Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy của hệ thống bảo vệ cơ điện cho nhà máy thủy điện đồng nai 3

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - HỒ SĨ HƢNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ CƠ - ĐIỆN CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI Chuyên ngành Mã số : Kỹ thuật điện : 60520202 TỐM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - năm 2018 Cơng trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS NGÔ VĂN DƢỠNG Phản biện 1: PGS.TS Đinh Thành Việt Phản biện 2: TS Vũ Phan Huấn Luận văn bảo vệ Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 30 tháng năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Để bảo vệ, giám sát hoạt động máy phát điện, trạm biến áp, đường dây truyền tải nhà máy điện nhà máy điện Đồng Nai nhà thiết kế sử dụng rơ le điện tử thông minh với nhiều chức bảo vệ tích hợp dòng REX670 gồm: Bảo vệ tổ máy, MBT sử dụng rơ le REG670 (để dự phòng cho nhau) rơ le RED670 bố trí tủ RJ1A RJ1B Bảo vệ trạm đường dây sử dụng rơ le RED670, rơ le REL670 rơ le REC670 bố trí tủ từ APR1 ~ APR7 Ngồi thiết kế bảo vệ phần bảo vệ gối trục, hệ thống phụ dịch (nước, dầu, khí), bảo vệ vượt tốc, bảo vệ chữa cháy… Tuy nhiên việc phối hợp cài đặt chức bảo vệ rơ le điện tử rơ le bảo vệ phần hí có số điểm chưa đáp ứng yêu cầu Một số chức bảo vệ rơ le có chưa đưa vào sử dụng để tăng tính dự phòng Hơn để đáp ứng với lộ trình phát triển đại hóa ngành điện phát triển lưới điện thông minh theo chủ trương Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) nhằm nâng cao hiệu công tác điều hành sản xuất inh doanh nhà máy điện theo hướng tập trung, phát huy tối đa hiệu trình tham gia thị trường phát điện cạnh tranh định hướng phát triển thị trường điện thời gian tới, tối ưu hóa nguồn nhân lực, đòi hỏi Cơng ty Thủy điện Đồng Nai phải nghiên cứu lắp đặt trung tâm điều khiển xa (Operation Control Center: viết tắt OCC) trụ sở Công ty Bảo Lộc cách nhà máy thủy điện Đồng Nai 120km Để đảm bảo điều khiển xa chuyển nhà máy trạng thái vận hành hông người trực bao gồm: Chuẩn bị sở pháp lý quản lý vận hành, đào tạo nhân lực, xây dựng đường truyền liệu (Điều khiển, hotline điện, thoại, SCADA), phần mềm, phần cứng điều khiển, việc khảo sát cài đặt lại tồn hệ thống bảo vệ - điện nhà máy để tổ máy vận hành an tồn hi hơng có người trực cần thiết Chính lý trên, luận văn chọn với tên đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy Hệ thống Bảo vệ - điện cho nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3” Mục đích nghiên cứu - Tìm giải pháp để nâng cao độ tin cậy làm việc hệ thống bảo vệ điện nhà máy Thủy điện Đồng Nai vận hành hông người trực Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Hiện trạng Hệ thống bảo vệ phần nhà máy Thủy điện Đồng Nai - Hiện trạng Hệ thống bảo vệ phần điện nhà máy Thủy điện Đồng Nai - Tìm giải pháp để nâng cao độ tin cậy làm việc hệ thống bảo vệ điện nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Hệ thống bảo vệ điện nhà máy Thủy điện Đồng Nai Phƣơng pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu nguyên lý bảo vệ sensor nhiệt độ, áp lực, mức, lưu lượng, biến dòng điện, biến điện áp; Đặc tính bảo vệ, dòng điện, điện áp, tổng trở, V/f Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Tiến hành khảo sát bảo vệ thực tế nhà máy Thủy điện Đồng Nai Phương pháp tổng hợp: Dựa vào kết nghiên cứu thực tiễn lý thuyết, đánh giá tình trạng làm việc hệ thống bảo vệ hữu đưa giải pháp để nâng cao độ tin cậy làm việc hệ thống bảo vệ điện nhà máy Thủy điện Đồng Nai vận hành hông người trực Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ý nghĩa hoa học: Tạo tiền đề để thiết kế hệ thống bảo vệ cho nhà máy hông người trực - Ý nghĩa thực tiễn: Thực áp dụng giải pháp để triển khai nhà máy Đồng Nai 3, Đồng Nai Tên đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy Hệ thống Bảo vệ - điện cho nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3” Cấu