Mục tiêu chung trong việc thiết kế Nhà máy điện mặt trời để đáp ứng đầy đủ công suất với yêu cầu phụ tải của người tiêu dùng, với chi phí hệ thống tối thiểu đối với người tiêu dùng.. 1Yê
TỔNG QUAN VỀ TỔ CHỨC CỦANHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI
MÔ TẢ HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN MẶT TRỜI-PV
Quang điện (PV) là công nghệ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện, với nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như PV không nối lưới cho hộ gia đình, PV phân tán nối lưới và PV tập trung nối lưới Đặc biệt, một nhà máy PV quy mô tiện ích với công suất AC 50Mw được đề xuất để tương tác với lưới điện, góp phần vào việc phát triển năng lượng tái tạo.
Hình 1 Tổng quan về dự án điện mặt trời điển hình
Nhà máy hoạt động dựa trên nguyên lý công nghệ quang điện, chuyển đổi trực tiếp năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng thông qua hiệu ứng quang điện.
CÁC THÀNH PHẦN DC CỦA NHÀ MÁY MẶT TRỜI
- Mô-đun quang điện mặt trời
Pin quang điện là thành phần chính trong nhà máy quang điện mặt trời, sử dụng chất bán dẫn để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện một chiều (DC) Mặc dù mỗi tế bào PV chỉ tạo ra vài Watts năng lượng, nhưng các mô-đun PV có tính mô-đun cao cho phép kết hợp nhiều tế bào để sản xuất công suất từ vài watt đến hàng chục megawatt.
Do đặc tính điện của tế bào PV, việc sản xuất chúng bị hạn chế ở một số ít nguyên liệu thô
Mỗi loại vật liệu trong mô-đun PV có đặc điểm riêng, ảnh hưởng đến hiệu suất, quy trình sản xuất và chi phí Tế bào quang điện có thể được sản xuất từ tấm wafer cắt từ khối vật liệu rắn hoặc từ vật liệu màng mỏng trên chất nền giá rẻ Cấu trúc mô-đun cho phép gắn các mô-đun PV chắc chắn vào mặt đất với góc nghiêng cố định hoặc trên khung theo dõi mặt trời Tế bào quang điện cũng có thể được phân loại dựa trên cấu trúc tầm xa của vật liệu bán dẫn sử dụng.
Hình 2 Phân loại công nghệ PV
Biến tần là thiết bị điện tử trạng thái rắn, có chức năng chuyển đổi điện DC từ các mô-đun PV thành điện xoay chiều Ngoài ra, bộ biến tần còn thực hiện nhiều chức năng khác nhau nhằm tối đa hóa sản lượng của nhà máy, bao gồm tối ưu hóa điện áp trên các chuỗi, giám sát hiệu suất, ghi dữ liệu và cung cấp khả năng bảo vệ cũng như cách ly khi có sự bất thường trong lưới điện hoặc với các mô-đun PV.
Có hai loại biến tần rộng: i) Biến tần chuỗi ii) Biến tần trung tâm
Khi thiết kế nhà máy điện mặt trời, cần xem xét tất cả các tổn thất trong biến tần từ DC sang AC, bao gồm tổn thất trong cáp và các tổn thất truyền tải khác Biến tần sẽ được thiết kế với mức quá tải lên đến 45%.
• Trước khi bố trí nhà máy điện mặt trời, việc nghiên cứu và phân tích khu đất nhất định được thực hiện
Nghiên cứu địa điểm cho dự án nhà máy điện mặt trời 50MWAC đã được thực hiện thông qua hình ảnh vệ tinh để đánh giá tính phù hợp của khu vực Phần mềm PVsyst đã hỗ trợ trong việc phân tích đất đai và dự đoán khả năng phát điện cho khu vực cụ thể này.
Để thiết kế các bộ phận cho nhà máy năng lượng mặt trời 50MW, kết luận từ các phân tích và nghiên cứu cho thấy cần sử dụng mô-đun năng lượng mặt trời có công suất 330Wp.
Biến tần chuỗi 160Kw (với mức quá tải 45%)
• Mảng Module là tập hợp các Bảng có kích thước 2x16
• Khoảng 250 Acers đất sẽ được sử dụng để đặt Nhà máy điện mặt trời 50 MW
Mỗi module có công suất 330wp và mỗi bảng chứa 32 module, tạo ra tổng dung lượng 56K Đối với nhà máy 50 MW, một block bao gồm 858 bảng, tương ứng với công suất 6,25 MW.
Tổng cộng, 8 khối cần đạt công suất 50MW AC, sử dụng bộ biến tần 160kW cho nhà máy này Mức quá tải được xác định là 45%, do đó công suất mỗi biến tần sẽ là 160kW x 1,45 = 232kW DC.
