Phân tích trung tâm điều độ cung cấp điện cho khu công nghiệp nomura hải phòng – đi sâu vào hệ thống đo lường và bảo vệ

kỹ thuật

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao Nhu cầu sửt dụng điện năng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng

Khu công nghiệp Nomura là một khu công nghiệp lớn, giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân

Trong khu công nghiệp Nomura có những phụ tải quan trọng yêu cầu phải cung cấp điện liên tục để đảm bảo hoạt động sản xuất bình thường, giữ tiến độ sản xuất và không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm Vì vậy việc cung cấp điện liên tục cho những phụ tải quan trọng

Khu công nghiệp sử dụng nguồn tạm phát và nguồn EVN, đây là hệ thống làm việc rất hiệu quả và có nhiều ưu điểm

Sau 4 năm học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện tử trường Đại học Dân lập Hải Phòng em

đã kết thúc khoá học và đã tích luỹ được vốn kiến thức nhất định Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo trong khoa em được giao đề tài tốt

nghiệp: “Phân tích trung tâm điều độ cung cấp điện cho khu công nghiệp Nomura Hải Phòng – Đi sâu vào hệ thống đo lường và bảo vệ”

Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy giáo T.S Hoàng Xuân Bình, các thầy cô giáo trong bộ môn Điện - Điện tử, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn

Do thời gian làm đồ án có hạn và trình độ còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô, các bạn sinh viên để cuốn đồ án này hoàn thiện hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo T.S Hoàng Xuân Bình, các thầy

cô giáo trong bộ môn Điện - Điện tử trường Đại học Dân lập Hải Phòng đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian qua

Một lần nữa em xin trân thành cảm ơn!

Sinh viên

Ngô Hồng Minh

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGUỒN VÀ PHỤ TẢI KHU CÔNG

NGHIỆP NOMURA HẢI PHÕNG

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY PHÁT TRIỂN KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA HẢI PHÕNG

Khu công nghiệp Nomura – Hải Phòng là liên doanh giữa thành phố Hải Phòng và tập đoàn Nomura (Nhật Bản) Được thành lập từ năm 1994, 16 năm qua Nomura – Hải Phòng đã trải qua rất nhiều khó khăn trên con đường xây dựng và phát triển, đặc biệt là thời kì khủng hoảng tiền tệ Châu Á năm

1997 gây suy thoái kinh tế nặng nề cho việc đầu tư ra nước ngoài, dẫn đến công việc kinh doanh của Khu công nghiệp gặp rất nhiều khó khăn, mặc dù Công ty liên doanh đã tích cực điều chỉnh đồng bộ các hoạt động cho phù hợp với tình hình mới

Từ năm 1997 – 2000 Khu công nghiệp Nomura – Hải Phòng chỉ thu được 5 dự án đầu tư với tổng số vốn đầu tư khoảng 60 triệu USD Trước những khó khăn tưởng chừng như không vượt qua được, nhưng với sự quan tâm chỉ đạo tích cực kịp thời của lãnh đạo hai bên, công ty liên doanh đã đưa

ra được nhiều giải pháp nhằm đạt được những kết quả tối ưu trong việc xúc tiến đầu vào Khu công nghiệp như: điều chỉnh thích hợp giá cho thuê đất, đưa

ra phương thức thanh toán phù hợp với năng lực của nhà đầu tư, nâng cao chất lượng phục vụ chăm sóc khách hàng… Kết quả từ năm 2001 đã đánh dấu bước chuyển biến mạnh mẽ trong thu hút đầu tư của Khu công nghiệp, Khu công nghiệp đã thu hút được 4 dự án đầu tư mới, qua đó tạo đà cho xúc tiến

và thu hút đầu tư những năm tiếp theo Ngay khi nền kinh tế thế giới phục hồi, Khu công nghiệp với sự hỗ trợ tài chính từ Tập đoàn Nomura, với nhiều thuận lợi cơ bản Khu công nghiệp Nomuara – Hải Phòng đã trở thành một địa chỉ quen thuộc của nhiều nhà đầu tư Đến nay, Khu công nghiệp đã thu hút

được 53 nhà đầu tư vào Khu công nghiệp, nâng tổng kim ngạch đầu tư vượt 1

tỷ USD với tỷ lệ thực hiện cao; tạo công ăn việc làm cho hơn 20 nghìn người lao động Việt Nam làm việc trong Khu công nghiệp; giá trị sản xuất của các công ty, xí nghiệp trong Khu công nghiệp đã lên tới 500 triệu USD trong năm, đạt 10% GDP, 30% kim ngạch mậu dịch của thành phố Hải Phòng

Được đánh giá là một Khu công nghiệp đồng bộ và hiện đại vào bậc nhất Việt Nam cũng như trong khu vực, Khu công nghiệp Nomura – Hải Phòng còn tạo ra sự khác biệt bởi đây là một trong những Khu công nghiệp được thành lập đầu tiên của cả nước, các doanh nghiệp đầu tư vào Khu công nghiệp đều có thương hiệu nổi tiếng của Nhật Bản, Mỹ và trên thế giới với số vốn đầu tư lớn, hoạt động sản xuất kinh doanh trong những ngành công nghệ cao, công nghệ sạch và sử dụng nhiều lao động của địa phương

1.2 GIỚI THIỆU PHỤ TẢI KHU CÔNG NGHIỆP

Bảng 1.1 Bảng phụ tải khu công nghiệp STT Kí hiệu Tên Công ty Công suất (kW) Điện áp(kV)

