Hệ thống tự dùng của nhà máy điện

Trong nhà máy điện ngoài các thiết bị chính như lò hơi, tuabin, máy phát,… còn có nhiều loại cơ cấu khác nhau để phục vụ hay tự động hóa quá trình công tác của các tổ máy. Tất cả những cơ cấu này cùng với các động cơ điện kéo chúng, mạng điện, thiết bị phân phối, máy biến áp giảm áp, nguồn năng lượng độc lập, hệ thống điều khiển, tín hiệu, thắp sáng … tạo thành hệ thống tự dùng của nhà máy.

Tính đảm bảo của hệ thống tự dùng quyết định đến sự làm việc đảm bảo của toàn bộ nhà máy điện. Vì vậy hệ thống tự dùng yêu cầu phải có độ tin cậy cao, nhưng đồng thời phải đảm bảo tính kinh tế.

Nguồn cung cấp điện và các cấp điện áp tự dùng trong nhà máy điện

Điện áp tự dùng được sử dụng chủ yếu là cấp 6 KV và 0,4 KV (380V/220V). Cấp 6KV được dùng để cấp cho các động cơ công suất lớn hơn 200 KW, cấp 0,4 KV cấp cho các động cơ công suất bé hơn, thắp sáng, tín hiệu,…

Cấp điện áp 3 KV không dùng vì giá thành động cơ 3 KV và 6 KV không lệch nhau nhiều nhưng phí tổn kim loại màu và tổn thất trong mạng 3KV lớn hơn rất nhiều so với cấp 6KV. Hơn nữa dùng cấp 6KV còn có ưu điểm là:

  • Tăng được công suất đơn vị của các động cơ.
  • Tăng được công suất của MBA chính nên có thể chọn số lượng MBA ít hơn.
  • Điều khiển tự mở máy tốt hơn.

Nguồn điện tự dùng làm việc trong nhà máy điện thường lấy trực tiếp từ bản thân nhà máy điện (lấy ngay từ thanh góp điện áp hoặc qua kháng điện nếu nhà máy điện có xây dựng thiết bị phân phối cấp điện áp; lấy qua kháng điện nếu cấp điện áp tự dùng bằng cấp điện áp máy phát).

Trong nhà máy điện sử dụng sơ đồ bộ MF-MBA, thì điện tự dùng có thể trích từ đầu cực máy phát hoặc từ thiết bị phân phối điện áp cao như hình.  

nguồn điện tự dùng

Ngoài ra trong nhà máy nhiệt điện có thể dùng tổ TB-MF phụ như hình (H.a). Hơi được lấy từ tuabin chính, còn máy phát thi độc lập, không nói với các máy phát chính của nhà máy.

Hoặc dùng máy phát phụ nối đồng trục với máy phát chính (H.b).

Tất cả các nguồn điện tự dùng theo phương án trên cũng không thể tuyệt đối đảm bảo tin cậy cung cấp điện cho tự dùng được. Vì vậy ngoài nguồn tự dùng làm việc, còn phải có nguồn tự dùng dự trữ. Đó có thể là các MBA nối với thanh góp đáp cao có liên lạc với hệ thống. Trong trường hợp này nếu cả NMĐ bị mất điện thì vẫn còn điện tự dùng dự trữ lấy từ hệ thống về. Nhưng trường hợp sự cố NMĐ trùng với sự cố hệ thống thi mắt toàn bộ điện tự dùng. Vì vậy trong NMĐ còn phải đặt thêm các nguồn độc lập như ắc quy, máy phát điện, tua bin khí.

Chọn số lượng và công suất MBA tự dùng

Chọn MBA tự dùng làm việc

Để cung cấp cho các thiết bị tự dùng phải xây dựng thiết bị phân phối ở 2 cấp điện áp 6 KV và 0,4 KV, vì vậy cần phải dùng 2 loại máy biến áp :

  • MBA tự dùng bậc 1: Từ cấp điện áp MF xuống cấp 6KV.
  • MBA tự dùng bậc 2: Từ cấp 6KV xuống 0,4KV.

Phụ tải của hệ thống tự dùng được phân phối đều cho các phân đoạn. Mỗi phân đoạn được nối với nguồn tự dùng làm việc, các phụ tải tự dùng riêng của từng tổ máy lò hơi – tuabin được lấy từ phân đoạn tự dùng riêng rẻ. Các phụ tải tự dùng chung như vận chuyển than, chuẩn bị nhiên liệu, có thể được chia đều cho các phân đoạn tự dùng, ở các TTNĐ thường có thanh góp tự dùng đặc biệt để cấp điện cho tự dùng chung, nhưng khi đó số lượng MBA sẽ tăng lên.

