Bài giảng VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN Giảng viên: ThS Võ Phúc Lập 1 NỘI DUNG TRÌNH BÀY Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 2: CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA THIẾT BỊ Chương 3: KẾT CẤU CỦA CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG ĐiỆN Chương 4: CHẾ ĐỘ LÀM ViỆC KINH TẾ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 5: CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG Chương 6: NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 7: VẬN HÀNH NHÀ MÁY ĐIỆN Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Khái niệm chung: - Vận hành hệ thống điện tập hợp thao tác nhằm trì chế độ làm việc bình thường HTĐ, đáp ứng yêu cầu chất lượng, tin cậy kinh tế - Hệ thống điện bao gồm phân tử có mối liên hệ chặt chẽ với - Sự làm việc tin cậy kinh tế hệ thống xuất phát tù tin cậy chế độ làm việc kinh tế phần tử - Sự đời thiết bị công nghệ mới, yêu cầu vận hành thiết bị điện nói riêng hệ thống điện nói chung ngày trở nên nghiêm ngặt, khắc khe nhiều - Đối với tất thiết bị điện, vấn đề vận hành hệ thống điện cần phải thực theo qui trình, qui phạm ngành, quốc gia nhà cung cấp - Qui trình vận hành phân tử hệ thống điện xây dựng dựa sở qui trình, qui phạm, hướng dẫn vận hành, bảo trì bảo dưỡng thiết bị, có xét đến đặc điểm công nghệ hệ thống Một số đặt điểm bật như: + Qui trình sản xuất tiêu thụ điện diễn đồng thời: Điện lưu trữ, đó, cần phải trì cho tổng công suất phát tất nhà máy điện phải luôn phù hợp với nhu cầu tiêu thụ tất phụ tải sử dụng điện 4 + Hệ thống điện hệ thống nhất: phần tử hệ thống điện luôn có mối liên hệ mật thiết với nhau, thay đổi thành phần hệ thống điện làm thay đổi chế độ làm việc phần tử khác hệ thống, chúng cách xa hàng trăm km Do đó, cần phải có thống trình điều khiển, vận hành hệ thống để đảm bảo trì chất lượng lưới điện mức độ hợp lý + Các trình diễn hệ thống điện nhanh: yêu cầu hệ thống điện cần phải trang bị hệ thống điều khiển, bảo vệ có tính tự động hoá cao nhằm trì chất lượng điện độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng + Hệ thống điện liên quan mật thiết đến đời sống, an sinh xã hội: Để đáp ứng nhu cầu không ngừng gia tăng xã hội hệ thống điện không ngừng mở rộng phát triển - Các yêu cầu hệ thống: + Đảm bảo hiệu kinh tế cao + Đảm bảo chất lượng điện + Độ tin cậy, ổn định cung cấp điện + Tính linh hoạt khả đáp ứng đồ thị phụ tải 1.2 Các chế độ vận hành hệ thống điện tính kinh tế chế độ vận hành: - Các chế độ vận hành hệ thống điện: + Chế độ xác lập: chế độ làm việc bình thường hệ thống điện, tham số biến thiên nhỏ xung quanh giá trị trung bình (cho phép) 6 + Chế độ độ bình thường: tượng xảy thường xuyên hệ thống điện chuyển từ chế độ xác lập sang chế độ xác lập khác nằm phạm vi cho phép hệ thống + Chế độ độ cố: xảy xuất hiện tượng cố hệ thống điện, tham số hệ thống thay đổi lớn so với trạng thái bình thường, hậu chế độ độ cố phụ thuộc vào qui mô, tính chất cố + Chế độ xác lập sau cố: trạng thái hệ thống sau phần tử bị cố loại khỏi hệ thống Nếu trình xảy cố thời gian ngắn tham số hệ thống biến đổi giới hạn cho phép chế độ sau cố xử lý tốt 7 - Tính kinh tế điều chỉnh chế độ hệ thống điện: + Tính kinh tế hệ thống điện đặc trưng cực tiểu chi phí để sản xuất, truyền tải phân phối điện Chi phí phụ thuộc vào mức độ yêu cầu điện nên tiêu kinh tế chế độ hệ thống điện đặc trưng cho suất chi phí, tức chi phí tính 1kWh + Tính kinh tế hệ thống điện thể mức thu lợi nhuận cao đáp ứng đầy đủ nhu cầu hộ sử dụng điện Chỉ tiêu kinh tế xem xét góc độ giá thành 1kWh điện tiêu thụ Chỉ tiêu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giá nhiên liệu, giá thành thiết bị, yêu cầu đặc điểm sử dụng điện, điều kiện thời tiết,… đặc biệt phương thức vận hành hệ thống điện 8 + Tính kinh tế hệ thống điện trước hết phải đảm bảo tăng trưởng kinh tế khâu hệ thống tăng hiệu suất nhà máy điện, hiệu suất truyền tải, … Để đảm bảo tính kinh tế hệ thống điện cần phải: + Xác định phân bố công suất tối ưu phần tử hệ thống + Lựa chọn tốt tổ hợp phần tử hệ thống, nhằm giảm tối đa thành phần tổn hao phần tử hệ thống (tổn hao cố định - tổn hao không tải tổn hao thay đổi - tổn hao phụ thuộc hệ số mang tải) + Xác định qui luật vận hành tối ưu phần tử, hệ thống như: qui luật điều chỉnh điện; qui luật điều chỉnh dung lượng bù công suất phản kháng,… 9 1.3 Nhiệm vụ vận hành hệ thống điện: - Nhiệm vụ chung: Các phần tử hệ thống điện làm việc tốt, ổn định đảm bảo độ tin cậy hay không phần lớn trình vận hành định Khi vận hành, phần tử cần phải đảm bảo yêu cầu sau: + Đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy cho hộ tiêu thụ chế độ vận hành liên tục thiết bị + Đảm bảo chất lượng điện cung cấp: tần số, điện áp hệ thống, thông số vận hành nhà máy phải giữ giới hạn cho phép + Đáp ứng đồ thị phụ tải cách linh hoạt, cung cấp đầy đủ điện đảm bảo chất lượng cho khách hàng + Đảm bảo tính kinh tế cao phần tử hệ thống, đồ thị phụ tải phải san tốt đến mức 10 10 - Khi sơ đồ khối trạng thái tách rời cần phải tiến hành thử nghiệm thiết bị sau: + Mạch điều khiển từ xa máy cắt + Mạch điều khiển từ xa mạch tự động khử từ, khích từ dự phòng làm việc + Mạch liên động + Hệ thống tín hiệu cảnh báo tín hiệu cố + Bộ chỉnh lưu máy kích từ + Hệ thống làm mát - Khi kiểm tra xong, cần kiểm tra trạng thái làm việc thiết bị: + Máy cắt khối trạng thái cắt + CB đầu cực máy kích từ dự phòng làm việc trạng thái cắt + Khoá điều khiển trạng thái mở tất đèn khoá sáng 137 7.1.2 Kiểm tra thứ tự pha máy phát: Sau máy phát bảo dưỡng sửa chữa xong cần phải kiểm tra thứ pha nó, kiểm tra thiết bị chuyên dùng 7.1.3 Kiểm tra trước khởi động máy phát: a)Kiểm tra sau sửa chữa bảo dưỡng: -Kiểm ta sơ đồ thứ, nhị thứ máy kích từ thiết bị kiểm tra, đo lường -Hoàn thành biên xác nhận trình lắp ráp, thử nghiệm -Kiểm tra độ kín máy phát điện hệ thống dầu, khí -Kiểm tra hoàn chỉnh kỹ thuật an toàn cháy nổ -Kiểm tra độ tin cậy thiết bị kiểm nhiệt -Kiểm tra áp lực độ tuần hoàn dầu tất gối đỡ, trục rotor, nhiệt độ dầu mức giới hạn 24 ÷ 450C 138 - Kiểm tra xác định chắn thiết bị thao tác máy phát phải vị trí cắt, hệ thống chổi than cổ góp rotor lắp đặt - Kiểm tra tình trạng khối tiếp điểm, đóng cắt CB cuộn kích từ làm việc dự phòng vị trí cắt - Kiểm tra việc tháo dỡ biển báo cho phép làm việc, trường hợp cần thiết phải treo biển báo thích hợp - Kiểm tra hệ thống