Các nhà máy trong khu công nghiệp hoạt động độc lập với nhau và có đường dây riêng Nếu trong trường hợp cần thiết phải cắt giảm tải do thiếu điện năng hoặc nguồn xảy ra sự cố thì Trạm điều độ khu công nghiệp sẽ có

phương án phù hợp để đảm bảo cung cấp điện sao cho hiệu quả và kinh tế nhất

1.3 CÁC LOẠI NGUỒN CỦA TRUNG TÂM PHÂN PHỐI ĐIỆN CỦA KHU CÔNG NGHIỆP

1.3.1 Nguồn từ trạm phát

a Khái quát chung

Ngay từ ngày đầu thành lập Khu công nghiệp Nomura Hải Phòng xây dựng riêng một nhà máy phát điện gồm 9 tổ máy với tổng công suất 55MW phục vụ sản xuất cho toàn khu công nghiệp, đồng thời còn bán điện cho quốc gia

9 tổ máy được chia ra làm hai phía:

+ Phía bên A: từ máy 1 tới máy 4

+ Phía bên B: từ máy 6 tới máy 9

+ Riêng máy 5 là máy độc lập được đặt giữa hai phía

9 tổ máy được chạy bằng nhiên liệu là dầu DO và HFO, được cung cấp trực tiếp từ hai tank có thể tích 20000m3 Các tổ máy được điều khiển và giám sát trực tiếp từ 1 phòng điều khiển trung tâm của nhà máy Mỗi máy có một tủ điều khiển riêng, và có 2 tủ hòa đồng bộ các máy khi nhà máy hoạt động ở tải cao

Nguồn điện của trạm phát khu công nghiệp Nomura gồm: 9 tổ hợp Diezel - máy phát đồng bộ 3 pha, các máy phát sử dụng trong trạm phát điện

là các máy phát đồng bộ không chổi than từ GEN 1 ÷ GEN 9 có:

- Công suất là 6200 kW/máy

- Cấp điện áp V = 6,6 KV

- Tần số f = 50Hz

Các máy phát điện có thể hoạt động song song cung cấp điện cho hệ thống phân phối trung tâm của khu công nghiệp Hệ thống phân phối điện về nguyên tắc được chia làm hai nhóm hay còn gọi là hai tủ phân phối điện chính

(ta gọi là BUSA và BUSB) BUSA và BUSB được thiết kế để cung cấp điện cho các trạm biến áp

Các trạm biến áp này phục vụ các mục đích khác nhau trong hệ thống cung cấp điện

Các tổ hợp máy phát GEN 1 GEN 4 cấp trực tiếp lên BUSA Các tổ hợp máy phát GEN 6 9 cấp trực tiếp lên BUSB Riêng máy phát 5 là máy phát dự phòng để bù công suất khi BUSA hoặc BUSB bị quá tải về công suất thông qua các máy cắt liên động giữa BUSA và BUSB

b.Máy phát điện:

Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện thể hiện trong tập bản vẽ (three line diagram (1)) Máy phát điện gồm phần máy chính và máy phát kích từ cơ cấu trúc biểu diễn trên hình 1.1

AVR nhằm bù dòng kích từ để điện áp đầu cực máy phát ổn định khi máy phát nhận tải Các đầu ra của máy phát x, y, z được nối với biến dòng điện 3 pha 3

CT các đầu ra K của biến dòng tạo thành hệ thống tín hiệu dòng qua các cực C1, C2 và C3 để cung cấp cho bộ điều chỉnh điện áp AVR, các đầu L của biến dòng 3CT nối sao và là nối sao của máy phát chính

Tổ hợp máy phát có các đầu nối dây thể hiện trên sơ đồ: các đầu dây của cuộn dây phần ứng U - x, V - y, và W - z Các tụ đấu của máy phát kích

từ J - K, S1 - S2

Các máy phát điện GEN 1 GEN 9 được khởi động bằng tay hoặc tự động và được tự động hoá vào lưới điện thông qua tủ phân phối BUSA và BUSB

Như vậy ta nói rằng: đối với các máy phát đồng bộ không chổi than của trạm phát Nomura có các vấn đề phải quan tâm sau:

- Vấn đề ổn định điện áp được thực hiện theo nguyên tắc để lạnh Độ điều chỉnh kích từ cho máy phát là bộ tự động điều chỉnh điện áp AVR

- Vấn đề ổn định tần số được thực hiện bằng cách ổn định tốc độ của động cơ Diezel lại máy phát

- Vấn đề điều chỉnh công suất tải chung P của máy phát được thay đổi bằng cách thay đổi tay ga của động cơ Diezel để tăng hoặc giảm lượng nhiên liệu vào máy

- Vấn đề điều chỉnh công suất phản kháng Q khi các máy công tác song song được thực hiện bằng cách đồng bộ hoá sự hoạt động của các bộ điều chỉnh AVR để chúng kích từ các máy bằng nhau

c Sơ đồ điện nguyên lý của trạm phát

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý của trạm phát

d Các phần tử cơ bản

- Tủ thứ nhất (BUSA) được cung cấp từ máy phát GEN 1 GEN 4 và

có các lộ cung cấp điện từ các máy biến áp MTRA để hoà vào lưới Quốc gia khi có nhu cầu cung cấp điện cho lưới Quốc gia Lộ cung cấp điện thứ hai tới máy biến áp STRA cấp điện cho một số khu vực của khu công nghiệp

- Tủ thứ hai (BUSB) được cung cấp từ các máy phát GEN 6 GEN 9 các đầu ra cấp cho các lộ tới máy biến áp MTRB hoà vào lưới Quốc gia và STRB cung cấp cho một số phụ tải của khu công nghiệp Nomura

