Luận văn thạc sĩ Thiết bị, mạng và nhà máy điện: Xây dựng giao diện điều khiển HMI cho ngăn lộ đường dây Ô Môn - Nhà Bè của trạm 500KV Ô Môn

Để đảm bảo sản lượng và chất lượng điện năng cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho các khu công nghiệp, hộ tiêu dùng đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định của

-

NGÔ QUANG VINH

XÂY DỰNG GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN HMI CHO NGĂN LỘ ĐƯỜNG DÂY Ô MÔN-NHÀ BÈ CỦA TRẠM 500KV Ô MÔN

Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số ngành: 605251

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2015

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Trần Hoàng Lĩnh

2 TS Lê Kỷ 3 PGS.TS Võ Ngọc Điền 4 TS Nguyễn Văn Dũng 5 TS Trần Trung Tính Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA DIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

- -

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Ngô Quang Vinh MSHV: 12924356 Ngày, tháng, năm sinh: 26/05/1986 Nơi sinh: Vĩnh Long Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện Mã số: 605251

I TÊN ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN HMI CHO NGĂN LỘ ĐƯỜNG DÂY Ô MÔN- NHÀ BÈ CỦA TRẠM 500 KV Ô MÔN

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Trình bày tổng quan về trạm 500 kV Ô Môn - Trình bày tổng quan về hệ thống tích hợp - Trình bày về giao diện người máy (HMI) - Trình bày về truyền dữ liệu trong hệ thống điện - Trình bày về các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống tích hợp - Xây dựng giao diện điểu khiển HMI cho ngăn lộ đường dây Ô Môn-Nhà Bè của trạm 500kV Ô Môn

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 07/07/2014 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 08/05/2015 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Trần Hoàng Lĩnh

Tp HCM, ngày tháng năm 20

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy Trần Hoàng Lĩnh, thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cho em những chỉ dẫn kịp thời trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn

Bên cạnh đó, em cũng muốn gửi lời biết ơn sâu sắc đến người thầy đã mất- Thầy Nguyễn Hoàng Việt trong giai đoạn đầu thực hiện luận văn đã cho em những chỉ bảo và tận tình hỗ trợ để em có thể thực hiện việc nghiên cứu của mình một cách khoa học nhất

Xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Điện – Điện Tử, trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt tri thức khoa học và giúp em trưởng thành trong suốt khóa học cũng như trong cuộc sống

Cảm ơn tất cả các bạn bè, các quý đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong suốt khóa học đến khi hoàn thành luận văn

Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc nhất đến Cha Mẹ và các thành viên trong gia đình đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Tuy nhiên, do còn hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm thực tế, thời gian thực hiện đề tài, nên không tránh khỏi những sai lầm, thiếu sót Kính mong Thầy hướng dẫn, quí Thầy, Cô cùng các bạn học viên góp ý để luận văn này được hoàn thiện hơn

Chân thành cảm ơn./

Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2015

Ngô Quang Vinh

TÓM TẮT

Trong luận văn này, tập trung thực hiện việc xây dựng giao diện điều khiển HMI cho ngăn lộ đường dây Ô Môn- Nhà Bè của trạm 500kV Ô Môn với mục tiêu đặt ra xây dựng được một giao diện gần gũi, dễ dàng và có tính tương tác cao cho điều hành viên trong việc giám sát theo dõi, điều khiển thiết bị Nắm bắt và báo cáo chính xác để xử lý một cách nhanh chóng khi có tín hiệu báo bất thường hay sự cố

Ngoài ra, luận văn còn thực hiện mô phỏng thông qua các phần mềm INTOUCH WONDERWARE để thiết kế giao diện, INCONTROL để viết các phần liên động mềm, SISCO AS-X4 MMS để cấu hình kết nối thiết bị IEC 61850…

Cuối cùng là hướng phát triển nghiên cứu, bổ sung và xây dựng một giao diện HMI hoàn chỉnh trong tương lai

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các mô hình, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2015

Tác giả luận văn

Ngô Quang Vinh

2 Nhiệm vụ luận văn xiii

3 Đối tượng nghiên cứu xiii

4 Ý nghĩa thực tiễn xiii

5 Điểm mới của luận văn xiv

Chương 1: Tổng quan về trạm 500kV Ô Môn 1

1.1 Địa điểm xây dựng trạm 1

1.2 Các giải pháp công nghệ 1

1.2.1 Giải pháp đấu nối trạm 1

1.2.1.1 Các đường dây 500kV Ô Môn 1

1.2.5.2 Bù ngang cho đường dây 500kV 5

1.2.6 Các giải pháp phần điều khiển- đo lường và bảo vệ 12

2.2 Quá trình phát triển của hệ thống điều khiển tích hợp 21

2.2.1 Hệ thống điều khiển kiểu truyền thống 21

2.3.1 Các thành phần chính của hệ thống điều khiển tích hợp 28

2.3.1.1 Bộ xử lý chủ/trung tâm tại trạm – Host Computer 28

2.3.1.2 Mạng cục bộ tại trạm (LAN) 28

2.3.1.3 Các giao diện của các thông tin liên lạc 28

2.3.1.4 Thiết bị điện tử thông minh (IED) 29

2.3.2 Cấu hình chung của hệ thống tích hợp 29

2.3.2.1 Cấp chấp hành – Process Level 29

2.3.2.2 Cấp xuất tuyến – Bay Level 29

2.3.2.3 Cấp trạm – Station Level 29

2.4 Các yêu cầu chung của hệ thống điều khiển tích hợp 32

2.5 Vai trò của tự động hóa trạm biến áp 34

2.5.1 Tính kinh tế 35

2.5.1.1 Giảm chi phí vận hành 35

2.5.1.2 Giảm trục trặc và sửa chữa 36

2.6.1.3 Giảm chi phí lắp đặt trạm 37

2.5.1.4 Giảm chi phí chuyên dụng cho mỗi chức năng 37

2.5.1.5 Các yêu cầu phụ trợ trong trạm 38

Chương 3: Giao diện người máy (HMI) 40

3.1 Yêu cầu về giao diện người máy theo tiêu chuẩn tự động hóa trạm biến áp (ICS03) 40

3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật chung 40

3.1.2 Màn hình hiển thị 42

3.1.2.1 Màn hình hiển thị sơ đồ một sợi 43

3.1.2.2 Màn hình hiển thị giá trị đo 43

3.1.2.3 Màn hình cảnh báo 44

3.1.2.4 Nhật ký trạm 44

3.2 Phần mềm giao diện người máy Intouch 45

Chương 4: Truyền dữ liệu trong hệ thống điều khiển tích hợp 47

4.1 Truyền dữ liệu trong hệ thống điều khiển tích hợp 47

5.1 Cấu hình hệ thống rơ le bảo vệ đường dây 500kV của trạm biến áp 57

5.1.1 Bảo vệ cho đường dây 500kV có hai sợi cáp quang độc lập liên kết hai trạm 500kV hai đầu đường dây, bao gồm ba bộ bảo vệ 57

5.1.2 Bảo vệ cho đường dây 500kV chỉ có một sợi cáp quang liên kết hai trạm 500kV hai đầu đường dây, bao gồm hai bộ bảo vệ 58

5.2 Các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống điều khiển 58

5.2.2.7 Gắn biển báo thiết bị 68

5.2.2.8 Giao diện người sử dụng 69

5.2.2.9 Độ tin cậy, mức dự phòng, chuyển đổi khi hư hỏng, dự phòng thiết bị72 5.2.2.10 Duy trì và tạo lập màn hiển thị 73

Chương 6: Xây dựng giao diện điều khiển HMI cho ngăn lộ đường dây Ô Môn – Nhà Bè của trạm 500kV Ô Môn 74

