Đồ án: Phân tích Hệ thống điện tự dùng của Nhà máy điện Sông Hậu 1

Đồ án phân tích chi tiết hệ thống điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1. Tài liệu bao gồm sơ đồ, thông số kỹ thuật và vận hành.

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Dương Thanh
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Anh Nguyện
• Trường học: Trường đại học Cần Thơ, Trường Bách Khoa, Khoa Kỹ Thuật Điện
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
• Đề tài: Hệ Thống Điện Tự Dùng Của Nhà Máy Điện Sông Hậu 1
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Cần Thơ

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1

Nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1 là một trong những công trình năng lượng quan trọng của Việt Nam, được xây dựng bởi Tập đoàn Dầu khí Việt Nam. Nhà máy được khởi công ngày 16/05/2015 với tổng mức đầu tư khoảng 2,1 tỷ USD và đặt tại ấp Phú Xuân, thị trấn Mái Dầm, huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang, cách thành phố Cần Thơ khoảng 12 km. Nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1 sở hữu công suất tinh khoảng 1.200 MW với 2 tổ máy, mỗi tổ máy bao gồm 1 lò hơi, 1 tuabin và 1 máy phát điện. Hiệu suất thô của nhà máy đạt 41% với nhiên liệu chính là than Bitum và Á Bitum nhập khẩu từ Australia và Indonesia. Dự kiến điện năng sản xuất hằng năm khoảng 7,8 TWh, đóng góp đáng kể vào cấp điện cho hệ thống điện quốc gia.

1.1. Vị trí và Quy mô Nhà máy

Nhà máy được xây dựng trên khu đất diện tích 115,2 ha tại vị trí chiến lược gần thành phố Cần Thơ. Vị trí nhà máy cách cửa Định An 66 km về phía thượng nguồn và cách thành phố Hồ Chí Minh 180 km, giúp tối ưu hóa việc vận chuyển nhiên liệu và phân phối điện. Quy mô công suất 1.200 MW làm cho đây là một trong những nhà máy nhiệt điện lớn nhất khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng.

1.2. Thông số Kỹ thuật Chính

Thông số kỹ thuật nhà máy bao gồm 2 tổ máy với cấu hình một tổ: 1 lò hơi kiểu trực lưu sử dụng công nghệ than phun, 1 tuabin và 1 máy phát điện. Lò hơi được thiết kế với thông số hơi siêu tới hạn (SC), đạt hiệu suất thô 41% dựa trên nhiệt trị cao. Thời gian vận hành tương đương công suất đặt 6.500 giờ/năm, cấp điện áp đấu nối hệ thống điện quốc gia 500kV, đảm bảo ổn định và an toàn cho lưới điện toàn quốc.

II. Hệ thống Điện Tự dùng 11kV

Hệ thống điện tự dùng 11kV là một phần quan trọng trong kiến trúc điện của nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1, cung cấp điện cho các thiết bị phụ trợ và hệ thống điều khiển. Hệ thống này được thiết kế với nhiều thanh cái (Bus Bar) kết nối với nhau thông qua các bộ chuyển đổi nhanh FBT (Fast Bus Transfer), đảm bảo độ tin cậy và khả năng dự phòng cao. Các thanh cái 11kV bao gồm SWGR 1A, 1B, 2A, 2B, cùng với Station A/B, ESP-FGD A/B, CHS A/B được kết nối với các MBA (Motor Control Center) để cấp điện cho các phụ tải khác nhau. Hệ thống 11kV sử dụng relay bảo vệ REF615 hiện đại, máy cắt có dung lượng định mức phù hợp, đảm bảo an toàn điện và khả năng phát hiện sự cố nhanh chóng, giúp bảo vệ toàn bộ hệ thống điện nhà máy.

2.1. Cấu trúc và Thanh cái 11kV

Thanh cái 11kV bao gồm SWGR 1A, 1B cấp cho Unit 1 với các phụ tải chính như máy quạt, máy bơm, hệ thống điều hòa. SWGR 2A, 2B cấp cho Unit 2 với các phụ tải tương tự. Station A/B cấp cho các phụ tải trạm, ESP-FGD A/B cung cấp cho hệ thống xử lý khí thải, CHS A/B cấp cho hệ thống xử lý than. Các thanh cái được kết nối qua bộ FBT cho phép chuyển đổi nhanh khi xảy ra sự cố, đảm bảo liên tục cấp điện.