trúc luận văn Phần mở đầu: Chương 1: Tổng quan nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3: Chương 2: Nghiên cứu đánh giá trạng hệ thống bảo vệ phần Chương 3: Nghiên cứu đánh giá trạng hệ thống bảo vệ phần điện Chương 4: Đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy vận hành hệ thống bảo vệ điện Kết luận CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 1.1 Vị trí địa lý nhà máy Thủy điện Đồng Nai Cơng trình Thủy điện Đồng Nai xây dựng ranh giới tỉnh Lâm Đồng, Đắk Nông nằm Hệ thống Thủy điện dòng sơng Đồng Nai bao gồm Thủy điện: Đa Nhim, Đại Ninh, Đồng Nai 2, Đồng Nai 3, Đồng Nai 4, Đồng Nai Trị An Nhà máy thủy điện Đồng Nai gồm 02 tổ máy có cơng suất 2x90MW với điện lượng trung bình hàng năm 607 triệu kWh kết nối với lưới điện quốc gia qua đường dây 220kV nối vào trạm 500kV Đắk Nông Từ hi đưa vào vận hành đến (30/4/2018), nhà máy sản xuất 4,025 tỷ kWh đồng thời chống lũ, tưới tiêu cho hạ du huyện Đă Glong – tỉnh Đă Nông huyện Cát Tiên huyện Đạ Tẻh - tỉnh Lâm Đồng 1.2 Đặc điểm cấu tạo Nhà máy Thủy điện Đồng Nai có cấu tạo loại tuabine fransic trục đứng, iểu dù Để trục thẳng đứng hông bị xê dịch theo phương ngang người ta thiết ế ba ổ hướng (ổ hướng trên, ổ hướng ổ hướng tuabine) Để nâng toàn máy phát tuabine người ta thiết ế ổ đỡ nằm chung bồn dầu làm mát ổ hướng 1.3 Nguyên lý hoạt động Nước từ hồ có dung tích 1,7 triệu m3 cột áp 95m qua đường hầm có đường ính 8m, dài gần m, lượng dòng chảy nước truyền tới tua-bin nước, tua-bin nước nối với máy phát điện, nơi chúng chuyển thành lượng điện (MW) (k = 0.0088; Q = 215 m3/s; H = 95m; P = 180MW) 1.4 Bảo vệ phần điện nhà máy Thủy điện đồng Nai 1.4.1 Bảo vệ phần máy phát bao gồm bảo vệ phần sau: a Bảo vệ nhiệt độ: Gồm có bảo vệ nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu ổ nhiệt độ gió máy phát: b Bảo vệ áp lực c Bảo vệ cố từ hệ thống nước làm mát d Bảo vệ tốc độ e Bảo vệ rung đảo tăng cao 1.4.2 Bảo vệ phần điện nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3: Bảo vệ tổ máy, MBT sử dụng rơ le REG670 rơ le RED670 bố trí tủ RJ1A RJ1B Bảo vệ trạm đường dây sử dụng rơ le RED670, rơ le REL670 rơ le REC670 bố trí tủ từ APR1 ~ APR7 Các bảo vệ phần phần điện nêu giúp bảo vệ, giám sát hoạt động Nhà máy Thủy điện Đồng Nai đảm bảo vận hành an toàn, Tuy nhiên việc phối hợp cài đặt chức bảo vệ rơ le điện tử có số điểm chưa đáp ứng yêu cầu Một số chức bảo vệ rơ le có chưa đưa vào sử dụng để tăng tính dự phòng 1.5 Kết luận Hệ thống bảo vệ điện nhà máy thiết ế tương đối đầy đủ, nhiên số chức chưa đưa vào sử dụng đầy đủ hệ thống bảo vệ gối trục, hệ thống nước làm mát, bảo vệ nhiệt độ máy phát, chức rơ le số REX… Hơn để đáp ứng với lộ trình phát triển đại hóa ngành điện phát triển lưới điện thơng minh theo chủ trương Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đòi hỏi phải nghiên cứu lắp đặt trung tâm điều hiển xa (Operation Control Center: viết tắt OCC) trụ sở Công ty Bảo Lộc cách nhà máy thủy điện Đồng Nai 120 m Để đảm bảo điều hiển xa hi chuyển nhà máy trạng thái vận hành hông người trực cần phải hảo sát cài đặt lại toàn hệ thống bảo vệ điện nhà máy để tổ máy vận hành an tồn hi hơng có người trực CHƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG BẢO VỆ PHẦN CƠ 2.1 Bảo vệ gối trục 2.1.1 Bảo vệ ổ đỡ/ổ hướng trên: ct t g t bảo vệ: - 08 RTD giám sát nhiệt độ bạc đỡ loại PT100 - 08 RTD giám sát nhiệt độ ổ hướng loại PT100 - 02 đầu dò nhiệt độ dầu loại PT100 - 01 thước phao đo mức dầu - 01 sensor mức dầu loại LT-J - 01 đầu dò nước lần dầu loại LT-WIO-T-D-60000-UI - 01 thước thủy tinh giám sát mức dầu - 02 Sensor đo độ đảo ổ hướng loại TR-81 Trong thiết bị giám sát nêu có tín hiệu nhiệt độ ổ đỡ, tín hiệu nhiệt độ ổ hướng tín hiệu nhiệt độ dầu tăng cao có cài đặt giá trị dừng máy hi vượt ngưỡng giá trị cài đặt, tín hiệu lại mức dầu giảm thấp, nước lẫn dầu đưa tín hiệu cảnh báo 2.1.2 Bảo vệ gối ct t g t - 12 RTD giám sát nhiệt độ ổ hướng loại PT100 - 01 đầu