báo cáo thực tập về trạm biến áp 220 kv thái nguyên

Nhiệm vụ chính củtramj là cung cấp điện cho khu công nghiệp Gang Thép Thái Nguyên, khu công nghiệp Sông Công và cho các nhu cầu kinh tế, chính trị, dân sinh các tỉnh phía Bắc như: Bắc Gi

Mục lục

Tổng quan về trạm biến áp 220 kV Thái Nguyên. 2

I Sơ đồ nhất thứ và các thiết bị nhất thứ của Trạm 220kV Thái Nguyên. 3

1.1 Sơ đồ nhất thứ trạm 220kV Thái Nguyên. 3

1.2 Sơ đồ nối điện tự dùng của trạm. 4

1.3 Các thiết bị nhất thứ sử dụng trong trạm. 6

1.4 Các lưu ý trong vận hành các thiết bị. 7

II Hệ thống bù tĩnh SVC. 9

2.1 Khái quát. 9

2.2 Cấu tạo, sơ đồ nối dây và nguyên lý hoạt động của hệ thống SVC trong trạm. 9

2.2.1 Cấu tạo và sơ đồ nối dây. 9

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống bù SVC. 13

2.3 Các thiết bị chính. 14

2.3.1 Kháng điều chỉnh bằng Thyristor TCR (Thyristor Controlled Reactor) 14

2.3.2 Tụ đóng mở bằng Thyristor TSC (Thyristor Switched Capacitor). 16

2.4 Hệ điều khiển góc mở α của TCR 18

Lời kết 22

Tổng quan về trạm biến áp 220 kV Thái Nguyên.

Trạm biến áp 220 kV Thái Nguyên trực thuộc truyền tải điện Thái Nguyên – Công ty truyền tải điện I, đóng trên địa bàn phường Quan Triều – TP.Thái Nguyên – Tỉnh Thái Nguyên Trạm đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phân phối điện miền Bắc trạm có tổng công suất

626 MVA trong đó có: 2 MBA 250 MVA – 220/110/22 kV; 2 MBA 63 MVA – 110/35/22 kV;

07 ngăn lộ 220 kV; 16 ngăn lộ 110 kV; 09 ngăn lộ 35 kV và 10 ngăn lộ 22 kV Tụ bù gồm: 02 tụ

bù tĩnh 110kV/40 MVAr; 01 bộ tụ bù dọc FSC - 51 MVAr và 01 bộ tụ bù SVC – 108 MVAr Nhiệm vụ chính củtramj là cung cấp điện cho khu công nghiệp Gang Thép Thái Nguyên, khu công nghiệp Sông Công và cho các nhu cầu kinh tế, chính trị, dân sinh các tỉnh phía Bắc như: Bắc Giang, Cao Bằng, Bắc Cạn, Tuyên Quang, Hà Giang,…Trạm nằm trong khu vực miền núi

có mật độ sét cao, hệ thống đường dây phân phối phụ tải 35 kV dài, cũ nát nên suất sự cố lớn Đến nay, thiết bị dần được thay mới, hiện đại hơn

Trạm có 27 nhân viên: 02 nhân viên quản lý, 12 nhân viên vận hành (07 kỹ sư, 3 trung cấp, 2 công nhân kỹ thuật), 3 nhân viên sửa chữa, 2 nhân viên vệ sinh công nghiệp và 8 nhân viên bảo vệ trong đó phần lớn là bộ đội chuyển ngành và vận hành chuyển sang

Sơ đồ cơ cấu tổ chức của trạm:

Trạm làm việc liên tục 3 ca/ngày Như vậy, số nhân viên của trạm là tương đối ít và mỗi nhân viên phải làm việc với cường độ cao nhất là những khi xảy ra sự cố hay khi có những yêu cầu đặc biệt về tải

I Sơ đồ nhất thứ và các thiết bị nhất thứ của Trạm 220kV Thái Nguyên.

1.1.Sơ đồ nhất thứ trạm 220kV Thái Nguyên.

