Nghiên cứu đánh giá và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện đồng nai 3

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ NGUYÊN TRƯỞNG NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ NGUYÊN TRƯỞNG NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGÔ VĂN DƯỠNG Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu, xây dựng riêng tơi Các số liệu, kết chương trình xây dựng luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Võ Nguyên Trưởng LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, khoa Đào tạo sau Đại học trường Đại học Đà Nẵng cung cấp cho kiến thức chuyên sâu, tài liệu tham khảo suốt thời gian học tập thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn giảng viên hướng dẫn khoa học PGS.TS Ngô Văn Dưỡng ln quan tâm bảo tận tình, hướng dẫn cho kiến thức lĩnh vực nghiên cứu khoa học, chun sâu để tơi hồn thành luận văn thạc sĩ Tác giả luận văn Võ Nguyên Trưởng NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI Học viên: VÕ NGUYÊN TRƯỞNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: Khố: K33 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Tóm tắt – Điện ngày có vai trị quan trọng sản xuất, định đến chất lượng nhiều loại sản phẩm khác nhau, việc cải thiện chất lượng điện cần thiết Trong hệ thống điện Việt Nam, nâng cao ổn định tần số hệ thống yêu cầu cấp thiết nhằm cải thiện chất lượng hệ thống điện Ở nhà máy thủy điện việc ổn định tốc độ tuabin ổn định tần số lưới điện phụ thuộc vào hệ thống điều tốc Luận văn nghiên cứu khuyết điểm hệ thống điều tốc nhà máy Đồng Nai sau thời gian vận hành; qua đề xuất giải pháp khắc phục nhằm nâng cao hiệu vận hành hệ thống Tiến hành thử nghiệm giải pháp để có đánh giá cuối nhằm áp dụng giải pháp cho hệ thống điều tốc nhà máy Đồng Nai Từ khóa –Hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện Đồng Nai RESEARCH, EVALUATION AND PROPOSAL OF SOLUTIONS IMPROVING OPERATION EFFICIENCY OF DONG NA I HYDRO POWER SYSTEM Abstract – Today, electrical power have a important role in production, it decides quality of other products, as a result the improving electricity’s quality be very necessary In electrical system of Viet Nam, to raise frequency stability is indispensable demand to meet the pressing requirements of the improving electricity’s quality In hydro power, governor system controls the frequency stability and turbin’s speed This composition researchs above governor system’s deficiences of Dong Nai hydro power, when it operated many years; thereby propose solutions to surmount deficiences to advance efficient operation of governor system To experiment solutions to asses result and apply into governor system of Dong Nai hydro power Key words - Speed regulation system of Dong Nai hydropower plant MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài Tên đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 1.1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY 1.2 CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 1.3 HỒ CHỨA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 1.4 ĐẬP CHÍNH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 1.4.1 Điều khiển Local 1.4.2 Điều khiển remote trung tâm đập tràn 1.4.3 Điều khiển remote trung tâm nhà máy .5 1.4.4 Điều khiển tay hoàn toàn 1.5 CỬA NHẬN NƯỚC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 1.6 ĐƯỜNG HẦM ÁP LỰC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 1.7 CÁC THIẾT BỊ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 1.7.1 Máy phát điện 1.7.2 Máy biế áp 1.7.3 Máy biến áp tự dùng 10 1.7.4 Tuabin – Gối trục 11 1.7.5 Van (Van cấp nước cuối đường ống áp lưc) .13 1.8 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 13 1.8.1 