dò nhiệt độ dầu loại PT100 - 01 thước phao đo mức dầu - 02 sensor mức dầu loại LT-J - 01 đầu dò nước lẫn dầu loại LT-WIO-T-D-60000-UI - 01 thước thủy tinh giám sát mức dầu - 02 Sensor đo độ đảo ổ hướng loại TR-81 Trong thiết bị giám sát nêu có tín hiệu nhiệt độ ổ hướng nhiệt độ dầu có cài đặt giá trị dừng máy hi vượt ngưỡng giá trị cài đặt, tín hiệu lại nước lẫn dầu đưa tín hiệu cảnh báo 2.1.3 Bảo vệ gối Tuabin Các thi t b giám sát: - Tín hiệu điện kiểm tra gãy chốt cắt cánh hướng 08 RTD đo nhiệt độ bạc ổ hướng turbine loại PT100 02 RTD đo nhiệt độ dầu ổ hướng turbine loại PT100 01 Sensor đo mức dầu ổ dầu turbine loại LT-J 01 thước từ đo mức dầu 01 Sensor nước lẫn dầu loại LT-WIO-T-D-60000-UI Đo lưu lượng áp lực nước head cover, áp lực nước đệm kín trục, áp lực nước đầu vào hút, áp lực nước đầu côn hút, áp lực nước đầu vào buồng xoắn, lưu lượng nước buồng xoắn, Đo lưu lượng nước ổ hướng turbine - Sensor đo độ mòn đệm ín trục - Độ đảo ổ turbine theo trục X, Y - Độ rung head cover theo phương dọc Trong thiết bị giám sát nêu có tín hiệu nhiệt độ ổ hướng nhiệt độ dầu có cài đặt giá trị dừng máy hi vượt ngưỡng giá trị cài đặt, tín hiệu lại nước lẫn dầu đưa tín hiệu cảnh báo 2.2 Bảo vệ vƣợt tốc Khi tổ máy chưa có kích từ, tín hiệu tốc độ tổ máy lấy từ đầu dò tốc độ để đưa vào hệ thống điều tốc điều chỉnh tốc độ tổ máy lên đến định mức Khi có kích từ tín hiệu tốc độ lấy từ TU đầu cực máy phát gửi đến điều tốc điện điều chỉnh tốc độ để hòa đồng đồng thời gửi đến LCU để hiển thị 2.3 Bảo vệ hệ thống dầu áp lực Các thiết bị giám sát - Thước đo mức dầu: LV31, LV32, LV33, LV34, LV35 Đo mức dầu gửi tín hiệu theo dõi cho xử lý điều khiển bơm dầu Trong có: 01 tiếp điểm báo mức dầu cao alarm, tiếp điểm báo mức dầu cao đưa tín hiệu nạp khí bổ sung, tiếp điểm báo mức dầu bình thường để chạy máy, tiếp điểm báo mức dầu thấp để dừng van nạp khí bổ sung, tiếp điểm báo mức dầu giảm thấp cấp báo alarm - Các rơ le giám sát áp lực bồn dầu áp lực (PR31, PR32, PR33, PR34, PR35) Đo áp lực gửi tín hiệu theo d i cho xử lý điều khiển bơm dầu Trong gồm 01 tiếp điểm báo áp lực cao, đưa tín hiệu alarm, 01 tiếp điểm báo áp lực bình thường để chạy máy, 01 tiếp điểm báo áp lực giảm đến mức tác động để nạp khí bổ sung, 01 rơ le báo áp lực giảm thấp cấp đưa tín hiệu chạy bơm chính, 01 tiếp điểm báo áp lực giảm thấp cấp để chạy bơm dự phòng, tiếp điểm báo áp lực thấp đưa tín hiệu dừng máy - Sensor để biến đổi tín hiệu mức dầu thành tín hiệu điện 4~20mA để gửi hiển thị, 01 sensor biến đổi tín hiệu áp lực thành tín hiệu dòng điện 4~20mA để gửi hiển thị chạy dừng bơm dầu áp lực - Một đồng hồ để hiển thị áp lực quan sát chỗ 2.4 Bảo vệ hệ thống nƣớc làm mát Thiết bị giám sát - Sensor nhiệt độ: Hiển thị nhiệt độ đường nước vào van ngã đường nước sau làm mát trao đổi nhiệt gió máy phát, ổ hướng dưới, ổ hướng dưới, hướng tuabin, hiển thị tủ điều khiển, LCU MCR - Rơ le lưu lượng: Báo Alarm lưu lượng thấp cao tủ điều 10  Tín hiệu bảo vệ lấy từ đồng hồ giám sát nhiệt độ MBT (đặt MBT) gửi đến rơ le phụ RXMS1 (tác động Trip) RXSF1 (tác động báo tín hiệu)  Giá trị nhiệt độ cài đặt: to1: 45oC (dừng quạt làm mát) to2: 55oC (chạy quạt làm mát); to3: 85oC (Alarm cấp 1); to4: 95oC (Trip: cắt MC 271 (272), 273 (274), GCB, FCB, QFB1 (2) dừng tổ máy 2.6.2 Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây MBT (26W):  Tín hiệu bảo vệ lấy từ đồng hồ giám sát nhiệt độ cuộn dây MBT (đặt MBT) gửi đến rơ le phụ RXMS1 (tác động Trip) RXSF1 (t c động báo tín hiệu)  Giá trị nhiệt độ cài đặt: to1: 105oC (báo Alarm cấp 1); to2: 110oC (t c động Trip: Cắt MC 271 (272), 273 (274), GCB, FCB, QFB1 (2) dừng tổ máy 2.6.3 Bảo vệ áp xuất dầu tăng cao (63): Khi bảo vệ tác động cắt MC 271 (272), 273 (274), GCB, FCB, QFB1 (2) dừng tổ máy 2.6.4 Bảo vệ rơ le (96):  Khi khí bốc yếu tập trung phía khoang rơ le làm mức dầu khoang giảm xuống đồng thời làm phao xuống tác động tiếp điểm báo alarm cấp  Khi khơng nhiều (do ngắn mạch