Trạm 220kV Thái Nguyên nhận điện từ nguồn với cấp điện áp 220kV sau đó thông qua các máy biến áp, đưa điện áp xuống các cấp thấp hơn như 110kV, 35kV, 22kV,…Do đó trạm yêu cầu phải có các thiết bị phù hợp với từng cấp điện áp tương ứng Dưới đây là sơ đồ nhất thứtrạm 220kV Thái Nguyên:

Hình 1.1: Sơ đồ nhất thứ trạm 220kV Thái Nguyên.

Trên sơ đồ, cấp điện áp thể hiện qua màu sắc Màu xanh thể hiện cấp 220kV, màu đỏ cấp 110kV, vàng 35kV, vàng nhạt thể hiện 22kV

Trạm nhận điện 220 kV từ 2 nguồn: nguồn 220kV từ phía Tuyên Quang và nguồn điện mua từ nước bạn Trung Quốc Như trên sơ đồ nhất thứ, có thể thấy nguồn 220 kV phía Trung Quốc được đưa về theo đường Hà Giang 1, qua AT, với một loạt các thiết bị đo lường, bảo vệ cũng như cụm bù dọc (TBD202) Ngoài ra, còn có các nguồn đưa về từ Tuyên Quang, Sóc Sơn, Bắc Giang Hai thanh cái C22 và C21 (hoạt động độc lập do lệch về điện áp) làm nhiệm vụ tập trung các nguồn để tiện cho việc cấp cho các tải phía sau Trên sơ đồ, đường dây chẵn nối vào

-24

74

26 76

T202-2 T202-7

174 E1.19 Sóc Son

-3 -38

-35

-1 -15

-25 -15 -2 -25 -15 -25

-96

-75 -7 -9 -98

-35 -3 -9

-25 -15

-95 -96

-75 -7

-96

-75 -7 -96

-75 -7 -9

-38 -3 -9 -76 -7 -9 -76 -7 -9

-76 -7 -9 -76 -7 -9

-35 -9

175 E1.19

-76

-75 -7

-76

-75 -7 -76 -7 -75

76

-28 CS4KH403

CS4KH405 -28

-28 CS4KH407

K K K

TBN-405 L?c b?c 5 TBN-407 L?c b?c 7

TU C31- 14

TU C31- 18

-25 -15

thanh cái chắn, đường dây thứ tự lẻ nối vào thanh cái lẻ Đây là 2 thanh cái làm việc độc lập, không sử dụng máy cắt liên lạc Điện từ 2 thanh cái này được đưa tới máy biến áp AT1 và AT2, tại đây nguồn điện được chuyển thành các cấp 110 kV( đưa tới thanh cái C11, C12) và cấp 22kV (đưa tới khu vực bù SVC)

Về phía 110kV, hiện tại, nguồn này được cấp trực tiếp cho các lộ: Sóc Sơn, Cao Bằng, Bắc Kạn, hai đường lên nhà máy xi măng Phía Cao Bằng chỉ nhận điện từ nguồn Trung Quốc

Đồng thời, nguồn còn cấp tới các máy biến áp T3, T4 cấp cho tỉnh Thái Nguyên qua phụtải 35kV và 22kV 2 biến áp T3 và T4 làm nhiệm vụ cấp điện cho khu vực thành phố Thái Nguyên, các khu công nghiệp như Gang Thép, Làng Cẩm, một phần cho điện tự dùng của trạm

và cho các thiết bị đo lường, bảo vệ

Riêng khu vực các khu công nghiệp là đối tượng tải quan trọng nên được cấp điện bởi cả

2 máy biến áp T3 và T4 thông qua 2 thanh cái C31, C32 với máy cắt liên lạc 312 nối liền 2 thanh cái Do có bộ phận tải là các lò luyện thép cao tần nên lượng sóng điều hòa mà bộ phận tải này phát lên lưới rất lớn, yêu cầu có hệ thống lọc sóng hài cũng như bù công suất phản kháng của toàn bộ hệ thống Ở đây ta đưa ra hệ thống bù tĩnh SVC như ở góc phải của sơ đồ

Như vậy có thể nói, trạm 220kV Thái Nguyên không những là trạm phân phối điện mà còn thực hiện bù công suất phản kháng và lọc các thành phần bậc cao nhằm nâng cao hiệu suất

sử dụng của lưới điện Sơ đồ cấp điện ở Thái Nguyên hiện tại được nhận xét là khá phức tạp so với các địa phương khác

1.2.Sơ đồ nối điện tự dùng của trạm.