Số lượng biến tần cho nhà máy 50Mw = 312 chiếc
Tổng công Suất biến tần của nhà máy: 312*232r384Mw DC
AS mỗi bàn là 10,56 Mw, tổng Số bàn trong nhà máy 50Mw Sẽ là 6864 chiếc
Khoảng cách ngang giữa 2 bàn = 0,100m
Khoảng cách dọc giữa 2 bàn = 3,5860m
CÔNG TÁC QUẢN LÝ VẬN HÀNH NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI
Vai trò của Nhà máy điện mặt trời đối với lưới điện khu vực
Trạm biến áp nâng 22/110 kV đấu nối Nhà máy điện mặt trời vào hệ thống điện
Quốc gia được xây dựng nhằm các mục tiêu sau đây:
- Truyền tải công suất từ nhà máy vào hệ thống điện Quốc gia
- Tăng cường khả năng cung cấp điện đầy đủ cho các huyện, thành phố của tỉnh
Thừa Thiên Huế và khu vực lân cận trong giai đoạn tới
- Nâng cao độ tin cậy an toàn cung cấp điện cho lưới điện khu vực
- Phù hợp với các quy định tiêu chuẩn kỹ thuật vật tư thiết bị lưới điện 110kV trong Tổng công ty điện lực miền Trung
Nhà máy điện mặt trời mới đi vào hoạt động, sản xuất khoảng 60 triệu kWh điện mỗi năm, đáp ứng gần như toàn bộ nhu cầu tiêu thụ điện hàng năm của một khu vực nhất định.
32.628 hộ gia đình ở Việt Nam, ước tính giảm phát thải khí 𝐶𝑂 2 khoảng 20.503 tấn/năm
Dự án tập trung vào phát triển đồng bộ giữa nguồn và lưới điện, nhằm đảm bảo vận hành an toàn và kinh tế cho hệ thống điện, đồng thời nâng cao hiệu quả đầu tư xã hội Ngoài việc giảm thiểu tác động đến biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường, nhà máy còn đóng góp vào việc tạo ra việc làm và thúc đẩy phát triển kinh tế – xã hội.
Công tác vận hành nhà máy điện mặt trời
Trạm được xây dựng đảm bảo phương thức quản lý vận hành – Trạm không người trực, được điều khiển ở 4 mức:
− Mức 1: Điều khiển, thu thập tại Trung tâm điều độ Hệ thống điện Miền Trung
Hệ thống điện quốc gia (A0) được điều độ một cách có hệ thống thông qua các trung tâm, cho phép thực hiện việc giám sát, điều khiển và thu thập thông số thiết bị Việc cài đặt từ xa được thực hiện thông qua kết nối giữa hệ thống máy tính điều khiển và các trung tâm điều độ.
− Mức 2: Từ hệ thống điều khiển máy tính trung tâm được đặt trong phòng điều khiển của trạm
− Mức 3: Từ tủ điều khiển, bảo vệ đặt trong phòng điều khiển
− Mức 4: Tại các tủ điều khiển tại chỗ thiết bị phục vụ thí nghiệm và bảo dưỡng
Hình 2.1: Sơ đồ nối điện Nhà máy điện mặt trời
Hình 2.2: Vị trí Nhà máy điện mặt trời trong lưới điện khu vực
LỰA CHỌN TÍCH HỢP CÁC THIẾT BỊ
Tiềm năng bức xạ mặt trời tại khu vực dự án
Hiện tại, khu vực dự án chưa có trạm đo bức xạ mặt trời, vì vậy việc đánh giá tiềm năng bức xạ mặt trời được thực hiện thông qua cơ sở dữ liệu Meteonorm Với hơn 25 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực khí tượng, MeteoNorm đã thu thập, phân tích và tính toán dữ liệu khí tượng từ hơn 8.325 trạm trên toàn cầu, phục vụ cho ứng dụng năng lượng mặt trời Dữ liệu bức xạ mặt trời cho khu vực dự án được lấy từ nguồn thông tin này.
Sử dụng phần mềm Meteonorm để tính toán tiềm năng bức xạ mặt trời tại khu vực dự án có tọa độ 16 o 42‟0,0” N; 106 o 23‟24,0” E
Hình 3.2: Tiềm năng bức xạ khu vực dự án
Dữ liệu từ Meteonorm cho thấy bức xạ trung bình hàng ngày của khu vực dự án đạt khoảng 4,6 kWh/m²/ngày, với các tháng có bức xạ mạnh nhất là từ tháng 4 đến tháng 8 Ngược lại, bức xạ thấp nhất xảy ra vào cuối năm và đầu năm Tiềm năng này cho thấy khả năng phát triển dự án điện mặt trời là khá tốt.
Hình 3.3: Biểu đồ bức xạ mặt trời trung bình tháng tại khu vực dự án
Công nghệ sử dụng trong hệ thống điện mặt trời
3.2.1 Lựa chọn module PV(Photovoltaic)
Các tấm pin mặt trời được chứng nhận theo tiêu chuẩn IEC/CE/UL rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy Tuy nhiên, hiệu quả hoạt động của các tấm pin mặt trời có thể khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường.
Cường độ bức xạ, nhiệt độ, độ che bóng và điện áp là những yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn module PV Một số tiêu chí cần xem xét được trình bày trong Bảng 3.1.
Khi lựa chọn công nghệ sản xuất tấm pin mặt trời, bạn có thể chọn giữa tấm pin mặt trời loại đơn tinh thể (Mono-Si), đa tinh thể (Poli-Si) hoặc công nghệ màng mỏng (Thin-film) Mỗi loại công nghệ mang lại giá trị chất lượng khác nhau từ các nhà sản xuất, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của tấm pin.