- Tủ liên động 1.L: tủ này nối trực tiếp với máy phát GEN 5 hay nói cách khác tủ này nối với máy phát dự phòng của trạm phát điện Hai phía của

tủ liên động nối với hai máy cắt 52 BCA và 52 BCB Các máy cắt này nối với các tủ BUSA và BUSB

Như vậy máy phát GEN 5 có thể cung cấp điện cho tủ BUSA và BUSB Đồng thời ở tủ này thông qua máy cắt 52 FVCV để nhận điện từ lưới Quốc gia cho toàn bộ khu công nghiệp

e Thao tác trên trung tâm

Các phương án vận hành cung cấp điện cho khu công nghiệp từ hệ thống phân phối trung tân có thể thực hiện như sau:

- Trạm phát điện cung cấp nguồn cho khu công nghiệp và bán điện cho lưới Quốc gia

- BUSA được cấp nguồn từ GEN 1 GEN 4 công tác song song BUSA hoạt động độc lập, cấp điện cho hai trạm biến áp MTRA - trạm biến áp bán dẫn cho điện lưới Quốc gia bằng cách đóng máy cắt 52 MVA, trạm STRA - bằng cách đóng máy cắt 52 STA

- BUSB được cấp nguồn từ GEN 6 GEN 9, chế độ hoạt động độc lập, cấp điện cho MTRB qua máy cắt 52 MVB và STB qua máy cắt 52 STB

Nếu BUSA hoặc BUSB quá tải công suất thì khởi động máy phát GEN

5 và đóng máy cắt 52 BCA cho BUSA hoặc 52 BCB cho BUSB

431-3

131-3

T1 60MVA 110KV

Trường hợp BUSA hoặc BUSB ngừng cung cấp điện từ các máy phát thì các phần tử phân phối BUSA và BUSB vẫn có thể vận hành bằng cách cắt điện các máy cắt 52 MVA và 52 MVB cấp điện cho các biến áp MTRA và MTRB sử dụng cầu dao liên động 52 BCA hoặc 52 BCB để cung cấp cho hai trạm biến áp của khu công nghiệp STRA và STRB

1.3.2 Nguồn từ lưới EVN

* Sơ đồ nguồn từ lưới EVN biểu diễn ở Hình 1.3

Sau 7 năm đưa vào hoạt động nhà máy phát điện của khu công nghiệp Nomura Hải Phòng, do nhiên liệu lên cao, và đặc biệt là do ô nhiễm môi trường, tiếng ồn quá lớn, khí thải ra ngoài môi trường nhiều do máy phát chạy bằng dầu… Nhà máy điện khu công nghiệp đã dừng hoạt động và chuyển sang mua điện của EVN chuyển từ vật cách về Sau khi mua điện từ lưới điện quốc gia Khu công nghiệp đã xây dựng một trạm biến áp 110 kV

Nguồn điện từ EVN cho khu công nghiệp Nomura được lấy từ E29 vật cách của thanh cái 110kV của trạm 220 kV vật cách Nguồn điện qua dao cách ly 171 – 7, qua máy cắt 131 đi qua dao cách ly 131 – 3 qua máy biến áp

T1 với công suất 60MVA (Y/Y0 tự ngẫu) biến đổi điện áp 110kV xuống 22kV qua thanh cái 22kV của trạm vật cách qua máy cắt đường dây 481, 485, 487,

483 cấp về thanh cái 22kV của khu công nghiệp Nomura Thanh cái 22kV của khu Công nghiệp Nomura là 1 hệ thống liên lạc là ngoài nguồn được cung cấp

từ EVN thì khu công nghiệp có nguồn dự phòng là nguồn trạm phát với 9 tổ máy

* Sơ đồ cung cấp điện

Sơ đồ điện nguyên lý trạm phát dự phòng PU biểu diễn trên hình 1.4

Hình 1.4 Sơ đồ trạm phát dự phòng PU

Giả sử các máy (SG1 SG4) gặp sự cố, phải ngắt ra khỏi hệ thống, để đảm bảo các tải của khu công nghiệp hoạt động liên tục thì cầu dao chính 52PU đóng lại đồng thời cầu dao liên động BBMA đóng lại đảm bảo cấp nguồn cho các phụ tải của khu công nghiệp theo lộ A

Khi BBMA đóng thì cầu dao ACP ngắt, máy biến án STRA ra khỏi hệ thống, Ngừng cấp điện cho khu công nghiệp theo thanh cái A (BUSA)

Lúc đó các tải bên lộ B vẫn hoạt động bình thường với nguồn được cấp

từ máy biến áp STRB

Tương tự trường hợp khi SG6 SG9 gặp sự cố Máy cắt DBPU đóng tiếp điểm phía bên B cầu dao liên động BBMCP đóng lại cấp nguồn cho các phụ tải phía bên B, cầu dao ACP ngắt nguồn, từ máy biến áp STRB tới các phụ tải phía lộ

B

1.4 CHẾ ĐỘ ĐIỀU ĐỘ CỦA TRUNG TÂM KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA

Nhiệm vụ, chức năng của trung tâm điều độ

- Cung cấp điện an toàn, liên tục

- Đảm bảo sự hoạt động ổn định của toàn bộ hệ thống điện, chất lưọng điện năng

- Đảm bảo hệ thống điện vận hành kinh tế nhất

1.4.1 Vận dụng lưới điện 110kV

Hiện nay do nhiều yếu tố khách quan nên trạm phát điện của khu công nghiệp đã ngừng khai thác điện để bán ,trong điều kiện bình thường thì khu công nghiệp sử dụng nguồn điện được lấy từ lưới điện quốc gia cấp điện áp 110kV, sau đó hạ điện áp xuống 22kV cấp về thanh cái của khu công nghiệp 1.4.2 Sử dụng máy phát 6,6kV