cuộn dây MBT), luồng khí đẩy phao xuống tác động đóng tiếp điểm cắt máy cắt (rơ le tác động cấp 2: Cắt MC 271 (272), 273 (274), GCB, FCB, QFB1 (2) dừng tổ máy 2.6.5 Bảo vệ mức dầu MBT (71): THỐNG KẾ CÀI ĐẶT BẢO VỆ PHẦN CƠ TỔ MÁY Bảo vệ phần máy phát: Bảo vệ cố MBT 11 2.7 Đánh giá trạng bảo vệ phần nhà máy Thủy điện Đồng Nai Hệ thống bảo vệ phần nhà máy Thủy điện Đồng Nai đảm bảo cho tổ máy vận hành an toàn Tuy nhiên qua trình vận hành để đáp ứng yêu cầu nhà máy vận hành hông người trực thời gian tới hạn chế cần có giải pháp hắc phục để nâng cao độ tin cậy an toàn sau:  Bảo vệ gối trục Hiện trạng bảo vệ gối trục bao gồm: Nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu, mức dầu, nước lẫn dầu, lưu lượng nước làm mát, nhiên có bảo vệ nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu đưa tín hiệu đến trip tổ máy, nguyên nhân dẫn đến nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu tăng cao lưu lượng nước làm mát giảm, trao đổi nhiệt bị bẩn, chất lượng dầu làm mát hông đảm bảo (hoặc hông đủ dầu làm bị xì nước lẫn dầu) chưa đưa tín hiệu dừng máy Như nguyên nhân dẫn đến nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu tăng cao hông bảo vệ, khơng có tính dự phòng, để bảo vệ tránh làm hư hỏng bạc nhiệt độ tăng cao Đề xuất số giải pháp sau: - Khi lưu lượng nước làm mát giảm thấp thời gian t = phút đưa tín hiệu dừng máy phần khoảng khoảng thời gian biết chắn lưu lượng nước bị giảm thấp, tránh tác động nhầm hoản thời gian nhiệt độ dầu bạc chưa tăng đến giá trị nguy hiểm - Khi nước lẫn dầu đến giá trị định thời gian t = 1phút đưa tín hiệu dừng máy phần khoảng khoảng thời gian biết chắn dầu bị nhiễm nước xì làm mát, tránh tác động nhầm hoản thời gian nhiệt độ dầu bạc chưa tăng đến giá trị nguy hiểm 12 - Khi mức dầu ổ ổ giảm thấp bạc khơng khả làm mát cho bạc đưa tín hiệu dừng máy phần để tránh hư hỏng cho bạc - Áp lực nước trước sau làm mát chêch lệch đến giá trị ∆P = 0,2Bar để biết chắn làm mát bị bẩn khơng khả trao đổi nghiệt khoản thời gian T = phút để tránh tác động nhầm tín hiệu chập chờn đưa tín hiệu dừng máy phần Tất bảo vệ nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu dùng cảm biến RTD, RTD hỏng hở mạch nhiễu làm cho giá trị tăng vọt dễ gây tác động nhầm đưa tín hiệu dừng máy không cần thiết, cần thực số giải pháp sau: - Phải and tín hiệu nhiệt độ bạc bạc nhiệt độ dầu gối trục vị trí gối trục tác động xuất hiệu tác động dừng máy - Trước hi đưa tín hiệu dừng máy phải có thời gian trễ t = phút khoảng thời gian nhiệt độ chưa thể tăng cao đến giá trị nguy hiểm  Bảo vệ áp lực dầu điều khiển Khi mức dầu giảm thấp đến giá trị h = 1/3 mức dầu bình đưa tín hiệu dừng máy phần dầu giảm đến mức hơng đủ dầu để điều khiển cánh hướng nước  Bảo vệ hệ thống nƣớc làm mát Hiện hệ thống nước làm mát giám sát lưu lượng làm mát, áp lực nước làm mát nhiệt độ nước làm mát, tất tín hiệu đưa tín hiệu báo hiệu, hệ thống làm mát nguy hiểm cho tổ máy, cần phải đưa tín hiệu dừng máy theo trình tự phần để tránh hư hỏng tổ máy 13  Bảo vệ nhiệt độ bên máy phát Hiện để giám sát nhiệt độ máy phát có sensor giám sát nhiệt độ stator, nhiệt độ gió làm máy máy phát, nhiên có nhiệt độ gió làm máy phát phát đưa tín hiệu dừng máy, chưa bảo vệ trực tiếp đối tượng bảo vệ stator máy phát Vì cần phải đưa tín hiệu bảo vệ nhiệt độ máy phát tăng cao dừng máy theo trình tự bảo vệ phần 2.8 Kết luận Hệ thống bảo vệ phần máy phát tương đối đầy đủ, nhiên nhiều khuyết điểm sau: - Các đầu dò nhiệt độ dùng đầu dò RTD-PT100 hay bị nhiễm hở mạch dễ tác động nhầm thực tế lấy đầu dò riêng biệt khơng lấy tín hiệu đầu dò đối xứng để xác định chắn nhiệt độ bạc tăng cao thật khơng có rơ le delay thời gian để xác định nhiệt độ tăng thật làm tổ máy tác động nhầm dừng cố khơng cần thiết, cần phải hiệu chỉnh mạch bảo vệ - Một số nguyên nhân tiềm ẩn dẫn đến hư hỏng tổ máy chưa đưa tín hiệu dừng máy để bảo vệ an toàn như: + Khi mức dầu bôi trơn, làm mát ổ hướng giảm thấp khơng khả