Hiệu suất của tấm pin mặt trời
Tấm pin mặt trời hiệu suất cao giúp tiết kiệm diện tích đất, dây cáp và kết cấu giá đỡ cho mỗi MWp lắp đặt so với tấm pin hiệu suất thấp.
Công suất của tấm năng lượng mặt trời thường được cung cấp với khả năng quá tải, với các tấm pin tinh thể có khả năng quá tải từ 0/+3% đến 0/+5%, trong khi tấm pin CdTe và CIGS có thể đạt khả năng quá tải trên +5% Đối với các nhà máy năng lượng mặt trời quy mô lớn, khả năng quá tải của tấm pin có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất hoạt động của toàn bộ nhà máy.
Khi lắp đặt tấm pin mặt trời ở khu vực có khí hậu nóng, cần lưu ý rằng tổn thất nhiệt và giá trị công suất sẽ thay đổi theo nhiệt độ.
Các nhà sản xuất tấm năng lượng mặt trời cung cấp thông tin quan trọng về độ bền và sự suy giảm hiệu suất của các tấm pin mặt trời.
Chức năng của diodes bypass là làm giảm tổn thất do 1 module bị che bóng Điều khoản bảo hành
Các điều khoản bảo hành sản phẩm và bảo hành công suất của các nhà sản xuất đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời (PV) có điện áp lớn nhất Việc hiểu rõ các điều khoản này giúp người tiêu dùng đảm bảo chất lượng và hiệu suất của sản phẩm, từ đó tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng.
Khi lựa chọn số lượng các pin mặt trời trong một chuỗi với các mô đun có điện áp cao (Voc), cần phải kiểm tra điều kiện nhiệt độ tối đa và tối thiểu để đảm bảo rằng điện áp hệ thống không vượt quá mức tối đa cho phép (1000V hoặc 1500V).
Các tiêu chí khác Chi phí cho các tấm pin mặt trời và tuổi thọ
Trong các tiêu chí trên, tiêu chí về chất lượng sản phẩm là quan trọng nhất
Bảo hành sản phẩm: các sản phẩm được bảo hành 10 năm là rất phổ biến, một sốnhà sản xuất bảo hành sản phẩm lên đến 12 năm
Bảo hành công suất là một yếu tố quan trọng bên cạnh bảo hành sản phẩm, trong đó nhà sản xuất cam kết duy trì một tỷ lệ công suất nhất định trong suốt thời gian sử dụng Thông thường, bảo hành công suất sẽ đảm bảo 90% công suất công bố cho đến năm thứ 10 và 80% cho đến năm 25 Tuy nhiên, các nhà sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời uy tín thường cung cấp bảo hành công suất đầu ra cố định trong năm đầu tiên, sau đó giảm dần theo tỷ lệ cụ thể trong các năm tiếp theo Chế độ bảo hành này mang lại sự an tâm hơn cho chủ đầu tư so với bảo hành theo giai đoạn, vì nó bảo vệ quyền lợi trong trường hợp công suất giảm xuống dưới mức cam kết ngay trong năm đầu tiên.
Rất ít nhà sản xuất cung cấp bảo hành sản phẩm vượt quá 25 năm, vì vậy cần xem xét kỹ lưỡng các điều kiện bảo hành công suất và bảo hành sản phẩm.
Tuổi thọ của tấm pin mặt trời chất lượng tốt, đạt tiêu chuẩn IEC, thường được thiết kế với vòng đời dự án khoảng 25 năm Sau 30 năm hoạt động, hiệu suất của tấm pin, đặc biệt là loại tinh thể, sẽ giảm nhanh chóng Mặc dù công nghệ màng mỏng chưa được kiểm chứng hoàn toàn, nhưng các thí nghiệm cho thấy tuổi thọ của loại tấm pin này dao động từ 25 đến 30 năm.
Khi lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời, cần lưu ý rằng chúng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện Trong số các loại tấm pin năng lượng mặt trời, tấm pin đa tinh thể được ưa chuộng nhờ vào giá cả cạnh tranh, chất lượng tốt và khả năng sản xuất số lượng lớn.
Sharp Corporation, được thành lập cách đây 105 năm tại Nhật Bản, là nhà cung cấp tấm pin năng lượng mặt trời đáng tin cậy Công ty chuyên sản xuất thiết bị gia dụng và đã hoạt động hiệu quả trong lĩnh vực pin năng lượng mặt trời suốt 60 năm qua, khẳng định sự phát triển bền vững và chất lượng sản phẩm của mình.
Sharp có 60 năm lịch sử và kinh nghiệm, điều này giúp sản phẩm và dịch vụ của họ được đánh giá cao về chất lượng Thiết kế của công ty cũng như các sản phẩm đều phù hợp với nhu cầu thị trường hiện nay.
