Phân tích trung tâm điều độ cung cấp điện cho khu công nghiệp Nomura Hải Phòng. Đi sâu vào hệ thống đo lường và bảo vệ

1 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao. Nhu cầu sửt dụng điện năng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Khu công nghiệp Nomura là một khu công nghiệp lớn, giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Trong khu công nghiệp Nomura có những phụ tải quan trọng yêu cầu phải cung cấp điện liên tục để đảm bảo hoạt động sản xuất bình thường, giữ tiến độ sản xuất và không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm. Vì vậy việc cung cấp điện liên tục cho những phụ tải quan trọng . Khu công nghiệp sử dụng nguồn tạm phát và nguồn EVN, đây là hệ thống làm việc rất hiệu quả và có nhiều ưu điểm Sau 4 năm học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện tử trường Đại học Dân lập Hải Phòng em đã kết thúc khoá học và đã tích luỹ được vốn kiến thức nhất định. Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo trong khoa em được giao đề tài tốt nghiệp: “Phân tích trung tâm điều độ cung cấp điện cho khu công nghiệp Nomura Hải Phòng – Đi sâu vào hệ thống đo lƣờng và bảo vệ” Đồ án của em gồm các phần sau: Chương 1: Tổng quan vấn đề nguồn và phụ tải khu công nghiệp Nomura Hải Phòng Chương 2: Hệ thống cung cấp điện cho khu công nghiệp Nomura Chương 3: Đo lường và bảo vệ trong hệ thống điện khu công nghiệp Nomura Hải Phòng Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy giáo T.S Hoàng Xuân Bình, các thầy cô giáo trong bộ môn Điện - Điện tử, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. 2 Do thời gian làm đồ án có hạn và trình độ còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô, các bạn sinh viên để cuốn đồ án này hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo T.S Hoàng Xuân Bình, các thầy cô giáo trong bộ môn Điện - Điện tử trường Đại học Dân lập Hải Phòng đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian qua. Một lần nữa em xin trân thành cảm ơn! Sinh viên Ngô Hồng Minh 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGUỒN VÀ PHỤ TẢI KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA HẢI PHÕNG 1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TY PHÁT TRIỂN KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA HẢI PHÕNG. Khu công nghiệp Nomura – Hải Phòng là liên doanh giữa thành phố Hải Phòng và tập đoàn Nomura (Nhật Bản). Được thành lập từ năm 1994, 16 năm qua Nomura – Hải Phòng đã trải qua rất nhiều khó khăn trên con đường xây dựng và phát triển, đặc biệt là thời kì khủng hoảng tiền tệ Châu Á năm 1997 gây suy thoái kinh tế nặng nề cho việc đầu tư ra nước ngoài, dẫn đến công việc kinh doanh của Khu công nghiệp gặp rất nhiều khó khăn, mặc dù Công ty liên doanh đã tích cực điều chỉnh đồng bộ các hoạt động cho phù hợp với tình hình mới. Từ năm 1997 – 2000 Khu công nghiệp Nomura – Hải Phòng chỉ thu được 5 dự án đầu tư với tổng số vốn đầu tư khoảng 60 triệu USD. Trước những khó khăn tưởng chừng như không vượt qua được, nhưng với sự quan tâm chỉ đạo tích cực kịp thời của lãnh đạo hai bên, công ty liên doanh đã đưa ra được nhiều giải pháp nhằm đạt được những kết quả tối ưu trong việc xúc tiến đầu vào Khu công nghiệp như: điều chỉnh thích hợp giá cho thuê đất, đưa ra phương thức thanh toán phù hợp với năng lực của nhà đầu tư, nâng cao chất lượng phục vụ chăm sóc khách hàng… Kết quả từ năm 2001 đã đánh dấu bước chuyển biến mạnh mẽ trong thu hút đầu tư của Khu công nghiệp, Khu công nghiệp đã thu hút được 4 dự án đầu tư mới, qua đó tạo đà cho xúc tiến và thu hút đầu tư những năm tiếp theo. Ngay khi nền kinh tế thế giới phục hồi, Khu công nghiệp với sự hỗ trợ tài chính từ Tập đoàn Nomura, với nhiều thuận lợi cơ bản Khu công