BÁO CÁO THỰC TẬP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN

Nhà máy thủy điện TRỊ AN , 4 tổ máy, mỗi tổ có công suất 100MW, tổng công suất 400MW, nằm trên địa bàn huyện Vĩnh Cửu, Tỉnh Đồng Nai, Việt Nam là nhà máy thủy điện kiểu tổng hợp II/ HẠN

HỆ THỒNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

TRỊ AN

Author, date Phạm Quang Nguyên 24/12/2012

Checker, date Do Manh Hung 28/12/2012

Approved, date

Status Pending for approval

Nhà máy thủy điện TRỊ AN , 4 tổ máy, mỗi tổ có công suất 100MW, tổng công suất 400MW, nằm trên địa bàn

huyện Vĩnh Cửu, Tỉnh Đồng Nai, Việt Nam là nhà máy thủy điện kiểu tổng hợp

II/ HẠNG MỤC KHẢO SÁT:

- Hệ thống điều khiển tốc độ tua bin nước

- Hệ thống tự động điều chỉnh kích từ

- Hệ thống đo lường và bảo vệ hệ thống điện trong nhà máy

III/BÁO CÁO SAU KHẢO SÁT:

1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ TURBINE NƯỚC:

- Hệ thống điều khiển tốc độ turbine hiện tại là hệ thống do NGA thiết kế,là loại điều tốc điện thủy lực, hoạt

động dựa trên công nghệ analog, kiểu điều khiển vòng kín, phương pháp điều khiển có 3 phương pháp, turbine

sử dụng trong nhà máy thủy điện TRỊ AN là turbine Franci

a/ phương pháp công suất đặt : sau khi nhận được lệnh phát từ Ao , nhà máy sẽ tiến hành phát công suất lên lưới

theo 1 công suất định sẵn, lúc này bộ điều tốc sẽ điểu chỉnh tốc độ của turbine theo công suất định trước nhưng

vẫn ổn định tần số ở 50hz

b/ vận hành kinh tế các tổ máy: là sự thay đổi tốc độ turbine phát, đảm bảo phân bố công suất giữa các tổ máy

theo 1 thuật toán định trước, nhằm mục đích tối ưu chi phí phát điện, đây là chế độ vận hành song song

c/ Phương pháp điều chỉnh tần số: bộ điêu tốc chỉ điều chỉnh tần số mà không cần điều chỉnh công suất, đây là

chế độ vận hành độc lập

-cấu trúc của hệ thống điều khiển tốc độ turbine:

1 Bộ điều tốc thuỷ lực (∋∋∋∋ΓΓΓΓΠΠ) và ngăn kéo sự cố :

Bộ điều tốc là bộ điện thuỷ lực dùng để điều chỉnh tần số quay và điều khiển tua bin thuỷ lực ở các chế độ vận

hành khác nhau, đồng thời để điều chỉnh riêng và điều chỉnh theo nhóm công suất hữu công của tổ máy.Bộ điều

tốc bao gồm , máy phát tốc, tủ điều tốc, bộ biến đổi điện thủy lực, bảng thiết bị điện cơ cấu liên lạc ngược và

máy chỉ huy

a/ máy phát tốc: Máy phát tốc là máy phát tần số cho bộ điều tốc điện thuỷ lực của tuabin và rơ le tốc độ Nó là

máy phát đồng bộ 3 pha có kích thích bằng nam chân vĩnh cửu

Để từ hoá nam châm, mỗi cực từ có một cuộn dây đặc biệt Cần phải tiến hành nạp từ điện áp thấp dưới

110V, bằng dòng điện một chiều 600A, thời gian nạp không quá 1s

Máy phát này sẽ phát tần số đến tủ điều tốc từ tủ điều tốc này sẽ phát tín hiệu analog đến bộ biến

đổi điện thủy lực

b/ tủ điều tốc điện :có nhiệm vụ so sánh tín hiệu từ máy phát tốc đưa ra với tín hiệu tần số chuẩn , nếu

sai lệch nó sẽ phát ra tín hiệu analog cấp nguồn cho cuộn dây bên trong bộ biến đổi điện thủy lực

Figure 1 : tủ điều tốc điện

c/ Bộ biến đổi điện thuỷ lực bao gồm các bộ biến đổi điện từ và bộ khuyếch đại thuỷ lực Bộ biến đổi

điện từ là bộ gắn liền phần điện và phần cơ khí thuỷ lực, nó là một hệ thống điện từ làm việc theo

nguyên lí tác động tương hỗ từ trường của cuộn dây và nam châm vĩnh cửu Nếu cuộn dây có dòng điện

đi qua thì cuộn dây sẽ chuyển động do tác động của lực điện từ giá trị và chiều chuyển động tương ứng

với giá trị và chiều tín hiệu vào cuộn dây Cuộn dây chuyển động với bản chắn sẽ làm thay đổi áp lực

dầu của bộ khuyếch đại thuỷ lực làm cho piston thủy lực chuyển động lên trên hoặc xuống dưới ứng với

chiều chuyển động của cuộn dây, để nâng cao độ nhạy của bộ khuyếch đại thuỷ lực người ta dùng dòng