D15THDK&TDH với tiêu chuẩn IEC và các tiêu chuẩn quốc tế khác Công ty cũng đã được cấp chứng chỉ IEEE
➢ Loại PV Silic - đơn tinh thể:
Phương pháp đấu nối các tấm PV và Inverter
3.3.1 Cấu hình lắp đặt các tấm PV
Cấu hình lắp đặt các chuỗi tấm PV được lựa chọn phải phù hợp với đầu vàoInverter:
- Điện áp làm việc của mỗi chuối tấm pin trong khoảng: 915 – 1300
- Điện áp hở mạch ở nhiệt độ thấp nhất không vượt quá: 1500V
- Dòng điện tổng đầu vào của mỗi Inverter không vượt quá: 2337A
Theo tính toán từ phần mềm chuyên ngành PVSYST thì cấu hình lắp đặt các chuỗitấm PV như sau:
30 tấm PV nối tiếp thành 1 chuỗi
- Cấu hình giàn đỡ gồm 2 loại:
+ Loại 1: 2 chuỗi được đặt trên một giàn đỡ loại 2x30 module PV
+ Loại 2: 1 chuỗi trên một giàn đỡ loại 2x15 module được lắp đặt đối với các vị trí không thuận lợi cho việc bố trí giàn đỡ loại 1
Hình 3.4: Cấu hình dàn đỡ PV
Hình 3.5: Tủ kết nối SCB ở Nhà máy điện mặt trời
Cường độ dòng điện cực đại của tấm pin luôn nhỏ hơn 10A, cả trước và sau khi kết nối nối tiếp Để cung cấp dòng điện phù hợp cho hệ thống năng lượng, loại SCB này sẽ được sử dụng, với các “PV strings” được kết nối song song vào SCB Các mối nối thường sử dụng đầu nối trục vít chất lượng cao nhằm đảm bảo tổn thất điện năng thấp và tránh hiện tượng quán nóng.
Các SCB cần được trang bị thiết bị bảo vệ và cách ly như cầu chì và công tắc ngắt tải, đồng thời phải tuân thủ tiêu chuẩn chống thấm nước IP65 để đảm bảo hoạt động hiệu quả ở vị trí ngoài trời.
Nhà sản xuất được chọn:
Innergy Electric, có trụ sở tại Tây Ban Nha, đã có 45 năm kinh nghiệm trong ngành năng lượng tái tạo Công ty nổi bật với việc phát triển, sản xuất và kinh doanh các giải pháp năng lượng bền vững Hệ thống điện áp cao DC đang ngày càng trở nên phổ biến tại Châu Âu, vì vậy việc lựa chọn một nhà cung cấp Châu Âu cho hệ thống PV DC 1500V là một quyết định hợp lý.
SCB này có khả năng hoạt động hiệu quả trong nhiều môi trường khác nhau trên toàn cầu, bao gồm cả những nơi có khí hậu nóng, lạnh và ngay cả trên mặt nước.
SCB được thiết kế cho hệ thống DC1500V, bao gồm bộ ngắt mạch, cầu chì và SPD bên trong Với 24 đầu vào, mỗi SCB có khả năng tổng hợp công suất của dãy PV lên tới 237kWdc (tính toán từ 0.330kWpv x 30 x 24) Đối với nhà máy có công suất 48MWdc, cần sử dụng 224 bộ SCB Sản phẩm này được chế tạo và sản xuất theo tiêu chuẩn IEC.
Bảng 3.5: Đặc tính kỹ thuật tủ kết nối SCB
Thành phần cấu tạo Mô tả Nhãn hiệu
Vỏ tủ Polyester (IP66) TỦ ĐKGS IP66
Bộ lọc chống tụ nước
Giá đỡ cầu chì 10x85 1500VDC WOHNER
Thiết bị chống sét Type 2, 1500VDC DEHN
Thiết bị đóng cắt 315A, 1500VDC TELERGON
Hình 3.6: Bản vẽ lắp đặt cáp điện một chiều từ PV đến tủ SCB
3.3.3 Trạm hợp bộ Inverter Đối với nhà máy điện mặt trời với các hệ thống PV quy mô thương mại đấu nối trực tiếp vào lưới điện 110kV, thì giải pháp container cho biến tần, máy biến áp và thiết bị chuyển mạch sẽ được xem xét lựa chọn để giảm thời gian lắp đặt tại chỗ
Hình 3.7: Mô tả trạm hợp bộ Inverter
Hình 3.8: Trạm hợp bộ Inverter ở Nhà máy điện mặt trời
Công suất đầu ra của inverter đạt 2,550kWac với điện áp đầu vào DC 1500V và điện áp đầu ra AC 630V Để thuận tiện cho việc lắp đặt và bảo trì các hệ thống năng lượng mặt trời quy mô lớn, sản phẩm tích hợp bao gồm 2 inverter (2550kWac x 2), máy biến áp 630V/22kV và các tủ trung thế RMU, cùng với chức năng đo lường sẽ được cung cấp.