nghiệp Nomuara – Hải Phòng đã trở thành một địa chỉ quen thuộc của nhiều nhà đầu tư. Đến nay, Khu công nghiệp đã thu hút 4 được 53 nhà đầu tư vào Khu công nghiệp, nâng tổng kim ngạch đầu tư vượt 1 tỷ USD với tỷ lệ thực hiện cao; tạo công ăn việc làm cho hơn 20 nghìn người lao động Việt Nam làm việc trong Khu công nghiệp; giá trị sản xuất của các công ty, xí nghiệp trong Khu công nghiệp đã lên tới 500 triệu USD trong năm, đạt 10% GDP, 30% kim ngạch mậu dịch của thành phố Hải Phòng. Được đánh giá là một Khu công nghiệp đồng bộ và hiện đại vào bậc nhất Việt Nam cũng như trong khu vực, Khu công nghiệp Nomura – Hải Phòng còn tạo ra sự khác biệt bởi đây là một trong những Khu công nghiệp được thành lập đầu tiên của cả nước, các doanh nghiệp đầu tư vào Khu công nghiệp đều có thương hiệu nổi tiếng của Nhật Bản, Mỹ và trên thế giới với số vốn đầu tư lớn, hoạt động sản xuất kinh doanh trong những ngành công nghệ cao, công nghệ sạch và sử dụng nhiều lao động của địa phương. 1.2. GIỚI THIỆU PHỤ TẢI KHU CÔNG NGHIỆP Bảng 1.1. Bảng phụ tải khu công nghiệp STT Kí hiệu Tên Công ty Công suất (kW) Điện áp(kV) (1) (2) (3) (4) (5) 1 F Nichias 1150 22 2 FA1 Rayho 280 0,4 3 FA1 SIK 250 0,4 4 FA1 Akita Oil Seal 290 0,4 5 FA1 A’sty 320 0,4 6 G Fujikura 1950 22 7 GA2 Hiroshige 440 0,4 8 GA2 Sumirubber 180 0,4 9 GA2 Maiko 200 0,4 10 GA2 Hopthinh 190 0,4 11 GA2 Vijaco 410 0,4 12 GA2 SIK 320 0,4 5 13 HA3 E Tech 3340 22 14 I Pioneer 1650 22 15 IE3 Konya 550 0,4 16 IE3 ATH 160 0,4 17 IE3 Sougou 275 0,4 18 IE3 Medikit 195 0,4 19 IE3 Nishishiba 240 0,4 20 IE3 Kosen 300 0,4 21 IE3 Sumida 270 0,4 22 IE3 Paloma Vietnam 190 0,4 23 IB2 Fongtai 230 0,4 24 IB2 Hitachi plant 290 0,4 25 IB1 Hilex 270 0,4 26 J Rorze 1220 22 27 J GE(Office & Site) 1640 22 28 JB3 Fujimold 270 0,4 (1) (2) (3) (4) (5) 29 JB3 Korg 310 0,4 30 K Toyoda Gosei 3 1280 22 32 K Ojitex 4310 22 33 K Iko 1440 22 34 KD1 Eba 150 0,4 35 KD1 Johuku 310 0,4 36 L Toyotabo 2 1310 22 37 L JKC 1620 22 38 LD2 Nakashima 380 0,4 39 LD3 Arai 300 0,4 6 40 LD3 Takahata 250 0,4 41 LD3 Vina Bingo 260 0,4 42 M Yoneda 1100 22 43 M TG Airbag 1720 22 44 M Toyotabo 1 1430 22 45 MC3 Nissei Eco 310 0,4 46 MC3 Synztec 340 0,4 47 MC3 Masuoka 210 0,4 48 P Synztec 3860 22 49 P Lihit Lab 1620 22 50 N Yazaki 1960 22 51 N Nippon Kondo 2490 22 52 N Yanagawa Seido 2270 22 53 O Citizen 2040 22 54 O TG Steering 1500 22 55 OC1 Meihotech 240 0,4 56 OC1 Kokuyo 340 0,4 57 OC1 Tetsugen 320 0,4 Đánh giá tổng thể Khu công nghiệp ta thấy phụ tải của Khu công nghiệp chủ yếu là các dây chuyền tự động, các động cơ điện có công suất lớn, nhỏ, trung bình, đèn chiếu sáng. Khu công nghiệp mất điện sẽ gây ra lãng phí sức lao động rất nhiều đồng thời gây thiệt hại lớn về kinh tế do đó khu công nghiệp được đánh giá là hộ tiêu thụ điện loại 1, vì vậy yêu cầu cung cấp điện phải được đảm bảo liên tục. Các nhà máy trong khu công nghiệp hoạt động độc lập với nhau và có đường dây riêng. Nếu trong trường hợp cần thiết phải cắt giảm tải do thiếu điện năng hoặc nguồn xảy ra sự cố thì Trạm điều độ khu công nghiệp sẽ có 7 phương án phù hợp để đảm bảo cung cấp điện sao cho hiệu quả và kinh tế nhất. 1.3. CÁC LOẠI NGUỒN CỦA TRUNG TÂM PHÂN PHỐI ĐIỆN CỦA KHU CÔNG NGHIỆP 1.3.1. Nguồn từ trạm phát a. Khái quát chung Ngay từ ngày đầu thành lập Khu công nghiệp Nomura Hải Phòng xây dựng riêng một nhà máy phát điện gồm 9 tổ máy với tổng công suất 55MW phục vụ sản xuất cho toàn khu công nghiệp, đồng thời còn bán điện cho quốc gia. 9 tổ máy được chia ra làm hai phía: + Phía bên A: từ máy 1 tới máy 4 + Phía bên B: từ máy 6 tới máy 9 + Riêng máy 5 là máy độc lập được đặt giữa hai phía 9 tổ máy được chạy bằng nhiên liệu là dầu DO và HFO, được cung cấp trực tiếp từ hai tank có thể