6.1 Sơ đồ nối điện trạm 500kV Ô Môn 74

6.1.1 Sơ đồ nối điện 74

6.1.2 Ưu điểm và nhược điểm sơ đồ nối điện 75

6.2 Nhu cầu giám sát, điều khiển và bảo vệ của một ngăn lộ đường dây trong trạm biến áp 75

6.2.1 Nhu cầu giám sát điều khiển thiết bị nhất thứ máy cắt (CB), dao cách ly (DS), dao dất (ES) 75

6.2.2 Nhu cầu giám sát rơle bảo vệ 76

6.2.2.1 Ý nghĩa các LED trên SEL 421 76

6.2.2.2 Ý nghĩa các LED trên SEL 451 77

6.2.2.3 Ý nghĩa các LED trên SEL 311L 78

6.3 Xây dựng mô hình tự động hóa trạm trên thiết bị thực 78

6.3.1 Khái quát mô hình 78

6.3.2 Chi tiết 78

6.3.2.1 Cấu hình thiết bị 78

6.3.2.2 Thiết lập kết nối vật lý 78

6.3.2.3 Thiết lập I/O Mapping và Remote Bit 79

6.4 Xây dựng giao diện điều khiển HMI cho ngăn lộ đường dây Ô Môn- Nhà Bè của trạm 500 kV Ô Môn 87

6.4.1 Xây dựng giao diện với 02 HMI loại Client Server với kỹ thuật điều khiển song song 87

6.4.1.1 Giao diện Single Line 87

6.4.1.2 Giao diện LAN Monitor 87

6.4.1.3 Giao diện Bay Detail 88

6.4.1.4 Giao diện Summary Alarm 89

6.4.1.5 Giao diện SCADA Control Option 89

6.4.1.6 Giao diện Voice Alarm Configuration Display 90

6.4.1.7 Popup form điều khiển CB, DS 91

6.4.1.8 Popup form Đăng Nhập 91

6.4.1.9 Popup form Ethernet Device 92

6.4.1.10 Giao diện SEL 311L-1 92

6.4.1.11 Giao diện BCU1 (SEL 421) 93

6.4.1.12 Giao diện SEL 311L-2 93

6.4.1.13 Giao diện BCU2 (SEL 451) 94

6.4.2 Xây dựng MMS để kết nối thiết bị IEC 61850 94

6.4.3 Xây dựng kết nối Modbus cho Tariff Meter (Công tơ đo lường) và Ethernet Switch 95

6.4.4 Xây dựng cơ sở dữ liệu SolfPLC trên INCONTROL 95

6.4.4.1 Dùng INCONTROL lấy dữ liệu theo nhóm và thiết bị 95

6.4.4.2 Lập trình SolfPLC để tạo cơ sở dữ liệu điều khiển và giám sát 97

Kết luận và hướng phát triển đề tài 108

1 Kết luận 108

2 Hướng phát triển đề tài 108

Tài liệu tham khảo 109

Lý lịch trích ngang 111

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1 Bù ngang cho đường dây 500kV Ô Môn-Nhà Bè 6

Hình 1.2 Phân bố điện áp khi cắt một đầu đường dây tại Ô Môn 10

Hình 1.3 Phân bố điện áp khi cắt một đầu đường dây tại Nhà Bè 10

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển kiểu truyền thống 23

Hình 2.2 Bảng điều khiển và tủ điều khiển trên hệ thống điều khiển truyền thống 24 Hình 2.3 Thiết bị trong tủ điều khiển 24

Hình 2.4 Tủ rơ le 25

Hình 2.5 Hầm cáp nhị thứ 25

Hình 2.6 Cấu hình chung hệ thống tích hợp phương án 1 31

Hình 2.7 Cấu hình chung hệ thống tích hợp phương án 2 32

Hình 3.1 Cấu trúc màn hình hiển thị trên giao diện HMI 42

Hình 4.1 Cấu trúc hệ thống máy tính dạng 1 48

Hình 4.2 Cấu trúc hệ thống máy tính dạng 2 49

Hình 5.1 Cấu hình rơ le bảo vệ cho đường dây 500 kV có hai sợi cáp quang 58

Hình 5.2 Cấu trúc logic của hệ thống tích hợp 60

Hình 6.1 Sơ đồ nối điện chính trạm 500kV Ô Môn 74

Hình 6.2 Giao diện Single Line 87

Hình 6.3 Giao diện LAN Monitor 88

Hình 6.4 Giao diện điều khiển Main 88

Hình 6.5 Giao diện điều khiển Backup 89

Hình 6.6 Giao diện Summary Alarm 89

Hình 6.7 Giao diện SCADA Option 90

Hình 6.8 Giao diện Voice Alarm 90

Hình 6.9 Popup form điều khiển CB, DS 91

Hình 6.10 Popup form đăng nhập 91

Hình 6.11 Popup form Ethernet Switch 92

Hình 6.12 Giao diện 311L-1 92

Hình 6.13 Giao diện BCU1 (SEL 421) 93

Hình 6.14 Giao diện 311L-2 93

Hình 6.15 Giao diện BCU2 (SEL 451) 94

Hình 6.16 File CID rơle 94

Hình 6.17 Cấu trúc File CID rơle 95

Hình 6.18 Dữ liệu trên INCONTROL 96

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1.1 Cân bằng công suất phản kháng 8

Bảng 1.2 Điện áp tại đầu đường dây Ô Môn khi cắt tại Ô Môn 11

Bảng 1.3 Điện áp tại đầu đường dây Ô Môn khi cắt tại Ô Môn 11

Bảng 4.1 Cấu trúc phân tầng 50

Bảng 6.1 I/O mapping cho SEL 421 và SEL 451 83

Bảng 6.2 I/O mapping cho SEL 421 và SEL 451 85

Bảng 6.3 Bảng Remote Bit 86

MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề

Ngày nay điện năng là một phần tất yếu trong sản xuất công nghiệp cũng như trong cuộc sống con người Để đảm bảo sản lượng và chất lượng điện năng cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho các khu công nghiệp, hộ tiêu dùng đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định của hệ thống cần phải sử dụng một cách rộng rãi và hiệu quả những phương tiện bảo vệ, thông tin đo lường, điều khiển và giám sát các phần tử trong hệ thống điện

Ở khâu truyền tải, trạm biến áp đóng vai trò rất quan trọng Với công nghệ ngày càng phát triển thì các trạm biến áp đã và đang được cải tạo và xây dựng thành trạm điều khiển tích hợp với hệ thống máy tính nhằm quản lý, giám sát và điều khiển thiết bị một cách tiện lợi và dễ dàng hơn Trên cơ sở đó việc thiết kế một giao diện gần gũi và dễ dàng trong việc thao tác, giám sát và theo dõi thông số phục vụ cho công tác vận hành là rất cần thiết

Căn cứ vào các cơ sở trên đề tài được chọn là “ Xây dựng giao diện điều khiển HMI cho ngăn lộ đường dây Ô Môn-Nhà Bè của trạm 500 kV Ô Môn”

2 Nhiệm vụ luận văn

Đề tài xây dựng giao diện điều khiển HMI cho ngăn lộ đường dây của trạm 500 kV Ô Môn nhằm mục đích xây dựng được một giao diện điều khiển gần gũi, dễ dàng và có tính tương tác cao cho điều hành viên trong việc giám sát theo dõi, điều khiển thiết bị Nắm bắt và báo cáo chính xác để xử lý một cách nhanh chóng khi có tín hiệu báo sự cố thiết bị trên màn hình HMI