Bảng 3.6: Đặc tính kỹ thuật MBA trung áp và RMU
MÁY BIẾN ÁP TRUNG ÁP
Vật liệu cuộn dây Nhôm
Tần số định mức 50Hz/60Hz
Tổ đấu dây Yd11d11 Điện áp hạ áp 630V Điện áp điện mức 22kV ± 2,5%
Cách điện Dầu khoáng (có thể cung cấp tùy chọn) Độ cao Hoạt động ở mức 1000m so với mực nước biển (cao hơn được cung cấp theo tùy chọn)
Tiêu chuẩn IEC 60076 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT RMU Điện áp định mức 24kV
Kiểu Bảo vệ bằng máy cắt
Dòng điện định mức 630A
Dòng điện ngắn mạch 20kA/1s
Tần số định mức 50Hz/60Hz
Cấp bảo vệ của ngăn RMU IP65
Dự án sẽ lắp đặt 7 bộ inverter hợp bộ nhằm đạt công suất 35MWac, với công suất đầu ra của mỗi inverter được điều chỉnh ở mức 2.500kW.
Nguồn điện tự dùng Inverter
Sử dụng máy biến áp tự dùng 10kVA và bộ UPS có công suất 1kVA được lắp đặt bên trong container trạm inverter hợp bộ máy biến áp
Hình 3.8: Sơ đồ nối điện từ pin mặt trời đến SCB, và đến Inverter
Hình 3.9: Sơ đồ kết nối của các trạm hợp bộ Inverter, đi đến thanh góp C41 (22kV)
Hệ thống bảo vệ các thiết bị trong hệ thống điện
3.4.1 Hệ thống bảo vệ các thiết bị trong hệ thống điện 1 chiều
3.4.1.1 Bảo vệ hệ thống tấm PV
Khi 1 tấm pin mặt trời bị che bóng (mây, ), module đó sẽ tiêu thụ điện năng (như một tải thuần trở), thay vì phát ra điện năng, làm tổn thất trong hệ thống Ngoài ra, việc tiêu thụ điện năng sinh ra nhiệt lượng, giảm tuổi thọ pin mặt trời, thậm chí có thể gây hư hỏng Chức năng của diode bypass là làm giảm tổn thất do 1 module bị che bóng bằng cách nối tắt 2 đầu pin, cô lập 1 hoặc các tấm pin, làm giảm tổn thất do module bị che bóng
Diode bypass được lắp sẵn trên mỗi tấm pin mặt trời
Hệ thống nối đất và chống sét
Hình 3.10: Sơ đồ bố trí hệ thống nối đất cho các dãy PV, trạm hợp bộ Inverter
Hình 3.11: Vị trí và vùng bảo vệ hệ thống chống sét của các cột thu sét toàn nhà máy
3.4.2 Hệ thống bảo vệ các thiết bị trong hệ thống điện xoay chiều
3.4.2.1 Tủ điều khiển thiết bị phía 110kV, bảo vệ ngăn đường dây 110kV
Trang bị các bộ điều khiển bảo vệ chính sau:
Bộ bảo vệ chính : Bảo vệ so lệch dọc đường dây (rơle tích hợp SEL-311L)
- Bảo vệ so lệch dọc đường dây –F87L
- Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng –F67/67N
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian –F50/51
- Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian –F50/51N
- Tự động đóng lặp lại đường dây có kiểm tra đồng bộ –F79/25
- Bảo vệ chống hỏng hóc máy cắt –F50BF
- Chức năng thông tin phối hợp bảo vệ với đầu đối diện –F85
- Chức năng chống đóng vào điểm sự cố (SOFT)
- Chức năng chống dao động công suất (68B/T)
- Chức năng xác định điểm sự cố –FL
- Chức năng ghi sự cố –FR
Bộ bảo vệ dự phòng: Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất (rơle tích hợp SEL-751) có hướng tích hợpcác chức năng sau:
- Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng –F67/67N
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian –F50/51
- Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian –F50/51N
- Bảo vệ chống hỏng hóc máy cắt –F50BF
- Bảo vệ quá áp và thấp áp –F27/59
- Chức năng ghi sự cố –FR
Bộ điều khiển mức ngăn BCU, sử dụng rơle tích hợp SEL-451, được trang bị để giám sát và điều khiển toàn bộ thiết bị trong ngăn đường dây Hệ thống này bao gồm nhiều tín hiệu AI, SI và DI, đảm bảo hiệu quả trong việc quản lý và vận hành thiết bị.
DO đủ cho việc điềukhiển giám sát mức ngăn đó, thiết bị điều khiển mức ngăn (BCU) có chức năng điềukhiển mức ngăn (BCU)
Hình 3.12: Tủ bảo vệ điều khiển đường dây 171
3.4.2.2 Tủ bảo vệ, đo lường MBA T1
Bộ bảo vệ chính máy biến áp: Bộ bảo vệ so lệch có hãm (rơle tích hợp SEL-
787) máy biến áp 3 pha tíchhợp các chức năng sau:
- Bảo vệ so lệch máy biến áp -F87T,
- Bảo vệ chống chạm đất bên trong MBA -F64,
- Bảo vệ quá dòng & quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian -F50/51
- Quá dòng chạm đất trung tính MBA-F51G
Bộ bảo vệ dự phòng phía cao áp máy biến áp:Trang bị bộ bảo vệ quá dòng cóhướng (rơle tích hợp SEL751) tích hợp các chức năng sau:
- Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng –F67/67N
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian (50/51)
- Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh và có thời gian (50/51N)
- Bảo vệ điện áp cao (59)
Các bảo vệ nội bộ MBA được trang bị đồng bộ với MBA bao gồm :
-Bảo vệ hơi dòng dầu MBA Alarm/Trip (96B)
-Bảo vệ dòng dầu OLTC Trip (96P)
-Bảo vệ nhiệt độ dầu MBA Alarm/Trip (26Q)
-Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây MBA Alarm/Trip (26W)
-Bảo vệ mức dầu MBA tăng cao Trip, giảm thấp Alarm (71Q1)
-Bảo vệ mức dầu OLTC tăng cao, giảm thấp Trip (71Q2)
-Bảo vệ áp lực Trip (63P)
-Bảo vệ áp suất đột biến Trip (PRD)
Trang bị bộ điều khiển mức ngăn BCU với rơle tích hợp SEL-451 nhằm giám sát và điều khiển toàn bộ thiết bị trong ngăn máy biến áp Bộ điều khiển này sẽ quản lý số lượng tín hiệu AI và SI hiệu quả.