tích 20000m3. Các tổ máy được điều khiển và giám sát trực tiếp từ 1 phòng điều khiển trung tâm của nhà máy. Mỗi máy có một tủ điều khiển riêng, và có 2 tủ hòa đồng bộ các máy khi nhà máy hoạt động ở tải cao. Nguồn điện của trạm phát khu công nghiệp Nomura gồm: 9 tổ hợp Diezel - máy phát đồng bộ 3 pha, các máy phát sử dụng trong trạm phát điện là các máy phát đồng bộ không chổi than từ GEN 1 ÷ GEN 9 có: - Công suất là 6200 kW/máy. - Cấp điện áp V = 6,6 KV - Tần số f = 50Hz. Các máy phát điện có thể hoạt động song song cung cấp điện cho hệ thống phân phối trung tâm của khu công nghiệp. Hệ thống phân phối điện về nguyên tắc được chia làm hai nhóm hay còn gọi là hai tủ phân phối điện chính 8 (ta gọi là BUSA và BUSB). BUSA và BUSB được thiết kế để cung cấp điện cho các trạm biến áp. Các trạm biến áp này phục vụ các mục đích khác nhau trong hệ thống cung cấp điện. Các tổ hợp máy phát GEN 1 GEN 4 cấp trực tiếp lên BUSA. Các tổ hợp máy phát GEN 6 9 cấp trực tiếp lên BUSB. Riêng máy phát 5 là máy phát dự phòng để bù công suất khi BUSA hoặc BUSB bị quá tải về công suất thông qua các máy cắt liên động giữa BUSA và BUSB. b.Máy phát điện: Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện thể hiện trong tập bản vẽ (three line diagram (1)). Máy phát điện gồm phần máy chính và máy phát kích từ cơ cấu trúc biểu diễn trên hình 1.1. ktc x y z v v vv Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện. Ta thấy rằng ở máy phát chính SG1 SG 9 có phần ứng là phần tĩnh và phần cảm (phần kích từ chính) là phần quay còn máy phát kích từ phần cảm là phần tĩnh - trên các cực từ của phần cảm được quấn hai cuộn kích từ. Một cuộn được cấp nguồn từ tổ hợp acquy 24V hoặc từ nguồn điện lưới thông qua các chỉnh lưu cuộn. Kích từ cố định nhằm tạo ra điện áp ở chế độ không tải. Cuộn kích từ kia được cấp nguồn từ J - K là đầu ra của bộ tự động điều chỉnh điện áp 9 AVR nhằm bù dòng kích từ để điện áp đầu cực máy phát ổn định khi máy phát nhận tải. Các đầu ra của máy phát x, y, z được nối với biến dòng điện 3 pha 3 CT các đầu ra K của biến dòng tạo thành hệ thống tín hiệu dòng qua các cực C1, C2 và C3 để cung cấp cho bộ điều chỉnh điện áp AVR, các đầu L của biến dòng 3CT nối sao và là nối sao của máy phát chính. Tổ hợp máy phát có các đầu nối dây thể hiện trên sơ đồ: các đầu dây của cuộn dây phần ứng U - x, V - y, và W - z. Các tụ đấu của máy phát kích từ J - K, S1 - S2. Các máy phát điện GEN 1 GEN 9 được khởi động bằng tay hoặc tự động và được tự động hoá vào lưới điện thông qua tủ phân phối BUSA và BUSB. Như vậy ta nói rằng: đối với các máy phát đồng bộ không chổi than của trạm phát Nomura có các vấn đề phải quan tâm sau: - Vấn đề ổn định điện áp được thực hiện theo nguyên tắc để lạnh. Độ điều chỉnh kích từ cho máy phát là bộ tự động điều chỉnh điện áp AVR. - Vấn đề ổn định tần số được thực hiện bằng cách ổn định tốc độ của động cơ Diezel lại máy phát. - Vấn đề điều chỉnh công suất tải chung P của máy phát được thay đổi bằng cách thay đổi tay ga của động cơ Diezel để tăng hoặc giảm lượng nhiên liệu vào máy. - Vấn đề điều chỉnh công suất phản kháng Q khi các máy công tác song song được thực hiện bằng cách đồng bộ hoá sự hoạt động của các bộ điều chỉnh AVR để chúng kích từ các máy bằng nhau. c. Sơ đồ điện nguyên lý của trạm phát. 10 H×nh 1.2. S¬ ®å nguyªn lý cña tr¹m ph¸t 11 d. Các phần tử cơ bản - Tủ thứ nhất (BUSA) được cung cấp từ máy phát GEN 1 GEN 4 và có các lộ cung cấp điện từ các máy biến áp MTRA để hoà vào lưới Quốc gia khi có nhu cầu cung cấp điện cho lưới Quốc gia. Lộ cung cấp điện thứ hai tới máy biến áp STRA cấp điện cho một số khu vực của khu công nghiệp. - Tủ thứ hai (BUSB) được cung cấp từ các máy phát GEN 6 GEN 9 các đầu ra cấp cho các lộ tới