Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 1/10 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 Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 2/10 I/ ĐỐI TƯỢNG VÀ ĐỊA ĐIỂM KHẢO SÁT: 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 ( ∋ ∋∋ ∋Γ ΓΓ ΓΠ ΠΠ Π ) 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 Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 3/10 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 Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 4/10 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 Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 5/10 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. Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 6/10 Khi ngăn kéo sự cố phát tín hiệu ngừng tổ máy thì khoang “B” của xécvômôtơ bên trong thông với 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 Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 7/10 - 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 - Côngtắctơ 53A: Nhiệm vụ đóng/mở trong trình tự mồi ban đầu - 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 - Côngtắctơ 53B 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 Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 8/10 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. - Module bảo vệ quá áp thyristor (Crowbar) 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 Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 9/10 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. - Module khử từ : 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. - Bộ chuyển trạng thái dự phòng: 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: - Trạm biến áp 220Kv - Máy cắt đầu cực - Thanh cái hệ thống tự dùng - Hệ thống kích từ - Hệ thống điều tốc - Các hệ thống phụ trợ khác… 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 Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 10/10 . 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. Project : thủy điện TRỊ AN SURVEY REPORT © 2010 CAC Co., Ltd Page 1/10 HỆ THỒNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN . 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