Hệ thống SCADA điều khiển chung 13 1.8.2 Hệ thống kích từ 17 1.8.3 Hệ thống rơ le bảo vệ 19 1.8.4 Hệ thống điều tốc 21 1.9 CÁC HỆ THỐNG PHỤ DỊCH NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 22 1.9.1 Hệ thống nước kỹ thuật .22 1.9.2 Hệ thống khí nén 24 TÓM TẮT CHƯƠNG 26 CHƯƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI 27 2.1 THƠNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC 27 2.2 CƠ CẤU THỦY LỰC CHẤP HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC 27 2.2.1 Giới thiệu 27 2.2.2 Phần hệ thống bơm tạo trì áp suất dầu 28 2.2.3 Phần cụm van solenoid van tỉ lệ điều khiển 30 2.2.4 Phần servo thủy lực van cánh hướng 35 2.3 CƠ CẤU GIÁM SÁT - ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG THEO CHU TRÌNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC 38 2.3.1 Giới thiệu 38 2.3.2 Phần tín hiệu giám sát hồi tiếp: 39 2.4 GIỚI THIỆU CÁC CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC 40 2.4.1 Vận hành Manual 40 2.4.2 Vận hành Auto 40 2.5 GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC 41 2.5.1 LOG “0.” .41 2.5.2 FCA “7.” .43 2.5.3 POC (Power controller) “6.” .43 2.5.4 OPC ( Opening controller) “5.” 43 2.5.5 SPC ( Speed controller) “4.” .43 2.5.6 SEL (Selection) “3.” 44 2.5.7 Khối OPL (Opening Limitation) “2.” 44 2.5.8 WPO (Wicket gate posision) “1.” 45 2.6 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM SAT TOOLBOX II 46 2.6.1 Data distribution center .46 2.6.2 OPM 47 2.6.3 HW – FW Configuration 48 2.6.4 CAEx plus 48 2.6.5 Load Parameter 49 TÓM TẮT CHƯƠNG 50 CHƯƠNG VAI TRÒ VÀ CÁC HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH TỔ MÁY 51 3.1 VAI TRÒ VÀ HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC TRONG Q TRÌNH HỊA ĐỒNG BỘ 51 3.1.1 Giới thiệu chu trình khởi động tổ máy nhà máy thủy điện Đồng Nai .51 3.1.2 Bộ hòa đồng “SYN 5201” .51 3.1.3 Chế độ điều khiển “Speed controller” PLC hệ thống điều tốc 54 3.1.4 Hiện trạng khuyết điểm hệ thống điều tốc Đồng Nai q trình hịa đồng 58 3.2 VAI TRO VA HẠN CHẾ HỆ THỐNG DIỀU TỐC ĐỒNG NAI TRONG QUA TRINH DIỀU TẦN 59 3.2.1 Cơ sở lý thuyết chức điều tần 59 3.2.2 Chương trình điều tần nhà máy Đồng Nai .62 3.2.3 Chế độ điều khiển “Power controller” PLC hệ thống điều tốc 64 3.2.4 Hiện trạng khuyết điểm hệ thống điều tốc Đồng Nai trình điều tần 67 TÓM TẮT CHƯƠNG 69 CHƯƠNG GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC CÁC HẠN CHẾ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC VÀ ỨNG NGHIỆM THỰC TẾ 70 4.1 GIẢI PHÁP KHẮC PHỤ KHUYẾT ĐIỂM TRONG VẤN ĐỀ HÒA ĐỒNG BỘ HỆ THỐNG VÀ ỨNG NGHIỆM THỰC TẾ 70 4.1.1 Cải tạo nguyên lý chương trình setpoint tốc độ “speed controller” 70 4.1.2 Thử nghiệm thực tế giải pháp khắc phục 70 4.2 GIẢI PHÁP KHẮC PHỤ KHUYẾT ĐIỂM TRONG VẤN ĐỀ ĐIỀU TẦN HỆ THỐNG VÀ ỨNG NGHIỆM THỰC TẾ 72 4.2.1 Khắc phục vấn đề giá trị deadband không yêu cầu 72 4.2.2 Khắc phục vấn đề chặn giới hạn công suất điều tần 72 4.2.3 Thử nghiệm thực tế vấn đề điều tần sau khắc phục 74 TÓM TẮT CHƯƠNG 78 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO) DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT AVR Automatic Voltage Regulator CPU Central Processing Unit I/O Input / Output LCD Liquid crytal display MNDBT Mực nước dâng bình thường PLC Programmable Logic Controller OHT Ổ Hướng Trên OHD Ổ Hướng Dưới SCADA Supervisory Control And Data Acquisition DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Thông số kỹ thuật hồ chứa 1.2 Thông số kỹ thuật đập 1.3 Thơng số kỹ thuật cửa nhận nước 1.4 Thông số kỹ thuật đường hầm áp lực 1.5 Thông số kỹ thuật nhà máy 1.6 Mối quan hệ điện áp dịng điện MBA 10 1.7 Các biến dịng máy biến áp 10 2.1 Thơng số kỹ thuật bồn dầu áp lực PT11 29 2.2 Thông số kỹ thuật