Vận hành hệ thống điện

Phụ tải điện bao gồm công suất yêu cầu của các thiết bị dùng điện được cấp điện từ điểm đấu này và tổn thất công suất trên lưới điện nối điểm đấu với các thiết bị dùng điện  Cách xác đị

Câu 1 : Phụ tải HTĐ là gì ? Cách xác định phụ tải HTĐ ?

 Phụ tải của hệ thống điện là công suất tác dụng và công suất phản kháng yêu cầu tại

một điểm nào đó của lưới điện ở điện áp định mức (điểm đặt hay điểm đấu phụ tải) Phụ tải điện bao gồm công suất yêu cầu của các thiết bị dùng điện được cấp điện từ điểm đấu này và tổn thất công suất trên lưới điện nối điểm đấu với các thiết bị dùng điện

 Cách xác định phụ tải HTĐ: Phụ tải là thông số cần thiết để qui hoạch thiết kế

các phần tử của hệ thống điện và để lập kế hoạch vận hành Biết chính xác phụ tải sẽ thiết kế được hệ thống điện tối ưu, có chi phí sản xuất và chi phí phân phối

điện nhỏ nhất, trong vận hành sẽ đạt được chi phí vận hành nhỏ nhất

Xét các trường hợp sau:

Câu 3:Tại sao f lại mang tính chất hệ thống, còn U lại mang tính chất cục bộ?

 Giá trị tần số là như nhau trên mọi điểm của HTĐ, bởi vì giá trị tần số ở thời điểm nào

đó được xác định bằng tốc độ quay của các MFĐ Trong CĐXL bình thường tất cả các

MF có tốc độ đồng bộ.Tần số chỉ được điều chỉnh ở NMĐ và chỉ có một NMĐ làm

nhiệm vụ điều tần mới có thể điều chỉnh f Vì vậy tần số f mang tính hệ thống

 Điện áp có thể có các giá trị khác nhau ở các điểm khác nhau hoặc cùng một điểm nhưng ở các mốc thời gian khác nhau Điện áp có thể được điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau ở các nút khác nhau trên HTĐ Do đó U có tính chất cục bộ

Câu 4: Hãy nêu các nhiệm vụ vận hành HTĐ và cách tổ chức trong vận hành HTĐ?

 Nhiệm vụ của vận hành HTĐ là: đảm bảo an toàn tuyệt đối cho HTĐ, đảm bảo chất lượng phục vụ và chi phí sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng thấp

Chất lượng phục vụ bao gồm:

- Chất lượng điện năng có tính pháp định gồm: chất lượng điện áp và chất lượng tần số

- Độ tin cậy cung cấp điện hợp lý

Chi phí sản xuất bao gồm:

- Chi phí nhiêu liệu

- Tổn thất điện năng

- Chi phí bảo quản định kỳ

Lưới trung áp (10KV) 10/0,4 KV Lưới hạ áp (0,4 KV)

- Chi phí di sự cố: khắc phục hậu quả, sửa chữa thiết bị do sự cố

- Chi phí tiền lương

- Khấu hao thiết bị

 Cách thức tổ chức trong vận hành HTĐ

Vận hành được chia thành hai nhóm công việc có tính chất khác nhau:

a) Nhóm công việc liên quan trực tiếp đến các thiết bị đang vận hành, đến chế độ làm việc của HTĐ:

- Theo dõi điều chỉnh chế độ làm việc của lò hơi, đập nước, tua bin, máy phát, máy biến

- Sửa chữa thiết bị hỏng do sự cố

- Cung cấp nhiên liệu, vật tư

- Thực hiên các biện pháp cải tạo và giảm tổn thất điện năng

Câu 5: điều độ có nghĩa là gì? Tại sao cần phải phân cấp điều độ? Phân cấp điều độ trong HTĐ như thế nào?