2.2. Hệ thống Bảo vệ và Relay

Hệ thống bảo vệ 11kV sử dụng relay REF615 của ABB, thiết bị bảo vệ hiện đại có khả năng phát hiện các sự cố như quá tải, ngắn mạch, mất pha. Các thông số cài đặt relay được điều chỉnh phù hợp với đặc tính của từng mạch, máy cắt 11kV có dung lượng định mức cao, đảm bảo cắt nhanh sự cố. Hệ thống bảo vệ được giám sát 24/7 qua tủ điều khiển MBA, cho phép vận hành viên phát hiện và xử lý sự cố kịp thời.

III. Hệ thống Điện Tự dùng 400V và Phụ tải

Hệ thống điện tự dùng 400V là mức điện áp thứ cấp cung cấp điện cho các thiết bị công nghiệp, hệ thống HVAC, máy bơm, quạt và các tải công suất nhỏ hơn. Hệ thống này được cấp điện từ các MBA 11/0.4 kV kết nối với thanh cái 11kV, đảm bảo cân bằng tải và độ tin cậy cao. Các thanh cái 400V được thiết kế với khả năng liên kết với nhau thông qua máy cắt Bustie, cho phép chuyển tải khi một thanh cái bị mất điện. Phụ tải 400V được phân bổ từ các Unit 1A, 1B, Unit 2A, 2B, Station A/B, ESP-FGD A/B và CHS A/B, mỗi nhóm phụ tải được lựa chọn kỹ lưỡng để tối ưu hóa hiệu suất vận hành nhà máy.

3.1. Phân bố Phụ tải và MBA

Các MBA (Motor Control Center) 11/0.4 kV được cài đặt tại các vị trí chiến lược, cung cấp điện cho phụ tải 400V. Unit 1A, 1B cấp cho các máy quạt, máy bơm, hệ thống điều hòa không khí. Unit 2A, 2B cấp cho các tải tương tự nhưng thuộc Unit 2. Station A/B cung cấp cho các thiết bị trạm, ESP-FGD A/B cấp cho hệ thống xử lý khí thải và tro bay, CHS A/B cấp cho hệ thống vận chuyển và xử lý than, đảm bảo cân bằng tải trên các thanh cái 400V.

3.2. Máy cắt 400V và Bảo vệ

Máy cắt 400V có dung lượng đáp ứng yêu cầu cắt dòng ngắn mạch lớn, trang bị relay REF615 hoặc tương đương. Các máy cắt được lắp đặt với khả năng hoạt động tự động khi phát hiện sự cố, giảm thời gian ngừng điện. Hệ thống bảo vệ 400V được kết nối với MBA chính, cho phép điều khiển và giám sát từ tủ điều khiển trung tâm, đảm bảo an toàn cho toàn bộ phụ tải 400V.

IV. Hệ thống Nguồn Dự phòng và Điều khiển

Hệ thống nguồn dự phòng của nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1 bao gồm máy phát Diesel khẩn cấp EDG công suất 1500kVA (2x200%), hệ thống UPS AC, và hệ thống DC 220V, đảm bảo cấp điện liên tục cho các thiết bị quan trọng. Máy phát Diesel EDG được kích hoạt tự động khi nhà máy mất điện từ lưới, đảm bảo các tải quan trọng tiếp tục hoạt động. Hệ thống UPS trang bị bình ắc quy có dung lượng lớn, cung cấp điện cho các tải cấp 1 trong thời gian chuyển tiếp. Hệ thống DC 220V cấp điện cho các khóa điều khiển, relay, hệ thống báo hiệu, đảm bảo vận hành an toàn của nhà máy. Toàn bộ hệ thống được giám sát qua màn hình HMI hiện đại, cho phép vận hành viên kiểm soát và điều khiển từ trung tâm điều độ.

4.1. Máy phát Diesel EDG và Hệ thống UPS

Máy phát Diesel EDG 1500kVA được trang bị hệ thống khởi động tự động, phát động trong vòng vài giây khi phát hiện mất điện. Công suất 2x200% đảm bảo khả năng dự phòng dư dả cho các tải cấp 1. Hệ thống UPS AC sử dụng bình ắc quy chất lượng cao, cung cấp điện liên tục cho các tải quan trọng như hệ thống điều khiển, giám sát. Cả hai hệ thống được kiểm tra định kỳ để đảm bảo sẵn sàng hoạt động bất kỳ lúc nào.