3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là các phần mềm thiết kế giao diện, các mô hình lập trình kết nối thiết bị nhằm phục vụ công việc vận hành thường trực của Điều Hành Viên trong trạm biến áp

4 Ý nghĩa thực tiễn

Việc chọn đề tài này để thực hiện luận văn cũng xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trong công tác vận hành trạm biến áp nhằm đáp ứng việc giám sát theo dõi và

điều khiển một cách nhanh chóng trong tình trạng vận hành bình thường cũng như trong một số tình trạng khẩn cấp cần loại trừ ngay các nguy cơ gây sự cố cũng như cắt sự cố nhanh chóng khỏi lưới

5 Điểm mới của luận văn

Đứng ở góc nhìn của một Điều hành Viên trạm, giao diện điều khiển sẽ thực sự gần gũi, mang tính tương tác cao cho người sử dụng trong việc thao tác giám sát Ngoài ra việc sử dụng các phần mềm mang tính ứng dụng thực trong các trạm biến áp của các hãng nước ngoài là cách tiếp cận và hòa nhập để học hỏi và trải nghiệm để từ đó có thể phát triển và xây dựng riêng các phần mềm cho Việt Nam trong tương lai

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ TRẠM 500 KV Ô MÔN 1.1 Địa điểm xây dựng trạm

Địa điểm Trạm Biến Áp (TBA) 500kV Ô Môn nằm trên một vùng đất trồng cây ăn trái bên cạnh Nhà máy điện (NMĐ) Ô Môn

Vị trí thuộc Ấp Thới Lợi; Phường Phước Thới, Quận Ô Môn, Thành phố Cần Thơ

Tại vị trí này, TBA 500kV Ô Môn chỉ cần nối đầu ra 220kV của máy biến áp (MBA) 500/220kV với hệ thống thanh cái 220kV của NMĐ Ô Môn Tại thanh cái 220kV của NMĐ Ô Môn đã có các đường dây 220kV: Ô Môn-Cai Lậy; Ô Môn-Thốt Nốt, Ô Môn-Trà Nóc và Ô Môn- Rạch Giá Như vậy, hệ thống điện 500kV Quốc gia sẽ liên hệ trực tiếp với lưới điện khu vực Miền Tây qua các nút thanh cái 220kV NMĐ Ô Môn Mặt khác, theo quy hoạch tại khu vực Ô Môn sẽ dự kiến phát triển thêm một số NMĐ nữa và đấu nối trực tiếp với TBA 500kV Ô Môn, nên sẽ giảm được rất nhiều các đường dây 500kV đấu nối giữa NMĐ Ô Môn với TBA 500kV Ô Môn sau này

Tổng mặt bằng TBA 500kV Ô Môn chủ yếu dựa trên hướng các đường dây ra vào trạm, đường giao thông, giải pháp mặt bằng bố trí thiết bị điện và các hạng mục khác của trạm Đồng thời, bố trí tổng mặt bằng của trạm còn căn cứ vào chức năng nhiệm vụ trước mắt cũng như khả năng phát triển sau này của trạm

1.2 Các giải pháp công nghệ 1.2.1 Giải pháp đấu nối trạm 1.2.1.1 Các đường dây 500kV Ô Môn

Với chức năng của TBA 500kV Ô Môn nêu trên, các đường dây 500kV nối vào trạm như sau:

- Giai đoạn đầu: + 01 đường dây 500kV Nhà Bè-Ô Môn + 01 đường dây 500kV Phú Lâm-Ô Môn

- Giai đoạn sau: + 04 đường dây dự phòng cho phát triển tương lai + Ngoài ra, còn có một số ngăn dự phòng để đấu nối với các NMĐ Ô Môn theo quy hoạch sau này

- Giai đoạn đầu Trạm được lắp 1 tổ MBA chính 500kV bao gồm 3 MBA 1 pha, công suất mỗi máy là 450 MVA Công suất lắp đặt giai đoạn đầu là 150x3=450MVA

- Giai đoạn sau Dự kiến lắp thêm 1 tổ MBA chính 500kV thứ 2 cùng chủng loại với công suất lắp đặt giai đoạn sau là 150x3=450MVA

Tổng công suất lắp đặt toàn trạm:450x2=900MVA

1.2.3 Chọn sơ đồ trạm 1.2.3.1 Phía 500kV

Với quy mô của TBA 500kV Ô Môn nêu trên, sơ đồ hoàn chỉnh của trạm (chưa kể các ngăn lộ dự phòng cho NMĐ Ô Môn 3; 4; 5) sẽ bao gồm:

+ 02 ngăn lộ cho 02 tổ MBA 500/220kV + 01 ngăn chính thức

+ 01 ngăn dự phòng - 06 ngăn cho 06 đường dây 500kV

+ 01 ngăn đường dây 500kV Nhà Bè-Ô Môn

+ 05 ngăn dự phòng:  01 đường dây 500kV Phú Lâm-Ô Môn (Thiết bị được lắp đặt trước trong giai đoạn này)

 04 đường dây 500kV dự kiến cho phát triển tương lai Do đó, đối với TBA 500kV Ô Môn dự án chọn sơ đồ 3/2 làm sơ đồ nối điện chính cho trạm với các ưu điểm sau:

- Sơ đồ làm việc tin cậy cao - Phù hợp với quy mô của trạm khi có nhiều phần tử nối vào hệ thống thanh cái của trạm (06 phần tử), dễ dàng mở rộng khi thêm ngăn lộ

- Sử dụng đất ít do khối lượng san gạt mặt bằng cũng ít

Mặt bằng trạm 500kV được bố trí về phía tây và sát bên cạnh khu vực trạm 200kV của MNĐ Ô Môn

- Bố trí thiết bị 500kV theo đúng sơ đồ nối điện chính đã chọn phù hợp với việc đấu nối trạm vào lưới điện khu vực

- Phần 500kV nằm về phía Tây-Nam để đấu nối với đường dây 500kV từ Nhà Bè và Phú Lâm đến

- Phần MBA 500/220kV nằm về phía Đông để đấu nối phía 220kV của trạm đến thanh cái 220kV của NMĐ Ô Môn

- Giải pháp bố trí thiết bị đảm bảo các khoảng cách an toàn giữa thiết bị với người vận hành Đồng thời đảm bảo khoảng cách an toàn cho phương tiện vận chuyển trong quá trình lắp đặt trạm cũng như quản lý vận hành trạm sau này

1.2.5 Các giải pháp bù 1.2.5.1 Bù dọc trên đường dây 500kV

Giới hạn truyền tải của các đường dây cao áp được đánh giá theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau Đối với các đường dây siêu cao áp 500kV truyền tải xa thì giới hạn truyền tải thường được xác định trên cơ sở đảm bảo ổn định tĩnh cũng như ổn định động cho hệ thống Đối với yêu cầu ổn định tĩnh giới hạn truyền tải được xác định theo công thức:

Trong các đường trên đã áp dụng trên thế giới, hệ số bù dọc thường nằm trong khoảng 35%-75% Nếu mức bù quá thấp thì hiệu quả tăng khả năng truyền tải

của hệ thống giảm đi, ngược lại mức bù quá cao có thể dẫn đến các hiện tượng tự kích, gây ra các dao động lệch pha giữa các tổ máy phát, cản trở việc hoạt động chính xác của hệ thống relay bảo vệ hay có thể gây ra hiện tượng cộng hưởng tần số thấp rất nguy hiểm