máy biến áp MTRB hoà vào lưới Quốc gia và STRB cung cấp cho một số phụ tải của khu công nghiệp Nomura. - Tủ liên động 1.L: tủ này nối trực tiếp với máy phát GEN 5 hay nói cách khác tủ này nối với máy phát dự phòng của trạm phát điện. Hai phía của tủ liên động nối với hai máy cắt 52 BCA và 52 BCB. Các máy cắt này nối với các tủ BUSA và BUSB. Như vậy máy phát GEN 5 có thể cung cấp điện cho tủ BUSA và BUSB. Đồng thời ở tủ này thông qua máy cắt 52 FVCV để nhận điện từ lưới Quốc gia cho toàn bộ khu công nghiệp. e. Thao tác trên trung tâm Các phương án vận hành cung cấp điện cho khu công nghiệp từ hệ thống phân phối trung tân có thể thực hiện như sau: - Trạm phát điện cung cấp nguồn cho khu công nghiệp và bán điện cho lưới Quốc gia. - BUSA được cấp nguồn từ GEN 1 GEN 4 công tác song song. BUSA hoạt động độc lập, cấp điện cho hai trạm biến áp MTRA - trạm biến áp bán dẫn cho điện lưới Quốc gia bằng cách đóng máy cắt 52 MVA, trạm STRA - bằng cách đóng máy cắt 52 STA. - BUSB được cấp nguồn từ GEN 6 GEN 9, chế độ hoạt động độc lập, cấp điện cho MTRB qua máy cắt 52 MVB và STB qua máy cắt 52 STB. Nếu BUSA hoặc BUSB quá tải công suất thì khởi động máy phát GEN 5 và đóng máy cắt 52 BCA cho BUSA hoặc 52 BCB cho BUSB. 12 171-7 431-3 131-3 T1 60MVA110KV 22KV 22KV 481 485 487 483 431 131 EVN E 29 VËt c¸ch 110KV H×nh 1.3 S¬ ®å nguån tõ l•íi EVN Nếu tất cả các máy phát GEN 1 GEN 9 không thể cung cấp điện thì việc cung cấp điện có thể được thực hiện từ lộ dự phòng 6,6 KV thông qua máy cắt 52 FVCB. Trường hợp BUSA hoặc BUSB ngừng cung cấp điện từ các máy phát thì các phần tử phân phối BUSA và BUSB vẫn có thể vận hành bằng cách cắt điện các máy cắt 52 MVA và 52 MVB cấp điện cho các biến áp MTRA và MTRB sử dụng cầu dao liên động 52 BCA hoặc 52 BCB để cung cấp cho hai trạm biến áp của khu công nghiệp STRA và STRB. 1.3.2. Nguồn từ lưới EVN * Sơ đồ nguồn từ lƣới EVN biểu diễn ở Hình 1.3. 13 Sau 7 năm đưa vào hoạt động nhà máy phát điện của khu công nghiệp Nomura Hải Phòng, do nhiên liệu lên cao, và đặc biệt là do ô nhiễm môi trường, tiếng ồn quá lớn, khí thải ra ngoài môi trường nhiều do máy phát chạy bằng dầu… Nhà máy điện khu công nghiệp đã dừng hoạt động và chuyển sang mua điện của EVN chuyển từ vật cách về. Sau khi mua điện từ lưới điện quốc gia. Khu công nghiệp đã xây dựng một trạm biến áp 110 kV. Nguồn điện từ EVN cho khu công nghiệp Nomura được lấy từ E29 vật cách của thanh cái 110kV của trạm 220 kV vật cách. Nguồn điện qua dao cách ly 171 – 7, qua máy cắt 131 đi qua dao cách ly 131 – 3 qua máy biến áp T1 với công suất 60MVA (Y/Y0 tự ngẫu) biến đổi điện áp 110kV xuống 22kV qua thanh cái 22kV của trạm vật cách qua máy cắt đường dây 481, 485, 487, 483 cấp về thanh cái 22kV của khu công nghiệp Nomura. Thanh cái 22kV của khu Công nghiệp Nomura là 1 hệ thống liên lạc là ngoài nguồn được cung cấp từ EVN thì khu công nghiệp có nguồn dự phòng là nguồn trạm phát với 9 tổ máy. 1.3.3. Sự cố Với máy phát dự phòng SG đảm bảo cho toàn bộ khu công nghiệp hoạt động liên tục khi các máy phát gặp sự cố hay bảo dưỡng định kỳ. Tổ hợp diezel lai máy phát đồng bộ NTAKL – SEK có các thông số sau + P = 400 kW + U = 400/220V + f = 50Hz + I = 722A * Sơ đồ cung cấp điện Sơ đồ điện nguyên lý trạm phát dự phòng PU biểu diễn trên hình 1.4 14 Hình 1.4. Sơ đồ trạm phát dự phòng PU 15 * Chức năng các phần tử chính - Cầu dao chính 52 PU – MCCB – ÉH800 – 3P – VB có: + U = 440V + S = 50kVA + I = 800A - Cầu dao liên động DBPU – 6BE – N480 – A có: + U = 660V + I = 800A - Cầu dao BBNCA – 4PS1 nối liên động với cầu dao ACB – 52LVB có: + U = 660 + I = 800A * Thao tác Máy dự phòng SG với công suất nhỏ có nhiệm vụ cung cấp nguồn điện cho khu công nghiệp khi một trong hai tổ máy gặp sự cố