làm mát chưa có tín hiệu dừng máy để đảm bảo an toàn cho bạc; + Khi làm mát dầu bị xì làm cho chất lượng dầu làm mát giảm nước lẫn dầu hơng có tín hiệu dừng máy để đảm bảo an toàn cho bạc; + Khi mức dầu bồn dầu áp lực bị xì giảm thấp khơng đủ dầu để dừng tổ máy chưa đưa tín hiệu dừng máy để đảm bảo an toàn; + Lưu lượng nước làm mát gối trục lý hỏng bơm nghẹt lọc làm cho lưu lượng giảm thấp hông đủ 14 nước làm mát gây hư hỏng bạc hư hỏng stator máy phát chưa có tín hiệu dừng máy để đảm bảo an tồn + Tín hiệu nhiệt độ Stator máy phát đưa tín hiệu báo hiệu chưa có tín hiệu dừng máy gây nguy hiểm cho máy phát Tất nguy tìm ẩn dẫn đến hư hỏng máy phát cần phải cài đặt lại để đảm bảo an toàn cho tổ máy 15 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG BẢO VỆ PHẦN ĐIỆN 3.1 Bảo vệ máy phát – Máy biến 3.1.1 Tổng quan hệ thống bảo vệ phần điện máy phát – máy biến Hệ thống bảo vệ tổ máy gồm tủ bảo vệ RJ1A RJ1B: - Tủ bảo vệ RJA bao gồm rơ le bảo vệ số REG670 có chức bảo vệ (87G, 87T, 81, 59, 59N, 51GN, 51N, 50BF, 27/50, 49G, 46, 40, 32, 27, 24G, 24T, 21), rơ le RED670 có chức 87BT, rơ le SPAJ140C bảo vệ chạm đất rotor, rơ le RXMS1, RXSF1 bảo vệ bảo vệ phần máy biến (nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây, mức dầu ); - Tủ bảo vệ RJB bao có rơ le REG670 bao gồm chức (87GT, 81, 78, 59, 64N, 64R, 59N, 51GN, 51N, 50BF, 27/50, 49G, 46, 40, 32, 27, 24G, 24T, 21) 3.1.2 Nguyên lý hoạt động chức bảo vệ: (87G, 87T, 87GT, 81, 59, 59N, 51GN, 51N, 50BF, 27/50, 49G, 46, 40, 32, 27, 24G, 24T, 21, 78, 59, 64N, 64R) 3.2 Bảo vệ đƣờng dây trạm phân phối: 3.3.1 Tổng quan hệ thống bảo vệ đường dây: Bảo vệ trạm đường dây sử dụng rơ le RED670, rơ le REL670 rơ le REC670 bố trí tủ từ APR1 ~ APR7: Rơ le RED670 chứa chức (87L, 67/67N, 50/51, 50/51N, 27B), Rơ le REL chứa chức (21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 59, 27), Rơ le REC chứa chức (50BF, DP, 25/79) 3.3.2 Nguyên lý hoạt động chức BV đường dây: (87L, 67/67N, 50/51, 50/51N, 27B, 21/21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 59, 27, 50BF, DP, 25/79) 16 BẢNG TỔNG HỢP GIÁ TRỊ CÀI ĐẶT PHẦN ĐIỆN Bảng giá trị cài đặt bảo vệ MF Bảng giá trị cài đặt bảo vệ MBA Bảng giá trị cài đặt bảo vệ trạm 220 kV 3.3 Đánh giá trạng bảo vệ phần điện: Hệ thống bảo vệ phần điện nhà máy Thủy điện Đồng Nai đảm bảo cho tổ máy vận hành an tồn Tuy nhiên qua q trình vận hành để đáp ứng yêu cầu nhà máy vận hành hông người trực thời gian tới hạn chế cần có giải pháp hắc phục để nâng cao độ tin cậy an toàn sau: - Bảo vệ phần điện máy phát, máy biến thế: Các chức bảo vệ Rơ le REG670 tủ RJA REG670 tủ RJB bảo vệ máy phát máy biến giống nhau, nhiên thực tế chưa cài đặt chức hoàn toàn giống để bảo vệ dự phòng cho Vì cố rơ le xem tổ máy hơng phép vận hành Tín hiệu cắt máy cắt liên quan, tín hiệu cắt từ tủ bảo vệ RJA đưa đến cuộn Trip 1, tín hiệu từ tủ bảo vệ RJB đưa đến Trip máy cắt liên quan, khơng có tính dự phòng hơng đảm bảo chắn cắt máy cắt cố Tín hiệu rơ le phát chạm đến rotor đưa tín hiệu Alarm, cần phải đưa tín hiệu cắt máy cắt dừng máy để đảm bảo an toàn cho tổ máy chạm đất rotor Máy cắt kích từ cố chưa có interloc với máy cắt đầu cực nên số trường hợp mở trước máy cắt đầu cực gây lồng tốc tổ máy, gây an toàn cho nhà máy Hiện rơ le trang bị cổng kết nối RS482 truy xuất từ xa, nhiên, chưa trang bị đấu nối để truy xuất từ xa, lấy thông tin, xử lý kịp thời, xác cố - Bảo vệ phần điện đƣờng dây: Các bảo vệ đường dây chưa đưa chức 27, 27B chưa đưa 17 vào làm việc, hi cố lưới cắt đầu phụ tải máy cắt phía trạm nhà máy hông tự động cắt, làm cho máy biến mang điện dung phía đường dây dẫn đến phát đóng lớn.Cần phải đưa chức vào làm việc 3.4 Kết luận: Qua nghiên cứu đánh giá trạng bảo vệ phần điện máy phát – máy biến nhà máy Thủy điện Đồng Nai nhận thấy Bảo vệ phần điện bao gồm hệ thống RJA RJB Hệ thống bảo vệ RJA có rơ le bảo vệ số REG670 bao gồm chức bảo vệ (87G, 87T, 81, 59, 59N, 51GN, 51N, 50BF, 27/50, 49G, 