Với chiều dài khoảng 150km, điện kháng của đường dây Nhà Bè-Ô Môn xấp xỉ khoảng 40 Ω Nếu dựa trên thông số của các tụ cao áp thông thường, có thể lắp các tụ từ khoảng 7 Ω-15 Ω tụ trên mỗi đầu đường dây 500kV Nhà Bè – Ô Môn hay tương đương với 14 Ω-30 Ω đối với cả đường dây 500kV (mức bù 35%-75%) Tuy nhiên việc áp dụng chế độ bù như trên sẽ không cải thiện nhiều về giới hạn ổn định tĩnh cho đường dây nói riêng và toàn hệ thống nói chung do chiều dài đường dây quá ngắn, giới hạn ổn định tĩnh khi không bù là 4800MW (tính theo giá trị góc lệch trung bình giữa hai vector điện áp tại thanh cái 500kV của 2 trạm 500kV Nhà Bè và Ô Môn) Giá trị này cao hơn rất nhiều so với giới hạn phát nóng của đường dây phân pha ACSR4x330 (2800MVA) và giá trị công suất lắp đặt của các MBA ở trạm 500kV Ô Môn (Cao nhất cũng 1050MVA)

Mặt khác, các phân tích chế độ quá độ điện từ với chức năng tìm kiếm tần số cộng hưởng (frequency Scanning) đối với hệ thống điện miền Nam năm 2010 bằng chương trình ATP cho thấy hiện tượng cộng hưởng có thể sẽ xảy ra đối với máy phát MNĐ Ô Môn và Phú Mỹ trong một số trường hợp khi đặt bù trên đường dây 500kV Nhà Bè-Ô Môn và Phú Lâm-Ô Môn với mức độ bù 60% Đây là hiện tượng hết sức nguy hiểm đối với máy phát cũng như các thiết bị điện trong hệ thống Trong trường hợp bỏ tụ điện lắp đặt trên đường dây thì hiện tượng này được loại bỏ

Với các phân tích trên, kiến nghị không bù dọc trên đường dây 500kV Nhà Bè-Ô Môn

1.2.5.2 Bù ngang cho đường dây 500kV

Các hệ thống đường dây cao áp, nhất là hệ thống siêu cao áp sinh ra một lượng công suất phản kháng rất lớn Thông thường ở chế độ vận hành vừa và nặng tải, lượng vô công sinh ra từ đường dây có thể so sánh (và triệt tiêu) với tổn thất vô công khi truyền tải Vấn đề cần lưu ý ở đây là khi đường dây nhẹ tải, đặc biệt là khi

cắt tải đột ngột ở một phía đường dây sẽ xuất hiện hiệu ứng Ferranti- hiện tượng tăng đột ngột điện áp trên dọc tuyến đường dây, làm đánh hỏng cách điện, gây trở ngại cho việc đóng lặp lại và trong một số trường hợp làm quá tải các máy phát do phải chịu dòng điện dung khá cao Nguyên nhân chính của hiện tượng trên là do dung dẫn của đường dây sinh ra công suất phản kháng rất lớn Để khắc phục tình trạng này người ta sử dụng phương pháp đặt các kháng bù ngang ở hai đầu hoặc trên giữa đường dây Khi đó điện áp cao nhất trên đường dây bị hở mạch một đầu được xác định theo công thức:

Trong đó: l: Chiều dài đường dây β: Tốc độ lan truyền sóng thuận 50 Hz trên đường dây Thông thường β nằm trong khoảng 1.05.10-3- 1.08 10-3

Z: Điện kháng sóng của đường dây XR: Điện kháng của cuộn kháng bù vào cuối đường dây XS: Điện kháng tương đương của hệ thống

LR: chiều dài của đường dây chịu ảnh hưởng của cuộn kháng bù

Hình 1.1 Bù ngang cho đường dây 500kV Ô Môn-Nhà Bè

Đề án đã tiến hành tính toán giá trị bù ngang cần thiết cho đường dây với điều kiện đảm bảo điện áp dọc đường dây không vượt quá định mức cho phép là ±5% ở chế độ bình thường cũng như không tải

Phương pháp sử dụng để tính toán bù ngang cho đường dây 500kV hiện nay chủ yếu theo hai phương pháp: a) Tra bảng theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ; b) Tính toán kiểm tra bằng lập trình tuyến tính (đảm bảo không bù quá để trong quá trình nặng tải đường dây thiếu công suất phản kháng và điện áp hệ thống có thể hạ xuống mức thấp cũng như không bù nhẹ quá để đường dây không quá áp trong chế độ không tải)

Các phương pháp tính toán trên đã cho phép xác định giới hạn tối ưu cho việc đặt kháng bù ở hai đầu của mỗi đường dây 500kV Nhà Bè-Ô Môn:

- Trở kháng của cuộn kháng bù: 3500 Ω ≤ XR ≤ 5550 Ω - Giá trị công suất phản kháng tương đương: 45MVAr ≤ QR ≤ 72MVAr Phân bố điện áp và công suất trên đường dây cho thấy giá trị bù 64MVAr tại mỗi đầu là giá trị bù tối ưu nhất để vừa đảm bảo điện áp trên đường dây không thấp quá ở chế độ nặng tải và không cao quá khi đường dây nhẹ tải Tuy nhiên trên thực tế việc lắp đặt các kháng bù đối với trạm 500kV Nhà Bè tương đối phức tạp do điều kiện lắp đặt tại trạm này bị hạn chế cũng có thể làm chi phí xây dựng đường dây cao lên Đề án đưa ra xem xét 3 phương án bù như sau:

- Phương án 1: Không đặt bù tại Ô Môn và Nhà Bè - Phương án 2: Đặt bù tại Ô Môn và Nhà Bè mỗi vị trí 64 MVAr - Phương án 3: Đặt bù tại Ô Môn 128 MVAr

Việc so sánh lựa chọn 3 phương án trên được thực hiện như sau: Phân tích cân bằng công suất phản kháng cho hệ thống 500kV trong các chế độ cực đại và cực tiểu

- Sử dụng chương trình ATP phân tích quá trình quá độ điện từ trên đường dây 500kV khi cắt đột ngột đường dây 500kV tại hai đầu Nhà Bè và Ô Môn

- Cân bằng công suất phản kháng cho hệ thống 500kV

Khi đường dây 500kV Nhà Bè- Ô Môn đi vào vận hành, hệ thống điện sẽ có 17 đường dây 500kV với tổng chiều dài là 3660km bao gồm đường dây 500kV Bắc Nam mạch 1 và mạch 2, đường dây Nho Quan- Thường Tín, Quảng Ninh- Thường Tín đường dây 500kV Phú Mỹ- Nhà Bè- Phú Lâm và đường dây Nhà Bè- Ô Môn

Với mức điện áp trung bình trên các trạm 500kV trong hệ thống điện Việt Nam là 500kV, lượng công suất phản kháng sẽ tự sinh ra trên toàn hệ thống 500kV là trên 4100 MVAr Các tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện Việt Nam cho thấy: Tùy thuộc vào chế độ phát của nhà máy điện Hòa Bình, Quảng Ninh, Yaly, Phú Mỹ 2.2, Phú Mỹ 3 và Phú Mỹ 4 vào các mùa như mùa khô, mùa kiệt, mùa lũ, mùa tích nước cũng như chế độ cực đại và cực tiểu các đường dây 500kV sẽ tiêu thụ 500-1400 MVAr, trong khi tổng lượng kháng lắp đặt trong các trạm 500kV là 2388 MVAr sẽ chỉ tiêu thụ khoảng 2400 MVAr Ngoài ra cũng cần phải kể đến rằng để điện áp các phụ tải cuối nguồn không bị thấp cũng như tạo điều kiện vận hành thuận lợi cho các tổ máy phát điện, các nhà máy Quảng Ninh, Yaly và Phú Mỹ phải phát công suất phản kháng Lượng công suất mà các nhà máy điện này phát lên lưới phụ thuộc hoàn toàn vào chế độ vận hành của hệ thống và nằm trong khoảng từ 400MVAr đến 1000MVAr Như vậy cân bằng công suất phản kháng cho hệ thống điện 500kV có thể được đánh giá như sau:

Thành phần sản xuất và tiêu

Bảng 1.1 Cân bằng công suất phản kháng

Như vậy, ở các chế độ làm việc khác nhau trong hệ thống, lượng công suất phản kháng dư thừa trên đường dây 500kV sẽ ở tổng khoảng từ 1300MVAr đến 1600MVAr Lượng công suất này sẽ phải tải qua các trạm 500kV của hệ thống 500kV Dung lượng các MBA 500kV trong thời điểm này là 7800MVA có thể tải hết lượng công suất phản kháng dư thừa này Tuy nhiên cũng phải nhận xét thêm rằng lượng công suất dư thừa này phân bố không đều , một số trạm 500kV như Quảng Ninh, Hòa Bình, Plei-Ku, Phú Lâm, Phú Mỹ công suất phản kháng sẽ không tải xuống do các trạm này đều có các nguồn điện ở phía 220kV Do đó có một số trạm buộc phải tiếp nhận công suất phản kháng và có thể làm quá áp điện áp 220kV khu vực xung quanh nếu không có biện pháp thay đổi đầu phân áp thích hợp cho MBA liên lạc 500/220kV Đây là điều hết sức cần chú ý khi vận hành hệ thống

Riêng đối với đường dây 500kV Nhà Bè- Ô Môn , trong trường hợp sự cố hay đi vào vận hành chậm tiến độ các NMĐ Cà Mau hay NMĐ Ô Môn…, thì khu vực miền Tây Nam Bộ sẽ là khu vực thiếu cả công suất tác dụng và công suất phản kháng Cần lưu ý rằng đến giai đoạn này từ Cai Lậy đi khu vực 10 tỉnh Nam sông Hậu chỉ có 3 đường dây 220kV Cai Lậy- Vĩnh Long, Cai Lậy- Ô Môn và Cai Lậy- Thốt Nốt chỉ có thể cung cấp 900MVA so với nhu cầu tại chỗ là 1400MVA Như vậy có khả năng khoảng hơn 500MVA sẽ phải được cung cấp từ nguồn điện tại chỗ hay qua đường dây 500kV Nhà Bè- Ô Môn Nguy cơ quá tải MBA 500kV của TBA 500kV Ô Môn là rất cao và có thể trạm Ô Môn chỉ có thể tải công suất phản kháng chứ không thể tải công suất tác dụng được Các tính toán ở các chế độ đặc biệt đã minh chứng cho điều này

Việc đưa 128MVAr kháng bù ngang vào vận hành dù đặt ở Ô Môn hay Nhà Bè phần nào sẽ tiêu thụ được bớt lượng công suất phản kháng dư thừa sản sinh trên hệ thống đường dây 500kV Do đó các trạm 500kV sẽ bớt phải tải công suất phản kháng và làm tăng hiệu suất làm việc của trạm 500kV Ô Môn

* Phân tích quá trình quá độ điện từ khi đóng cắt tại Ô Môn và Nhà Bè

Để phân tích quá điện áp tại đầu Ô Môn và Nhà Bè khi sự cố cắt đột ngột đường dây 500kV Nhà Bè- Ô Môn đã sử dụng chương trình ATP Các tính toán cho thấy quá điện áp cực đại dọc đường dây Ô Môn và Nhà Bè của 3 phương án sau:

Hình 1.2 Phân bố điện áp khi cắt một đầu đường dây tại Ô Môn

Hình 1.3 Phân bố điện áp khi cắt một đầu đường dây tại Nhà Bè Các giá trị điện áp nội bộ khi cắt điện tại 2 đầu đường dây như sau: Điện áp tại đầu đường dây Ô Môn khi cắt tại Ô Môn

Chế độ cực tiểu, giá trị max 1.24 1.13 1.15 Chế độ cực tiểu, giá trị min 1.15 1.08 1.09

Bảng 1.2 Điện áp tại đầu đường dây Ô Môn khi cắt tại Ô Môn Điện áp tại đầu đường dây Nhà Bè khi cắt tại Nhà Bè

Chế độ cực tiểu, giá trị max 1.14 1.05 1.12 Chế độ cực tiểu, giá trị min 1.03 1.00 1.01

Bảng 1.3 Điện áp tại đầu đường dây Ô Môn khi cắt tại Ô Môn Các kết quả tính toán cho thấy khi không có bù có thể gây ra quá áp ở đầu đường dây Ô Môn và Nhà Bè rất cao (có trường hợp lên đến khi cắt đột ngột điện áp tại Ô Môn lên đến 557kV) Các phương án 2 và 3 đều cho quá điện áp tại Ô Môn và Nhà Bè đều thấp hơn 525kV cũng như phân bố điện áp dọc đường dây sẽ không vượt quá 5% giá trị điện áp định mức Trong phương án 3 khi cắt tại Nhà Bè điện áp tại đầu Nhà Bè có thể lên đến 524kV, trong khi phương án 2 điện áp đường dây được phân bố đều hơn và giữ ở mức không quá 515kV

* Sự cần thiết của máy cắt kháng Ô Môn

Theo thực tế áp dụng tại các công ty điện lực trên thế giới, có hai xu hướng sau để điều khiển điện áp trên đường dây 500kV để nâng cao khả năng truyền tải đường dây trong giờ cao điểm nhưng vẫn đảm bảo điều kiện điều khiển điện áp trong giới hạn cho phép trong giờ thấp điểm:

- Sử dụng kháng đóng cắt tại các đầu đường dây - Sử dụng kháng bù tĩnh (SVC) tại các thanh cái để tăng cường điện áp trong chế độ truyền tải cao và kháng bù đường dây là cố định

Đối với đường dây 500kV Nhà Bè- Ô Môn trong tương lai xa khi nguồn điện khu vực Ô Môn- Hòn Đất phát triển mạnh chiều truyền tải công suất trên đường dây sẽ chủ yếu từ phía Ô Môn về Nhà bè và Phú Lâm Vì vậy trong trường hợp này có thể sử dụng kháng tại đầu Ô Môn là kháng đóng cắt để nâng cao độ vận hành linh hoạt cho đường dây và đây là phương án có chi phí đầu tư thấp Việc sử dụng SVC

sẽ được nghiên cứu chi tiết hơn khi cần thiết phải nâng cao độ ổn đinh cho hệ thống điện Việt Nam Các tính toán so sánh tổn thất điện áp và tổn thất công suất khi vận hành có và không có kháng bù ngang tại Ô Môn trong chế độ cao điểm năm 2015 vào 2020 cho thấy khi tách kháng ra khỏi vận hành tổn thất điện áp và công suất tác dụng trong hệ thống đều giảm đi đáng kể, đặc biệt khi cụm Ô Môn- Cà Mau và Hòn Đất huy động hết công suất phát hơn 4000MW

Kiểm tra điều kiện cộng hưởng

Tác dụng chủ yếu của kháng bù ngang trên đường dây tải điện 500kV là hạn chế quá điện áp khi phóng điện đường dây hoặc khi đường dây bị mất tải đột ngột Tuy nhiên kháng bù ngang có thể gây ra hiện tượng cộng hưởng giữa điện kháng của nó và điện dung của đường dây Hiện tượng cộng hưởng có thể xuất hiện khi máy cắt ở hai đầu đường dây đột ngột cắt một pha, hai pha hoặc cả ba pha đặc biệt trong trường hợp hai mạch đường dây đi chung một cột như đường dây Ô Môn- Nhà Bè và Ô Môn- Phú Lâm Điều này có thể xảy ra khi hệ thống bảo vệ relay hoạt động sai