Khi gặp sự cố về lưới EVN, nguồn lưới điện quốc gia bị mất hoặc phải giảm tải, ngay lập tức 2 tổ máy phát với 9 máy phát điện 6,6 kV được vận hành, cấp điện đến hai máy biến áp tăng áp công suất 31,25 MVA có cấp biến đổi 6,6/22kV cấp đến thanh cái của khu công nghiệp, đảm bảo cung cấp điện liên tục cho toàn hệ thống

1.4.3 Trạm biến áp

Khu công nghiệp có trạm biến áp với 2 cấp điện áp :

Máy biến áp MTR-A và MTR-B với công suất 31,25 MVA mỗi máy biến đổi điện áp 6,6kV lên 22kV cấp cho thanh cái 22kV

Máy biến áp STR-A và STR-B với công suất 1500kVA mỗi máy biến đổi điện áp từ 6,6kV xuống 0,4kV cấp điện cho hệ thống 0,4kV

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU

CÔNG NGHIỆP NOMURA

2.1 BẢNG PHÂN PHỐI ĐIỆN CHÍNH CHO KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA

Toàn bộ nguồn điện lấy từ EVN cho khu công nghiệp Nomura được lấy

từ thanh cái 110kV của trạm 220kV Vật cách qua Máy biến áp T1 với công suất 60MVA(Y/Y0 tự ngẫu), biến đổi điện áp 110kV xuống 22kV cấp vào thanh cái 22kV vật cách qua máy cắt đường dây 431 cấp về thanh cái 22kV của khu công nghiệp Thanh cái 22kV của khu công nghiệp Nomura là hệ thống một thanh góp có máy cắt liên lạc 483 là nguồn ngoài được cung cấp từ EVN Khi nguồn chính bị sự cố, thì Khu công nghiệp có nguồn dự phòng được lấy từ nguồn Trạm phát qua máy cắt 479

Nguồn của trạm phát IPP với 9 tổ máy có cấp điện áp là 6,6kV và được cấp đến 2 máy biến áp tăng áp có công suất là 31,25 MVA cấp biến đổi là 6,6/22 kV và cấp đến thanh cái 22kV của Khu công nghiệp

Khi mất điện đường dây từ lưới EVN thì điều độ viên có lệnh tách dao cách ly 431 ra khỏi lưới EVN và lệnh khởi động các máy phát từ G1 ÷ G9 để cung cấp điện áp 22 kV trở lại cho thanh cái 22kV của khu công nghiệp

Trường hợp một trong hai tổ máy phát gặp sự cố thì trạm phát dự phòng PU được vận hành để đảm bảo cấp điện cho khu công nghiệp là liên tục

2.2 CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ VÀ ĐO LƯỜNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA

2.2.1 Một số phần tử bảo vệ

a Máy cắt khí SF6 22kv

+ Các thông số kỹ thuật :

Tần số định danh : 50 Hz Điện áp danh định tối đa : 24 kV Dòng điện danh định : 10 kA Điện áp xung đầu sóng danh định : 125 kV Chu kì làm việc ngắn mạch danh định : Co – 30 phút –Co Dòng điện ngắn mạch danh định đối xứng : 100 kA

Thànhphần dũng điện một chiều của dũngdanhđịnh: 70%

Dũng điện khụng đối xứng cực đại : 274 kA Dũng ở thời gian ngắt dũng khi : 100 kA.1s Dũng chuyển mạch (đúng-ngắt) khụng pha được ấn định: 50 kA

Số lần ngắt (giỏn đoạn) : 3,5 chu kỡ

Áp suất khớ SF6 bỏo tớn hiệu ỏp suất kộm : 6,4 bar

Áp suất khớ SF6 của mỏy cắt đầu cực ở 200

C: 7,5 bar

Áp suất khớ SF6 khụng cho mỏy cắt cắt:6 bar Thời gian cắt của mỏy cắt : 41,4 ms Thời gian đúng của mỏy cắt : 74,8 ms

Áp lực dầu thủy lực: 350<p<370 bar (ở 20o

C) Tổng trọng luợng của cơ cấu đúng - ngắt của mỏy cắt: 5780 kg

+ Nguyờn lý làm việc:

* Nạp lũ xo: Lũ xo được nạp thụng qua trục nạp và sự liờn kết thanh truyền động bởi bỏnh răng và nạp động cơ khi sự nạp đó hoàn thành, trục nạp được tỏch ra từ bỏnh răng bởi phương tiện chốt và được chốt trở lại bởi chốt đúng Lũ xo bõy giờ đó được nạp cho sự thao tỏc đúng và đạt tới mức độ sẵn sàng để đúng

* Đúng MC : Khi cú lệnh đúng truyền đến cuộn đúng ,chốt đúng được

nhả ra Năng lượng thụng qua cỏc bộ phận giải phúng lũ xo qua đĩa cam tới đũn bẩy, thanh nối, thanh thao tỏc cơ cấu, tay quay mụ men và thanh thao tỏc

và chuyển tới khối ngắt Sự chuyển động này được truyền từ cột cực giữa đến

2 cột cực khỏc bằng cặp liờn kết Để quỏ trỡnh đúng được hoàn tất đũn bẩy được đúng chặt với chốt cắt Mỏy cắt bõy giờ trong trạng thỏi được đúng và vỡ vậy sẵn sàng để cắt hẳn Bộ giảm xúc đúng hạn chế sự vượt quỏ năng lượng của lũ xo đúng và ngăn cản dao động qua lại của trục nạp