46, 40, 32, 27, 24G, 24T, 21), rơ le RED670 có chức 87BT, rơ le SPAJ140C bảo vệ chạm đấ rotor, rơ le RXMS1, RXSF1 bảo vệ bảo vệ phần máy biến (nhiệt độ dầu, nhiệt độ cuộn dây, mức dầu ); Hệ thống bảo vệ RJB có rơ le REG670 bao gồm chức (87GT, 81, 78, 59, 64N, 64R, 59N, 51GN, 51N, 50BF, 27/50, 49G, 46, 40, 32, 27, 24G, 24T, 21) tương đối đầy đủ đáp ứng vận hành bình thường tổ máy, nhiên rơ le REG670 hệ thống bảo vệ RJA thiếu chức 87GT,78, 64N, 64R chưa cài đặt, hi tác động hi bảo vệ tác động gửi tín hiệu đến trip máy cắt đầu cực, máy cắt ích từ máy cắt 230 V liên quan; Rơ le REG hệ thống RJB thiếu chức 87G, 87T, khơng có rơ le bảo vệ chạm đấ rotor SPAJ140C khơng có rơ le trung gian bảo vệ phần máy biến thế, hi bảo vệ tác động gửi tín hiệu đến trip máy cắt đầu cực, máy cắt ích từ máy cắt 230 V liên quan Để tăng độ tin cậy hệ thống bảo vệ cần cài đặt chức bảo vệ rơ le REG670 hệ thống đồng với nhau; đưa tín hiệu trip hệ thống đến đồng thời cuộn trip của máy cắt liên quan Ngồi cài đặt thêm tín hiệu tríp cho rơ le bảo vệ chạm đất rotor, bổ sung mạch interloc cho máy cắt ích từ hi mắt cắt đầu cực mở 18 CHƢƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ CƠ ĐIỆN 4.1 Giải pháp cho hệ thống Bảo vệ cố phần 4.1.1 Bảo vệ gối trục: Hiện trạng bảo vệ gối trục bao gồm: Nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu, mức dầu, nước lẫn dầu, lưu lượng nước làm mát, nhiên có bảo vệ nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu đưa tín hiệu đến trip tổ máy, nguyên nhân dẫn đến nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu tăng cao lưu lượng nước làm mát giảm, trao đổi nhiệt bị bẩn, chất lượng dầu làm mát hông đảm bảo (hoặc hơng đủ dầu làm bị xì nước lẫn dầu) chưa đưa tín hiệu dừng máy Như nguyên nhân dẫn đến nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu tăng cao hông bảo vệ, tính dự phòng, để bảo vệ tránh làm hư hỏng bạc nhiệt độ tăng cao Đối với gối trục cần bổ sung bảo vệ sau: a Bảo vệ mức dầu giảm thấp, tăng cao ( alarm, trip phòng trường hợp bể dầu bị rò rỉ dầu hệ thống nước làm mát bị rò rỉ dẫn đến mức dầu tăng cao) b Phát nước lẫn dầu (alarm, trip để dự phòng trường hợp hệ thống làm mát bị rò rỉ nước làm cho chất lượng dầu suy giảm) Sensor phát nước lẫn dầu dùng loại LT-WIO-T-D60000-UI kiểu tụ môi trường cực dầu, dầu bị lẫn nước chất lượng dầu thay đổi làm cho điện dung thay đổi đưa tín hiệu phát nước lẫn dầu Hiện tín hiệu mức dầu, nước lẫn dầu báo hiệu cần bổ sung tín hiệu trip c Tất bảo vệ nhiệt độ bạc, nhiệt độ dầu dùng cảm biến RTD, RTD hỏng hở mạch nhiễu làm cho giá 19 trị tăng vọt dễ gây tác động nhầm đưa tín hiệu dừng máy khơng cần thiết Vì cần bổ sung thêm mạch delay thời gian and tín hiệu nhiệt độ phía đối diện nhằm loại từ tác động nhầm không cần thiết 4.1.2 Bảo vệ áp lực dầu điều khiển: Bảo vệ bình dầu áp lực điều khiển cánh hướng bao gồm: Thước đo mức dầu, Các rơ le giám sát áp lực, Sensor để biến đổi tín hiệu mức dầu thành tín hiệu điện 4~20mA để gửi hiển thị, 01 sensor biến đổi tín hiệu áp lực thành tín hiệu dòng điện 4~20mA để gửi hiển thị chạy dừng bơm dầu áp lực Tuy nhiên có tín hiệu áp lực giảm thấp cấp đưa tín hiệu dừng máy Tín hiệu mức dầu giảm thấp bảo hiệu khơng có tính dự phòng bị xì, thất dầu dẫn đến hơng đủ dầu để điều khiển công suất tổ máy, điều khiển đóng cánh hướng kịp thời cố Vì bảo vệ bình dầu áp lực dầu điều khiển cần bổ sung Bảo vệ mức dầu giảm thấp ( alarm, trip phòng trường hợp bể dầu bị rò rỉ dầu) 4.1.3 Bảo vệ hệ thống nước làm mát: Hiện hệ thống nước làm mát giám sát lưu lượng làm mát, áp lực nước làm mát nhiệt độ nước làm mát, nhiên có tín hiệu áp lực nước đệm kín trục giảm thấp đưa tín hiệu dừng máy tất tín hiệu khác đưa tín hiệu báo hiệu, ngun nhân (do bể đường ống, đường ống bị nghẹt, lọc bị bẩn) làm cho lưu lượng hệ thống nước làm mát bị giảm nguy hiểm cho hệ thống gối trục tổ máy, nhiệt độ Stator Để tránh hư hỏng thiết bị tổ máy trường hợp cần cần phải đưa tín hiệu áp lực