Giáo trình Vận hành và điều khiển hệ thống điện: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH

ThS. Nguyễn Thanh Tùng (Chủ biên)
ThS. Nguyễn Thị Thương Duyên

GIÁO TRÌNH
VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN
DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC
(LƯU HÀNH NỘI BỘ)

QUẢNG NINH - 2014


LỜI MỞ ĐẦU
Giáo trình Vận hành và điều khiển hệ thống điện được biên soạn là nhằm đáp
ứng làm tài liệu học tập cho sinh viên bậc Đại học, ngành công nghệ kĩ thuật điện của
Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, đồng thời còn là tài liệu tham khảo cho
sinh viên, giáo viên, cán bộ quản lí trong và ngoài ngành điện, và phục vụ cho sự
nghiệp đào tạo, cải cách giáo dục của Bộ giáo dục và Đào tạo.
Giáo trình “Vận hành và điều khiển hệ thống điện” được biên soạn với mục
đích giới thiệu cung cấp những kiến thức cơ bản về tính tốn, dự báo, phân bố tối ưu
công suất, về độ tin cậy, phương pháp điều chỉnh điện áp, tần số, phương pháp tính
tốn kinh tế - kĩ thuật,…trong hệ thống điện.
Giáo trình gồm 11 chương:
Chương 1: Vận hành thị trường điện Việt Nam
Chương 2: Đặc điểm kết cấu của các phần tử hệ thống điện
Chương 3: Các phương pháp dự báo điện năng
Chương 4: Dự báo nhu cầu điện năng có xét đến yếu tố mùa và sóng mùa
Chương 5: Phương pháp tính tốn kinh tế - kĩ thuật trong hệ thống điện
Chương 6: Tính tốn phân bố tối ưu cơng suất trong hệ thống điện bằng phương

pháp lagrange
Chương 7: Tính tốn phân bố tối ưu công suất trong hệ thống điện bằng phương
pháp qui hoạch động
Chương 8: Những khái niệm cơ bản về độ tin cậy
Chương 9: Các phương pháp đánh giá độ tin cậy của các sơ đồ cung cấp điện
Chương 10: Chất lượng điện năng và vấn đề điều chỉnh tần số, điện áp trong hệ
thống điện
Chương 11: Tự động hóa việc điều khiển chế độ của hệ thống năng lượng
Giáo trình do tập thể tác giả: Thạc sĩ Nguyễn Thanh Tùng chủ biên và Thạc sĩ
Nguyễn Thị Thương Duyên, Bộ mơn Điện khí hố - Trường Đại học Cơng nghiệp
Quảng Ninh biên soạn.
Tập thể tác giả chân thành cảm ơn BGH Trường Đại học Công nghiệp Quảng
Ninh, lãnh đạo Khoa Điện, cùng các phòng ban nghiệp vụ và các cá nhân đã tạo điều
kiện giúp đỡ động viên để hoàn thành tốt giáo trình này.
Trong quá trình biên soạn, các tác giả đã cố gắng bám sát đề cương chương
trình môn học đã được phê duyệt của Bộ giáo dục và Đào tạo, kết hợp với kinh nghiệm
giảng dạy môn học này trong nhiều năm, đồng thời có chú ý đến đặc thù đào tạo các
ngành của trường.
Do trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn rằng cuốn sách cịn
nhiều thiếu sót. Rất mong bạn đọc góp ý xây dựng.
Quảng Ninh, tháng 05 năm 2014
Các tác giả.


Lời mở đầu
Trang
CHƯƠNG 1: VẬN HÀNH THỊ TRƯỜNG ĐIỆN VIỆT NAM......................1
1.1. Mục tiêu của thị trường điện..........................................................................1
1.2. Mơ hình thị trường điện.................................................................................2
1.3. Hệ thống thông tin phục vụ vận hành hệ thống và vận hành thị trường