Lò xo đóng được hoàn toàn nạp lại trong vòng nhỏ hơn 15s Một sự ngõng hẳn cơ khí ngăn chặn sự bẻ ngược lên trên của cơ cấu thao tác trước khi thao tác cắt

*Cắt MC: Khi có lệnh cài đặt được truyền đến cuộn dây cắt, chốt cắt được tách ra, các tiếp điểm của khối ngắt được tách ra bởi lò xo cắt thông qua thanh liên kết, thanh thao tác cơ cấu và cặp liên kết Ở vị trí đóng của MC, lò

xo đóng ở trong trạng thái được nạp, điều này có nghĩa là MC sẵn sàng để thực hiện chuỗi đóng cắt C – Đ – C

* Nguyên lý dập hồ quang của khối cắt:

- Giai đoạn đầu tiên trong quá trình cắt, tiếp điểm chính được mở Tiếp điểm hồ quang tĩnh và tiếp điểm hồ quang động vẫn được đóng vì vậy dòng điện có thể trao đổi với nhau tới điểm hồ quang

- Trong khoảng thời gian tiếp điểm của thao tác cắt tiếp điểm hồ quang

mở tạo ra hồ quang Tại cùng thời điểm này, xi lanh nhiệt di chuyển xuống phía dưới và nén thông qua van 1 chiều khí nén vào trong xi lanh nhiệt và thông qua các khe hở giữa tiếp điểm hồ quang động và vòi dập hồ quang Như vậy hồ quang đã được dập tắt

- Đối với các dòng điện ngắn mạch lớn khí trong buồng dập hồ quang được nung nóng lên bởi nhiệt với áp suất cao Khi dòng điện chuyển về không khí thổi quay thông qua vòi phun và dập hồ quang

b Máy cắt chân không VCB

Điện áp danh định:7.2kV

Dòng điện danh định:1200A

Dòng ngắt mạch danh định:25KA

Dòng chịu cao nhất danh định:40KA

Dòng cắt danh định khi cắt cáp không tải: 11A

Cấu tạo : + Ngăn trên : chứa toàn bộ mạch điều khiển, mạch đo đếm bao gồm : nút ấn đóng, nút ấn mở, đèn báo sự cố, đèn báo trạng thái máy cắt

đóng mở đồng hồ ampe, rơle điện tử quá dòng và chạm đất 50/51ABCN, oát kế

3 pha

+ Ngăn giữa : bao gồm toàn bộ phần cơ truyền động đóng

mở máy cắt hộp chân không chứa bộ tiếp điểm máy cắt, bộ truyền động đưa máy cắt ra khỏi vị trí hiện hành

Ngăn dưới : gồm đầu cáp lực dẫn điện 6.6kV, biến dòng điện, bộ truyền động dao tiếp đất

c Chống sét van

Là thiết bị sử dụng để bảo vệ thiết bị và trạm chống lại quá điện áp khí quyển và quá điện áp đóng mở Ở cấp điện áp 22 kV dùng chống sét van loại oxit kẽm, kèm theo máy đếm sét

Một phần tử rơle nhận một (X) hay một số (X1,X2,X3,…) tín hiệu đầu vào thường là những tín hiệu tương tự, biến đổi và so sánh tín hiệu này với ngưỡng tác động để cho tín hiệu đầu ra (Y) dưới dạng các xung rời rạc với hai trạng thái logic 0 và 1

Những chiếc rơle đầu tiên được chế tạo trên nguyên lý điện cơ, ngày nay thuật ngữ rơle dùng để chỉ tập hợp các thiết bị tự động, để làm nhiệm vụ chuyển mạch trong hệ thống

Cuối thế kỉ 19 rơle được bắt đầu sử dụng để bảo vẹ các phần tử trong

hệ thống điện dưới dạng cơ cấu điện từ tác động trực tiếp lắp đặt sẵn ở máy

cắt điện Tuy nhiên chỉ đến thế kỉ 20, khi các hệ thống điện đã phát triển rơle mới được sư dụng rộng rãi Có một số mốc thời gian đáng lưu ý :

- Năm 1901 : xuất hiện rơle cảm ứng dòng điện

- Năm 1908 : rơle bảo vệ so lệch dòng điện

- Năm 1910 : rơle hướng công suất và bảo vệ quá dòng có hướng

- Đầu những năm 20 : rơle bảo vệ khoảng cách

- Cuối những năm 20 : bảo vệ dùng tín hiệu tần số cao truyền theo dây dẫn của mạch điện được bảo vệ (PLC)

- Những năm 60 : rơle tĩnh (không có tiếp điểm động) điện tử và bán dẫn

- Những năm 70: rơle số, hệ thống kĩ thuật dùng kĩ thuật vi xử lý và máy tính

- Ngày nay : xu hướng chuyển sang kĩ thuật số

2.2.2 Một số phần tử đo lường

a Máy biến dòng TI

Dòng điện cũng như điện áp của các phần tử trong hệ thống điện thường có trị số lớn không thể đưa trực tiếp vào dụng cụ đôhặc rơle và các thiết bị tự động khác vì vậy các dụng cụ và thiết bị này thường được đấu nối qua máy biến dòng và máy biến điện áp