thông qua cầu dao chính 52PU – ESH 800 Giả sử các máy (SG1 SG4) gặp sự cố, phải ngắt ra khỏi hệ thống, để đảm bảo các tải của khu công nghiệp hoạt động liên tục thì cầu dao chính 52PU đóng lại đồng thời cầu dao liên động BBMA đóng lại đảm bảo cấp nguồn cho các phụ tải của khu công nghiệp theo lộ A. Khi BBMA đóng thì cầu dao ACP ngắt, máy biến án STRA ra khỏi hệ thống, Ngừng cấp điện cho khu công nghiệp theo thanh cái A (BUSA) Lúc đó các tải bên lộ B vẫn hoạt động bình thường với nguồn được cấp từ máy biến áp STRB Tương tự trường hợp khi SG6 SG9 gặp sự cố. Máy cắt DBPU đóng tiếp điểm phía bên B cầu dao liên động BBMCP đóng lại cấp nguồn cho các phụ tải phía bên B, cầu dao ACP ngắt nguồn, từ máy biến áp STRB tới các phụ tải phía lộ B 16 1.4. CHẾ ĐỘ ĐIỀU ĐỘ CỦA TRUNG TÂM KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA Nhiệm vụ, chức năng của trung tâm điều độ - Cung cấp điện an toàn, liên tục. - Đảm bảo sự hoạt động ổn định của toàn bộ hệ thống điện, chất lưọng điện năng - Đảm bảo hệ thống điện vận hành kinh tế nhất 1.4.1. Vận dụng lưới điện 110kV Hiện nay do nhiều yếu tố khách quan nên trạm phát điện của khu công nghiệp đã ngừng khai thác điện để bán ,trong điều kiện bình thường thì khu công nghiệp sử dụng nguồn điện được lấy từ lưới điện quốc gia cấp điện áp 110kV, sau đó hạ điện áp xuống 22kV cấp về thanh cái của khu công nghiệp. 1.4.2. Sử dụng máy phát 6,6kV Khi gặp sự cố về lưới EVN, nguồn lưới điện quốc gia bị mất hoặc phải giảm tải, ngay lập tức 2 tổ máy phát với 9 máy phát điện 6,6 kV được vận hành, cấp điện đến hai máy biến áp tăng áp công suất 31,25 MVA có cấp biến đổi 6,6/22kV cấp đến thanh cái của khu công nghiệp, đảm bảo cung cấp điện liên tục cho toàn hệ thống. 1.4.3. Trạm biến áp Khu công nghiệp có trạm biến áp với 2 cấp điện áp : Máy biến áp MTR-A và MTR-B với công suất 31,25 MVA mỗi máy biến đổi điện áp 6,6kV lên 22kV cấp cho thanh cái 22kV . Máy biến áp STR-A và STR-B với công suất 1500kVA mỗi máy biến đổi điện áp từ 6,6kV xuống 0,4kV cấp điện cho hệ thống 0,4kV . 17 CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA 2.1. BẢNG PHÂN PHỐI ĐIỆN CHÍNH CHO KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA BCA BCB HFA2 HFA3 HFA4 G1 G2 G3 G4 HFA6 G5 G6 HFA7 G7 HFA8 G8 HFA9 G9 6,6 kv 22 kv 31,25 MVA HBC 31,25 MVA 22 KV/6,6KV IPP EMERGENCY EVN E29 vËt c¸ch 479HFA5 22 KV 6,6 KV 22 KV 171 - 7 131 T 160 MVA 110 KV 22 KV 431 - 3 431 22 kv 481 485 487 483 HFA1 H×nh 2.1. S¬ ®å ph©n phèi ®iÖn chÝnh khu c«ng nghiÖp 18 Toàn bộ nguồn điện lấy từ EVN cho khu công nghiệp Nomura được lấy từ thanh cái 110kV của trạm 220kV Vật cách qua Máy biến áp T1 với công suất 60MVA(Y/Y0 tự ngẫu), biến đổi điện áp 110kV xuống 22kV cấp vào thanh cái 22kV vật cách qua máy cắt đường dây 431 cấp về thanh cái 22kV của khu công nghiệp. Thanh cái 22kV của khu công nghiệp Nomura là hệ thống một thanh góp có máy cắt liên lạc 483 là nguồn ngoài được cung cấp từ EVN. Khi nguồn chính bị sự cố, thì Khu công nghiệp có nguồn dự phòng được lấy từ nguồn Trạm phát qua máy cắt 479. Nguồn của trạm phát IPP với 9 tổ máy có cấp điện áp là 6,6kV và được cấp đến 2 máy biến áp tăng áp có công suất là 31,25 MVA cấp biến đổi là 6,6/22 kV và cấp đến thanh cái 22kV của Khu công nghiệp. Khi mất điện đường dây từ lưới EVN thì điều độ viên có lệnh tách dao cách ly 431 ra khỏi lưới EVN và lệnh khởi động các máy phát từ G1 ÷ G9 để cung cấp điện áp 22 kV trở lại cho thanh cái 22kV của khu công nghiệp. Trường hợp một trong hai tổ máy phát gặp sự cố thì trạm phát dự phòng PU được vận hành để đảm bảo cấp điện cho khu công nghiệp là liên tục . 