điện xoay chiều đặt vào cuộn dây Thông qua các mối liên hệ về cơ khí thuỷ lực sẽ chuyền đến ngăn kéo

kích thích tác động lên servo motor dùng để điều chỉnh độ mở của cánh hướng turbine

Figure 2 : bộ biến đổi điện thủy lực

d/ Ngăn kéo kích thích và ngăn chính:

Ngăn kéo chính về mặt cấu tạo được hợp nhất với ngăn kéo kích thích và servomotor, lò xo đảm bảo lực ép giữa

ngăn kéo kích thích với hệ thống truyền động bằng thanh truyền do ngăn kéo chính điều khiển Khi ngăn chính

chuyển động sẽ đẩy dầu vào 1 khoang của servomotor tạo truyền động cho cánh hướng điều chỉnh turbine

Figure 3 : servomotor

e/Ngăn kéo sự cố :

Ngăn kéo sự cố được lắp đặt trên các ống điều khiển, nối ngăn kéo chính của bộ điều tốc với các xéc vô mô

tơ máy hướng nước

Đầu nối với ngăn kéo sự cố có các đường ống:

- Ống áp lực từ MHY

- Ống xả dầu về MHY

- Ống nối với xécvômôtơ lắp trong ngăn kéo, vào khoang B

- Ống tháo dầu về bơm vét dầu

Khi tổ máy ở chế độ điều khiển bình thường, thân ngăn kéo nằm ở vị trí ngoài cùng bên phải và không

ngăn cản dòng dầu từ ngăn kéo của bộ điều chỉnh tới xécvômôtơ máy hướng nước Ngăn kéo sự cố được điều

khiển nhờ xécvômôtơ láp ở bên trong

đường dầu xả, dầu áp lực ở khoang “A đẩy thân ngăn kéo từ vị trí ngoài cùng bên phải sang bên trái Do

đó bịt kín ống điều khiển từ ngăn kéo chính tới các xécvômôtơ Khoang “A” đóng của xécvômôtơ máy hướng

nước thông với đường dầu áp lực, còn khoang “B” mở của xécvômôtơ thông với đường dầu xả Do đó

xécvômôtơ máy hướng nước đóng lại, làm dừng turbine

Ngoài ra còn có cơ cấu lien lạc ngược dùng để phản hồi tốc độ và cơ câu bảo vệ tần số và chống lồng tốc

II/ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH KÍCH TỪ:

Hệ thống kích từ trong nhà máy thủy điện trị an hiện đang sử dụng hệ thống của NGA, với dòng kích từ 1 bộ là

1200A, có 2 chế độ hoạt động, auto và manual

- Hệ thống kích từ cho mỗi tổ máy gồm hai bộ điều chỉnh AVR1, AVR2 và bộ bảo vệ Trong trường hợp vận

hành bình thường bộ AVR1 làm việc song song với bộ điều chỉnh AVR2 Khi phát hiện có hiện tượng bất

thường đối với 1trong 2 bộ thì bộ bảo vệ đưa tín hiệu đến bộ điều khiển để chuyển sang bộ làm việc AVR2

- Bộ điều chỉnh có hai chế độ làm việc đó là điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát và điều chỉnh điện áp kích từ

hay còn gọi là bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR) và bộ điều chỉnh điện áp kích từ (FVR)

- Khi vận hành dưới sự điều khiển của bộ điều chỉnh AVR giá trị điện áp đầu cực máy phát luôn luôn được duy

trì bất kể trạng thái của phụ tải

- Khi vận hành dưới sự điều khiển của bộ FVR hằng số điện áp kích từ của máy phát được giữ không đổi bất kể

các điều kiện vận hành của điện áp đầu cực máy phát

- Bình thường chọn bộ AVR làm việc và sẽ tự động chuyển sang bộ FVR khi bị mất tín hiệu PT, CT đầu cực

máy phát

- Công suất cung cấp cho hệ thống kích từ được lấy từ một máy biến thế kích từ (PPT) nối trực tiếp trên dao

cách ly đầu cực máy phát

- Hệ thống kích từ có thể chia làm 3 khối chức năng chính như sau :

+ Khối nguồn

+ Khối điều khiển

+ Khối đo lường và bảo vệ

a/ khối nguồn : Nhiệm vụ của khối này là cung cấp nguồn ban đầu cho bộ chỉnh lưu (nguồn lực) và nguồn cung

cấp cho module điều khiển và module bảo vệ hoạt động bao gồm những thiết bị sau:

- Máy biến thế kích từ : Nhiệm vụ: hạ điện áp từ 13,8kV xuống giá trị cần thiết 400V để cung cấp cho cầu

nắn kích từ SCR qua CB 52E và đóng vai trò cách ly với hệ thống điện cao thế

- Máy cắt kích từ (52E): Nhiệm vụ: đóng để cấp nguồn cho hệ thống kích từ, mở để cô lập hệ thống kích

từ Ngoài ra, còn có chức năng cách ly mạch kích từ

- Bộ lọc : nhiệm vụ lọc những sóng hài bậc cao trước khi vào bộ chỉnh lưu

- Máy biến thế cấp nguồn Nhiệm vụ: Cấp nguồn 3 pha 460V cho quạt làm mát thyristor.- Cấp nguồn