Máy biến dòng làm nhiệm vụ cách ly mạch thứ cấp khỏi điện áp cao phía sơ cấp và đảm bảo dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn khi dòng điện sơ cấp danh định có thể là khác nhau Đối với một số thiết bị đo lường và bảo vệ làm việc theo góc pha của dòng điện cần phải nối đúng đầu các cuộn dây sơ cấp

và thứ cấp của máy biến dòng

b Máy biến áp đo lường TU

Máy biến điện áp làm nhiệm vụ giảm điện áp cao phía sơ cấp xuống điện áp thứ cấptiêu chuẩn 100 hoặc 110v và cách ly mạch thứ cấp khỏi điện

áp cao phía sơ cấp máy biến điện áp làm việc giống như các máy biến áp lực

có công suát bé chỉ khác ở chỗ là được thiết kế sao cho đảm bảo được độ chính xác cần thiết khi phụ tải phía thứ cấp của TU có thể thay đổi trong giới hạn rộng Dòng điện kích từ trong BU tính ở đơn vị tương đối danh định có thể lớn hơn nhiều dòng điện kích từ trong máy biến áp thông thường

Các biến áp đo lường và biến dòng này dùng để cung cấp tín hiệu dòng

và áp cho hệ thống dụng cụ đo lường và xử lý tín hiệu Ngoài TU và TI thì còn rất nhiều thiết bị phục vụ cho vấn đề bảo vệ và đo lường trong hệ thống điện khu công nghiệp Nomura như các loại rơle, các đồng hồ đo tấn số, điện

áp, dòng điện,công suất, dao cách ly ,…

2.3 KĨ THUẬT VẬN HÀNH CỦA TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ KHU CÔNG NGHIỆP

2.3.1 Quy định đối với điều độ viên

- Điều độ viên phải trải qua một thời gian học tập quy trình, tìm hiểu tình hình vạn hành của hệ thống điện khu công nghiệp

- Nắm rõ hoạt động của hệ thống điện khu công nghiệp

- Nắm rõ và luôn tuân thủ đúng quy trình vận hành của trạm đúng với trách nhiệm và quyền hạn của điều độ viên

 Đóng đường đây cung cấp điện :

Đóng dao cách ly thanh cái

Đóng dao cách ly đường dây

Đóng máy cắt điện

 Mở đường dây cung cấp điện :

Mở máy cắt điện

Mở dao cách ly đường dây

Mở dao cách ly thanh cái

CHƯƠNG 3: ĐO LƯỜNG VÀ BẢO VỆ TRONG HỆ THỐNG

ĐIỆN KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA

3.1 BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA

3.1.1 Bảo vệ đường dây trên không

Phương pháp và chủng loại thiết bị bảo vệ các đường dây tải điện phụ thuộc rất nhiều yếu tố như : đường dây trên không hay dây cáp, chiều dài đường dây, phương thức nối đất của hệ thống, công suất truyền tải và tầm quan trọng của đường dây, số mạch truyền tải và vị trí của đường dây trong cấu hình của hệ thống, cấp điện áp của đường dây …

Những sự cố thường gặp đối với đường dây tải điện là ngắn mạch (nhiều pha hoặc một pha) chạm đất 1 pha (trong lưới điện có trung điểm cách điện ), quá điện áp (khí quyển hoặc thao tác ), đứt dây và quá tải

Để bảo vệ các đường dây người ta dùng các loại bảo vệ :

- Bảo vệ quá dòng điện

- Bảo vệ khoảng cách

- Bảo vệ so lệch dòng

a Bảo vệ quá dòng điện

Từ nguyên tắc chọn dòng khởi động để đảm bảo tính chọn lọc ta thấy vùng tác động của bảo vệ không thể bao trùm toàn bộ chiều dài đường dây được bảo vệ và thay đổi theo trị số của dòng ngắn mạch qua bảo vệ tức là thay đổi theo dạng ngắn mạch và theo chế độ vận hành của hệ thống

Để ngăn chặn bảo vệ cắt nhanh làm việc sau khi có sét đánh vào đường dây (khi ấy các van chống sét làm việc, tháo dòng điện sét gây ngắn mạch tạm thời) hoặc khi đóng các máy biến áp đầu vào đường dây (dòng điện kích từ không tải của máy biến áp có thể vượt quá trị số đặt của bảo vệ cắt nhanh ), thông thường người ta cho bảo vệ làm việc với đo trễ khoảng 50-80 mh giây

Với lưới điện có trung điểm nối đất trực tiếp đẻ chống cả ngắn mạch một pha người ta sử dụng sơ đồ ba máy biến dòng và ba rơle nối hình sao đầy

đủ, hoặc ba máy biến dòng nối theo bộ lọc thứ tự không và một rơle dòng điện phản ứng theo dòng thứ tự không I0

Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không thường có độ nhạy cao hơn và vùng bảo

vệ ổn định hơn khi chế độ vận hành của hệ thống thay đổi

Ở lưới điện có trung điểm cách điện co thể sử dụng sơ đồ bảo vệ cắt nhanh với hai máy biến dòng và hai rơle nối hình chữ V