điện........................................................................................................................6
1.4. Vận hành thị trường điện việt nam hiện nay..................................................8
1.5. Quy định khởi động đen và khôi phục hệ thống điện quốc gia....................11
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG
ĐIỆN...................................................................................................................12
2.1. Tuabin...........................................................................................................12
2.2. Máy phát điện...............................................................................................16
2.3. Máy biến áp điện lực....................................................................................31
2.4. Động cơ không đồng bộ 3 pha......................................................................42
CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO ĐIỆN NĂNG......................44
3.1. Khái niệm chung...........................................................................................44
3.2. Các phương pháp dự báo nhu cầu điện năng................................................44
3.3. Đánh giá tương quan giữa các đại lượng trong mơ hình dự báo..................46
3.4. Phương pháp bình phương cực tiểu..............................................................49
CHƯƠNG 4: DỰ BÁO NHU CẦU ĐIỆN NĂNG CÓ XÉT ĐẾN YẾU TỐ
MÙA VÀ SÓNG MÙA......................................................................................57
4.1. Đặt vấn đề.....................................................................................................57
4.2. Dự báo nhu cầu điện năng khi xét đến yếu tố mùa......................................57
4.3. Dự báo nhu cầu điện năng theo mơ hình sóng mùa......................................61
CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KINH TẾ – KĨ THUẬT
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN............................................................................65
5.1. Mở đầu..........................................................................................................65
5.2. Xây dựng hàm mục tiêu tính tốn kinh tế – kĩ thuật....................................65
5.3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn điện....................................................................68
5.4. Tính chất đa chỉ tiêu của bài tốn.................................................................70
5.5. Vai trị mơ hình tốn học và bài tốn qui hoạch...........................................71
CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN PHÂN BỐ TỐI ƯU CƠNG SUẤT TRONG HỆ
THỐNG ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP LAGRANGE................................75
6.1. Mở đầu..........................................................................................................75
6.2. Bài toán LAGRANGE..................................................................................75

6.3. Phân bố tối ưu công suất giữa các nhà máy nhiệt điện.................................79
6.4. Thủ tục phân phối tối ưu công suất..............................................................81
6.5. Phân bố công suất tối ưu giữa nhiệt điện và thuỷ điện.................................84
6.6. Đặc điểm và thủ tục phân phối.....................................................................87
CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN PHÂN BỐ TỐI ƯU CƠNG SUẤT TRONG HỆ
THỐNG ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUI HOẠCH ĐỘNG..................97
7.1. Mở đầu..........................................................................................................97
7.2. Thành lập phương trình phiếm hàm BELLMAN........................................99
7.3. Áp dụng......................................................................................................102
7.4. Phương pháp QHĐ khi hàm mục tiêu có dạng tổng...................................104
7.5. Phương pháp QHĐ xác định cơ cấu tối ưu các tổ máy làm việc................107
CHƯƠNG 8: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỘ TIN CẬY.............116


8.1. Mở đầu........................................................................................................116
8.2. Định nghĩa về độ tin cậy.............................................................................117
8.3. Những khái niệm cơ bản............................................................................117
8.4. Áp dụng......................................................................................................123
CHƯƠNG 9: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC
SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN..............................................................................125
9.1. Khái niệm chung.........................................................................................125
9.2. Phương pháp cấu trúc nối tiếp – song song các phần tử............................125
9.3. Qúa trình ngẫu nhiên MARKOV...............................................................132
9.4. Dự trữ công suất tối ưu trong hệ thống điện...............................................142
CHƯƠNG 10: CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ VẤN ĐỀ ĐIỀU CHỈNH
TẦN SỐ, ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN.........................................146
10.1. Các yêu cầu đối với sản xuất điện năng...................................................146
10.2. Các chế độ của hệ thống điện và tính kinh tế của nó...............................147
10.3. Đặc tính tĩnh của phụ tải...........................................................................148
10.4. Quan hệ giữa tần số và điện áp đối với cân bằng công suất.....................149

10.5. Điều chỉnh tần số trong hệ thống điện......................................................154
10.6. Điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện....................................................163
CHƯƠNG 11: TỰ ĐỘNG HÓA VIỆC ĐIỀU KHIỂN CHẾ ĐỘ CỦA HỆ
THỐNG NĂNG LƯỢNG...............................................................................168
11.1. Mở đầu......................................................................................................168
11.2. Tự động hệ thống, đảm bảo độ tin cậy làm việc của hệ thống năng lượng......169
11.3. Tự động điều chỉnh tần số........................................................................175
11.4. Tự động điều chỉnh tần số và dịng cơng suất trao đổi trong các hệ thống
năng lượng hợp nhất..........................................................................................182
11.5. Tự động điều chỉnh điện áp......................................................................188
11.6. Tự động hóa việc phân bố kinh tế cơng suất............................................190
Tài liệu tham khảo.................................................................................................
Mục lục...................................................................................................................


Chương 1
VẬN HÀNH THỊ TRƯỜNG ĐIỆN VIỆT NAM
1.1. Mục tiêu của thị trường điện
* Tạo môi trường cạnh tranh
Tạo môi trường cạnh tranh rõ ràng trong khâu phát điện nhằm đạt được hiệu quả
cao nhất trong cung cấp điện thông qua cơ chế thị trường thay vì độc quyền và điều tiết:
ĐỘC QUYỀN

CẠNH TRANH

Thu nhập = Chi phí + Lợi nhuận

Thu nhập - Chi phí = lợi nhuận

Bị điều

tiết

Do thị Khuyến khích
trường mạnh giảm chi
phí

Khơng khuyến Bị điều
khích giảm chi
tiết
phí

* Khuyến khích đầu tư
Tạo mơi trường hấp dẫn và khuyến
khích các nhà đầu tư tham gia vào lĩnh vực
phát điện, Với các qui định công bằng, minh
bạch và không phân biệt đối xử, thơng qua
tín hiệu về giá và khối lượng trao đổi, giao
dịch nhà đầu tư có thể đánh giá được tính khả
thi với Dự án của mình. Đây cần được đánh
giá là mục tiêu cơ bản của thị trường điện lực
Việt Nam.