4.2. Hệ thống DC 220V và Giám sát HMI

Hệ thống DC 220V cấp điện cho các khóa điều khiển khởi động máy cắt, relay bảo vệ, hệ thống báo hiệu, đèn tín hiệu. Bình ắc quy DC được bảo trì định kỳ, kiểm tra dung lượng và hiệu suất. Màn hình HMI giám sát trạng thái toàn bộ hệ thống điện, hiển thị thông số điện áp, dòng điện, công suất, cho phép vận hành viên điều khiển máy cắt, chuyển đổi tải từ khoảng cách.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SÔNG HẬU 1 Nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1 thuộc Trung tâm điện lực Sông Hậu do Tập đoàn Dầu khí Việt Nam làm Chủ đầu tư được lựa chọn xây dựng trên khu đất thuộc ấp Phú Xuân, thị trấn Mái Dầm, huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang cách thành phố Cần Thơ khoảng 12 km, cách cửa Định An 66 km về phía thượng nguồn và cách thành phố Hồ Chí Minh 180 km. Tổng diện tích đất sử dụng của NMNĐ Sông Hậu 1 và các hạng mục dùng chung là 115,2 ha. Nhà máy được khởi công xây dựng ngày 16/05/2015 với tổng mức đầu tư dự án khoảng 2,1 tỷ USD. Các thông số kỹ thuật chính của NMNĐ Sông Hậu 1: - Công suất tinh: khoảng 1.200 MW; - Số tổ máy: 02; - Cấu hình một tổ máy: 01 lò hơi +01 tuabin +01 máy phát; - Lò hơi: Kiểu trực lưu sử dụng công nghệ than phun (PC đốt trực tiếp), thông số hơi siêu tới hạn (SC); - Hiệu suất thô: 41% (nhiệt trị cao); - Nhiên liệu chính sử sụng: Than Bitum và Á Bitum nhập khẩu từ Australia và Indonesia; - Nhiên liệu phụ: Dầu DO; - Thời gian vận hành: tương đương công suất đặt 6.500 giờ/năm; - Điện năng sản suất: hằng năm khoảng 7,8 TWh; - Cấp điện áp: đấu nối với hệ thống điện quốc gia 500kV; Hệ thống điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện Sông hậu 1 bao gồm các cấp điện áp 22 kV, 11 kV, 690V, 400 V/230 V AC, 220V DC, cung cấp phụ tải cho tổ máy.

Nguồn tự dùng của tổ máy được cung cấp bởi máy biến áp tự dùng TD911(TD921), TD912(TD922) thông qua máy biến áp chính của tổ máy T1/T2. Hai tổ máy cũng có thể vận hành chế độ House Load khi hệ thống lưới điện 500kV sự cố. Trong trường hợp nhà máy mất điện toàn diện, hai máy phát diesel khẩn cấp 1500 kVA (EDG 1 & 2) x 200% cung cấp nguồn khẩn cấp đến các phụ tải thiết yếu qua tủ SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -1- Đồ án Hệ thống điện đóng cắt 400 V EDG để ngừng máy an toàn. Mỗi EDG có khả năng cung cấp nguồn khẩn cấp cho cả hai tổ máy.

SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -2- Đồ án Hệ thống điện CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN Hình 2.1: Tổng quan hệ thống điện tự dùng 22KV Hình 2.2: Tổng quan hệ thống điện tự dùng 11KV SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -3- Đồ án Hệ thống điện 2.1 Chức năng và nhiệm vụ - Hệ thống điện tự dùng của nhà máy nhiệt điện Sông hậu 1 bao gồm các cấp điện áp 22 kV, 11 kV, 690V, 400 V/230 V AC, 220V DC, cung cấp phụ tải cho tổ máy. - Nguồn tự dùng của tổ máy được cung cấp bởi máy biến áp tự dùng TD911(TD921), TD912(TD922) thông qua máy biến áp chính của tổ máy T1/T2 - Hai tổ máy cũng có thể vận hành chế độ House Load khi hệ thống lưới điện 500kV sự cố. - Trong trường hợp nhà máy mất điện toàn diện, hai máy phát diesel khẩn cấp 1500 kVA (EDG 1 & 2)x200% cung cấp nguồn khẩn cấp đến các phụ tải thiết yếu qua tủ đóng cắt 400 V EDG để ngừng máy an toàn. Mỗi EDG có khả năng cung cấp nguồn khẩn cấp cho cả hai tổ máy - Trong trường hợp đặc biệt khi hệ thống dùng nguồn AC từ thanh cái 400V ESS không vận hành được thì hệ thống ACCU sẽ cấp nguồn cho các thiết bị 400/230V AC UPS và 220V DC.