Đối với các đường dây có hai nguồn cung cấp nếu bảo vệ cắt nhanh đặt

ở hai đầu đường dây không có bộ phận định hướng công suất thì dòng điện khởi động ở cả hai đầu phải chọn theo dòng ngắn mạch lớn nhất xảy ra trên một trong hai thanh góp đường dây

b Bảo vệ so lệch dòng

Ngày nay ở Việt Nam bảo vệ so lệch dòng điện không chỉ sử dụng để bảo vệ máy phát, máy biến áp mà nó đã được sử dụng khá phổ biến để bảo vệ lưới truyền tải Để nâng cao độ nhạy của bảo vệ so lệch dòng điện các hãng chế tạo rơle số đã phát minh ra loại rơle so lệch dòng điện có hãm, cộng với

sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống truyền tín hiệu mà loại rơle này đã dần khắc phục được các nhược điểm cơ bản của mình bằng phương pháp so sánh tín hiệu dòng điện ở hai đầu ĐZ thông qua các I1SI2Sthiết bị truyền tin thay cho việc dùng dây dẫn phụ

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ so lệch có hãm

Nếu sự sai lệch giữa hai dòng điện vượt quá trị số cho trước thì bảo vệ

sẽ tác động vì vậy gọi là bảo vệ so lệch dòng

Vùng tác động của bảo vệ so lệch được giới hạn bởi vị trí đặt của hai tổ máy biến dòng ở đầu và cuối phần tử được bảo vệ từ đó nhận tín hiệu dòng điện để so sánh

c Bảo vệ khoảng cách

Nguyên lý bảo vệ khoảng cách (hoặc nguyên lý do tổng trở) được dùng

để phát hiện sự cố trên hệ thống tải điện hoặc máy phát điện bị mất đồng bộ hay mất (thiếu) kích từ

Đối với các hệ thống truyền tải, tổng trở đo được tại chỗ đặt bảo vệ trong chế độ làm việc bình thường cao hơn nhiều so với tổng trở đo được trong chế độ sự cố Ngoài ra, trong nhiều trường hợp tổng trở của mạch vòng

sự cố thường tỉ lệ với khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ tới chỗ ngắn mạch

Nguyên lý đo tổng trở thường được sử dụng đo kết hợp với các nguyên

lý khác như quá dòng điện, quá điện áp, thiếu điện áp để thực hiện nhưng bảo

vệ đa chức năng hiện đại

Nguyên lý đo tổng trở có thể được sử dụng để bảo vệ lưới điện phức tạp có nhiều nguồn với hình dang bất kì

Hỡnh 3.2 : Sơ đồ nguyờn lý bảo vệ khoảng cỏch

- Nguyên lý làm việc của bảo vệ :

Khi xảy ra ngắn mạch ngoài đối xứng (nh- ngắn mạch ba pha trong cuộn dây của máy biến áp MTR-A mà các bảo vệ của máy biến áp không làm việc)

Khi đó biến dòng thứ cấp CT tăng lên rất lớn làm cho bộ bảo vệ 1PC tác động khép tiếp điểm Đ-a nguồn điện (+) qua tiếp điểm của bộ rơle 1PC đến cuộn dây của rơle trong bộ rơle khoảng cách AKZ Rơle tác động khép tiếp điểm

đ-a điện (+) qua tiếp điểm đến cuộn dây của rơle thời gian KT13 Rơle KT13

có điện tác động với 2 cấp thời gian :

+ Cấp 1 : Sau 7,5s, rơle KT13 tác động khép tiếp điểm đ-a điện (+) qua tiếp điểm KT13, đến cuộn dây của rơle tín hiệu KH15, đến cuộn dây của rơle trung gian đầu ra là KL10 Rơle trung gian KL10 có điện tác động khép tiếp

điểm, đ-a điện đến cuộn cắt của các máy cắt

+ Cấp 2 : Sau 8s, rơle thời gian KT13 tác động khép tiếp điểm số 1 và

số 3 Qua tiếp điểm KT13 số 1 đến cuộn dây của rơle trung gian đầu ra là KL11 Rơle KL11 có điện tác động khép tiếp điểm và đi cắt các máy cắt ; cắt

dập từ kích thích máy phát điện Qua tiếp điểm KT13 số 3 đến cuộn dây của rơle tín hiệu KH16, từ cuộn dây của rơle KH16 đến cuộn dây của rơle trung gian đầu ra là KL13 Rơle trung gian này có điện tác động khép tiếp điểm đi ngừng lò và máy phát điện

3.1.2 Bảo vệ mỏy phỏt điện

a Bảo vệ so lệch dọc mỏy phỏt điện

Hỡnh 3.3: Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cuộn stator MFĐ; sơ đồ tớnh toỏn (a)

Vùng tác động của bảo vệ là vùng giới hạn giữa các BI nối vào mạch so lệch Cụ thể ở đây là các cuộn dây stator của MFĐ, đoạn thanh dẫn từ đầu cực MFĐ đến máy cắt

Nguyên lý làm việc:

Bảo vệ so lệch dọc hoạt động theo nguyên tắc so sánh độ lệch dòng điện giữa hai đầu cuộn dây stator, dòng vào rơle là dòng so lệch:

Với I1T, I2T là dòng điện thứ cấp của các BI ở hai đầu cuộn dây

Bình thường hoặc ngắn mạch ngoài, dòng vào rơle 1RI, 2RI là dòng không cân bằng IKCB: ISL = I1T - I2T = IKCB< IKĐR (dòng khởi động rơle) q(3.2)nên bảo vệ không tác động

Khi xảy ra chạm chập giữa các pha trong cuộn dây stator , dòng điện vào các rơle 1RI, 2RI: ISL = I1T - I2T = IN/ nI > IKĐR (3.3)

Trong đó: - IN: dòng điện ngắn mạch

- nI: tỉ số biến dòng của BI Bảo vệ tác động đi cắt 1MC đồng thời đưa tín hiệu đi đến bộ phận tự động diệt từ (TDT)