đường ống lưu lượng nước giảm thấp khoảng thời gian phút dừng máy theo trình tự phần để tránh hư hỏng tổ máy 20 4.1.4 Bảo vệ nhiệt độ bên máy phát: Hiện để giám sát nhiệt độ máy phát nhà cung cấp thiết bị gắn 32 sensor giám sát nhiệt độ stator Stator l i thép đồng thời bố trí xung quanh máy phát, sensor giám sát nhiệt độ gió vào làm máy máy phát, sensor giám sát nhiệt độ gió làm máy máy phát, nhiên có tín hiệu giám sát nhiệt độ gió vào làm máy phát phát đưa tín hiệu dừng máy, chưa bảo vệ trực tiếp đối tượng bảo vệ stator máy phát Vì cần phải đưa tín hiệu bảo vệ nhiệt độ stator máy phát tăng cao dừng máy theo trình tự bảo vệ phần Để tránh tác động nhầm cần and tín hiệu nhiệt độ Stator tăng cao èm theo mạch delay để tránh tác động nhầm 4.2 Giải pháp cho Bảo vệ cố phần điện 4.2.1 Cài đặt chức bảo vệ Rơ le REG670 tủ RJA REG670 tủ RJB giống nhau: a Kiểm tra địa IP rơ le b Gắn cáp truyền thông đặt địa IP kết nối PC rơ le c Chạy phần mềm PCM600 4.2.2 Tín hiệu cắt máy cắt liên quan, đưa đến trip, phải hiệu chỉnh tín đến hai tríp máy cắt liên quan Khi rơ le REG670 tủ RJA tác động đưa rơ le lockout KCO1và đưa cuộn trip máy cắt đầu cực Khi rơ le REG670 tủ RJB tác động đưa rơ le lockout KCO1và rơ le lockout KCO1 đưa cuộn trip máy cắt đầu cực Để tủ rơ le tác động đưa tới hai cuộn trip máy cắt đầu cực từ tiếp điểm dự phòng rơ le lockout KCO1 RJA đấu song song vào tiếp điểm dùng rơ le lockout KCO1của RJB từ tiếp điểm dự phòng rơ le lockout KCO1 RJB đấu song song vào tiếp điểm dùng rơ le lockout KCO1 RJA Khi rơ le lockout tủ đóng cắt hai cuộn trip máy cắt đầu cực 21 Việc bổ sung mạch hi tủ bảo vệ tổ máy có cố, chức tác động gửi tín hiệu tới hai cuộn trip máy cắt đầu cực để cắt máy cắt, đảm bảo độ tin cậy cắt máy cắt đầu cực cao hơn, trường hợp tủ bảo vệ cuộn trip bị lỗi tủ lại cắt máy cắt 4.2.3 Tín hiệu rơ le phát chạm đến rotor đưa tín hiệu Alarm, cần phải đưa tín hiệu cắt máy cắt dừng máy Khi chạm đất điểm thứ hai mạch kích từ, phần cuộn dây kích từ bị nối tắt, dòng qua chỗ bị đánh thủng kích từ lớn làm hỏng cuộn dây phần thân rotor Ngồi dòng tăng cao làm mạch từ bão hòa, từ trường MF bị méo làm MF bị rung mạng gây hư hỏng nghiêm trọng MF, hậu chạm đất điểm thứ mạch rotor gây hậu lớn, chạm đất điểm cần phải cắt MF khỏi hệ thống Giá trị cài đặt bảo vệ: Cấp 1: báo Alarm R1 : Ω, T1: s  Bổ sung thêm tác động cấp cách bổ sung tín hiệu mạch tríp đầu ra: Cắt GCB, FCB, khởi động 50BF, dừng tổ máy  R1 : Ω, T1: s 4.2.4 Máy cắt kích từ cố chưa có interlock với máy cắt đầu cực nên số trường hợp mở trước máy cắt đầu cực gây lồng tốc tổ máy Cần đưa tín hiệu để máy cắt đầu cực mở trước máy cắt kích từ mở 4.2.5 Hiện rơ le truy xuất chỗ, rơ le trang bị cổng kết nối RS482 truy xuất từ xa Để thuận tiện cho việc truy xuất nhanh, xác cố cần đưa vào vận hành phần mềm truy xuất rơ le từ xa phòng điều khiển trung tâm 4.3 Sự phối hợp Bảo vệ điện Các bảo vệ Nhà máy Thủy điện Đồng Nai chia làm 22 nhóm cố sau nhằm giảm đến mức thấp dừng máy 4.3.1 Nhóm cố nặng thuộc phần Điện máy phát: Bao gồm chức bảo vệ rơ le số (trừ chức nhóm khác) tác động gửi tín để dừng nhanh tổ máy tự động theo trình tự sau: - Máy cắt 901 (902): Trip; Máy cắt FCB: Trip; - Tác động van dừng khẩn cấp EV14; Dừng tổ máy 4.3.2 Nhóm cố nặng thuộc phần Điện máy phát, máy biến áp: Tổ máy tự động dừng nhanh, trình tự thiết bị tổ máy làm việc sau: Máy cắt 901 (902): Trip; Máy cắt 271&273 (272&274): Trip; Máy cắt kích từ FCB: Trip; Dừng tổ máy 4.3.3 Nhóm cố nặng phần Tổ máy: Tổ máy tự động dừng nhanh, trình tự thiết bị tổ máy làm việc sau: Dừng nhanh điều tốc van dừng khẩn cấp Emergency “EV14”; Khi Cánh hướng đóng khơng tải: Máy cắt 901 (902): Trip; Máy cắt FCB: Trip; Tổ máy tiếp tục dừng 4.3.4 Nhóm cố khẩn cấp Tổ máy: Tổ máy tự động dừng khẩn cấp, trình tự thiết bị tổ máy làm việc sau - Dừng nhanh tổ máy van dừng khẩn cấp Accident (EV31); Van chính: Đóng; Khi Cánh hướng đóng khơng tải: - Máy cắt 901 (902): Trip; FCB: Trip; Tổ máy dừng 4.3.5 Nhóm cố: Cắt máy cắt (51T) - Máy cắt 901( 902): Trip; 271, 273: Trip; NoLoad Nhóm cố ảnh hưởng đến kích từ tổ máy (24G, 49G, 46), trình tự thiết bị tổ máy làm việc sau: Máy cắt 901( 902): Trip; FCB: Trip; Tổ máy No voltage 4.3.6 Nhóm cố dao động từ lưới ảnh hưởng đến tổ máy (40, 32, 78), trình tự tổ máy làm việc sau: - Máy cắt 901( 902): Trip 23 KẾT LUẬN Hệ thống bảo vệ nhà máy thiết ế tương đối đầy đủ, nhiên số hệ thống bảo vệ gối trục, hệ thống nước làm mát, bảo vệ nhiệt độ máy phát huyết điểm sau: Các đầu dò nhiệt độ dùng đầu dò RTD-PT100 hay bị nhiễu hở mạch dễ tác động nhầm dừng cố hông cần thiết; Khi mức dầu bôi trơn, làm mát ổ hướng giảm thấp hơng làm mát chưa có tín hiệu dừng máy để đảm bảo an toàn cho bạc; Khi làm mát dầu bị xì làm cho chất lượng dầu làm mát giảm nước lẫn dầu hơng có tín hiệu dừng máy để đảm bảo an toàn cho bạc; Khi mức dầu bồn dầu áp lực bị xì giảm thấp hơng đủ dầu để điều hiển tổ máy chưa đưa tín hiệu dừng máy; Lưu lượng nước làm mát gối trục giảm thấp hông đủ nước làm mát gây hư hỏng bạc hư hỏng stator máy phát chưa có tín hiệu dừng máy để đảm bảo an tồn; Tín hiệu nhiệt độ Stator máy phát đưa tín hiệu báo hiệu chưa có tín hiệu dừng máy gây nguy hiểm cho máy phát cần phải hiệu chỉnh lại chương để đảm bảm an toàn cho tổ máy Các bảo vệ phần điện máy phát – máy biến bao gồm hệ thống RJA RJB Trong rơ le REG670 hệ thống bảo vệ RJA thiếu chức 87GT,78, 64N, 64R chưa cài đặt, bảo vệ tác động gửi tín hiệu đến trip máy cắt đầu cực, máy cắt kích từ máy cắt 230 V liên quan; Rơ le REG hệ thống RJB thiếu chức 87G, 87T, hơng có rơ le bảo vệ chạm đấ rotor SPAJ140C hơng có rơ le trung gian bảo vệ phần máy biến thế, bảo vệ tác động gửi tín hiệu đến trip máy cắt đầu cực, máy cắt kích từ máy cắt 230kV liên quan Để tăng độ tin cậy hệ thống bảo vệ cần cài đặt chức bảo vệ rơ le REG670 hệ thống đồng với nhau; đưa tín hiệu trip hệ thống đến đồng thời cuộn trip của máy cắt liên quan Ngồi cài đặt thêm tín hiệu tríp cho rơ le bảo vệ chạm đất rotor, bổ sung mạch interlock cho máy cắt kích từ mắt cắt đầu cực mở 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nhà máy Thủy điện Đồng Nai có vị trí địa lý quan trọng nằm tỉnh Lâm Đồng, Đắ Nông, nhà máy có hồ chứa lớn thượng nguồn nhà máy thuộc sông Đồng Nai đồng thời cung cấp vào phụ tải lớn nước đòi hỏi nhà máy phải vận hành tuyệt đối an toàn để đảm bảo an toàn cho hạ du an ninh lượng quốc gia Để đảm bảo điều khiển xa từ trung tâm điều khiển (Operation Control Center: viết tắt OCC) trụ sở Công ty Bảo Lộc cách nhà máy thủy điện Đồng Nai 120km nhà máy vận hành không người trực đáp ứng với lộ trình phát triển đại hóa ngành điện phát triển lưới điện Thơng minh theo Chủ trương Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) định hướng phát triển thị trường điện thời gian tới, cần phải thực số đề xuất đề tài hệ thống bảo vệ điện nhà máy thủy điện Đồng Nai nhằm đảm bảo tổ máy vận hành an tồn hi hơng có người trực Vì nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3, Đồng Nai thiết kế giống nên áp dụng đề xuất để tài để áp dụng cho nhà máy thủy điện Đồng Nai Về phương pháp luận xây dựng nhà máy theo kiểu hơng có người trực áp dụng đầy đủ bảo vệ mà đề tài đề xuất hoàn thiện ... Hệ thống bảo vệ phần điện nhà máy Thủy điện Đồng Nai - Tìm giải pháp để nâng cao độ tin cậy làm việc hệ thống bảo vệ điện nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3. 2 Phạm vi nghiên cứu - Hệ thống bảo vệ điện. .. tên đề tài Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy Hệ thống Bảo vệ - điện cho nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 Mục đích nghiên cứu - Tìm giải pháp để nâng cao độ tin cậy làm việc hệ thống. .. nâng cao độ tin cậy Hệ thống Bảo vệ - điện cho nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3 Cấu trúc luận văn Phần mở đầu: Chương 1: Tổng quan nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3: Chương 2: Nghiên cứu đánh giá trạng hệ