- Điều độ: điều khiển và giám sát các chế độ vận hành của HTĐ

- Do tính chất của HTĐ phức tạp, vận hành ở chế độ tối ưu sẽ đem lại hiệu quả kinh tế, thúc đẩy sự phát triển chung, tiết kiệm tài nguyên quốc gia nên cần phải phân cấp điều

độ

- Phân cấp điều độ trong HTĐ

1 Cấp điều độ quốc gia: là cấp chỉ huy cao nhất của toàn bộ HTĐ Quốc gia, trung tâm điều độ quốc gia A0

2 Cấp điều độ HTĐ miền: là cấp điều độ HTĐ miền, chịu sự chỉ huy trực tiếp của cấp điều độ HTĐ quốc gia

- Điều độ miền Bắc – gọi tắt A1

- Điều độ miền Nam – gọi tắt A2

- Điều độ miền Trung – gọi tắt A3

3 Cấp điều độ lưới điện phân phối: là cấp chỉ huy lưới điện phân phối, chịu sự chỉ huy trực tiếp về điều độ của cấp điều độ HTĐ miền tương ứng

Các phòng điều độ của công ty điện lực độc lập, các điện lực tỉnh, thành phố thuộc công ty Điện lực miền đảm nhận

Câu 6: hãy nêu quyền điều khiển và quyền kiểm tra của các cấp điều độ trong HTĐ

* Điều độ quốc gia:

- Quyền điều khiển: các nhà máy điện lớn, hệ thống điện 500kV, tần số hệ thống, điện áp

- Quyền kiểm tra: các trạm, đường dây phân phối 110kV- 66kV (quyền điều khiển thuộc về điều độ lưới phân phối), các hộ sử dụng điện quan trọng trong lưới điện phân phối

* Điều độ lưới điện phân phối:

- Quyền điều khiển: các trạm đường dây phân phối 110kV- 66kV, lưới phân phối, các trạm

thủy điện nhỏ, các trạm diesel, trạm bù trong lưới điện phân phối

- Quyền kiểm tra: các trạm, đường dây phân phối (quyền điều khiển thuộc về khách hàng )

Câu 7: phương thức vận hành là gì ? hãy nêu nhiệm vụ của bộ phận phương thức ? sự phối hợp giữa các bộ phận phương thức trong các cấp điều độ ntn ?

Trả lời

a Phương thức vận hành là: các biện pháp, chế độ đấu nối, vận hành trong hệ thống điện

b Nhiệm vụ:

- thống kê phụ tải, từ đó lập ra biểu đồ công suất

- đưa ra các kế hoạch xây dựng phụ tải HTĐ (SHTĐ lớn hơn bằng Syc tải)

- dựa trên thực trạng HTĐ và biều đồ công suất của tải thực tế, đưa ra các phương thức vận hành

- tính toán các thông số tương ứng với từng phương thức

- lập ra các sơ đồ ứng với từng chế độ của HT( quá tải, sự cố…)

c sự phối hợp giữa các bộ phận phương thức trong các cấp điều độ:

- dựa trên các sơ đồ phương thức đã tính toán của bộ phận phương thức, bộ phận điều

độ sẽ phải tuân thủ các sơ đồ đã tính toán( vận hành đúng theo sơ đồ đã tính toán)

Câu 8 Sự phối hợp giữa bộ phận điều độ và bộ phận phương thức trong công tác vận hành và thí nghiệm sửa chữa HTĐ?

II VẬN HÀNH MFĐ

Câu 9 : Khi vận hành MFĐ

- Nếu f F thay đổi lớn hơn hoặc nhỏ hơn f đm thì bản hiểu diễn biến về mặt công suất giữa MFĐ và HTĐ khi đó như thế nào ?

- Nếu f F thay đổi lớn hơn hoặc nhỏ hơn f đm thì bạn xử lý như thế nào ?

- Nếu U F thay đổi lớn hơn hoặc nhỏ hơn U đm thì bản hiểu diễn biến về mặt công suất giữa MFĐ và HTĐ khi đó như thế nào ?

- Nếu U F thay đổi lớn hơn hoặc nhỏ hơn U đm thì bạn xử lý như thế nào ?

- Nếu fF thay đổi lớn hơn fđm tức công suất phát lớn hơn công suất yêu cầu của HTĐ

- Nếu fF thay đổi nhỏ hơn fđm tức công suất phát nhỏ hơn công suất yêu cầu của HTĐ

Nếu f F thay đổi lớn hơn hoặc nhỏ hơn f đm thì bạn xử lý như thế nào ?

- Phải điều chỉnh tần số để đưa tần số về vùng cho phép (Sự thay đổi của tần số là

do sự mất cân bằng giữa tổng công suất cơ của các động cơ sơ cấp và tổng công suất điện của phụ tải hệ thống.)