Công suất định mức của MBA tự dùng làm việc được cung cấp từ TBPP tự dùng 6KV được xác định gần đúng theo biểu thức sau :

công suất đm của MBA

Trong đó :

  • S1 :Công suất định mức của MBA tự dùng làm việc bậc 1 .
  • ΣP1 :Tổng công suất tính toán trên trục cơ của các máy công tác có động cơ cấp 6KV nói vào phân đoạn đang xét.
  • K1 :Hệ số đồng thời.
  • η1, cosφ1 :Hiệu suất và hệ số công suất trung bình của các động cơ 6KV.
  • ΣS2 :Tổng công suất định mức của các MBA bậc 2 nối vào phân đoạn đang xét.
  • K2 : Hệ số đồng thời của các máy biến áp bậc 2.
  • Tỷ số K11.cosφ1 thường chọn bằng 0,9
  • K2 cũng lấy gần bằng 0,9 nên ta có:

S1 ≥ ( ΣP+ ΣS2).0,9

  • Trường hợp phải đặt kháng điện thay cho MBA bậc 1 thì kháng điện được chọn theo dòng điện cực đại qua kháng.
  • Trường hợp phải đặt kháng điện thay cho MBA bậc 1 thì kháng điện được chọn theo dòng điện cực đại qua kháng.

MBA bậc 2 có nhiệm vụ cung cấp cho các động cơ 380/220V và thắp sáng. Phụ tải tự dùng cấp 0.4KV ở các NMNĐ khoảng (10-30)% tự dùng tổng, còn ở các TTNĐ thì có thể cao hơn. MBA 6/0,4 KV thường đặt ở các tâm phụ tải như gian máy, gian lò, ở thiết bị phân phối…

MBA 630KVA và 1000KVA được dùng phổ biến. MBA trên 1000VA không sử dụng vì sẽ làm dòng ngắn mạch trong mạng 0,4KV rất lớn và vốn đầu tư cho thiết bị ở mạng điện này tăng lên. Với (5 – 6) MBA tự dùng làm việc thường đặt một MBA dự trữ nguội.

Thanh góp 0,4KV được phân đoạn để hạn chế dòng ngắn mạch và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Các phân đoạn này được cung cấp bằng biến áp tự dùng làm việc và nguồn dự trữ

MBA bậc 2 cùng được chọn như MBA bậc 1: Công suất định mức của máy biến áp làm việc bậc 2 có thể xác định như sau :

S2 ≥ ΣP2. K22. cosφ2

  • ΣP2: Tổng công suất tính toán của các máy làm việc với động cơ 380V và các phụ tải khác nối với MBA đang xét [KW].
  • K2: Hệ số đồng thời của các thiết bị cấp 0,4 KV.
  • η2 và cosφ2: Hiệu suất và hệ số cosφ trung bình của động cơ 380V.
  • K22. cosφ2 = (0,35 – 0,85) tùy thuộc vào điều kiện của các động cơ.

Chọn số lượng và công suất MBA tự dùng dự trữ

Như đã trình bày ở trên, để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho tự dùng ngoài tự dùng chính còn phải có nguồn điện tự dùng dự trữ. Trong nhà máy nhiệt điện trích hơi có thiết bị phân phối ở cấp UF, MBA tự dùng làm việc được nối với thanh góp cấp UF có liên hệ với hệ thống qua biến áp liên lạc B1.

thanh dẫn tự dùng dự trữ

Trong trường hợp máy phát F1 bị cắt ra thì tự dùng vẫn được cung cấp qua BATD. Khi BATD bị sự cố thì hai máy cắt MC2 và MC3 cắt ra, sau đó tự động đóng nguồn tự dùng dự trữ (TĐD) đưa tín hiệu đóng MC6 và MC4, BATD dự trữ được đưa vào làm việc để cung cấp điện cho tự dùng. Khi ngắn mạch trên thanh góp cấp UF thì MC1 và MC7 bị cắt ra, lúc này bảo vệ rơle điện áp thấp sẽ cắt MC3, MC2 sau đó TĐD đưa tín hiệu đóng MC6 và MC4.

Chú ý: Khi MBA tự dùng làm việc bị sự cố thì MBA tự dùng dự trữ phải được đóng tức thời để duy trì sự lâm việc bình thường cho thanh góp tự dùng do đó yêu cầu tổ nối dây của MBA tự dùng làm việc và tự dùng dự trữ phải phối hợp với nhau sao cho điện áp trên thanh góp tự dùng dự trữ và điện áp trên thanh góp tự dùng làm việc phải đồng pha.

