

1+C¿

2+C¿

0

Sử dụng toán tử quay:

a=e j 120=−12+ j √3

2→a2e j240=−1

2− j √3

2

Biểu diễn qua pha B và pha C của thành phần đối xứng bằng phương pháp

toán tử quay lấy A làm mốc ta có:

Thành phần thứ tự thuận:

B¿

1=A¿

1 .e j240=a2 . A1

¿

C¿

1=A1

¿

.e j240=a . A¿

1

Thành phần thứ tự nghịch:

B¿

2=A2

¿

.e j240=a . A2

¿

C2

¿

=A2

¿

.e j240=a . A2

¿

Thành phần thứ tự không:

A0

¿

=B0

¿

=C0

¿

Thay vào biểu thức (3-1):

A¿

=A1

¿

+ A2

¿

+ A0

¿

A¿

=a2 . A1

¿

+a . A2

¿

+ A0

¿

(3-2)

C¿

=a . A1

¿

+a2 . A2

¿

+ A0

¿

Giả hệ phương trình (3-2) ta được:

A1

¿=1

3( A

¿+a .B

¿+a2 .C

¿)

Page 26: do an.docx

A2

¿=1

3( A

¿+a2 B

¿+aC

¿)

(3-3)

A0

¿=1

3( A

¿+B

¿+C

¿)

Như vậy, khi sử dụng phương pháp phân tích thành phần không đối xứng,

chỉ cần phân tích thành phần đối xứng của một pha bất kỳ, rồi từ đó xác định các

thành phần đối xứng của 2 pha còn lại.

3.2. Các chế độ trung tính của mạng 6kV.

3.2.1. Mạng điện 6kV có trung tính cách ly.

1) Điều kiện làm việc bình thường của mỏ.

Trong điều kiện làm việc bình thường 3 pha luôn có sự phân bố dòng điện

dung và dòng điện đầu. Xét sự làm việc của mỏ, để đơn giản ta coi mạng là

không tải.

Hình 3-2. Dòng và áp ở chế độ làm việc bình thường.

Khi có điện áp tại mỗi điểm trên đường dây coi như bằng nhau, điện áp này có

giá trị bằng sức điện động:

U¿

A=EA

¿

;U B

¿

=EA

¿

;U¿

C=E¿

C

1200

Ic

Ib

Ia

Uc=Ec U0=E0

Ua=Ea

Page 27: do an.docx

Khi đó các điện dung phân bố có thể thay bằng các điện dung tập trung CA,CB,

CC, được biễu diễn trên hình (3-2a).

Trong tính toán chạm đất một pha của mạng cao áp ta có thể bỏ qua thành phần

điện trở tác dụng của mạng.

Để đơn giản ta coi mạng 3 pha là đối xứng có:

CA = CB = CC = C

Các điện áp nói trên lập thành hình sao đối xứng và tổng hình học của chúng

bằng không. Do đó biện pháp ở điểm trung tính so với đất bằng không. Qua các điện

dung CA, CB, CC có các dòng điện bằng nhau về trị số và chúng vượt trước điện áp pha

tương ứng một góc 900 được xác định theo biểu thức sau:

I A

¿

=JU A

¿

XCA

=JωCU A

¿

I B

¿

=JUB

¿

XCB

=Jω UB

¿

(3-4)

I C

¿

=JU C

¿

X CC

=JωUC

¿

Với: I A

¿

+ I B

¿

+ IC

¿

=0 (3-5)

2) Chế độ làm việc của lưới điện 6kV có trung tính cách ly khi một pha chạm đất.

Khi xảy ra chạm đất một pha ( hình 3-3), điện áp ở điểm trung tính so với đất sẽ

khác không, điện áp của pha chạm đất sẽ dần tới không. Khi chạm đất hoàn toàn, điện

áp các pha không sự cố so với đất sẽ tăng lên bằng giá trị của điện áp dây.

Giả sử pha A chạm đất, khi đó sẽ có:

U A

¿

(1 )=0

U¿

B (1 )=UB

¿

−U A

¿

Về giá trị:

Page 28: do an.docx

U¿

B( 1 )=U

¿

C(1 )=√3U f

U¿

B( 1 )+U

¿

C( 1 )=3 U

¿

01=−3U A

¿

Hình 3.3. Dòng và áp khi chạm đất một pha trong mạng trung tính cách ly.