Điện tự dùng trong trạm có cả điện xoay chiều cung cấp cho chiếu sáng, chạy các thiết bịchuyên dụng,… và điện một chiều cấp cho các tủ điều khiển, nạp acquy cũng như đảm bảo hoạtđộng của 1 số thiết bị đo lường, bảo vệ Dưới đây là sơ đồ nối điện tự dùng của toàn trạm:

AB 01 630A

AB LL 630A

AB02 630A

444

C44 C91

Hình 1.2: Sơ đồ nối điện tự dùng xoay chiều.

Như trên sơ đồ, điện xoay chiều tự dùng được lấy từ C91 và C44 với mức điện áp 10 và 22kV, thông qua 1 máy biến áp TD91 và TD44 để hạ xuống mức điện áp 0.4 kV phù hợp với các thiết bị dùng điện xoay chiều trong trạm

Qua 2 thanh cái PĐ 01 và PĐ 02, hệ thống cấp điện trực tiếp tới các thiết bị tiêu thụ: chiếu sáng, quạt mát, tủ điều khiển, … Hai thanh cái này được nối với nhau bởi máy cắt liên lạc ABLL 630A

Sơ đồ nối điện tự dùng một chiều:

Hình 1.3: Sơ đồ nối điện tự dùng một chiều.

Điện tự dùng 1 chiều dùng cấp cho các thiết bị: hệ điều khiển, chiếu sáng sự cố, nguồn cho thiết bị SVC, SCADA, báo động… Nguồn điện xoay chiều lấy từ 2 thanh cái PĐ 01 và PĐ

02 của sơ đồ điện tự dùng xoay chiều, thông qua 2 bộ nạp được biến thành điện áp 1 chiều cung cấp cho bộ 2 bộ acquy phục vụ tích trữ Khi xảy ra sự cố ở mạng xoay chiều tự dùng vẫn đảm bảo cấp điện 1 chiều cho các thiết bị quan trọng Các thiết bị tiêu thụ điện 1 chiều được cấp điện thông qua hệ thống 4 thanh cái PĐ 01, PĐ 02, PĐ 03, PĐ 04 và được bảo vệ bởi 1 loạt các aptomat như trên hình

S3 200A S1

200A S5

Bé ¾c quyII

100 b×nh 2V-200Ah

Bé ¾c quyI

100 b×nh 2V-200Ah

Năm

đ-a vào vận hành

vị trí

đặt

L-u ý trong vận hành MáY BIếN

áP

MBA AT1

MBA tự ngẫu(APEX-ẤN ĐỘ)

220/121/22KV 250/250/80MVA

VIỆT

Ngoài Trời

VIệTNAM

VIệTNAM -LD

Hai biến ỏp AT1 và AT2 là những biến ỏp chớnh, T3,T4 là biến ỏp phõn phối cũn TD41

và TD44 là cỏc mỏy biến ỏp tự dựng Cỏc mỏy biến ỏp này được làm mỏt cường bức bằng quạt giú và dầu hệ thống làm mỏt được điều khiển tự động tựy theo mức độ làm việc của mỏy biến ỏp họa cú thể trực tiếp điều khiển thủ cụng

Bảng 1.2: Tụ bự.

Tô Bï

NGANG

Ngoµi Trêi

TỤ BÙ DỌC

TBD 202

Tụ dầu( TILP)

220KV-51,5MVAR(

Thông số định mức của một bình tụ: C=60,6μF,

UN=6,125KV,

IN=116,7A)

PHẦN LAN

NOKIAN-Tụ bù có 2 loại: tụ bù ngang và tụ bù dọc NOKIAN-Tụ bù ngang dùng để bù công suất, được dùng trong

hệ thống SVC Tụ bù dọc bù điện áp cuối đường dây dài

nó đo lường, bảo vệ

1.4.Các lưu ý trong vận hành các thiết bị.