1 pha 115V cho bộ điều khiển.- Cấp nguồn 1 pha 115V cho bộ bảo vệ

- Động cơ quạt làm mát cho cầu chỉnh lưu SCR

- Bộ bảo vệ biến thiên điện áp diode

Nhiệm vụ: bảo vệ du/dt nhằm tránh quá điện áp đột ngột trên diode

- Diode : Nhiệm vụ tránh dòng đi ngược trở lại về ắcquy trong khi mồi ban đầu

- Shunt đo lường Nhiệm vụ: phản hồi dòng mồi ban đầu để đưa tín hiệu vào bộ điều khiển đi mở

côngtắctơ 53A và đưa vào bộ bảo vệ để bảo vệ quá trình mồi

Nhiệm vụ: Đóng trong trình tự mồi ban đầu.- Mở khi mồi thành công (khi dòng kích từ đạt 20% dòng

kích từ không tải)

b/ khối điều khiển: là những board mạch bên trong, có nhiệm vụ lấy tìn hiệu áp từ 2 đầu máy cắt

đầu cực máy phát, so sánh với tìn hiệu chuẩn để điều chỉnh góc kích của thyristor

trong trường dừng máy phát bộ điều khiển sẽ đóng contactor nối kích từ với điện trở dập kích từ

để giảm kích từ trên thyristor

Figure 2 điện trở dập kích từ

c/ khối đo lường và bảo vệ:

bao gồm biến dòng, biến áp đo lường, bộ phát hiện chạm đất rotor, bộ triệt tiêu điện áp trục, bộ bảo vệ quá áp

thyristor, bộ dập từ, bộ chuyển trạng thái dự phòng

- Biến dòng: cung cấp dòng phản hồi về bộ điều khiển để lấy mẫu hệ số công suất

- Biến áp : cung cấp điện áp phản hồi về bộ điều khiển để điều chỉnh kích từ

- Bộ phát hiện chạm đất rotor, Nhiệm vụ: phát hiện các dòng điện chạy về đất từ bất kỳ các phần tử nào

của hệ thống kích từ nối với rotor Có 2 mức alarm

- Bộ triệt tiêu điện áp trục (SVS):

Nhiệm vụ: giảm các thành phần sóng hài có tần số cao của điện áp cảm ứng xuống đất

Nguyên lý làm việc: Khi có dao động trong quá trình chỉnh lưu, xuất hiện các thành phần sóng bậc cao

và các thành phần sóng này sẽ được dẫn qua tụ điện đi xuống đất

Cấu tạo: bao gồm một con thyristor mắc nối tiếp với điện trở và hai cảm biến Hall, một mạch phát xung

điều khiển thyristor.Nhiệm vụ: bảo vệ quá điện áp thyristor trong quá trình chỉnh lưu

Nguyên lý làm việc: Bộ bảo vệ quá áp thyristor bao gồm hai cảm biến Hall nối với mạch điều khiển

thyristor, một điện trở, một mạch điều khiển kích thyristor Khi điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu vượt quá giới

hạn cho phép thì cảm biến Hall cảm nhận điện áp đưa đến mạch kích xung kích mở thyristor xả dòng điện qua

điện trở R để bảo vệ cho thyristor của bộ chỉnh lưu

Nguyên lý hoạt động:

- Trong quá trình ngừng máy, năng lượng tích trữ trong rotor Máy phát phải được tiêu tán Trong trường

hợp dừng máy bình thường, tín hiệu dừng được phát động bởi điều hành viên Cầu chỉnh lưu được kích tại giới

hạn trể và thời gian cần thiết để cho từ trường suy giảm trước khi Máy cắt từ trường mở ra Trong trường hợp bị

sự cố Máy cắt từ trường mở ra tức khắc và các Thyristor trong module khử từ sẽ được kích hoạt để dẫn dòng

qua điện trở hay cuộn dây phóng điện để ngắn mạch và làm tiêu tán năng lượng trong rotor

nhiệm vụ: khi một trong 2 bộ kích từ bị lỗi thì nó sẽ chuyển hoàn toàn qua bộ còn lại

III/ Hệ thống đo lường và bảo vệ hệ thống điện trong nhà máy:

Bao gồm hệ thóng relay bảo vệ, các multi meter đo lường, giám sat các thong số dòng điện, điện áp, hệ số công

suất, tân số và thực hiện các function bảo vệ ở các thiết bị sau:

Cho đến nay ngoài hệ thống kích từ và điều tốc ra, các hệ thống còn lại đã được nâng cấp bằng các relay

digital ( siemen) nhưng vẫn chưa có 1 hệ thống DCS hoàn thiện, hệ thồng hiện tại chỉ cho phép giám

sát, chưa có chức năng control