Kết quả tính toán bằng chương trình ATP giá trị điện áp dư trên đường dây (điện áp trên các pha có máy cắt ở hai đầu được mở ra) khi cắt lần lượt một pha, hai pha, ba pha của một mạch đường dây trong trường hợp có hai mạch đường dây vận hành song song và đơn lẻ cũng như kiểm tra tần số thấp (frequency scanning) không xuất hiện hiện tượng cộng hưởng trên đường dây 500kV Nhà Bè- Ô Môn

Trên cơ sở các so sánh có thể kết luận: - Cần thiết phải bổ sung kháng bù ngang cho đường dây 500kV Nhà Bè- Ô Môn để đảm bảo không quá điện áp cho đường dây 500kV này ở chế độ vận hành hở một mạch đầu đường dây

- Trên cơ sở thực tế trạm 500kV Nhà Bè không còn vị trí lắp kháng bù ngang, chọn phương án 3: Lắp bù ngang tại Ô Môn với công suất 128Mvar

Tương tự, kết quả tính toán cho thấy cần lắp đặt kháng bù ngang trên đường dây Phú Lâm- Ô Môn, công suất bù mỗi đầu 60MVAr

1.2.6 Các giải pháp phần điều khiển- đo lường và bảo vệ

Hệ thống điều khiển và bảo vệ trạm 500kV Ô Môn được thiết kế theo quy định về tiêu chuẩn kỹ thuật của hệ thống điều khiển tích hợp cho các TBA 500kV, 220kV và 110kV của Tổng Công Ty Điện Lực Việt Nam

Các thông số kỹ thuật chính của hệ thống điều khiển và bảo vệ relay: - Điện áp nguồn xoay chiều: 220VAC

- Điện áp nguồn một chiều: 220VDC - Dòng điện mạch nhị thứ: 1A

- Điện áp mạch nhị thứ: 110V

1.2.6.1 Điều khiển

TBA 500kV Ô Môn vận hành theo chế độ có người thường xuyên 24/24 giờ Để đảm bảo trạm được vận hành an toàn liên tục, trao đổi các thông tin điều khiển từ xa với các tổ chức vận hành trong toàn hệ thống trạm được thiết kế gồm các chế độ điều khiển như sau:

- Hệ thống điều khiển tại chỗ (điều khiển tại thiết bị) - Hệ thống điều khiển cho từng ngăn, thiết bị điều khiển được bố trí trong tủ điều khiển và bảo vệ đặt ngoài trời

- Hệ thống tích hợp máy tính điều khiển trong nhà điều hành - Hệ thống điều khiển từ các trung tâm điều độ thông qua hệ thống SCADA Hệ thống tích hợp máy tính trạm bao gồm các phần chính sau:

- Bộ xử lý chủ (trung tâm) tại trạm: Đây là giao diện liên lạc trung tâm và khối xử lý của hệ thống tích hợp Bộ xử lý tại trạm hoạt động như một bộ xử lý chủ tại chỗ để lưu trữ dữ liệu, tính toán, điều khiển, hiện diện các thông tin của trạm dưới các khuôn dạng khác nhau trên giao diện của người sử dụng tại chỗ cất giữ các thông tin cho công việc phân tích trong tương lai và lưu trữ các bản ghi

- Mạng cục bộ tại trạm (LAN): LAN tạo ra sự liên lạc giữa các phần tử của hệ thống tích hợp và các thiết bị điện tử thông minh IEDs

- Các giao diện của hệ thống liên lạc: Giao diện của các thiết bị IEDs của trạm nhằm dịch các thủ tục IEDs sang thủ tục chung của LAN phục vụ các dịch vụ truy cập Giao diện với hệ thống SCADA/EMS hiện hữu Hệ thống tích hợp trao đổi

thông tin với các hệ thống bên ngoài và người sử dụng từ xa Trợ giúp các dạng giao diện khác nhau khi mở rộng hệ thống tích hợp tới các lộ phân phối hoặc tại các trạm nhỏ hơn

- Giao diện với người sử dụng: Cho phép người vận hành truy cập, phát triển và bảo dưỡng hệ thống dữ liệu và thực hiện các thao tác điều khiển các thiết bị trong trạm

An toàn trong vận hành: - Để tránh thao tác nhầm trong vận hành, tất cả các máy cắt, dao cách ly, dao nối đất trong trạm đều có mạch liên động Mạch liên động được bố trí theo nguyên tắc sau:

+ Các dao cách ly chỉ được thao tác khi các máy cắt và các dao dất liên quan mở

+ Dao nối đất chỉ được thao tác khi các nguồn liên quan bị cô lập và các thiết bị liên quan ở chế độ điều khiển tại chỗ

1.2.6.2 Tự động

Tự động hóa trong trạm sử dụng cho: - Hệ thống điều chỉnh điện áp dưới tải của MBA tự ngẫu 500kV (hệ thống này được thiết kế theo hai chế độ: Vận hành độc lập và vận hành song song

- Hệ thống bơm quạt làm mát MBA - Hệ thống chữa cháy MBA

- Hệ thống cung cấp nước cho trạm bơm cứu hỏa - Tự động đóng nguồn dự phòng thanh cái 0.4kV tự dùng - Trên các đường dây 500kV đều có chức năng tự đóng lại một lần một pha và ba pha có kiểm tra đồng bộ và kiểm tra mất điện áp đường dây và thanh cái

1.2.6.3 Bảo vệ relay

Sử dụng các relay kỹ thuật số có độ nhạy cao, thời gian tác động nhanh, có khả năng giao tiếp với hệ thống điều khiển trạm qua các khóa chuyển mạch quang Giao tiếp với các thiết bị điều khiển trạm bằng cáp quang Sử dụng Protocol theo

tiêu chuẩn IEC (IEC-61850, IEC870, DNP3, Modbus UCA2.) Giao thức truyền tin cho kết nối SCADA/EMS là IEC 870-5-101

Thiết bị bảo vệ bố trí tại tủ điều khiển và bảo vệ đặt ngoài trời (tủ này phải được làm mát thật tốt) đưa tín hiệu về tủ Master Unit của từng cấp điện áp (cũng được đặt ngoài trời) tại đây tín hiệu được xử lý thành tín hiệu quang để truyền đến hệ thống điều khiển bằng máy tính (trong nhà điều khiển) bằng cáp quang

Tại mỗi ngăn còn có bố trí các tủ bảo vệ BF đặt các relay và Bay Unit 87B cho bảo vệ thanh cái

* Phía 500kV

- Đối với đường dây 500kV:

+ Bảo vệ chính 1 cho đường dây được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 21/21N, 67/67N, 50/51, 50N/51N, 79/25, 27/59, 85

+ Bảo vệ chính 2 tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 79/25, 27/59, 85

- Đối với MBA 500/220kV:

+ Bảo vệ chính 1 được tích hợp các chức năng bảo vệ 87T, 49, 64, 50/51, 50/51N, tín hiệu dòng điện từ các phía được lấy từ máy biến dòng chân sứ MBA

+ Bảo vệ chính 2 được tích hợp các chức năng bảo vệ 87T, 49, 64, 50/51, 50/51N, tín hiệu dòng điện được lấy từ máy biến dòng ngăn máy cắt đầu vào các phía MBA

+ Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây 500kV được tích hợp các chức năng bảo vệ 67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59 tín hiệu dòng điện được lấy từ máy biến dòng ngăn máy cắt đầu vào phía 500kV của MBA, tín hiệu điện áp được lấy từ máy biến điện áp phía 500kV của MBA

+ Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây 220kV được tích hợp các chức năng bảo vệ 67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF tín hiệu dòng điện được lấy từ máy biến dòng ngăn máy cắt đầu vào phía 220kV của MBA, tín hiệu điện áp được lấy từ máy biến điện áp thanh cái 220kV

+ Bảo vệ dự phòng cho các cuộn dây tam giác 35kV được tích hợp các chức năng bảo vệ 50/51, 50/51N, 50BF, 74 tín hiệu dòng điện được lấy từ máy biến dòng của ngăn lộ tổng MBA tự dùng 35kV

+ Chức năng relay bảo vệ nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây, relay áp suất, relay gas, relay dòng dầu… được trang bị kèm MBA được gửi đi cắt trực tiếp máy cắt hai phía thông qua relay khóa

- Đối với kháng điện 500kV

Để bảo vệ kháng điện 500kV trang bị các bảo vệ sau: + Bảo vệ cho kháng điện lag 02 bộ relay so lệch dọc, chống tất cả các loại ngắn mạch ở hai phía kháng điện

+ Các bảo vệ hơi, nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây, mức dầu…kèm theo kháng điện

+ Đối với kháng điện trung tính: bảo vệ quá dòng thứ tự không

- Đối với thanh cái 500kV:

+ Cả hai thanh cái 500kV đều đặt bảo vệ thanh cái (F87B): Tại mỗi ngăn đều có đặt Bay Unit 87B Tại đây các tín hiệu được chuyển thành tín hiệu quang truyền về Central Unit 87B bằng cáp quang

* Phía 220kV

Phần điều khiển và bảo vệ ngăn lộ tổng MBA 220kV bao gồm 02 tủ: - Tủ điều khiển và bảo vệ: Bố trí relay bảo vệ dự phòng cuộn 220kV của

MBA 500/220/35kV, Bay Control…

- Tủ bảo vệ BF: Bố trí relay 50BF và dự phòng chỗ để lắp đặt Bay Unit 87B

cho bảo vệ thanh cái trong tương lai

Ngoài ra phía 220kV có lắp các tủ Master Unit 220kV để giao tiếp với hệ thống máy tính của trạm

* Phía 35kV

Phần điều khiển và bảo vệ ngăn lộ tổng MBA tự dùng 35kV được bố trí trong tủ điều khiển và bảo vệ MBA 500kV

1.2.6.4 Đo lường

Hệ thống tích hợp đo lường và hiển thị các đại lượng như sau: - Điện áp 3 pha trên thanh cái 500kV, điện áp 3 pha ở các phía của MBA 500/220/35kV

- Dòng điện 3 pha trên các đường dây 500kV,các phía của MBA 500/220/35kV, trên các ngăn kháng điện 500kV

- Điện năng tác dụng và điện năng phản kháng trên các đường dây 500kV, các phía của MBA 500/220/35kV, trên các ngăn kháng điện 500kV

- Hệ số công suất trên các đường dây 500kV, các phía của MBA 500/220/35kV trên các ngăn kháng điện 500kV

- Dòng điện 1 pha và điện năng tác dụng của ngăn lộ tổng MBA tự dùng

1.2.6.5 Báo tín hiệu

Hệ thống tích hợp trạm phải bao hàm các hệ thống hiển thị cảnh báo, giúp quan sát các thông tin cảnh báo của thiết bị Một vài hiển thị cảnh báo được áp dụng bao gồm các cảnh báo liệt kê trên màn hình hiển thị thành bảng theo trình tự thời gian hay hiển thị các cảnh báo dạng đồ họa tương tự như hệ thống hiện thị cảnh báo truyền thống đang được sử dụng Thêm nữa, trong hệ thống đồ họa này bất kỳ thiết bị nào hiện đang trong tình trạng cảnh báo sẽ sáng lên trên các màn hình hiển thị, trên đó thiết bị có thể được đổi màu, sử dụng ký tự hoặc phông đặc biệt, nhấp nháy hay các dạng khác với các phần tử đang sáng

Cảnh báo tại trạm có thể được nhóm lại với nhau, có nghĩa là bất kỳ một điểm nào trong nhóm thay đổi trạng thái sang trạng thái cảnh báo thì điểm trạng thái của cả nhóm cũng thay đổi trạng thái sang trạng thái cảnh báo Nhân viên vận hành có thể biết rõ điểm nào gây nên trạng thái cảnh báo cho nhóm

1.2.7 Điện tự dùng

Điện tự dùng của trạm có 2 phần: Điện tự dùng xoay chiều 380/220V và điện tự dùng một chiều 220V

1.2.7.1 Điện tự dùng xoay chiều 380/220V

Nguồn điện tự dùng xoay chiều của trạm được cung cấp từ 2 MBA: Một MBA-560/35, công suất định mức 560kVA, điện áp 35/0.4kV lấy điện từ cuộn tam

giác MBA 500/220/35kV MBA thứ hai là MBA 560kVA-23/0.4kV lấy điện từ lưới phân phối 22kV của địa phương

Đường dây trung thế 22kV sẽ do điện lực địa phương thiết kế và thi công, bao gồm: đường dây trung thế trên không 22kV-1.5km (gồm trụ, xà, dây trên không, sứ…) kể cả hai trụ đỡ trong trạm 500kV Ô Môn, cáp 3x50mm2, FCO, chống sét van, tủ đo đếm trung thế, đầu cáp tất cả thiết bị, vật liệu dùng cho đo đếm, bảo vệ MBA tự dùng 560kVA-22/0.4kV trong trạm

Phụ tải tự dùng xoay chiều của trạm gồm các động cơ bơm quạt làm mát, thiết bị điều chỉnh dưới tải MBA lực chính, động cơ truyền động các máy cắt, dao cách ly, hệ thống chiếu sáng ngoài trời, trong nhà điều khiển, nhà phân phối 22kV, nhà thường trực và nhà bơm…

1.2.7.2 Điện tự dùng một chiều 220V

Nguồn điện tự dùng một chiều 220V được cung cấp từ hệ thống Accu kiểu kín gồm hai bộ (Mỗi bộ có 172 bình với điện áp 1.3V/bình và dung lượng 350Ah) Hệ thống Accu làm việc theo chế độ nạp và phụ nạp thường xuyên qua 2 bộ chỉnh lưu có điện áp làm việc 380V và dòng điện làm việc 60A

Phụ tải một chiều của trạm gồm có mạch điều khiển, tự động, bảo vệ và báo tín hiệu, chiếu sáng sự cố và mạch điện thông tin liên lạc…

Riêng ngăn 220kV trong sân phân phối 220kV của NMĐ Ô Môn, đặt thêm tủ tự dùng AC/DC ngoài trời lấy điện tự dùng AC/DC từ trạm 500kV Ô Môn bằng các đường cáp đi chung với cáp điều khiển

1.2.8 Cách điện, bảo vệ chống sét-Nối đất 1.2.8.1 Cách điện

Trạm được xây dựng trong khu vực có điều kiện môi trường nhiễm bẩn bình thường, ăn mòn kim loại yếu nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép Vì vậy, thiết bị phân phối 500, 220kV và MBA lực được lắp đặt ngoài trời

Cách điện treo của trạm dùng cách điện thủy tinh hoặc gốm, đường rò hiệu dụng trên cách điện được tính tương ứng với vùng khí hậu của khu vực trạm có trị số: 25mm/kV

Cách điện đứng cho các phía 500kV, 220kV dùng các loại cách điện có điện áp tương ứng

1.2.8.2 Chống sét và bảo vệ quá điện áp

TBA 500kV Ô Môn nằm trong khu vực có mật độ giông sét trung bình của Việt Nam Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào trạm bằng các kim thu sét và dây thu sét lắp trên các cột xuất tuyến và các cột thanh cái bằng thép của hệ thống phân phối 500kV và cột chiếu sáng trong trạm