+ Dòng điện khi chạm đất.

Khi chạm đất một pha thì tại chỗ chạm đất có dòng I¿

cd . Dòng này sẽ chạm qua

điện dung của các pha không chạm đất. Do U¿

A( 1 )

= 0 nên I¿

CA(1 ) =0 , trong các pha B và C

sẽ có các dòng vượt trước áp tương đương một góc 900 .

I¿

CB(1 ) = j

UB(1 )

¿

XC (3-6)

I CC= jU B

(1 )

XC

Dòng chạm đất có chiều dương qui ước tại chỗ sự cố:

Page 29: do an.docx

I¿

cd(1 )=−( I CB

( 1 )¿

+ I¿

CC(1 ) )=−(

U B(1 )

¿

XC

+U C

(1 )¿

X C

)=3U A

¿

XC

trong đó:

1XC

= jωC ; U B

( 1 )¿

+U¿

C( 1 )=−3U A

¿

Vây: I¿

cd(1 )=3 jω .CΣ .U A

¿

= j3ωL . Coi .U f . 10−6(A) (3-7)

trong đó:

L- Chiều dài tổng cộng của dây dẫn một pha km;

Coi- Điện dung riêng của một pha so với đất trên một đơn vị chiều dài: (F/km)

đồ thị véc tơ dòng và áp trong mạng có trung tính cách ly khi pha A chạm đất hoàn

toànđược biểu diễn trên hình 3-3b.

Nhận thấy, hệ véc tơ điện áp U¿

A( 1 ) ;U

¿

B(1 );3U

¿

C( 1 )

sẽ mất đối xứng.

Theo phương pháp phân tích thành phần đối xứng ta có véc tơ thành phần của

mỗi pha :

Ví dụ cho pha A:

U¿

A 1( 1 ) =1

3(U

¿

A( 1 )+a U

¿

B( 1 )+a2 U

¿

C(1 ) )

U¿

A 2( 1 ) =1

3(U

¿

A( 1 )+a2 U

¿

B(1 )+a U

¿

C(1 ) )

(3-8)

U¿

A 0( 1 ) =1

3(U

¿

A( 1 )+U

¿

B( 1 )+U

¿

C( 1 ))

Từ đồ thị véc tơ dòng và áp trong mạng có trung tính cách ly khi pha A chạm

đất hoàn toàn trên hình 3.3b ta thấy:

U¿

C( 1 )=√3U

¿

iℓ j 1500

Thay số vào công thức (3-8) ta có :

Page 30: do an.docx

U¿

A 1( 1 ) =√3

3( e j3300

+e j 3900

). U A

¿

=U¿

A

U¿

A 2( 1 ) =√3

3(e j 4500

+e j 2700

) .U A

¿

=0

U¿

A 0( 1 ) =√3

3(e j 2100

+e j 1500

) .U A

¿

=0

Như vậy trong mạng điện này khi có sự cố chạm đất một pha , dòng điện qua

điện dung của các pha không bị sự cố tăng lên √3 lần và dòng điện dung qua chỗ chạm

đất I cd(1 )

bằng 3 lần dòng điện dung của pha hư hỏng ở chế độ bình thường.

Khi xảy ra sự cố ngắn mạch qua đất, dưới tác động của điện áp thứ tự không

UON( 1 )

phát sinh dòng thứ tự không đi qua điện dung các pha được biểu diễn trên hình 3-4

Hình 3.4. Sự phân bố dòng điện thứ tự không khi pha A chạm đấtTrong mạng trung tính cách ly.

Từ sự phân chia dòng thứ tự không với chiều dương quy ước của dòng I0 có:

I¿

0(1 )=− j

U¿

ON(1 )

XC

= j .U A .ω .C(3-9)

Page 31: do an.docx

Từ biểu thức (3-7) và (3-8) ta có:

I¿

cd(1 )=3 I

¿

0( 1 )

Vậy dòng chạm đất và dòng thứ tự không đều phát sinh do phản ứng của nguồn

điện áp thứ tự không 3U0 khi xảy ra chạm đất một pha I¿

cd(1 )

chậm sau một góc 900 so với

UO( 1 )

.