bảo vệ relay, mạch điện cao áp, độ xác tin cậy hệ hto61ng hoà đồng bộ, thứ tự pha mạch thứ, nhị thứ b) Kiểm tra mức độ sẵn sàng máy phát: - Quan sát tình trạng bên phận: + Tình trạng thân máy phát điện + Tình trạng bulông mặt bích hai phía nắp gối đỡ 139 + Trạng thái máy bơm hệ thống làm mát dầu chèn + Trạng thái mặt bích nối đường ống dẫn khí, dầu nước - Kiểm tra vòng tiếp xúc thiết bị chổi than - Kiểm tra mức độ sẵn sàng hệ thống dầu - Kiểm tra độ sẵn sàng hệ thống làm mát - Kiểm tra mức dầu, áp suất nhiệt độ dầu - Trước khởi động cần kiểm tra thêm: + Dầu vào gối đỡ chèn trục phải chạy bình thường + Đã chạy bơm khí làm mát, làm mát khí đầy nước, van đẩy mở + Thực yêu cầu kỹ thuật đảm bảo tự động tăng áp lực dầu chèn từ 0,5 ÷ 0,7kG/cm2 áp lực dầu nén giới hạn 1,2 ÷ 1,4kG/cm2 140 7.1.4 Kiểm tra máy phát trạng thái vận hành: Khi máy phát vận hành cần phải tiến hàh quan sát sau - Có hay không xuất tia lửa điện cổ góp máy kích từ - Độ mòn hệ thống chổi than - Độ rung ổ bi - Độ ồn máy phát - Nhiệt độ ổ bi hệ thống làm mát - Áp suất dầu 7.2 Khởi động tổ máy phát khối 7.2.1 Công tác chuẩn bị khởi động máy phát: a)Đối với lò hơi: - Tiến hành chất đầy nước hệ thống sinh 141 - Đóng cửa nắp đường khói thông gió - Kiểm tra hoạt động van an toàn dụng cụ đo - Đặt van sơ đồ khởi động vào vị trí - Kiểm tra khả cấp từ nguồn b) Đối với tuabin: - Kiểm tra hoạt động CB an toàn - Kiểm tra tình trạng hệ thống dầu bơm dầu - Kiểm tra van stop van điều chỉnh - Kiểm tra thiết bị quay trục - Tiến hành sấy đường ống 142 7.2.2 Khởi động lò hơi: - Việc khởi động lò thao tác đốt nhiên liệu, nhóm lò tạo thành lửa ổn định buồng lửa Khi tiến hành nhóm lò cần phải có biện pháp bảo vệ nhiệt - Khi phụ tải buồng lửa đạt đến 30% giá trị định mức, chuyển sang đốt nhiên liệu Áp lực ống góp đưa đạt giá trị định mức giai đoạn cuối trình khởi động - Sự khởi động tuabin bắt đầu việc đưa hoi qua van điều chỉnh xung động rotor Quá trình sấy tuabin diễn tăng dần lượng số vòng quay rotor cho tốc độ tăng nhiệt không vượt giới hạn cho phép 7.2.3 Khởi động khối từ trạng thái lạnh: - Mở bơm dầu khởi động 143 - Mở bơm tuần hoàn - Đưa nước vào bình ngưng - Mở ejector để hút khí bình ngưng đưa vào chèn tuabin - Nâng dần chân không - Cho nước vào lò tới mức khởi động - Đóng van không khí nước - Mở van cắt, van bảo vệ van điều chỉnh đường lò tuabin - Đặt lò vào tình trạng chân không với tuabin - Lò chất đầy nước nóng 70 ÷ 900C - Lò nhóm, trình hoá diễn mạnh hơn, nhiên liệu điều chỉnh cho áp lực lò không tăng nhanh, khoảng ÷ 1,50C/phút 144 - Khi áp lực dư nước đủ lớn (0,2 – 0,3 Mpa) xảy tự quay rotor tuabin tác động nước Lúc cần đặc biệt theo dõi việc đưa nhiên liệu vào vòi phun tăng áp lực đường điều liên quan đến tăng dần tốc độ quay rotor tuabin - Việc tăng tốc độ quay không diễn nhanh, tốc độ quay gần tốc độ định mức hệ thống điều khiển tuabin bắt đầu hoạt động việc tăng tốc thực nhờ thiết bị đồng Khi gia tăng áp lực đường không ảnh hưởng đến tốc độ quay rotor tuabin - Khi đạt đến tốc độ đồng ổn định, máy phát bắt đầu mang tải phải thực theo qui trình mang tải tương ứng với thông số lò 145 - Cơ cấu tự động điều khiển kích từ phải trạng thái sẵn sàng Khi