bơm dầu PP21-PP22 29 2.3 Thông số kỹ thuật bơm dầu tuần hồn PP23 29 Thơng số cài đặt hòa đồng 52 4.1 Thông số tương quan Công suất – Độ mở cánh hướng 73 77 - Biên độ dao động tần số lớn vào khoảng 0,45 Hz - Sai số cơng suất lớn so với tính tốn q trình điều tần theo tần số hệ thống điện 0,4 MW lần điều tần thứ 4; 0,5 MW lần điều tần thứ Điều chấp nhận tính tới sai số tín hiệu hồi tiếp công suất, tần số; sai số trình điều khiển van cánh hướng đầu vào hệ thống điều tốc Hệ thống điều tốc tổ máy nhà máy Đồng Nai đủ khả thực điều tần giá trị deadband 0,1 Hz 78 TÓM TẮT CHƯƠNG Đưa giải pháp khắc phục vấn đề hạn chế phân tích chương như: - Giải pháp khắc phục khiếm khuyết q trình hịa đồng tổ máy - Giải pháp khắc phục khiếm khuyết giá trị Deadband không theo yêu cầu điều độ - Giải pháp khắc phục khiếm khuyết công suất phát điều tần vượt dải làm việc ổn định máy phát Xây dựng logic cho giải pháp khắc phục, cài đặt logic cho PLC hệ thống điều tốc Tiến hành thử nghiệm thực tế theo yêu cầu trung tâm điều độ, kết cho thấy hệ thống hoạt động tốt, đủ khả đáp ứng yêu cầu 79 KẾT LUẬN Những năm gần trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia đẩy mạnh việc kiểm tra, đôn đốc nhà máy phát điện đưa chức giúp ổn định hệ thống điện hệ thống điều tốc vào làm việc Điều phù hợp với nhu cầu điện ngày cao đất nước Nắm bắt yêu cầu đó, kèm theo tìm tịi nghiên cứu từ khuyết điểm hệ thống điều tốc nhà máy Thủy điện Đồng Nai sau nhiều năm vận hành đến nay; đề tài xây dựng đề xuất giải pháp nhằm cải thiện nâng cao khả vận hành hệ thống điều tốc nhà máy mình, đồng thời để đáp ứng yêu cầu hệ thống điện Đề tài khắc phục điểm hạn chế là: - Q trình hịa đồng diễn khó khăn thời điểm tần số hệ thống dao động lớn - Cơ chế điều tần với dải Deadband q rộng, khơng đóng góp nhiều cho nhiệm vụ ổn định tần số hệ thống điện - Quá trình điều tần chưa giới hạn vùng phát cơng suất ổn định máy phát - Không làm chủ cơng nghệ, khơng kiểm sốt logic hoạt động hệ thống điều tốc, bị động việc thay đổi nguyên lý làm việc theo hướng mong muốn Sau đề xuất khắc phục khuyết điểm, kết hợp với trung tâm điều độ, thực thử nghiệm nội dung cải tiến Kết đem lại đạt yêu cầu mong muốn, tổ máy vận hành hồn thiện hơn, đóng góp nhiều cho nhiệm vụ nâng cao chất lượng điện hệ thống điện Tuy nhiên, thời gian hạn chế, đề tài chưa nghiên cứu hết khiếm khuyết, chưa khai thác hết khả hệ thống điều tốc Trong tương lai, đề tài mở rộng phần điều tần sơ cấp thứ cấp, hay hòa đồng tự động khơng thơng qua hịa SYN 5201…Để kết đề tài có tính thực tiễn cao nữa, đóng góp nhiều cho nhà máy cho hệ thống điện quốc gia TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Oporation and Maintenance Manual of Governor VATECH Francis turbine [2] SYNCHROTACT® / Opotating Intruction /3BHS109762 E01 Rev C /2007 [3] Document/Standar Lib./Logic of SAT Toolbox II [4] Angelo Bagini / Handbook of power Quality / University of Bergamo, Italy [5] Trung tâm điều độ HTĐ quốc gia, khóa đào tạo nhân viên vận hành, “điều chỉnh tần số công suất” [6] Công ty thủy điện đồng nai, “Quy trình vận hành xử lý cố tổ máy nhà máy đồng nai 3,” 2012 PHỤ LỤC ... “ Nghiên cứu, đánh giá đề xuất giải pháp nâng cao hiệu vận hành hệ thống điều tốc nhà máy Thủy điện Đồng Nai 3? ?? Bố cục đề tài Mở đầu: Chương 1: Tổng quan nhà máy thủy điện Đồng Nai Chương 2: Hệ. .. động 2 3. 2 Phạm vi nghiên cứu Hệ thống điều tốc nhà máy Thủy điện Đồng Nai Phương pháp nghiên cứu Khảo sát, đánh giá trạng chế độ làm việc hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện Đồng Nai 3, sở xác... Trưởng NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỒNG NAI Học viên: VÕ NGUYÊN TRƯỞNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: Khoá: K33