Đối với mạng cao áp 635kV nếu dòng chạm đất từ cấp điện áp 6, 10, 35 (kV)

vượt quá 30A, 20A, 15A, thì người ta sử dụng cuộn bù điện dung.

3.2.2. Chạm đất một pha trong mạng có bù điện dung.

Trên hình (3-5a) giới thiệu dòng cao áp ở chế độ làm việc bình thường, (3-5b)

giới thiệu chế độ dòng cao áp sự cố, trong hệ thống có trung tính nối đất cuộn cảm để

bù điện dung. Cuộn cảm gồm lõi thép và cuộn dây có thể thay đổi số vòng dây. Người

ta chế tạo cuộn cảm sao cho nó có điện kháng Xb rất lớn so với điện trở rb của nó.

(a) (b)

Hình 3-5. Dòng và áp ở chế độ bình thường và khi sự

cố trong mạng có bù điện dung

Khi làm việc ở chế độ bình thường, hệ thống hoàn toàn đối xứng.

Page 32: do an.docx

Khi xảy ra chạm đất một pha, dòng điện dung trong hệ thống cũng thay đổi như

trong trường hợp mạng trung tính cách ly, điện áp giả tưởng( điện áp đất) U¿

cd( 1 )=−U

¿

A .

Ở điểm chạm đất sẽ đặt lên cả cuộn cảm , và sinh ra dòng điện cảm, do đó qua điểm

chạm đất sẽ xuất hiện cả hai thành phần dòng điện nói trên.

Do dòng điện dung và dòng điện cảm ngược chiều nhau nên cuộn bù sẽ làm

giảm giá trị dòng điện chạm đất, ta có:

I cd Σ=U A

¿

(Y C+Y b )=U F

¿

(3 jωC− 1√b+ jωLb

) (3-10)

=U F

¿

.[ rb

rb2+ωLb

2+ j(3 ωC−

ωLb

rb2+ω2 Lb

2 )]trong đó:

Yb ; rb; Lb - Tổng dẫn, điện trở, điện cảm của cuộn bù dập hồ quang. Khi

bù hoàn toàn ( đạt cộng hưởng dòng điện) và rb <<Lb ; ta có hệ thức:

I¿

cd Σ=U F . √r

r2+ω2 Lb2

(3-11)

Như vậy, khi chỉnh định tốt cuộn bù ta có khả năng làm giảm khá nhiều dòng

chạm đất. Trong thực tế dòng I¿

cd Σ không thể triệt tiêu vì còn tồn tại rb và vì điện dung

của mạng rất biến động trong khi làm việc, vì vậy rất khó chỉnh định được chế độ bù

hoàn toàn. Ngoài ra , để đảm bảo độ nhạy, rơle bảo vệ cũng cần phải có dòng I¿

cd Σ .

Trên hình 3.6 biểu diễn giản đồ véc tơ dòng và áp khi chạm đất pha A trong

mạng trung tính có bù điện dung.

Page 33: do an.docx

Hình 3-6. Giản đồ véc tơ dòng và áp khi chạm đất pha A

Trong mạng trung tính có bù điện dung.

Ưu điểm cơ bản của hệ thống này là: Hạn chế được dòng chạm đất, loại trừ

được khả năng phát sinh hồ quang khi chạm đất, hạn chế khả năng đánh thủng cách

điện khi chạm đất lâu dài vì điện áp tại điểm chạm đất chỉ tăng lên từ từ đến U¿

F . Ngoài

ra građien điện áp bước gần điểm chạm đất bé nên không nguy hiểm cho người.

Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là chi phí tăng do tăng mức cách điện

(bằng điện áp dây), do đặt thiết bị bù, do công tác bảo quản và kiểm tra thường xuyên

chế độ làm việc của thiết bị bù. Ngoài ra trong trường hợp chỉnh định không đúng

(không cộng hưởng) khi chạm đất cũng xuất hiện quá điện áp nguye hiểm và hệ thống

bảo vệ rơle cũng phức tạp hơn.

3.2.3. Chạm đất một pha hệ thống nối đất điểm trung tính.

Khi chạm đất một pha hệ thống nối đất điểm trung tính (3 pha 4 dây) dòng điện

chạm đất là dòng ngắn mạch 1 pha qua điểm chạm đất.