DI, DO đủ cho việc điềukhiển giám sát mức ngăn đó, thiết bị điều khiển mức ngăn (BCU) có chức năng điềukhiển mức ngăn (BCU)
Hình 3.13: Tủ điều khiển bảo vệ MBA 131
3.4.2.3 Bảo vệ ngăn lộ 22kV:
Bộ bảo vệ chính: Bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng tích hợp các chức năng sau:
- Bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng độ nhạy cao -67Ns
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và quá dòng cắt có thời gian -50/51
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và quá dòng chạm đất cắt có thời gian -50/51N
- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt -50BF
- Rơle giám sát mạch cắt máy cắt -74
- Chức năng tự đóng lại-79
- Bảo vệ sa thải phụ tải theo tần số -81
- Bảo vệ giảm áp/quá áp -27/59
- Thiết bị ghi sự cố FR
Bộ điều khiển mức ngăn BCU (rơle tích hợp SEL-451) được trang bị để giám sát và điều khiển toàn bộ thiết bị trong ngăn lộ Với số lượng tín hiệu AI, SI, DI, DO đầy đủ, BCU đảm bảo việc giám sát và điều khiển mức ngăn hiệu quả.
3.4.2.4 Bảo vệ thanh góp C41 (22kV):
Tín hiệu điện áp thanh góp từ VT1 không chỉ cung cấp giá trị cho các thiết bị đo đếm như vôn mét 3 pha và công tơ đo điện, mà còn đảm bảo tín hiệu bảo vệ cho rơle Các bảo vệ chính bao gồm những chức năng quan trọng để bảo vệ hệ thống.
- Bảo vệ điện áp thấp 27
- Bảo vệ điện áp cao 59
- Bảo vệ quá áp chạm đất 59N
Các bảo vệ phần tử kề cũng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ dự trữ cho thanh góp C41, bao gồm bảo vệ MBA, bảo vệ đường dây 110kV và bảo vệ các ngăn lộ trung áp.
3.4.2.5 Hệ thống nối đất và chống sét trạm nâng 110kV
- Hệ thống tiếp địa trạm được thiết kế theo tiêu chuẩn IEEE-80-2000 và quy phạm trang bị điện
Do diện tích trạm nhỏ và điện trở suất khu vực xây trạm lớn, hệ thống tiếp địa được thiết kế nhằm đạt giá trị điện trở theo yêu cầu trong đề án này.
Hệ thống 1 của lưới nối đất bao gồm cọc đồng có đường kính 16mm và chiều dài 2,4m, kết hợp với GEM cùng dây đồng trần có tiết diện 120mm2 Các thành phần này được liên kết với nhau bằng phương pháp hàn hóa nhiệt (hàn nổ) và hệ thống tiếp địa được chôn sâu 1m so với cốt nền trạm.
Hệ thống nối đất bổ sung bao gồm hai điện cực với dây đồng trần 120mm2, được kéo dài ra hồ nước cách trạm khoảng 800m và chôn sâu 1m so với cốt trạm Hệ thống này còn kết hợp với hai cọc đồng phi 30 dài 4m để đảm bảo hiệu quả nối đất.
+ Hệ thống 3: Hố khoan tiếp địa D150 chôn các cọc thép phi 90, dài 27m và hóa chất GEM xung quanh cọc
Đề án bao gồm thiết kế hệ thống tiếp địa cho thiết bị 110kV, tủ phân phối 22kV, hệ thống tủ thông tin, ACDC, và thang cáp, tất cả được liên kết bằng bulong và đầu cốt.