- Điều chỉnh và phân phối công suất tác dụng giữa các tổ máy và các nhà máy điện Tần số được thay đổi bằng cách thay đổi lượng hơi hoạc nước đưa vào turbine

- Nếu tần số giảm thấp quá mà điều chỉnh các máy phát không thể phục hồi lại tần

số thì phải sai thải phụ tải

- Nếu tần số tăng cao mà điều chỉnh các máy phát không thể giảm được tần số thì phải có biện pháp cắt các máy phát ra

Nếu U F thay đổi lớn hơn hoặc nhỏ hơn U đm thì bản hiểu diễn biến về mặt công suất giữa MFĐ và HTĐ khi đó như thế nào ?

- Nếu UF < Uđm => SF < SHTĐ

- Nếu UF >Uđm => SF > SHTĐ

Nếu U F thay đổi lớn hơn hoặc nhỏ hơn U đm thì bạn xử lý thế nào?

Thay đổi kích từ => thay đổi QF => thay đổi UF

Điều chỉnh công suất HTĐ (sa thải phụ tải)

Nếu 0

MF

t > t MF0 ,cp

Giả sử MF có SF < Sđm thì cần tăng cường hệ thống làm mát

 Đặc tính ngoài của máy phát điện đồng bộ:

Đặc tính ngoài là quan hệ U = f(I) khi i(t) = const; cos φ = const và f = fđm Nó cho thấy lúc giữ kích thích không đổi điện áp của máy thay đổi thế nào theo tải

Dòng điện it ứng với U = Uđm ; I = Iđm; cos φ = cos φđm; f = fđm gọi là dòng điện từ hóa định mức

Từ hình trên ta thấy dạng của đặc tính ngoài phụ thuộc vào tính chất của phụ tải Nếu tải có tính cảm, khi I tăng, phản ứng phần ứng khử từ của phần ứng tăng, điện áp giảm và đường biểu diễn đi xuống ngược lại nếu tải có tính dung, khi I tăng, phản ứng phần ứng là trợ từ điện

áp tăng và đường biểu diễn đi lên

 Đặc tính điều khiển của máy phát điện đồng bộ

Đặc tính điều khiển của MFĐ là quan hệ it = f(I) khi U = const ;

cos φ = const và f = fđm Nó cho biết chiều hướng điều chỉnh dòng điện kích thích it của máy phát đồng bộ để giữ cho điện áp

U ở đầu máy không đổi

Ta thấy với tải cảm khi I tăng tác dụng khử từ của phản ứng

phần ứng cũng tăng làm cho U bị giảm Để giữ cho U không

đổi phải tăng dòng điện kích thích it ngược lại ở tải dung khi tăng I, muốn giữ cho U không đổi phải giảm dòng điện kích thích it Thông thường cos φ = 0.8( thuần cảm), nên từ không tải (U = Uđm;I = 0) đến tải định mức ( U = Uđm; I = Iđm) phải tăng dòng điện kích thích it khoảng 1,7 đến 2,2 lần

Câu 11: Đặc tính công suất của MFĐ

cao hơn và đường đặc tính giới

hạn công suất làm việc của máy

1) Nội dung của công tác theo dõi

Khi máy làm việc cán bộ quản lý vận hành phải thực hiện công việc sau:

- Theo dõi chế độ làm việc bình thường của máy phát điện Chế độ làm việc bình thường là

chế độ mà các đại lượng đặc trưng như P F , Q F , U F , cosF , f F và nhiệt độ khí làm mát lm đều ở trị số định mức theo qui chuẩn vận hành

- Đọc và theo dõi các số chỉ của các đồng hồ, các số chỉ của các đồng hồ phải ở trị số định mức (vạch đỏ đồng hồ)

- Ghi chép số liệu : cứ sau nửa giờ phải theo dõi và đọc chính xác các đồng hồ một lần, sau một giờ phải ghi vào sổ nhật ký vận hành một lần

- Điều chỉnh và xử lý khi vận hành: khi các số chỉ của các đồng hồ sai lệch trị số bình thường thì phải tiến hành điều chỉnh và báo cáo với trưởng ca Phải điều chỉnh có kết quả để duy trì

các tham số của máy phát như U, I, f và lm ở trị số định mức

2) Nhận xét

Phần này do trực chính thực hiện ghi vào sổ nhật ký vận hành nhằm đánh giá và nhận xét về tình trạng làm việc của máy sau một ca vận hành, làm số liệu theo dõi cho ca sau khi giao ca vận hành

Nội dung chính :

- Ghi rõ ràng, chính xác của người trực vận hành về tình trạng làm việc của máy

- Những công việc chính đã làm trong ca

- Những lưu ý và đề nghị

- Ký tên, ghi rõ họ tên, ngày tháng, giờ ghi nhật ký

Câu 13: Hãy vẽ và trình bày nguyên lý làm việc của hệ thống kích từ sử dụng máy phát kích từ một chiều khi:

- Khởi động máy phát điện?