 Với máy biến áp:

- Khi máy biến áp đang làm việc bình thường, hệ thống điều khiển và tự động phải

ở trạng thái sẵn sàng làm việc

- Trực ca căn cứ vào các đồng hồ ở các tủ điều khiển và đồng hồ nhiệt độ MBA, ghi lại các chỉ số của các thiết bị (hàng giờ) Nếu MBA quá tải thì ghi lại số liệu MBA mỗi 30’

- Kiểm tra điều kiện làm việc, bảo vệ cũng như làm mát của MBA

- MBA phải cắt khỏi vận hành khi có các hiện tượng sau:

+ có tiếng kêu mạnh, không đều

+ phát nhiệt bất thường và liên tục trong điều kiện làm việc bình thường

+ dầu chảy ra ngoài qua van tự xả hoặc thùng dầu phụ hoặc mức dầu hạ thấp đột ngột

+ có biểu hiện nứt vỡ sứ, phóng điện bề mặt, phồng vỏ máy

- MBA dầu đặc biệt dễ cháy khi xảy ra ngắn mạch phát sinh hồ quang hoặc khi tiếp xúc với lửa Do đó cần tuân thủ nghiêm túc các quy định về phòng cháy chữa cháy cũng như cần trang bị hệ thống chữa cháy thích hợp

 Với máy cắt:

- Khi máy cắt đang có điện, chỉ được phép thao tác từ phòng điều khiển

- Kiểm tra lên cót đối với các máy cắt

- Kiểm tra tiếp đất, độ chắc chắn của máy cắt

Cần ghi chép đầy đủ số lần đóng cắt của máy cắt cũng như số lần máy cắt nhảy do

sự cố để tiện cho theo dõi

 Với các máy biến điện áp TU, máy biến dòng điện TI:

- Kiểm tra mức dầu có đảm bảo không

- Kiểm tra chắc chắn của các đầu nối nhất thứ, nhị thứ

- Kiểm tra bề mặt sứ cách điện và các trụ đỡ

- Kiểm tra độ tiếp xúc các hàng kẹp mạch dòng của tủ trung gian, tủ điều khiển, tủrơ-le, tủ công tơ đo đếm

- Kiểm tra phụ tải máy biến dòng có bị quá tải không

 Với dao cách ly:

- Kiểm tra bề mặt các trụ cực dao cách ly

- Kiểm tra phát nhiệt, tiếp xúc tại các trụ cực và tiếp điểm má dao cách ly

- Kiểm tra độ chắc chắn độ kín của các tủ truyền động dao cách ly

- Kiểm tra các khóa chế độ có tương ứng với trạng thái đang vận hành

 Van chống sét:

- Không gây hở mạch các điểm nối đất của chống sét

- Không chạm vào mạch nối đất của chống sét

- Kiểm tra đồng hồ đếm sét và vòng quân bình điện áp

- Kiểm tra tiếng kêu bất thường của chống sét

 Với rơ-le điều khiển và bảo vệ:

- Cần thường xuyên kiểm tra tình trạng làm việc các rơ-le, trạng thái các đèn chỉ thịtương ứng

- Nghiêm cấm tự ý thay đổi thông số chỉnh định của rơ-le, cắt nguồn nuôi rơ-le khi ngăn lộ đó đang vận hành

- Khi xảy ra sự cố, cần chú ý các đèn chỉ thị có báo đúng logic, trùng với thông sốlogic và đúng theo phiếu chỉnh định bảo vệ không

- Khi khai thác sự cố tại rơ-le, cần tiến hành kiểm tra sự cố liền kề để tránh khai thác thiếu thông tin sự cố

Trên đây là phần cơ bản về trạm 220kV Thái Nguyên bao gồm sơ đồ tổng thể trạm, sơ đồnối điện tự dùng trong trạm, sơ đồ cấp điện cho các phụ tải và các thiết bị nhất thứ của trạm