- Lưới tiếp địa trong nhà được liên kết với lưới tiếp địa bên ngoài trạm bằng các dây đồng bện Cu-120mm2
- Để nối đất hàng rào, trong giai đoạn này sẽ rải mạch vòng tiếp địa xung quanh trạm
- Nối đất các thiết bị: Toàn bộ thiết bị được nối đất vỏ với hệ thống nối đất chung của trạm
- Chống sét đánh trực tiếp vào trạm bằng 02 kim thu sét dài 3m trên cột pooctich, kim thu sét được nối xuống hệ thống nối đất chung của trạm
- Bảo vệ chính sử dụng dây thu sét TK-50 đặt trên đỉnh cột pooctich (cao 13,5m) và cột bê tông (cao 12m)
Hình 3.14: Sơ đồ bố trí hệ thống nối đất trạm nâng 110kV và phòng điều khiển
Hình 3.15: Sơ đồ mặt cắt trạm nâng 110kV và phòng điều khiển
Hình 3.16: Vùng bảo vệ của dây chống sét và cột thu sét trạm nâng 110kV và phòng điều khiển
3.4.2.5 Hệ thống chống sét trạm hợp bộ Inverter
Hình 3.17: Sơ đồ bảo vệ chống sét trạm hợp bộ Inverter
Công tác vận hành nhà máy điện mặt trời
3.5.1 Công tác kiểm tra định kỳ, bảo dưỡng thiết bị
- Đảm bào nhà máy vận hành hiệu quả
- Đảm bảo đồng bộ thông số tại thiết bị vận hành và thông số tại trạm điều khiển
- Phát hiện các lỗi, hư hỏng, để có kế hoạch khắc phục kịp trời, tránh để xảy ra sự cố cho nhà máy và hệ thống điện
Sau khi kiểm tra, nhân viên nhà máy hoàn thành báo cáo kiểm tra thiết bị
Phát hiện sớm bụi bẩn, rêu hoặc vật lạ cản trở khả năng tiếp nhận bức xạ mặt trời của tấm pin năng lượng mặt trời (PV) là rất quan trọng Điều này giúp lên kế hoạch vệ sinh các tấm PV kịp thời, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động của chúng.
- Phát hiện các hư hỏng của tấm PV như xước, nứt, bể, từ đó có kế hoạch thay thế kịp thời
Tần suất kiểm tra: 2 lần/ngày, vào lúc 8h và 17h
- Kiểm tra tình trạng làm việc của tủ nối dây, các điểm nối, bảo vệ quá dòng điện
Tần suất kiểm tra: 1 lần/ngày, vào lúc 11h
- Dùng thiết bị đo hồng ngoại đo nhiệt độ bên ngoài tủ SCB
- Kiểm tra phát hiện mùi cháy, khét
- Dùng đồng hồ đo thông mạch, đo các tiếp điểm nối dây
3.5.1.4 Kiểm tra các thiết bị quang trắc môi trường
Các thiết bị quang trắc môi trường bao gồm phong kế để đo tốc độ và hướng gió, nhật xạ kế dùng để đo cường độ bức xạ mặt trời, nhiệt kế đo nhiệt độ môi trường và nhiệt kế đo nhiệt độ của tấm pin năng lượng mặt trời (PV).
Các thiết bị quang trắc môi trường cung cấp tín hiệu đầu vào, từ đó bộ điều khiển
Inverter điều khiển các trạm Inverter một cách hiệu quả
Hình 3.18: Các thiết bị quang trắc môi trường Mục đích:
- Phát hiện kịp thời các hư hỏng của thiết bị để nhanh chóng sửa chữa, thay thế
- Đảm bảo các tín hiệu được gửi về Phòng điều khiển liên tục, chính xác
Toàn nhà máy có 2 vị trí đặt các thiết bị quang trắc môi trường Nhân viên nhà máy sẽ đi kiểm tra lần lượt các thiết bị ở 2 vị trí:
Kiểm tra bằng mắt các thiết bị như nhật xạ kế, phong kế và nhiệt kế đo nhiệt độ môi trường, cũng như nhiệt kế đo nhiệt độ tấm PV là rất quan trọng Cần chú ý đến tình trạng vỏ thiết bị và phần đầu nối dây truyền tín hiệu để đảm bảo chúng hoạt động hiệu quả và chính xác.
- Kiểm tra bằng mắt đối với tủ thu thập truyền tín hiệu Weather Monitoring Panel
3.5.1.5 Kiểm tra trạm hợp bộ Inverter
Mục đích của việc kiểm tra định kỳ các trạm hợp bộ trong nhà máy điện mặt trời là đảm bảo sự hoạt động liên tục và hiệu quả của hệ thống Đây là một thành phần quan trọng giúp tối ưu hóa hiệu suất của nhà máy.
Tần suất kiểm tra: chủ nhật hàng tuần, vào lúc 7h
- Kiểm tra bằng mắt MBA: nhiệt độ dầu, mức dầu, các hư hỏng có thể thấy được
- Kiểm tra thông số UPS
- Kiểm tra đầu nối từ SCB đến Inverter
- Kiểm tra các thông số đo được qua Monitoring Panel
- Kiểm tra nguồn điện tự dùng
3.5.1.6 Kiểm tra hệ thống điện trung áp 22kV và cao áp 110kV
Mục đích của hệ thống kết nối trong nhà máy điện mặt trời là rất quan trọng, vì nó liên kết nhà máy với lưới điện khu vực và hệ thống điện quốc gia Việc thực hiện kiểm tra định kỳ cho hệ thống này giúp đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành của nhà máy, đồng thời ngăn ngừa các sự cố có thể xảy ra và lây lan.