- Khi xảy ra sự cố trên hệ thống điện?

Trả lời

Để quay MFĐ 1 chiều ng ta sử dụng năng lượng của chính trục quay của MFĐ đồng bộ Đôi khi cũng có thể sử dụng một động cơ điện xoay chiều riêng cho mục đích này Động cơ xoay chiều đc cung cấp từ lưới điện tự dùng của nhà máy qua MBA hoặc từ 1 MFĐ đồng bộ riêng ghép cùng trục với MFĐ chính nhưng có công suất nhỏ

Câu 14: Hãy vẽ và trình bày nguyên lý làm việc của hệ thống kích từ sử dụng cầu chỉnh lưu có điều khiển bằng thysistor có phản hồi điện áp

- Khởi động máy phát điện?

- Giải thích chức năng các bộ phận trong sơ đồ?

Trả lời

Hình vẽ:

 Khởi động máy phát điện

- Ban đầu, trục máy phát được truyền chuyển động quay bởi tuabin => roto MF kích từ và roto MF chính quay

- Ấn nút đưa dòng kích từ mồi vào mạch kích từ MF kích từ => Sinh ra suất điện động đầu cực MFKT

- Dòng điện từ MFKT đi qua mạch chỉnh lưu đi-ốt trở thành dòng Ikt đi vào roto MFC kích từ cho MFC

- Đầu cực MFC xuất hiện xuất điện động, khi đạt đến định mức thì MFC được đưa vào hòa lưới

- Cuộn sơ cấp MBA kích từ lấy điện áp từ 3 pha đầu cực MFC => dòng từ cuộn thứ cấp được chỉnh lưu bởi cầu chỉnh lưu Thyristor => trở thành dòng 1 chiều trờ về kích từ cho MFKT

- Nhả nút ấn kích từ mồi => hệ thống đã được tự kích từ

 Giải thích sơ đồ:

- Tuabin: Truyền chuyển động quay cho trục MF

- MFKT: Phát ra dòng điện kích từ cho MFC

- MFC: Phát điện lên lưới

- Bộ phận kích từ mồi ban đầu: cung cấp dòng kích từ ban đầu cho MFKT

- MBA kích từ: lấy điện áp từ đầu cực máy phát trở lại kích từ cho MFKT

- Cầu chỉnh lưu đi-ốt: chỉnh lưu dòng điện từ MFKT thành dòng 1 chiều kích từ cho MFC

- Cầu chỉnh lưu Thyristor: chỉnh lưu dòng xoay chiều 3 pha từ cuộn thứ cấp MBA kích từ thành dòng 1 chiều kích từ cho MFKT

Câu 15: Hòa đồng bộ MFĐ với HTĐ

1.Điều kiện hòa đồng bộ MFĐ với HTĐ

Điều kiện về tần số: fF = fHTĐ

Điều kiện về điện áp: UF = UHTĐ

Điều kiện về pha: 2 máy phải cùng thứ tự pha, và góc pha phải trùng nhau.φF = φHTĐ

2.Biểu diễn các điều kiện đồng bộ bằng sơ đồ vecto trên mặt phẳng phức:

Máy phát được kích từ và tăng tốc độ quay gần bằng tốc độ đồng bộ để đạt được điều kiện fF =

fHTĐ, UF = UHTĐ Nhân viên vận hành chọn thời điểm khi thứ tự pha bằng nhau đóng hòa đồng

bộ, hoặc do thiết bị tự động khi đạt được các điều kiện

b.Phương pháp tự đồng bộ

Dùng mạch tự động đóng vào mạch roto máy phát với điện trở dập tắt và chuẩn bị đưa cơ cấu

tự động điều chỉnh kích từ vào làm việc Máy phát được quay không kích từ, khi đạt tới tốc độ quay 96-98% tốc độ đồng bộ thì đóng MFĐ vào lưới, sau đó đóng kích từ

5.Nếu vi phạm một trong các điều kiện trên thì sẽ xảy ra vấn đề gì khi đóng MFĐ với HTĐ?