Mỗi tổ máy gồm hai hệ thống DC, một hệ thống lấy nguồn từ tổ máy 01, một hệ thống lấy nguồn từ tổ máy 02 và ngược lại. - Các thanh cái được liên kết với nhau qua các MC liên lạc Bus TIE khi nguồn cấp hoặc máy cắt InCom cấp nguồn bị sự cố. - Hệ thống có các khóa liên động để ngăn ngừa việc cấp cùng lúc cho cùng một thanh cái từ hai nguồn khác nhau. Hệ thống chuyển đổi tự dùng nhanh (FBT) cho phép cung cấp qua lại giữa các mạch tự dùng qua máy cắt liên lạc khi một mạch bị gián đoạn - Hệ thống AST dùng để chuyển đổi nguồn các TC 400V.

SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -4- Đồ án Hệ thống điện Hình 2.3: Sơ đồ single line hệ thống điện nhà máy điện Sông Hậu 1 Hình 2.4: Màn hình giám sát, điều khiển MBA chính T1 và MBA tự dùng 911, 912 2.2 Hệ thống điện tự dùng 11kV - Các MBA TD911(921) 35MVA, TD912(922) 70MVA được đấu nối tại vị trí giữa máy cắt đầu cực 22kV và MBA chính. Phía hạ MBA chính nối đến các TC 11kV UNIT 1A, 1B, 2A, 2B (P1BBA01, P1BBA02, P2BBA01, P2BBA02). SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -5- Đồ án Hệ thống điện - Thanh cái 11kV STATION A (P0BBB01) và thanh cái 11kV STATION B (P0BBB02) được nối từ thanh cái 11kV UNIT 1B và UNIT 2B. - Thanh cái 11kV FGD/ESP A (P1BBC01) và B (P2BBC01) được nối từ thanh cái 11kV UNIT 1A và UNIT 2A.

- Thanh cái 11kV CHS A (P0BBD01) và CHS B (P0BBD01) được nối từ thanh cái 11kV STATION A và STATION B. - Các thanh cái 11kV được liên kết với nhau qua các MC liên lạc Bus TIE khi nguồn cấp hoặc máy cắt InCom cấp nguồn bị sự cố. - Hệ thống chuyển đổi tự dùng nhanh (FBT) cho phép cung cấp qua lại giữa các mạch tự dùng qua máy cắt liên lạc khi có một mạch bị gián đoạn Các MBA TD911(921) 35MVA, TD912(922) 70MVA kết nối Thanh cái 11kV UNIT 1A, 1B, 2A, 2B (P1BBA01, P1BBA02, P2BBA01, P2BBA02) cung cấp cho các phụ tải như sau: Hình 2.5: Thanh cái 11KV 1A và phụ tải SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -6- Đồ án Hệ thống điện Hình 2.6: Thanh cái 11KV 1B và phụ tải Hình 2.7: Thanh cái 11KV 2A và phụ tải SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -7- Đồ án Hệ thống điện Hình 2.8: Thanh cái 11KV 2B và phụ tải Các thanh cái 11kV 1A, 1B, 2A, 2B còn được cấp nguồn dự phòng thông qua bộ chuyển đổi Fast Bus Transfer : - Thanh cái 11kV UNIT 1A sẽ được cấp nguồn dự phòng từ Thanh cái 11kV UNIT 1B bằng máy cắt liên lạc BUS TIE 1A (1A&1B) trong trường hợp hệ thống nguồn cấp chính cho thanh cái 1A bất thường. - Trường hợp tương tự cho Thanh cái 11kV UNIT 2A sẽ được cấp nguồn dự phòng từ Thanh cái 11kV UNIT 2B bằng máy cắt liên lạc BUS TIE 2A (2A&2B) trong trường hợp hệ thống nguồn cấp chính cho thanh cái 2A bất thường.