- Hàng tháng, nhân viên nhà máy kiểm tra các thiết bị bằng mắt
- Ngoài ra, nhân viên nhà máy phải kiểm tra theo chu kỳ không quá 36 tháng (Thông tư số 33/2015/TT-BCT)
3.5.2 Công tác điều khiển hệ thống điện
Phối hợp về điều chỉnh tần số
ĐĐV Quốc gia đóng vai trò quan trọng trong việc chỉ huy và điều chỉnh tần số toàn hệ thống điện quốc gia Trưởng ca nhà máy điện mặt trời cần liên tục theo dõi tần số và tuân thủ nghiêm ngặt các lệnh thay đổi công suất từ ĐĐV Quốc gia nhằm đảm bảo sự ổn định của tần số.
- NMĐMT khi đang vận hành phải tham gia vào việc điều chỉnh tần số sơ cấp trong HTĐ Quốc gia
- NMĐMT phải có khả năng vận hành phát công suất tác dụng theo quy định
Khi tần số HTĐ vượt quá 51Hz, nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) cần giảm công suất tác dụng ít nhất 1% công suất định mức mỗi giây Mức công suất tương ứng với tần số được tính toán theo một công thức cụ thể.
Trong đó: ∆𝑃: mức giảm công suất tác dụng (MW)
𝑃 𝑚 : công suất tác dụng tương ứng với thời điểm trước khi thực hiện giảm công suất (Hz)
𝑓 𝑛 : tần số hệ thông trước khi thực hiện giảm công suất (Hz)
Trong chế độ vận hành bình thường, quy định về điều khiển điện áp của nhà máy điện mặt trời (NMĐMT) yêu cầu điện áp phía cao áp dao động trong khoảng -5% đến +10% so với điện áp định mức của máy biến áp (MBA) đang hoạt động.
Trong chế độ sự cố nghiêm trọng của hệ thống truyền tải điện, việc khôi phục sự cố cho phép mức dao động điện áp nằm trong khoảng ±10% so với điện áp định mức.
Phối hợp về điều khiển điện áp
ĐĐV Quốc gia và ĐĐV miền có trách nhiệm duy trì điện áp hệ thống điện (HTĐ) trong giới hạn quy định để đảm bảo vận hành ổn định cho HTĐ và nhà máy điện (NMĐ) Việc điều chỉnh điện áp tại thanh cái của NMĐMT là cần thiết để tránh những rủi ro do điện áp thấp hoặc cao, bảo vệ an toàn cho thiết bị của NMĐMT và HTĐ.
NMĐMT cần có khả năng nhận và thực hiện lệnh điều khiển từ xa về công suất vô công, điện áp, và hệ số công suất từ hệ thống SCADA/EMS của EVNNLDC.
Trưởng ca NMĐMT có trách nhiệm theo dõi liên tục điện áp thanh cái cao áp và thực hiện nghiêm chỉnh lệnh điều chỉnh điện áp từ ĐĐV Quốc gia và ĐĐV miền Trung, bao gồm việc thay đổi công suất của nhà máy và điều chỉnh nấc phân áp của máy biến áp khi cần thiết.
Khi điện áp tại Nhà máy Điện mặt trời (NMĐMT) vượt quá giới hạn quy định, Đơn vị Điều độ Quốc gia, Đơn vị Điều độ miền Trung và Trưởng ca NMĐMT sẽ phối hợp điều chỉnh để đưa điện áp trở về mức cho phép.
NMĐMT cần duy trì khả năng phát điện phù hợp với dải điện áp tại điểm đấu nối trong mọi thời điểm khi nối lưới.
- Điện áp dưới 0,3 pu, thời gian duy trì là 0,15 giây
- Điện áp từ 0,3 đến dưới 0,9 pu, thời gian duy trì tối thiểu được tính như sau:
Trong đó: a) 𝑇 𝑚𝑖𝑛 (giây): Thời gian duy trì phát điện tối thiểu; b) U (pu): Điện áp thực tế tại điểm đấu nối tính theo đơn vị pu
- Điện áp từ 0,9 pu đến dưới 1,1 pu, NMĐMT phải duy trì vận hành phát điện liên tục;
- Điện áp từ 1,1 pu đến dưới 1,15 pu, NMĐMT phải duy trì vận hành phát điện trong thời gian 03 giây;
- Điện áp từ 1,15 pu đến dưới 1,2 pu, NMĐMT phải duy trì vận hành phát điện trong khoảng thời gian 0,5 giây
NMĐMT cần đảm bảo rằng thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha tại điểm đấu nối không vượt quá 01% điện áp danh định Đồng thời, NMĐMT phải có khả năng chịu đựng thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha tại điểm đấu nối lên tới 03% điện áp danh định cho cấp điện áp 110 kV, hoặc 05% đối với cấp điện áp thấp hơn.
Quy định về sóng hài:
- Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp do NMĐMT gây ra tại điểm đấu nối không được vượt quá giới hạn quy định trong bảng như sau:
Cấp điện áp Tổng biến dạng sóng hài Biến dạng riêng lẻ
Mức nhấp nháy điện là do NMĐMT gây ra tại điểm đấu nối không được vướt quá giá trị quy định sau:
Cấp điện áp Mức nhấp nháy cho phép
𝑃 𝑙𝑡95% = 0,60 Trong đó: a) Mức nhấp nháy điện áp ngắn hạn (𝑃 𝑠𝑡 ) là giá trị đo được trong khoảng thời gian