Khi đó sẽ làm xuất hiện dòng điện xung Icb và momen điện từ có trị số rất lớn gây phá hỏng máy và các thiết bị khác, gây rối loạn HTĐ

Nếu không đảm bảo được các điều kiện trên, khi hòa MFĐ với HTĐ có thể sẽ xảy ra những sự

cố trầm trọng, ví dụ như UF và UHTĐ lệch pha nhau 180 độ, sẽ tương đương với nối ngắn mạch máy phát với điện áp UF –UL =2UF; Điều này là rất nguy hiểm

Câu 16 Làm mát cho MBA

a Tại sao khi vận hành mba bị nóng lên? Các nguồn nhiệt nào tác động làm nóng mba?

Trả lời

b Mục đích của việc làm mát cho mba để làm gì? Tại sao?

Trả lời

- Mục đích là nâng cao khả năng vận hành lâu dài và an toàn hay tuổi thọ của mba

- Nếu nhiệt độ mba tăng cao làm cho cách điện mba chóng bị già hóa,: dầu, cách điện cuộn dây…,(tăng hao mòn vật liệu cách điện, giảm đặc tính cách điện do sự biến đổi hóa chất xảy ra trong cách điện) tuổi thọ mba sẽ giảm đi Chẳng hạn như: khi mba quá tải, nếu điện áp tăng cao lõi thép sẽ bị bão hòa sinh ra từ thông dạng hình thang (dạng bằng đầu) sinh ra sdd e có dạng nhọn đầu gây ra quá điện áp nguy hiểm cho cách điện mba…

c Trình bày các phương pháp làm mát mba ( vẽ sơ đồ): tùy thuộc vào công suất định mức

của mba mà người ta áp dụng các pp làm mát khác nhau:

1 Làm mát bằng không khí tự nhiên

- Các máy biến áp làm mát bằng không khí tự nhiên gọi là máy biến áp khô, luồng không khí

tự nhiên tràn qua máy biến áp và làm mát nó.Hiệu quả rất thấp nên người ta phải sử dụng cách điện tăng cường, làm cho giá thành của máy cao hơn so với các máy biến áp dầu đến trên 3 lần U<35kV;S<750 kVA

2 Làm mát bằng sự đối lưu tự nhiên của dầu(ONAN)

- ký hiệu là TM, U>35kV;S>6300kVA; nguyên tắc dầu nóng được đẩy lên phía trên còn dầu

nguội hơn thì đi xuống phía dưới Để tăng bề mặt làm mát, người ta chế tạo các cánh tản nhiệt dạng hình ống gắn trên thùng biến áp

3 Làm mát máy biến áp bằng sự đối lưu của dầu có sự trợ giúp của các máy quạt (ONAF) (dầu làm mát cuộn dây, quạt làm mát cho dầu)

- Nguyên tắc kết hợp giữa dầu và không khí thổi Dầu nóng được đẩy lên phía trên qua ống tản nhiệt 4 sẽ được làm mát bởi quạt gió, hiệu quả hơn

4 Làm mát máy biến áp bằng tuần hoàn cưỡng bức dầu và không khí

- S>=80 MVA; nguyên tắc làm đối lưu cả dầu và không khí Một máy bơm được đặt ở mặt

bích trên của máy biến áp để hút dầu đẩy vào bộ phận tản nhiệt cưỡng bức do các máy quạt

thổi Hiệu suất làm mát cao( tăng tốc quá trình trao đổi nhiệt, tăng hệ số truyền nhiệt)

5 Làm mát bằng sự lưu thông của dầu và nước

-Nguyên tắc lưu thông tuần hoàn của cả dầu và nước

- Một máy bơm ly tâm được lắp vào mặt bích trên của máy biến áp để hút dầu nóng đưa đến

bộ phận làm mát bằng nước, nơi có đặt một máy bơm ly tâm khác đưa nước lạnh tới hệ thống này,dầu sau khi được làm nguội lại trở về thùng từ phía đáy

- HIệu quả cao, nhưng cồng kềnh phức tạp,có công suất lớn

Hình 4.3 Hệ thống làm mát bằng dầu và không khí cưỡng bức

Hình 4.4 Hệ thống làm mát bằng dầu

và nước tuần hoàn cưỡng bức 1- Bơm dầu;

2- bộ phận trao đổi nhiệt;

3-bộ phận phân ly không khí