2.2. CÁC PHẦN TỬ BẢO VỆ VÀ ĐO LƢỜNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA 2.2.1. Một số phần tử bảo vệ a. Máy cắt khí SF6 22kv + Các thông số kỹ thuật : Tần số định danh : 50 Hz Điện áp danh định tối đa : 24 kV Dòng điện danh định : 10 kA Điện áp xung đầu sóng danh định : 125 kV Chu kì làm việc ngắn mạch danh định : Co – 30 phút –Co Dòng điện ngắn mạch danh định đối xứng : 100 kA 19 Thànhphần dòng điện một chiều của dòngdanhđịnh: 70% Dòng điện không đối xứng cực đại : 274 kA Dòng ở thời gian ngắt dòng khi : 100 kA.1s Dòng chuyển mạch (đóng-ngắt) không pha được ấn định: 50 kA Số lần ngắt (gián đoạn) : 3,5 chu kì Áp suất khí SF6 báo tín hiệu áp suất kém : 6,4 bar Áp suất khí SF6 của máy cắt đầu cực ở 200C: 7,5 bar Áp suất khí SF6 không cho máy cắt cắt:6 bar Thời gian cắt của máy cắt : 41,4 ms Thời gian đóng của máy cắt : 74,8 ms Áp lực dầu thủy lực: 350<p<370 bar (ở 20oC) Tổng trọng luợng của cơ cấu đóng - ngắt của máy cắt: 5780 kg + Nguyên lý làm việc: * Nạp lò xo: Lò xo được nạp thông qua trục nạp và sự liên kết thanh truyền ®éng bởi bánh răng và nạp động cơ khi sự nạp đã hoàn thành, trục nạp được tách ra từ bánh răng bởi phương tiện chốt và được chốt trở lại bởi chốt đóng. Lò xo bây giờ đã được nạp cho sự thao tác đóng và đạt tới mức độ sẵn sàng để đóng. * Đóng MC : Khi có lệnh đóng truyền đến cuộn đóng ,chốt đóng được nhả ra. Năng lượng thông qua các bộ phận giải phóng lò xo qua đĩa cam tới đòn bẩy, thanh nối, thanh thao tác cơ cấu, tay quay mô men và thanh thao tác và chuyển tới khối ngắt. Sự chuyển động này được truyÒn từ cột cực giữa đến 2 cột cực khác bằng cặp liên kết. Để quá trình đóng được hoàn tất đòn bẩy được đóng chặt với chốt cắt. Máy cắt bây giờ trong trạng thái được đóng và vì vậy sẵn sàng để cắt hẳn. Bộ giảm xóc đóng hạn chế sự vượt quá năng lượng của lò xo đóng và ngăn cản dao động qua lại của trục nạp. 20 Lò xo đóng được hoàn toàn nạp lại trong vòng nhỏ hơn 15s .Một sự ngõng hẳn cơ khí ngăn chặn sự bẻ ngược lên trên của cơ cấu thao tác trước khi thao tác cắt *Cắt MC: Khi có lệnh cài đặt được truyền đến cuộn dây cắt, chốt cắt được tách ra, các tiếp điểm của khối ngắt được tách ra bởi lò xo cắt thông qua thanh liên kết, thanh thao tác cơ cấu và cặp liên kết. Ở vị trí đóng của MC, lò xo đóng ở trong trạng thái được nạp, điều này có nghĩa là MC sẵn sàng để thực hiện chuỗi đóng cắt C – Đ – C * Nguyên lý dập hồ quang của khối cắt: - Giai đoạn đầu tiên trong quá trình cắt, tiếp điểm chính được mở .Tiếp điểm hồ quang tĩnh và tiếp điểm hồ quang động vẫn được đóng vì vậy dòng điện có thể trao đổi với nhau tới điểm hồ quang. - Trong khoảng thời gian tiếp điểm của thao tác cắt tiếp điểm hồ quang mở tạo ra hồ quang. Tại cùng thời điểm này, xi lanh nhiệt di chuyển xuống phía dưới và nén thông qua van 1 chiều khí nén vào trong xi lanh nhiệt và thông qua các khe hở giữa tiếp điểm hồ quang động và vòi dập hồ quang. Như vậy hồ quang đã được dập tắt. - Đối với các dòng điện ngắn mạch lớn khí trong buồng dập hồ quang được nung nóng lên bởi nhiệt với áp suất cao. Khi dòng điện chuyển về không khí thổi quay thông qua vòi phun và dập hồ quang b. Máy cắt chân không VCB Điện áp danh định:7.2kV Dòng điện danh định:1200A Dòng ngắt mạch danh định:25KA Dòng chịu cao nhất danh định:40KA Dòng cắt danh định khi cắt cáp không tải: 11A Cấu tạo : + Ngăn trên : chứa toàn bộ mạch điều khiển, mạch đo đếm bao gồm : nút ấn đóng, nút ấn mở, đèn báo sự cố, đèn báo trạng thái máy cắt 21 đóng mở đồng hồ ampe, rơle điện tử quá dòng và chạm đất 50/51ABCN, oát kế 3 pha . + Ngăn giữa : bao gồm toàn bộ phần cơ truyền động đóng mở máy cắt hộp chân không chứa bộ tiếp điểm máy cắt, bộ truyền động đưa máy cắt ra khỏi vị trí hiện hành . Ngăn dưới : gồm đầu cáp lực dẫn điện 6.6kV, biến dòng điện, bộ truyền động dao tiếp đất . c. Chống sét van Là thiết bị sử dụng để bảo vệ thiết bị và trạm chống lại quá điện áp khí quyển và quá điện áp đóng mở. Ở cấp điện áp 22 kV dùng chống sét van loại oxit kẽm, kèm theo máy đếm sét . Điện áp định mức 21 kV. Điện áp làm việc liên tục lớn nhất 16,8 kV. Dòng điện phóng định mức (sóng 8/20µs) : 10 kA d. Rơle Rơle là phần tử chính trong hệ thống thiết bị bảo vệ .Thuật ngữ rơle theo ý nghĩa ban đầu của nó dùng để chỉ tác động chuyển mạch, chuyển trạng thái . Một phần tử rơle nhận một (X) hay một số (X1,X2,X3,…) tín hiệu đầu vào thường là những tín hiệu tương tự, biến đổi và so sánh tín hiệu này với ngưỡng tác động để cho tín hiệu đầu ra (Y) dưới dạng các xung rời rạc với hai trạng thái logic 0 và 1 . Những chiếc rơle đầu tiên được chế tạo trên nguyên lý điện cơ, ngày nay thuật ngữ rơle dùng để chỉ tập hợp các thiết bị tự động, để làm nhiệm vụ chuyển mạch trong hệ thống . Cuối thế kỉ 19 rơle được bắt đầu sử dụng để bảo vẹ các phần tử trong hệ thống điện dưới dạng cơ cấu điện từ tác động trực tiếp lắp đặt sẵn ở máy 22 cắt điện. Tuy nhiên chỉ đến thế kỉ 20, khi các hệ thống điện đã phát triển rơle mới được sư dụng rộng rãi. Có một số mốc thời gian đáng lưu ý : - Năm 1901 : xuất hiện rơle cảm ứng dòng điện - Năm 1908 : rơle bảo vệ so lệch dòng điện - Năm 1910 : rơle hướng công suất và bảo vệ quá dòng có hướng - Đầu những năm 20 : rơle bảo vệ khoảng cách - Cuối những năm 20 : bảo vệ dùng tín hiệu tần số cao truyền theo dây dẫn của mạch điện được bảo vệ (PLC) - Những năm 60 : rơle tĩnh (không có tiếp điểm động) điện tử và bán dẫn - Những năm 70: rơle số, hệ thống kĩ thuật dùng kĩ thuật vi xử lý và máy tính. - Ngày nay : xu hướng chuyển sang kĩ thuật số 2.2.2. Một số phần tử đo lƣờng a. Máy biến dòng TI Dòng điện cũng như điện áp của các phần tử trong hệ thống điện thường có trị số lớn không thể đưa trực tiếp vào dụng cụ đôhặc rơle và các thiết bị tự động khác vì vậy các dụng cụ và thiết bị này thường được đấu nối qua máy biến dòng và máy biến điện áp. Máy biến dòng làm nhiệm vụ cách ly mạch thứ cấp khỏi điện áp cao phía sơ cấp và đảm bảo dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn khi dòng điện sơ cấp danh định có thể là khác nhau. Đối với một số thiết bị đo lường và bảo vệ làm việc theo góc pha của dòng điện cần phải nối đúng đầu các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến dòng . b. Máy biến áp đo lường TU Máy biến điện áp làm nhiệm vụ giảm điện áp cao phía sơ cấp xuống điện áp thứ cấptiêu chuẩn 100 hoặc 110v và cách ly mạch thứ cấp khỏi điện áp cao phía sơ cấp. máy biến điện áp làm việc giống như các máy biến áp lực 23 có công suát bé chỉ khác ở chỗ là được thiết kế sao cho đảm bảo được độ chính xác cần thiết khi phụ tải phía thứ cấp của TU có thể thay đổi trong giới hạn rộng. Dòng điện kích từ trong BU tính ở đơn vị tương đối danh định có thể lớn hơn nhiều dòng điện kích từ trong máy biến áp thông thường . Các biến áp đo lường và biến dòng này dùng để cung cấp tín hiệu dòng và áp cho hệ thống dụng cụ đo lường và xử lý tín hiệu. Ngoài TU và TI thì còn rất nhiều thiết bị phục vụ cho vấn đề bảo vệ và đo lường trong hệ thống điện khu công nghiệp Nomura như các loại rơle, các đồng hồ đo tấn số, điện áp, dòng điện,công suất, dao cách ly ,… 2.3. KĨ THUẬT VẬN HÀNH CỦA TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ KHU CÔNG NGHIỆP 2.3.1. Quy định đối với điều độ viên - Điều độ viên phải trải qua một thời gian học tập quy trình, tìm hiểu tình hình vạn hành của hệ thống điện khu công nghiệp . - Nắm rõ hoạt động của hệ thống điện khu công nghiệp. - Nắm rõ và luôn tuân thủ đúng quy trình vận hành của trạm đúng với trách nhiệm và quyền hạn của điều độ viên. 2.3.2. Vận hành trạm phát điện Điều độ viên luôn quan sát thông số của hệ thống điện và điều chỉnh thông số phù hợp trong quyền hạn cho phép của điều độ viên . Xảy ra sự cố vượt quyền hạn của điều độ viên thì điều độ viên phải nhanh chóng báo lên cấp trên để xử lý kịp thời . 