Ngày nay, với sự ra đời của các thiết bị Thyristor công suất lớn và cùng với nó là các thiết bị FACTS (Flexible AC Transmisson System), trong đó có SVC (Static Var Compensator)

là thiết bị FACTS thông dụng, đã khắc phục được các nhược điểm nêu trên và mang lại hiệu quả rất cao trong vận hành hệ thống điện Sự ưu việt của SVC được thể hiện: khả năng điều chỉnh nhanh; biên độ thay đổi khá lớn, độ tin cậy cao và giảm bớt tổn thất Ngoài ra, yêu cầu bảo hành bảo trì thấp do vắng mặt các phần tử quay nên ngày nay nó đã được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới

Thiết bị bù ngang có điều khiển SVC đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh điện

áp trong hệ thống điện Nó hoạt động trong hệ thống như một phần tử thụ động nhưng lại phản ứng như đối tượng tự thích nghi với thông số chế độ làm việc của hệ thống

Hệ thống bù tĩnh SVC là một phần quan trọng trong trạm 220 kV Thái Nguyên với nhiệm

vụ chính là phát và thu công suất phản kháng một cách linh hoạt nhằm ổn định điện áp, nâng cao hiệu năng sử dụng hệ thống và đảm bảo những yêu cầu về sóng hài phát lên lưới

2.2.Cấu tạo, sơ đồ nối dây và nguyên lý hoạt động của hệ thống SVC trong trạm 2.2.1 Cấu tạo và sơ đồ nối dây.

Về cơ bản SVC cấu tạo từ các thành phần chính sau : tụ điện có điện dung cố định (FC),

tụ điện đóng mở bằng Thyristor (TSC), kháng điện đóng mở bằng Thyristor (TSR) và kháng điện điều khiển bằng Thyristor (TCR)

- TCR (Thyristor Controlled Reactor) : kháng điện điều khiển bằng Thyristor có chức năng điều khiển liên tục dòng công suất phản kháng

- TSR ( Thyristor Switched Reactor) : kháng điện đóng mở bằng Thyristor có chức năng đóng cắt nhanh dòng công suất phản kháng tiêu thụ

- TSC (Thyristor Switched Capacitor) : tụ điện đóng mở bằng Thyristor có chức năng đóng cắt nhanh công suất phản kháng phát lên lưới

Ngoài các phần tử cơ bản trên còn phải kể đến các phần tử khác của SVC như hệ thống điều khiển các Thyristor, các bộ lọc cao tần, máy biến áp với điện áp thứ cấp phù hợp với các cấp điện áp của SVC Các bộ lọc cao tần làm nhiệm vụ khử các thành phần sóng hài bậc cao đặc biệt là các thành phần bậc 3,5,7 phát sinh trong quá trình hoạt động của SVC

Có 2 dạng sơ đồ cấu tạo thông dụng của SVC:

khèi ®iÒu khiÓn

§ iÖn ¸p thanh c¸i

M¸ y biÕn

¸ p

khèi ®iÒu khiÓn

§ iÖn ¸ p thanh c¸ i

M¸ y biÕn

¸ p

Các thiết bị thuộc hệ thống SVC được tập trung trong một khu vực để tiện cho giám sát hoạt động cũng như tạo sự thống nhất trong bố trí thiết bị, đường dây Khu vực thiết bị bù SVC được thể hiện trong sơ đồ nhất thứ :

Hình 2.2: Hệ thống bù tĩnh SVC.

Bên cạnh năng lượng bù dọc bù thông số của đường dây, cần có bù SVC (bù ngang) Nguyên nhân do phần phụ tải phía Việt Nam dùng nhiều, tổn thất gây ra điện áp không gánh được Đây là sơ đồ hệ thống bù svc, thành phần nhất thứ: 2 cuộn kháng chính, các bộ lọc hài bậc

3, 5, 7 Bù SVC bù trực tiếp vào máy biến áp, thay đổi thông số, từ máy biến áp gánh lên lưới

110, thay đổi áp 110, từ đó qua bộ lọc bù hệ số vô công thiếu (tải trên lưới nhiều) Trong trường hợp tải trên lưới cắt nhiều, hai bộ kháng ( biểu diễn tượng trương trên sơ đồ) qua hệ thống điều khiển điện tử van thyristor hút về