Page 34: do an.docx

Dòng ngắn mạch hầu như không phụ thuộc vào tổng dẫn của các pha còn lại ( vì

Y0>>YA, YB, YC) được xác định theo công thức:

I¿

NA=U A

¿

r0

=U A

¿

. Y 0(3-12)

trong đó: ro , Y0 - Là điện trở và tổng dẫn của dây trung tính, vì r0 rất bé nên I¿

NA rất

lớn, dễ dàng làm cho hệ thống rơle bảo vệ tác động. Điện áp các pha còn lại U¿

B ,U¿

C

khi chạm đất trong mạng trung tính nối đất hầu như không thay đổi. Sự thay đổi đó chỉ

là do điện trở của cuộn dây máy biến áp (máy phát) và các đầu nối. Vì thế U¿

B , U¿

C có

tăng cũng không vượt quá 0,8U¿

d .

Hình 3.7. Phân tích dòng thứ tự không mạng trung tính nối đất.

Ưu điểm của hệ thống mạng có trung tính nối đất là điện áp tại điểm trung tính

ổn định, làm cho khả năng chạm đất qua hồ quang điện bị loại trừ. Mức cách điện ủa

các pha không cần cao và có độ dự trữ lớn khi làm việc do không chịu điện áp tăng.

Khi chạm đất và không bị chọc thủng bởi quá điện áp, dễ dàng thực hiện bảo vệ rơle

một cách chọn lọc, nhạy va chắc.

Nhược điểm cơ bản của hệ thống tiếp đất trung tính là khi chmạ đất (tức ngắn

mạch 1 pha) bảo vệ rơle cắt điện, nên hệ thống phải có nguồn dự phòng chắc chắn.

Page 35: do an.docx

Hệ thống bảo vệ phải đặt trên cả 3 pha. Khi chạm đất ảnh hưởng tới dòng chạm

đất đối với hệ thống thông tin rất lớn nên cần có biẹn pháp bảo vệ trường điện từ, dòng

chạm đất lớn nên làm hỏng thiết bị , giảm mô men làm cho động cơ đồng bộ có thể bị

hãm và các hệ thống máy phát bị mất đồng bộ. Ngoài ta dòng chạm đất lớn sẽ gây nên

građien điện áp bước rất lớn gây nguy hiểm cho người. Vì thế hệ thống trung tính nối

đất chi phí sẽ cao, độ tin cậy thấp.

3.3. Sự phân bố dòng điện thứ tự không trong mạng điện có trung tính cách ly khi

xảy ra chạm đất một pha.

Trên hình 3.8 xét mạng điện hình tia gồm 3 khởi hành.

Giả sử sự cố chạm đất một pha xảy ra tại điểm N trên đường dây d1, khi đó tại

điểm chạm đất xuất hiện điện áp thứ tự không (UON), dưới tác dụng của điện áp thứ tự

không, phát sinh dòng điện thứ tự không (3I¿

0 ) khép kín mạch qua điện dung các pha

của các đường dây.

Dòng thứ tự không 3I¿

0 chạy qua tất cả các khởi hành của mạng điện. Ở khởi

hành không bị sự cố, dòng điện dung thứ tự 3I OCi chạy qua chỗ đặt bảo vệ ( ở đầu khởi

hành ) được xác định theo công thức:

3 I¿

OCi=3 ω . Ci . UF

¿

(3-13)

trong đó : Ci là gía trị điện dung của khởi hành thứ i.

Dòng điện dung ở đầu khởi hành bị sự cố bằng tổng dòng điện dung của các khởi hành

không bị sự cố, hay bằng tổng dòng điện dung toàn mạng trừ dòng điện dung riêng của

khởi hành bị sự cố.

I¿

BIOSC=3U F . ω . (CΣ−CSC )¿

(3-14)

trong đó:

I¿

BIOSC : Là dòng sự cố có hướng ngược với dòng điện dung riêng của cáckhởi

hành không bị sự cố.