Ở các TTNĐ có sử dụng thiết bị phân phối cấp UF, khi số biến áp tự dùng làm việc nhỏ hơn hoặc bằng 6 thì chỉ cần đặt 1 MBATD dự trữ, còn nếu lớn hơn 6 thì chọn 2 MBATD dự trữ.

Ở TTNĐ dự trữ cho cấp 0,4 KV cũng được lấy qua MBA 6/0,4KV. Số lượng MBA được chọn theo nguyên tắc trên, và chọn công suất MBA ≤ 1.000KVA.

Trong các nhà máy nhiệt điện nối bộ, thì MBA tự dùng dự trữ được nối vào thanh góp điện áp cao (hình dưới).

MBATD nối vào thanh góp điện áp cao

MBA tự dùng dự trữ phải thay thế được bất kỳ một MBA làm việc nào khi cần sửa chữa. Ví dụ, nếu BATD1 bị cắt ra khỏi bộ, bộ B1 làm việc với toàn bộ phụ tải, thì khi đó phân đoạn tự dùng PD1 được cung cấp từ BATD dự trữ.

Tình trạng làm việc này có thể kéo dài trong suốt thời gian sửa chữa BATD1, trong lúc này nếu xảy ra sự có một bộ khác, chẳng hạn B2, để đảm bảo cho bộ này ngừng làm việc thì đảm bảo cung cấp điện cho hàng loạt các cơ cấu tự dùng của bộ này. Do đó MBATD dự trữ phải tải thêm lượng công suất này. Sau khi bộ số 2 ngừng, phải khởi động tổ máy khác đang nghỉ, chẳng hạn B3, để khởi động B3 thì phải lấy điện tự dùng từ BATD dự trữ. Vì vậy MBA này không chỉ làm nhiệm vụ dự trữ cho MBA tự dùng làm việc mà còn phải đảm bảo cấp điện tự dùng khi dừng hay khởi động một tổ máy khác, nên nó còn gọi là máy biến áp tự dùng dự trữ khởi động. 

Để đảm bảo điều kiện này, công suất BATD dự trữ phải chọn lớn hơn hoặc bằng 1,5 lần công suất phụ tải cực đại của TD làm việc, và phải chú ý đến khả năng quá tải bình thường của BATD dự trữ vì nó thường nghỉ hoặc non tải.

Ngoài ra còn phải chú ý đến điều kiện tự khởi động các động cơ tự dùng.

Khi BATD làm việc bị cắt ra (khi đổ các động cơ vẫn còn nối vào phân đoạn tự dùng) tốc độ động cơ giảm dần, thời gian tự dùng mắt điện thường từ (1 – 2,5)s. Khi nguồn tự dùng dự trữ được đóng vào dưới tác dụng của thiết bị tự động đóng nguồn dự phòng TDD (ABP) thì các động cơ không bị cắt ra đồng thời tăng tốc độ. Hiện tượng này gọi là hiện tượng tự khởi động của các động cơ. Dòng khởi động của các động cơ không đồng bộ rất lớn dẫn đến tăng tổn thất điện áp trong cuộn dây của MBA tự dùng dự trữ, do vậy điện áp trên phân đoạn tự dùng giảm nhiều so với định mức có thể làm các động cơ không tự khởi động được, dẫn đến việc phải dừng cả bộ. Để đảm bảo điều kiện tự khởi động của các động cơ cần phải giảm ngắn thời gian mất điện, khi cắt BATD chỉ cho phép còn đóng một số động cơ của các cơ cấu tự dùng quan trọng, còn những động cơ không quan trọng phải cắt ra và cần phải giảm điện kháng của máy biến áp tự dùng dự trữ. Nhưng điều này lại mâu thuẫn với việc hạn chế dòng ngắn mạch, và vì vậy chỉ dùng các BATD có Un% ≥ 13%.

Phương pháp dự trữ cho tự dùng như trên gọi là dự trữ rõ (nguội) vì có MBA dự trữ riêng bình thường không làm việc.

Ngoài ra còn có phương pháp dự trữ kín (nóng), bình thường các MBATD làm việc song song, nhưng khi một MBA sự cố thì các máy còn lại với khả năng quá tải sự cố cho phép vẫn đảm bảo tải được cả công suất tự dùng của phân đoạn vừa mất.


Tài liệu thiết kế điện hợp chuẩn – Bạn đã có ???
Xem tại đây: https://vnk.edu.vn/tai-lieu-thiet-ke-dien-hop-chuan/

Chọn số lượng và công suất MBA tự dùng
5 (100%) 2 votes