Tốc độ phát
triển phụ tải
13-15% năm

Giảm áp lực
về vốn đầu tư

Phụ thuộc

vào chi phí và
dự báo giá
Áp lực rất lớn
về tài chính:
2 tỷ USD/năm

Thị trường
điện lực cạnh
tranh

Hình 1-1. Quy luật khuyến khích đầu tư
* Đảm bảo cân bằng cung cầu điện năng cho nền kinh tế quốc dân theo cơ chế
thị trường
Các ngành
kinh tế quốc
dân yêu cầu
ngành điện
phát triển
nhanh

Đầu
tư
nhiều
vốn

Giá
điện
cao

Đầu

tư
ít
vốn

Giá
điện
thấp

Giảm
sức
mua

Nền
Kinh
tế
bị
ảnh
hưởng
xấu

Mất
khả
năng
thu
hồi
Hình 1-2. Quy luật cung cầu điện năng theo cơ chế thị trường
vốn

1

Các ngành
kinh tế
quốc dân
yêu cầu
ngành điện
phát triển
nhanh

Giá
Điện
Cạnh
tranh

Cân
Bằng
Cung
Cầu

Nền
Kinh tế
ổn định

Hình 1-3. Quy luật cung cầu điện năng theo cơ chế thị trường
1.2. Mơ hình thị trường điện
1.2.1. Mơ hình quản lý nhà nước
Giai đoạn trước năm 1995: Hệ thống tổ chức và cơ chế quản lý Nhà nước áp dụng
đối với ngành điện lực theo mơ hình bộ chủ quản. Bộ Năng Lượng là bộ chủ quản ngành
điện có trách nhiệm quản lý tồn bộ q trình đầu tư, sản xuất và kinh doanh của ngành
điện trên toàn quốc.

Từ 1995 đến nay: Theo Quyết định 91/TTg của Thủ tướng Chính phủ EVN được
thành lập là Tổng công ty nhà nước trực thuộc Bộ Cơng nghiệp. Bộ Cơng nghiệp chuyển từ
vai trị bộ chủ quản thành vai trò là Bộ quản lý ngành với chức năng chủ yếu là chịu trách
nhiệm ban hành chính sách, quy định và quản lý giám sát thực hiện các quy định. Việc
thành lập EVN khẳng định quan điểm phải tách rời chức năng quản lý nhà nước của các Bộ
với chức năng điều hành sản xuất, giảm dần chức năng chủ quản của Bộ quản lý ngành.
1.2.2. Đánh giá về mơ hình quản lý Nhà nước ngành điện
Từ 1/1/1995 sau khi thành lập EVN, hệ thống tổ chức và cơ chế quản lý Nhà nước
đối với ngành điện lực có bước thay đổi cơ bản. Mơ hình quản lý Nhà nước mới đã đạt
được nhiều tiến bộ đáng kể so với mơ hình cũ, kích thích sản xuất kinh doanh phát triển,
nâng cao hiệu quả kinh doanh ngành điện, đáp ứng cơ bản nhu cầu điện của đất nước.
Với mơ hình này, Bộ quản lý ngành sẽ khơng can thiệp sâu vào q trình sản xuất
kinh doanh, đầu tư xây dựng cơ bản của doanh nghiệp. Bộ sẽ tập trung thực hiện chức
năng quản lý Nhà nước đối với ngành đồng thời đi sâu vào lĩnh vực nghiên cứu xây dựng
chiến lược, quy hoạch phát triển tổng thể cũng như tổ chức xây dựng các dự án luật, pháp
lệnh, các văn bản pháp quy đối với ngành kinh tế kỹ thuật do Bộ phụ trách; xây dựng hệ
thống tổ chức và triển khai các hoạt động giám sát điện năng và thanh tra an toàn điện
trên phạm vi cả nước, độc lập với hệ thống tổ chức sản xuất kinh doanh điện. Việc tách
chức năng quản lý Nhà nước và quản lý sản xuất kinh doanh về điện lực đã được thực
hiện nhất quán từ Trung ương đến địa phương.
Tuy nhiên, một số mặt còn tồn tại cần được tiếp tục hồn chỉnh như: Vai trị đại diện
chủ sở hữu quản lý tài sản của Nhà nước tại doanh nghiệp còn chưa rõ ràng; Việc phối hợp
chiến lược quy hoạch phát triển tổng thể liên ngành năng lượng gồm điện, than, dầu khí
trong chính sách năng lượng quốc gia còn chưa thực sự gắn kết và chưa đồng bộ (do ngành
dầu khí khơng do Bộ Cơng nghiệp quản lý). Đặc biệt là cịn có sự lẫn lộn giữa chức năng
hoạch định chính sách, ban hành quy định với chức năng tổ chức giám sát thực hiện chính
sách - tức chức năng điều tiết. Chức năng điều tiết các hoạt động điện lực hiện còn phân tán
ở cả 3 cấp: Chính phủ, các Bộ và một phần tại EVN. Vì vậy, khi ngành điện phát triển, cạnh
tranh trong các hoạt động điện lực được đẩy mạnh thì các chức năng điều tiết cần được tập