Page 36: do an.docx

Hình 3.8. Sự phân bố dòng thứ tự không khi chạm đất một pha

trong mạng có trung tính cách ly

Dòng chạm đất được xác định theo công thức:

I¿

cd=3 I¿

OC Σ=3U¿

F .ω .C Σ (3-15)

Nếu trong mạng có bù điện dung (trung tính nối đất qua cuộn bù dập hồ quang)

thì ngoài dòng trên còn có dòng qua cuộn dây dập hồ quang.

3 I¿

OL=3 UON

X L

Trong trường hợp này, dòng tổng ở đầu đường dây bị sự cố được tính theo công

thức:

Page 37: do an.docx

3 I¿

OL=3 UON

X L

−3U¿

oN (CΣ−C i ). ω(3-16)

Chiều của dòng điện hợp thành này phụ thuộc vào thành phần điện cảm hay

điện dung lớn hơn trong đó.

Biểu đồ phân bố dòng thứ tự không khi có sự cố chạm đất một pha được biểu

diễn trên hình 3.9.

Hình 3.9. Biểu đồ phân bố dòng thứ tự không khi chạm đất một pha

Trong mạng có trung tính cách ly.

Để bảo vệ tác động chọn lọc, dòng chỉnh định của các thiết bị bảo vệ cần phải

chỉnh định như sau:

I¿

BIOSC≥I cd≥kat .knv . I oci

¿

I cd

¿−I oci

¿

kn

≥I cd≥k . I oci

¿

(3-17)

3I0

3I2

3I02+3I03

3I02+3I03+3I’01

d2

d2

d2

C3

C2

C1

Page 38: do an.docx

trong đó: Kn – Hệ số nhạy (K=1,5. Đối với đường dây trên không, K= 1,25. Đối

với dây cáp.)

Knv = 23 Nếu như bảo vệ có duy trì thời gian tác động.

Knv = 45 Nếu bảo vệ cắt nhanh.

Kat = 1,11,2 Hệ số an toàn.

Như vậy, nếu chỉnh định theo biểu thức trên thì quan hệ giữa dòng dung riêng

và dòng chạm đất tổng như sau:

I OCi≤(0 ,09÷0 , 26 ) I cd (3-18)

Chiều của dòng điện hợp thành này phụ thuộc vào thành phần (điện cảm hay

điện dung) lớn hơn trong đó.

Sự phân bố dòng thứ tự không khi có sự cố chạm đất một pha được biểu diễn

trên hình 3.9.

Page 39: do an.docx

Ch ngươ 4

TÍNH ĐI N DUNG VÀ DÒNG CH M Đ T M NG CÁC KH I HÀNH 6KV CÔNGỆ Ạ Ấ Ạ Ở Ở TY THAN QUANG HANH

4.1 Ph ng pháp soi g ng qua m t m t ph ng d n.ươ ươ ộ ặ ẳ ẫ

Nội dung của phương pháp là thay thế môi trường đất và lấp đầy bằng môi trường

không khí. Sau đó tìm cách đưa thêm vào miền ấy một số điện tích phân bố sao cho

những điện tích ban đầu đặt trong không gian đống nhất ấy vẫn đảm bảo điều kiện bờ

vốn có trên bờ S.

4.1.1 Hệ số của đường dây trên không

Ta có hệ số của đường dây trên không kV gồm ba dây dẫn trong miền V1 thuộc

môi trường không khí được treo cách mặt đất một khoảng h1=h3=7m, h2=8m tạo thành

hình tam giác cân.

Hình 4.1: Biểu diễn phương pháp soi gương điện tích

Vì hình dáng và kích thước của đường dây trong không gian cũng đơn giản nên

việc xác định hệ số thế của đường dây cùng đơn giản. Tiến hành soi gương ba dây qua

mặt dẫn ta xác định được các thông số sau:

L11’ = 14m, L12 = L23 = 1,28m

L22’ = 16m, L1’3 = L3’1 = 14,1m

2

310,8m 0,8m

h1=7m h2=8m h3=7m

1

2

3

3’2’

1’

Page 40: do an.docx

L33’ = 14m, L12’ =L2’1= L2’3 = L3’2 =15,02m

L31 = L1’3 = 1,6m

Trong môi trường tuyến tính giữa điện tích và điện tích có mối quan hệ với nhau được

xác định theo phương trình Maxoell như sau:

j1 = a11q1+ a12q2+ a13q3

j2 = a21q1+ a22q2+ a23q3

j3 = a31q1+ a32q2+ a33q3

Với j1, j2, j3: là thế của đường dây thứ nhất, thứ hai, thứ ba. Áp dụng phương

pháp soi gương điện tích ta có thể xác định được hệ số thế của đường dây. Thế thứ nhất

gây nên bởi điện tích q1 của dây dẫn đó và ảnh soi gương của nó (-q1) là:

ϕ11=q1

2 πε Iln

I 11'

r

Thế trên dây dẫn thứ nhất gây nên bởi điện tích q2 và ảnh soi gương của nó là -

q2 là:

ϕ12=q2

2πε Iln

I 12 '

I 12

với I12 là khoảng cách từ dây dẫn thứ nhất đến dây dẫn thứ hai.

Thế trên dây dẫn thứ nhất gây nên bởi điện tích q3 và ảnh soi gương của nó là -

q3 là:

ϕ13=q3

2 πε Iln

I 13 '

I 13

Từ các biểu thức trên và theo tính chất tương hỗ, nếu đặt q/1=t là điện tích của

dây dẫn trên một đơn vị chiều dài thì ta có:

α 11=ϕ11

τ= I

2πεln

I 11'

rα 12=

ϕ12

τ= I

2 πεln

I 12 '

I 12

=α12 '

α 13 '=I

2 πεln

I 13 '

I 13

=α31 ' α 23 '=α 32 '=I

2 πεln

I 23 '

I 23

α 33=ϕ33

τ= I

2 πεln

I 33 '

rα 22=

ϕ22

τ= I

2 πεln=

I 22'

r

Page 41: do an.docx

Từ hệ phương trình Maxoell ta có ma trận hệ số sau:

a11 a12 a13

a21 a22 a23

a31 a32 a33

aii là hệ số riêng, chính bằng trung bình cộng các phần tử trên đường chéo chính

của ma trận.

α ii=13(α 11+α 22+α33)=

12 πε

ln3√111 ' . 122 ' . 133 '

r (*)

Do tính chất đối xứng aik = aki là hệ số tương hỗ chỉ lấy bằng trung bình của 1/2

số phân tử còn lại trong ma trận.

α ik=1

3 .2 πεln

112 ' . 123 ' . 113 '

112 . 123 . 113

= 12 πε

ln3√ 112' .123' . 113'

112 .123 . 113 (**)

Theo định nghĩa điện dung, ta có điện dung của một pha so với đất tính cho một

đơn vị chiều dài được xác định:

C0=τϕ= 1

α ii−α ik

Thay (*) và (**) vào biểu thức trên ta có:

C0=2 πε

Ln1r

3√ 111' .122 ' .133 ' .112 .113 .123

112' .123' . 113'

trong đó: r: là bán kính của dây dẫn (m).

e = e0.er =

1

4 πc2 1θ−7εr

= 8,85.10-3.3,6 = 31,86.10-3 (mF).

e0, er: là các hệ số điện môi tĩnh tuyệt đối và tương đối của môi trường.

Thay các giá trị đã biết vào biểu thức (4-1) ta có:

C0=0,2

ln1 , 37

r (mF/km)

Page 42: do an.docx
Page 43: do an.docx

4.1.2 Tính điện dung của đường dây trên không

Để tính được điện dung của đường dây trên không AC-120 ta dùng phương

pháp soi gương qua mặt đất, công thức được xác định như sau:

C0=0,2

ln .1 ,37

r

= 0,2

ln .1 ,37

7,6 . 10−3

=38 ,5 . 10−3 μF /km

(4.1)

Trong mạng điện 6kV của Công ty than Quang Hanh hiện nay đang sử dụng các

loại dây có suất điện dung C0 được thống kê trong bảng 4.1.