cắt dòng điện ngắn mạch không sử dụng biện pháp đặc biệt phục hồi từ thông diễn chậm dẫn đến đồng - Chức tự động kích từ nhanh chóng khôi phục suất điện động máy phát nhằm tăng monent điện từ tạo công suất phản kháng để ngăn chặn suy giảm điện áp Chính thế, cấu tự động điều chỉnh kích từ cần phải chế độ sẵn sàng để nhanh chóng khắc phục cố - Để đảm bảo tính ổn định nâng cao độ tin cậy hệ thống, nhà máy nhiệt điện cần phải lắp thêm tự động điều chỉnh kích từ dự phòng nhằm thay trường hợp cần thiết 146 7.3 Hoà máy phát vào mạng: a)Phương pháp hoà đồng xác: Khi máy phát đạt tốc độ gần tốc độ đồng bộ, thời điểm hoà đồng vào hệ thống theo điều kiện sau: - Vận tóc gốc ω1 máy phát vận tốc gốc ω2 hệ thống - Điện áp máy phát điện áp hệ thống - Thứ tự pha Việc thực xác điều kiện khó khăn, nên việc hoà đồng vào mạng thực cách tự động b) Phương pháp tự đồng bộ: Với trợ giúp động sơ cấp, máy phát quay mà kích từ Khi tốc độ quay đạt giá trị 96– 98% tốc độ đồng đóng 147 máy phát vào làm việc song song liền sau đóng kích từ vào Lúc đó, máy phát tự hoà đồng vào mạng, việc tự hoà đồng tiến hành độ trượt ± – 10% Ưu điểm phương pháp là: - Thao tác đơn giản - Quá trình diễn tự động - Loại trừ khả đóng nhằm - Quá trình diễn nhanh (3 – 5s) so với phương pháp đồng xác (5 – 10 phút) 7.4 Chuyển chế độ làm việc máy phát: 7.4.1 Chuyển máy phát sang chế độ làm việc bù đồng bộ: Các máy phát nhiệt điện có công suất 100 – 200MW vào thấp điểm biểu đồ phụ tải, kinh tế để chúng làm việc chế độ máy phát bù đồng với lượng nước ít, việc dừng lại sau phải khởi động lại 148 7.4.2 Chuyển đổi hệ thống kích từ sang hệ thống kích từ dự phòng: Việc chuyển đổi hệ thống kích từ từ sang dự phòng thực cách - Cách 1: đóng kích từ dự phòng vào làm việc song song với kích từ chính, sau cắt kích từ khỏi sơ đồ - Cách 2: cắt kích từ đóng kích từ dự phòng chuyển sang chế độ không đống Khi chuyển đổi trạng thái kích từ cần phải có kiểm tra cực kích từ cho phù hợp thời gian diễn không lâu: cách từ -3s; cách không 10s 7.5 Các thao tác loại trừ cố nhà máy điện: 7.5.1 Công tác loại trừ cố sơ đồ nhà máy điện: 149 - Sự cố sơ đồ nhà máy điện cố nghiêm trọng nguy hiểm, thường dẫn đến việc suy giảm công suất máy phát, suy giảm tần số, phá vỡ chế độ làm việc song song tổ máy phát, trực tiếp phá vỡ công suất hệ thống Vì vậy, vận hành viên phải thường xuyên thông báo tình trạng làm việc tổ máy phát - Trong trường hợp bảo vệ so lệch tác động, phần toàn nhà máy bị tách khỏi hệ thống làm việc chế độ thiếu công suất phát Vì vậy, nhân viên vận hành cần phải nhanh chóng tiến hành biện pháp điều chỉnh tần số điện áp giới hạn cho phép Kiểm tra nguồn tự dùng nhà máy điện 150 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vận hành hệ thống điện – Trần Quang Khánh – Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Phần điện nhà máy điện trạm biến áp- Bộ môn Hệ thống điện - Đại học Bách khoa- Hà nội, xuất năm 2003 Mạng cung cấp phân phối điện- Bùi Ngọc Thư- năm 2002 Bảo dưỡng thử nghiệm thiết bị hệ thống điện-Bộ môn Thiết bị điện- Đại học Bách khoa - Hà nội Vận hành nhà máy điện- Trịnh Hùng Thám, xuất năm 2007 Lưới điện hệ thống điện tập II- Trần Bách, xuất năm 2000 151