Bù SVC là bù ngang ở cấp điện áp 22kV, thông qua biến áp AT2 sẽ cảm ứng lên phía 110kV, từ đó kết quả bù được áp dụng đối với phía 110kV Thanh C42 và các máy cắt 432, 402 trung chuyển điện từ AT2 tới hệ thống bù đồng thời bảo vệ hệ thống bù khi xảy ra sự cố TU-C42 đo lường và bảo vệ về điện áp cho SVC Thanh C46 được đấu nối với TCR và TSC của hệ

-06 -24

thống bự Tất cả cỏc nhỏnh đều được bảo vệ bằng chống sột van Cỏc thiết bị sử dụng trong hệthống bự được liệt kờ trong bảng dưới:

Danh mục thiết bị sử dụng trong hệ thống bự SVC

Tên

N-ớc sản xuất

Năm

đ-a vào vận hành

vị trí

đặt

L-u ý trong vận hànhMáY BIếN

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống bù SVC.

Thiết bị bù ngang SVC có điều khiển hay máy bù tính (SVC) có nhiệm vụ phát hoặc tiêu thụ công suất phản kháng một cách linh hoạt Trong đó, TSC có nhiệm vụ phát công suất phản kháng và được điều khiển đóng cắt đối với lưới, TCR làm nhiệm vụ tiêu thụ công suất phản kháng, TCR có thể điều chỉnh linh hoạt thông qua điều khiển góc mở thyristor Khi các TSC được đóng vào lưới điện, công suất phản kháng được phat liên tục lên lưới Tuy nhiên, dung lượng các bộ bù là cố định trong khi tải liên tục thay đổi, các bộ TCR được sử dụng để điều chỉnh linh hoạt lượng công suất phản kháng sao cho luôn cân bằng với công suất phản kháng mà tải yêu cầu Do đó, các thyristor và hệ thống điều khiển chúng đóng vai trò quyết định trong hoạt động của SVC Việc thay đổi đột ngột góc mở từ α = 00 đến α = 1800 hoặc ngược lại sẽ tương ứng với trạng thái đóng cắt mạch của TCR, TSC hoặc TSR Khi tăng dần góc mở thyristr từ 90 –

180, giá trị hiệu dụng dòng điện chạy qua TCR sẽ giảm dần từ giá trị danh định về 0 Nhờ đó, dòng công suất phản kháng có thể được điều chỉnh liên tục

Hoạt động đóng mở của Thyristor hầu như không có thời gian quá độ nên SVC phản ứng rất nhanh và nhạy trước sự thay đổi của điện áp Trên thực tế, độ nhạy về điện áp có thể đạt tới mức nhỏ hơn 0.2% và SVC có thể thay đổi công suất từ 0 đến trị số định mức trong thời gian chưa đầy 10 ms

Thông thường, SVC bao gồm TCR và các FC, TSC SVC được mô hình bởi các điện dẫn biến thiên : điện dẫn tương đương của TCR thay đổi liên tục, điện dẫn của FC là cố định Do đó, SVC cũng được mô hình như một điện dẫn tương đương BSVC thay đổi liên tục như hình (2.2) Khi SVC phát hiện sự thay đổi điện áp tại nút mà nó mắc vào, bộ điều chỉnh sẽ thay đổi điện áp tại nút mà nó mắc vào, bộ điều chỉnh sẽ thay đổi góc mở α của các thyristor trong bộ TCR Giá trị này phụ thuộc vào đặc tính tĩnh của SVC Trong thực tế, SVC có thể hoạt động ở 2 chế độ :

c) Chế độ điều chỉnh công suất phản kháng: trong trường hợp này, SVC tương đương với tải phản kháng tĩnh Công suất phản kháng trao đỏi với hệ thống không đổi Chế

độ này được sử dụng để đạt được các chỉ tiêu kinh tế tối ưu trong những điều kiện hoạt động bình thường và ổn định của hệ thống điện

d) Chế độ điều chỉnh điện áp: đây là chế độ hoạt động cơ bản nhất của SVC Nó duy trì điện áp của nút mà SVC mắc vào nằm trong một giới hạn cho phép để đảm bảo sự hoạt động tin cậy của hệ thống điện

Sơ đồ nguyên lý của SVC được thể hiện trên hình (2.2):