Bảo vệ chống quá điện áp khí quyển lan truyền từ đường dây vào trạm và quá điện áp nội bộ khi thao tác đóng cắt thiết bị bằng các chống sét van 500kV, 220kV loại Oxit kẽm (ZnO) được lắp tại các đầu của đường dây 500kV và các đầu vào của MBA lực chính với cấp điện áp tương ứng

1.2.8.3 Nối đất

- Trạm 500kV + Hệ thống nối đất của trạm làm một hệ thống nối đất hỗn hợp cọc-thanh bằng thép mạ đồng và dây đồng C120mm2 Liên kết các cọc và thanh nối đất bằng mối hàn Cad-Weld

+ Hệ thống nối đất được bố trí thành ô lưới trên toàn bộ mặt bằng trạm Tại những vị trí cần thiết sẽ có biện pháp san bằng điện áp để đảm bảo an toàn cho người vận hành

+ Tất cả các chi tiết xà, giá và thiết bị bằng kim loại đều nối vào hệ thống nối đất chung của trạm bằng dây đồng C150mm2

+ Điện trở nối đất của hệ thống phải đảm bảo đạt giá trị Rnđ ≤ 0.5Ω tại bất kỳ thời điểm nào trong năm

1.2.8.4 Hệ thống chiếu sáng

- Trạm 500kV Hệ thống chiếu sáng của trạm gồm 2 phần: Chiếu sáng trong nhà và chiếu sáng ngoài trời

+ Chiếu sáng ngoài trời cho hệ thống phân phối 500kV dùng đèn pha và đèn cao áp thủy ngân được bố trí kết hợp các cột cổng 500kV và cột chiếu sáng của trạm

+ Chiếu sáng trong nhà điều khiển dùng các loại đèn chiếu sáng công nghiệp phù hợp với chức năng của từng phòng

+ Dự phòng cho trường hợp mất nguồn điện xoay chiều, trong trạm có trang bị hệ thống chiếu sáng sự cố dùng điện một chiều 220VDC

+ Ngoài ra trong trạm còn trang bị đèn chiếu sáng di động xách tay với điện áp từ 12 đến 36V

- Ngăn 220kV Chỉ đề cập đến hệ thống chiếu sáng ngoài trời, hệ thống chiếu sáng trong nhà sử dụng chiếu sáng hiện hữu sân 220V NMĐ Chiếu sáng ngoài trời cho hệ thống phân phối 220kV dùng đèn pha và đèn cao áp thủy ngân được bố trí kết hợp trên các cột cổng 220kV

Ngoài ra trạm còn được trang bị hệ thống chống đột nhập và bảo vệ vành đai

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÍCH HỢP 2.1 Khái niệm về hệ thống tích hợp

Hệ thống điều khiển tích hợp tự động hóa trạm biến áp – Integrated Substation Automation Control System hay Integrated Control System (ICS) là hệ thống điều khiển tự động dựa cơ sở trên một hệ thống máy tính được áp dụng tại các trạm biến áp hệ thống nhằm điều khiển, giám sát tự động các thiết bị trong trạm và tích hợp các dữ liệu thu được vào chung một hệ thống để phục vụ cho công tác quản lý vận hành

Dữ liệu thu nhập bao gồm thông tin liên lạc, rơle bảo vệ, điều khiển thiết bị điện, đo lường, báo cáo sự cố, điều khiển tự động hệ thống phân phối, đưa vào một hệ thống lưu trữ dữ liệu, điều khiển và thống nhất trong trạm

Hệ thống tích hợp trạm dựa trên một khuôn khổ chung để tạo điều kiện cho việc phối hợp hoạt động giữa các đèn báo, thiết bị cơ điện hiện tại và tương lai làm cho hệ thống điều khiển và giám sát trong trạm của tập đoàn Điện Lực Việt Nam (EVN) hiệu quả hơn, tiết kiệm hơn

Sự tích hợp trong quy định này được định nghĩa là giao diện với các thiết bị ngoài trạm và các thiết bị điện tử thông minh cho phép liên kết mạng và trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống, giữa những người sử dụng trong và ngoài trạm (theo ICS03)

Xét trên diện rộng, các thiết bị đặt ngoài trạm và các đèn báo có thể được lắp đặt tại các nhà máy điện, trong trạm, mặt bằng ngoài trạm, các đường dây truyền tải, các lộ phân phối hoặc tại các giao diện với khách hàng

2.2 Quá trình phát triển của hệ thống điều khiển tích hợp 2.2.1 Hệ thống điều khiển kiểu truyền thống

Các trạm biến áp được xây dựng bao gồm các thiết bị nhất thứ như máy biến áp, máy cắt, dao cách ly làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng trong hệ thống điện Đi kèm với các thiết bị nhất thứ là hệ thống nhị thứ được lắp đặt nhằm giám sát và điều khiển các thiết bị nhất thứ

Hệ thống điều khiển kiểu truyền thống đã được thiết kế và lắp đặt trong trạm biến áp từ hàng trăm năm nay, đặc điểm cơ bản là hệ thống bao gồm các thiết bị cơ điện và điện tử liên kết với nhau bằng mạch điện để thực hiện các chức năng riêng biệt như:

- Chức năng bảo vệ hệ thống điện được thực hiện bởi các rơle bảo vệ kiểu cơ điện và kiểu tĩnh nối với các biến dòng (CT) và biến áp (VT) bảo vệ, mỗi rơle chỉ đảm nhận một chức năng bảo vệ riêng biệt, ví dụ: rơle bảo vệ quá dòng 50/51, rơle bảo vệ khoảng cách 21,…

- Chức năng đo lường và đo đếm điện năng được thực hiện bởi các đồng hồ đo và công tơ điện nối đến các biến dòng và biến áp đo lường

- Chức năng giám sát trạng thái được thực hiện bằng các đèn báo, thiết bị chỉ thị,…

- Chức năng điều khiển được thực hiện bởi các mạch điều khiển riêng lẻ và chỉ có thể thực hiện được ở mức điều khiển cơ bản

- Giao diện người sử dụng được thực hiện bằng các bảng điều khiển thông qua các công tắc điều khiển

Các thiết bị trong hệ thống được lắp đặt trong các tủ điện và kết nối với nhau bằng cáp nhị thứ (cáp nhiều sợi) đi trong các rãnh cáp

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển kiểu truyền thống Hệ thống điều khiển kiểu truyền thống mặc dù có những ưu điểm như: công nhân có khả năng vận hành và bảo trì hệ thống, độ tin cậy hệ thống đã được chứng minh trong hàng trăm năm qua, việc kết nối giữa các thiết bị trong cùng một hệ thống rất đơn giản…Tuy nhiên hiện nay chúng đã bộc lộ những nhược điểm sau:

- Hệ thống phức tạp do có quá nhiều thiết bị, quá nhiều dây dẫn dẫn đến khả năng bị sự cố trên hệ thống nhị thứ rất cao

- Khả năng tự động hóa thấp, các chức năng điều khiển nâng cao vẫn phải thực hiện bởi con người

- Việc thu nhập dữ liệu phải được thực hiện bằng tay, độ chính xác không cao, khả năng phân tích và xử lý dữ liệu bị hạn chế

- Việc quản lý rất khó khăn do thiếu các dữ liệu chính xác được cập nhật kịp thời

- Việc bảo trì và nâng cấp hệ thống rất khó khăn - Thời gian thao tác chậm, khả năng nhầm lẫn cao do thao tác bằng tay, dẫn đến thời gian mất điện kéo dài