Bảng 4.1

Lo i dây d nạ ẫ Bán kính r(mm) Co(μF /km)AC-120 7,6 38,5.10−3

AC-50 4,8 35,4.10−3

AC-35 4,2 34,6.10−3

Đi n dung đ ng dây trên không c a các kh i hành 6kV đ c tính theo côngệ ườ ủ ở ượ th c:ứ

CK=Co. l

K t qu tính toán cho t ng kh i hành đ c th ng kê trong b n 4.2:ế ả ừ ở ượ ố ả

B ng 4.2ả

Kh i Hànhở Mã hi u dâyệChi u dài dây,ề

kmĐi n dung C.ệ

10−3 μF1

(L 676)ộAC-120 0,55

56,575AC-50 1

2(L 680)ộ

AC-120 2,495,86

AC-35 0,13

(L 671)ộAC-120 0,55

31,795AC-50 0,3

4(L 677)ộ

AC-120 0,55 21,175

5(L 675)ộ

AC-50 7,75 274,35

Page 44: do an.docx
Page 45: do an.docx

4.1.3 Tính đi n dung các đ ng cáp 6kV Công ty than Quang Hanh.ệ ườ

Điện dung của 1 km cáp điện được tính bởi công thức:

Co=0,196

lnr2

r1

Trong đó:

r1- Bán kính của lưới dẫn điện

r2- Bán kính của bề mặt trong của màn dẫn

Kết quả tính toán được thống kê trong bảng 4.3

Bảng 4.3

Tiết diện lõi cáp

сьгR1 (mm) R2 (mm) Điện dung riêng C0 (μF/km)

3x35 3,5 11,45 0,165

3x50 4 11,89 0,18

3x70 4,85 13,3 0,194

3x95 5,7 14,2 0,215

3x120 6,4 15 0,23

Điện dung các đường cáp của từng khởi hành được xác định theo công thức:

C ci=Co .l

Kết quả tính cho từng khởi hành được ghi trong bảng 4.4:

Page 46: do an.docx

Bảng 4.4

Kh i Hànhở Ti t di n cápế ệсьг

Chi u dài dây,ề km

Đi n dung C.ệ10−3 μF

1(L 676)ộ

3x120 1,025

548,63x70 0,953x50 0,653x35 0,07

2(L 680)ộ

3x120 0,01

816,1

3x95 0,023x70 2,153x50 2,18

3(L 671)ộ

3x70 0,3211,23x50 0,85

4(L 677)ộ

3x120 1,025

614,813x70 1,493x50 0,5

5(L 675)ộ

3x120 0,5

263,23x70 0,33x50 0,5

4.1.4 Tính điện dung của động cơ cao áp.

Để tính điện dung cuả động cơ sử dụng công thức sau:

Cdc=40 . Sdm

3/4

3 (U dm+3600 )n1/3μF

(4-5)

trong đó:

Sdm=Pdm

Cos ϕdm. ηdc (kVA) - Công suất biểu kiến của động cơ.

Pđm - Công suất định mức của động cơ.

- Hiệu suất của động cơ.

Page 47: do an.docx

Udm - Điện áp định mức của động cơ, kV.

n - Tốc độ quay của động cơ ( vòng/phút).

Từ đó tính được điện dung của động cơ cao áp, kết quả được thống kê trong bảng

4.5.

Bảng 4.5

Tên động

cơ chínhP(kW) Cosφ n (vòng/phút)

Đi n dungệ

C.10−3 μF

Máy trục 280 0,9 0,93 1450 25,55

Bơm 200 0,83 0,85 1450 22,57

Băng tải 2x355 0,85 0,93 1480 53,23

Bơm 1000 0,9 0,93 1480 65,93

Tời trục 560 0,93 0,86 1450 44,47

Kết quả cho từng khởi hành được ghi trong bảng 4.6

Bảng 4.6

Kh i Hànhở Đ ng cộ ơ P(kW) S l ngố ượĐi n dung C.ệ

10−3 μF1

(L 676)ộBăng t iả 3x355 1

251,09B mơ 1000 3

2(L 680)ộ

B mơ 200 5 112,85

3(L 671)ộ

Máy tr cụ 280 1 25,55

4(L 677)ộ

T i tr cờ ụ 560 1242,26

B mơ 1000 3

4.1.5 Tính điện dung tổng của các khởi hành 6kV.

Điện dung tổng các khởi hành bằng tổng điện dung của đường dây trên không, cáp

và của các động cơ cao áp (nếu có)

Page 48: do an.docx

C iΣ=CiK+C i

c+C idc

Căn cứ vào số liệu đã tính,kết quả tính toán điện dung tổng các khởi hành được

thống kê trong bảng 4.6

Khởi Hành

Điện Dung

1

(Lộ 676)