2.3.3. Vận hành trạm biến áp Thực hiện thao tác máy cắt điện và dao cách ly cần phải tôn trọng các thứ tự theo quy trình vận hành của trạm .  Đóng đường đây cung cấp điện : Đóng dao cách ly thanh cái Đóng dao cách ly đường dây 24 Đóng máy cắt điện  Mở đường dây cung cấp điện : Mở máy cắt điện Mở dao cách ly đường dây Mở dao cách ly thanh cái 25 CHƢƠNG 3: ĐO LƢỜNG VÀ BẢO VỆ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA 3.1. BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN KHU CÔNG NGHIỆP NOMURA 3.1.1. Bảo vệ đƣờng dây trên không Phương pháp và chủng loại thiết bị bảo vệ các đường dây tải điện phụ thuộc rất nhiều yếu tố như : đường dây trên không hay dây cáp, chiều dài đường dây, phương thức nối đất của hệ thống, công suất truyền tải và tầm quan trọng của đường dây, số mạch truyền tải và vị trí của đường dây trong cấu hình của hệ thống, cấp điện áp của đường dây … Những sự cố thường gặp đối với đường dây tải điện là ngắn mạch (nhiều pha hoặc một pha) chạm đất 1 pha (trong lưới điện có trung điểm cách điện ), quá điện áp (khí quyển hoặc thao tác ), đứt dây và quá tải. Để bảo vệ các đường dây người ta dùng các loại bảo vệ : - Bảo vệ quá dòng điện - Bảo vệ khoảng cách - Bảo vệ so lệch dòng a. Bảo vệ quá dòng điện Từ nguyên tắc chọn dòng khởi động để đảm bảo tính chọn lọc ta thấy vùng tác động của bảo vệ không thể bao trùm toàn bộ chiều dài đường dây được bảo vệ và thay đổi theo trị số của dòng ngắn mạch qua bảo vệ tức là thay đổi theo dạng ngắn mạch và theo chế độ vận hành của hệ thống . Để ngăn chặn bảo vệ cắt nhanh làm việc sau khi có sét đánh vào đường dây (khi ấy các van chống sét làm việc, tháo dòng điện sét gây ngắn mạch tạm thời) hoặc khi đóng các máy biến áp đầu vào đường dây (dòng điện kích từ không tải của máy biến áp có thể vượt quá trị số đặt của bảo vệ cắt nhanh ), thông thường người ta cho bảo vệ làm việc với đo trễ khoảng 50-80 mh giây. Với lưới điện có trung điểm nối đất trực tiếp đẻ chống cả ngắn mạch một pha người ta sử dụng sơ đồ ba máy biến dòng và ba rơle nối hình sao đầy đủ, hoặc ba máy biến dòng nối theo bộ lọc thứ tự không và một rơle dòng điện phản ứng theo dòng thứ tự không I0 . 26 Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không thường có độ nhạy cao hơn và vùng bảo vệ ổn định hơn khi chế độ vận hành của hệ thống thay đổi . Ở lưới điện có trung điểm cách điện co thể sử dụng sơ đồ bảo vệ cắt nhanh với hai máy biến dòng và hai rơle nối hình chữ V . Đối với các đường dây có hai nguồn cung cấp nếu bảo vệ cắt nhanh đặt ở hai đầu đường dây không có bộ phận định hướng công suất thì dòng điện khởi động ở cả hai đầu phải chọn theo dòng ngắn mạch lớn nhất xảy ra trên một trong hai thanh góp đường dây . b. Bảo vệ so lệch dòng Ngày nay ở Việt Nam bảo vệ so lệch dòng điện không chỉ sử dụng để bảo vệ máy phát, máy biến áp mà nó đã được sử dụng khá phổ biến để bảo vệ lưới truyền tải. Để nâng cao độ nhạy của bảo vệ so lệch dòng điện các hãng chế tạo rơle số đã phát minh ra loại rơle so lệch dòng điện có hãm, cộng với sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống truyền tín hiệu mà loại rơle này đã dần khắc phục được các nhược điểm cơ bản của mình bằng phương pháp so sánh tín hiệu dòng điện ở hai đầu ĐZ thông qua các I1SI2Sthiết bị truyền tin thay cho việc dùng dây dẫn phụ. Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ so lệch có hãm 27 Nếu sự sai lệch giữa hai dòng điện vượt quá trị số cho trước thì bảo vệ sẽ tác động vì vậy gọi là bảo vệ so lệch dòng . Vùng tác động của bảo vệ so lệch được giới h._.