- Thanh cái 11kV UNIT 1B của tổ máy số 1 và UNIT 2B của tổ máy số 2 liên kết qua máy cắt liên lạc BUS TIE 2B (1B&2B) trong trường hợp hệ thống nguồn cấp cho thanh cái 1B hoặc 2B bất thường thông qua bộ chuyển đổi nhanh FBT ( Fast Bus Transfer ) SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -8- Đồ án Hệ thống điện Hình 2.9: Sơ đồ bộ chuyển đổi nhanh FBT (Fast Bus Transfer ) nối thanh cái 11KV SWGR 1B và 2B Thanh cái 11kV STATION A (P0BBB01) và thanh cái 11kV STATION B (P0BBB02) được nối từ thanh cái 11kV UNIT 1B và UNIT 2B cung cấp cho phụ tải: SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -9- Đồ án Hệ thống điện Hình 2.10: Thanh cái Station A và các phụ tải Hình 2.11: Thanh cái Station B và các phụ tải - Thanh cái 11kV STATION A và 11kV STATION B của 2 tổ máy số liên kết qua máy cắt liên lạc BUS TIE STATION (A&B) trong trường hợp hệ thống nguồn cấp cho thanh cái STATION A hoặc STATION B bất thường thông qua bộ chuyển đổi nhanh FBT (Fast Bus Transfer ) Hình 2.12: Sơ đồ bộ chuyển đổi nhanh FBT (Fast Bus Transfer ) nối thanh cái 11KV Station A và B Thanh cái 11kV FGD/ESP A (P1BBC01) và B (P2BBC01) được nối từ thanh cái 11kV UNIT 1A và UNIT 1B cung cấp cho các phụ tải SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -10- Đồ án Hệ thống điện Hình 2.13: Thanh cái 11KV ESP/FGD A và phụ tải Hình 2.14: Thanh cái 11KV FGD/ ESP B và phụ tải - Thanh cái 11kV FGD/ESP A và 11kV FGD/ESP B của 2 tổ máy số liên kết qua máy cắt liên lạc BUS TIE FGD/ESP (A&B) trong trường hợp hệ thống nguồn cấp cho thanh cái FGD/ESP A hoặc FGD/ESP B bất thường thông qua bộ chuyển đổi nhanh FBT (Fast Bus Transfer ) tương tự thanh cái Station. SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -11- Đồ án Hệ thống điện Hình 2.15: Sơ đồ bộ chuyển đổi nhanh FBT (Fast Bus Transfer ) nối thanh cái 11KV FFD/ESP A và B Thanh cái 11kV CHS A (P0BBD01) và CHS B (P0BBD01) được nối từ thanh cái 11kV STATION A và STATION B cung cấp cho các phụ tải Hình 2.16: Thanh cái 11KV CHS A SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -12- Đồ án Hệ thống điện Hình 2.17: Thanh cái 11KV CHS B - Thanh cái 11kV CHS A và 11kV CHS B của 2 tổ máy số liên kết qua máy cắt liên lạc BUS TIE CHS A (A&B) trong truờng hợp hệ thống nguồn cấp cho thanh cái CHS A hoặc CHS B bất thường thông qua bộ chuyển đổi nhanh FBT (Fast Bus Transfer) tương tự thanh cái station.18: Sơ đồ bộ chuyển đổi nhanh FBT (Fast Bus Transfer ) nối thanh cái 11KV CHS A và B 2.3 Hệ thống điện tự dùng 0.4 kV Cung cấp từ 11kV Unit đến thanh cái 400V SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -13- Đồ án Hệ thống điện Hình 2.19: Màn hình hiện thị cấp nguồn từ thanh cái 11KV Unit đến thanh cái 400V Bảng 2.1: Phụ tải 400V cung cấp từ 11kV Unit 1A, 1B Thiết bị KKS Dòng điện định mức (A ) TC 400V boiler 1A P1BFA01 3200 TC 400V tua bin 1A P1BFB01 3200 TC 400V boiler 1B P1BFA02 3200 TC 400V tua bin 1B P1BFB02 3200 - Các TC 400V boiler và 400V tua bin cấp nguồn cho các phụ tải 400V khu vưc lò hơi, tua bin và các thanh cái BLR MCC-1A, BLR MCC-1B, TBN MCC-1A, TBN MCC-1B. - TC 400V Boiler 1A và 1B liên kết với nhau qua MC liên lạc TIE (BLR 1AB) và được thực hiện bởi bộ chuyển nguồn AST. - TC 400V Tua bin 1A và 1B liên kết với nhau qua MC liên lạc TIE (TBN 1AB) và được thực hiện bởi bộ chuyển nguồn AST Bảng 2.2: Phụ tải 400V cung cấp từ 11kV Unit 2A, 2B Thiết bị KKS Dòng điện định mức (A ) TC 400V boiler 2A P2BFA02 3200 TC 400V tua bin 2A P2BFB02 3200 TC 400V boiler 2B P2BFA02 3200 TC 400V tua bin 2B P2BFB02 3200 SVTH: Nguyễn Hoàng Dương Thanh Trang -14- Đồ án Hệ thống điện Các TC 400V boiler và 400V tua bin cấp nguồn cho các phụ tải 400V khu vưc lò hơi, tua bin và các thanh cái BLR MCC-2A, BLR MCC-2B, TBN MCC-2A, TBN MCC-2B.