Trường hợp đứt mạch thứ của BI, dòng vào rơle là: IR= IF/nI (3.4)

b Bảo vệ khoảng cách máy phát

Đối với các MFĐ công suất lớn người ta thường sử dụng bảo vệ khoảng cách làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch (hình 3.4)

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý (a); đặc tính thời gian (b) và đặc tuyến khởi

động (c) của bảo vệ khoảng cách cho MFĐ

Vì khoảng cách từ MBA đến máy cắt cao áp khá ngắn, để tránh tác động nhầm khi ngắn mạch ngoài MBA, vùng thứ nhất của bảo vệ khoảng cách được chọn bao gồm điện kháng của MFĐ và khoảng 70% điện kháng của MBA tăng áp (để bảo vệ hoàn toàn cuộn hạ của MBA), nghĩa là:

Thời gian làm việc của vùng thứ nhất thường chọn tI = (0,4 ÷ 0,5) sec Vùng thứ hai thường bao gồm phần còn lại của cuộn dây MBA, thanh dẫn và đường dây truyền tải nối với thanh góp liền kề Đặc tuyến khởi động của rơle khoảng cách có thể có dạng vòng tròn với tâm ở góc toạ độ hoặc hình bình hành với độ nghiêng của cạnh bên bằng độ nghiêng của véctơ điện áp

UF

c Bảo vệ chống chạm đất trong cuộn dây stato

Chạm đất trong cuộn dây stato là loại sự cố bên trong thường gặp ở máy phát điện Mạng điện áp máy phát thường làm việc với trung tính không nối đất nên dòng điện chạm đất không lớn đặc biệt đối với máy phát điện nối hợp bộ với máy biến áp Trong trường hợp này bảo vệ chỉ cần tác động cảnh báo vì dòng điện chạm đất trong bộ bé

Những máy phát điện nối với thanh góp điện áp máy phât thường có công suất bé và sơ đồ bảo vệ thường dựa trên nguyên lý làm việc theo chê độ hoặc hướng dòng điện chạm đất

Một phương án khác để thực hiện bảo vệ chống chạm đất cuộn stato máy phát điện có trung điểm không nối đất hoặc nối đất qua điện trở lớn làm việc trực tiếp với thanh góp điện áp máy phát

Trong phương án này người ta sử dụng thiết bị tạo thêm tải thứ tự không, tải này sẽ được đưa vào làm việc khi có chạm đât và làm tăng thành phần tác dụng của dòng điện sự cố lên khoảng 10A, tạo điều kiên thuận lợi cho việc xác định hướng dòng điện

Với các máy phát điện công suất lớn người ta phải yêu cầu phải bảo vệ 100% cuộn dây stato chống chạm đất để ngăn chặn để ngăn chặn khả năng chạm đất ở vùng gần trung điểm của cuộn đâyo các nguyên nhân cơ học

d Bảo vệ chống mất kích từ

Trong quá trình vận hành máy phát điện có thể xảy ra mất kích từ do hư hỏng trong mạch kích thích, hư hỏng trong hệ thống tự động điều chỉnh điện áp… Khi máy phát điện bị mất kích từ thường dẫn đến mất đồng bộ gây phát nóng cục bộ ở stato và roto Nếu hở mạch kích thích có thể gây quá điện áp trên cuộn dây roto gây nguy hiểm cho cách điện cuộn dây

Ở chế độ vận hành bình thường, máy phát điện đồng bộ làm việc với sức điện động E cao hơn điện áp đầu cực máy phát UF (chế độ quá kích thích, đưa công suất phản kháng Q vào hệ thống, Q > 0) Khi máy phát làm việc ở chế độ thiếu kích thích hoặc mất kích thích, sức điện động E thấp hơn điện áp

UF, máy phát nhận công suất phản kháng từ hệ thống (Q < 0) Như vậy khi mất kích từ, tổng trở đo được đầu cực máy phát sẽ thay đổi từ Zpt (tổng trở phụ tải nhìn từ phía máy phát) nằm ở góc phần tư thứ nhất trên mặt phẳng tổng trở phức sang ZF (tổng trở của máy phát nhìn từ đầu cực của nó trong chế độ Q < 0) nằm ở góc phần tư thứ tư trên mặt phẳng tổng trở phức

Hình 3.5

Khi xảy ra mất kích từ, điện kháng của máy phát sẽ thay đổi từ trị số

Xd (điện kháng đồng bộ) đến trị số X’d (điện kháng quá độ) và có tính chất dung kháng Vì vậy để phát hiện mất kích từ ở máy phát điện, chúng ta có thể

sử dụng một rơle điện kháng cực tiểu có X’d < Xkđ < Xd với đặc tính vòng tròn có tâm nằm trên trục -jX của mặt phẳng tổng trở phưc Tín hiệu đầu vào của rơle là điện áp dây Ubc lấy ở đầu cực máy phát và dòng điện pha Ib, Ic lấy

ở các pha tương ứng Điện áp sơ cấp UBC được đưa qua biến áp trung gian BUG sao cho điện thứ cấp có thể lấy ra các đại lượng a.UBC và b.UBC (với b

> a) tương ứng với các điểm A và B trên đặc tính điện kháng khởi động

Khi mất kích từ, dòng điện chạy vào máy phát mang tính chất dung và vượt trước điện áp pha tương ứng một góc 900

Hiệu dòng điện các pha B và

C thông qua biến dòng cảm kháng BIG tạo nên điện áp phía thứ cấp UD vượt trước dòng điện IBC một góc 900 Như vậy góc lệch pha giữa hai véctơ điện

áp UD và UBC là 1800