×10−3

2

(Lộ 680)

×10−3

3

(Lộ 671)

×10−3

4

(Lộ 677)

×10−3

5

(Lộ 675)

×10−3

C iK (μF ) 56,575 95,86 31,795 21,175 274,35

C iC(μF) 548,6 816,1 211,2 614,81 263,2

C idc(μF ) 251,09 112,85 25,55 242,26

C∑ (μF ) 856,265 1024,81 268,545 878,245 537,55

Điện dung tổng của toàn mạng 6kV

CΣ=∑i=1

n

C iΣ=3 , 565( μF )

4.2 Tính dòng chạm đất các khởi hành.

4.2.1 Tính dòng khi không kể đến ảnh hưởng của HTMИ-6.

Từ kết quả tính điện dung của từng khởi hành và của toàn mạng, xác định được:

Giá trị dòng chạm đất:

I cd=3U f .ω .CΣ .10−6=3.6000

√3.314 .3 ,565 .10−6=11 ,63( A )

Giá trị dòng điện dung riêng của từng khởi hành:

Ioi = 3Uf..ω.CΣ.10-6 (A)

Giá trị dòng sự cố của từng khởi hành:

Isci = Icd - Ioi

Page 49: do an.docx

Kết quả tính toán được thống kê trong bảng 4-6.

Bảng 4.6

Khởi hành1

(Lộ 767)

2

(Lộ 680)

3

(Lộ 671)

4

(Lộ 677)

5

(Lộ 675)

Dòng dung

riêng I0(A)2,8 3,34 0,876 2,87 1,75

Dòng sự cố

Isc(A)8,83 8,29 10,754 8,76 9,88

4.2.2 Tính dòng chạm đất khi có ảnh hưởng của HTMИ-6.

Các thông số kỹ thuật của máy biến áp đo lường HTMИ-6:

R = 1180

XL = .l = 2f.L = 2.3,14.50.5000 = 1570 (k) ; L = 5000 (H)

+ Tính dòng điện dung của toàn mạng

Dòng điện dung toàn mạng được xác định theo công thức:

3 I 0 Σ

.

=Uf[ RK

RK2 + XK

2+ j .(3 . ω .C Σ . 10−6−

X K

RK2 + X K

2 )](A)

Vì 2 máy biến điện áp mắc song song nên:

RK=11802

=590() ;

X K=15700002

=785000 ()

3 I 0 Σ

.

=

6000√3

.[5905902+7850002

+ j .(3. 314 . 3 ,565 . 10−6−7850005902+7850002 )]

(A)

Page 50: do an.docx

3 I 0 Σ=3 , 32. 10−6+ j .11 ,63

Giá trị mô đun

3 I 0 Σ=√(3 ,32. 10−6 )2+11 ,632=11 ,63 ( A )

+ Tính dòng điện dung riêng của từng khởi hành:

3 I oi=U f [ RK

RK2 + X K

2+ j .(3 . ω .C0 i .10−6−

X K

RK2 + XK

2 )](A)

Tính dòng điện dung riêng của khởi hành số 1:

3 I 01=6000√3 [590

5902+7850002+ j .(3. 314 . 856 , 265 .10−3 .10−6−785000

5902+7850002 )]( A )

3 I 01=3 ,32 . 10−6+ j2,8

Giá trị mô đun: 3 I 01=√(3 ,32 .10−6 )2+(2,8)2=2,8( A )

Tương tự tính dòng điện dung riêng của các khởi hành còn lại kết quả được

thống kê trong bảng (4.8).

Bảng 4.8

Khởi Hành 1 2 3 4 5

3Ioi,(A) 2,8 3,34 0,87 2,86 1,75

Giá trị dòng sự cố của từng khởi hành:

Isci = 3Icd - 3Ioi

Kết quả tính toán được thống kê trong bảng 4.9.

Page 51: do an.docx

Bảng 4.9

Khởi hành1

(Lộ 767)

2

(Lộ 680)

3

(Lộ 671)

4

(Lộ 677)

5

(Lộ 675)

Dòng dung

riêng 3I0(A)2,8 3,34 0,876 2,87 1,75

Dòng sự cố

3Isc(A)8,83 8,29 10,754 8,76 9,88