2


trung tại Cục Điều tiết Điện lực nhằm đảm bảo thi hành một cách đồng bộ và có hiệu lực
các luật lệ và quy định đối với ngành, kịp thời đưa ra các biện pháp điều chỉnh đáp ứng yêu
cầu thực tế, giám sát vận hành thị trường điện một cách công bằng, hiệu quả và đáp ứng
được nhu cầu điện của đất nước.
1.2.3. Mơ hình tổ chức và cơ chế quản lý sản xuất kinh doanh
* Mơ hình tổ chức và cơ chế quản lý sản xuất kinh doanh của EVN
Theo Quyết định 91/TTg, Quyết định 562/TTg ngày 10/10/1994 và Nghị định
14/CP ngày 24/1/1995, EVN chịu trách nhiệm về đầu tư phát triển ngành công nghiệp
điện, tổ chức sản xuất kinh doanh điện, đảm bảo cung cấp điện an toàn cho sản xuất và
sinh hoạt, phù hợp với qui hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội của đất nước.
Hiện tại, mơ hình tổ chức của ngành cơng nghiệp điện ở nước ta về cơ bản vẫn là
mô hình tích hợp ngành dọc cả 3 khâu: Sản xuất phát điện, truyền tải điện, phân phối và
bán lẻ điện. Cả 3 khâu này hiện chủ yếu do EVN quản lý, chỉ có một phần nhỏ thuộc kinh
doanh điện nơng thôn, kinh doanh điện trong một số khu công nghiệp và một số nhà máy
điện BOT IPP là do các doanh nghiệp ngoài EVN quản lý. Về sở hữu, toàn bộ tài sản của
EVN thuộc sở hữu của Nhà nước.

Phát điện (EVN)

EVN

Truyền tải các nguồn điện ngoài
EVN

Các nguồn điện ngoài
EVN

Phân phối và bán lẻ điện
Hình 1-4. Cấu trúc tích hợp ngành dọc ngành điện Việt Nam
Tổ chức của EVN hiện nay gồm các khối chức năng và đơn vị chính sau đây:
- Khối phát điện: 16 đơn vị phát điện, trong đó 6 đơn vị đã cổ phần hố, 3 đơn vị
đã chuyển sang mơ hình cơng ty TNHH 1 TV. Các đơn vị cịn lại tồn tại dưới hình thức
đơn vị hạch toán phụ thuộc.
- Khối truyền tải: TCT Truyền tải điện Quốc gia (NPT - National Power
Transmission) được thành lập và bắt đầu hoạt động từ tháng 7 năm 2008, là đơn vị hạch
toán độc lập, bao gồm 4 Công ty truyền tải hiện nay.
- Khối phân phối điện: 5 TCT điện lực (PC - Power Company) được thành lập dưới
hình thức Cơng ty TNHH 1 TV hạch toán độc lập.
- Trung tâm Điều độ: Hệ thống điện Quốc gia được bổ sung thêm chức năng điều
hành thị trường, là đơn vị hạch tốn phụ thuộc.
- Cơng ty Mua bán điện (EPTC - Electric Power Trade Company): Bắt đầu hoạt
động từ tháng 1 năm 2008 dưới hình thức cơng ty hạch tốn phụ thuộc, đại diện cho EVN
đàm phán mua điện từ các nhà máy điện lớn để bán lại cho các Tổng Công ty Điện lực.
Khối các đơn vị tư vấn, trường học: Gồm 4 Công ty cổ phần tư vấn xây dựng điện
1, 2, 3, 4 đảm nhiệm nhiệm vụ chính là tư vấn xây dựng các cơng trình nguồn và lưới
điện, Trường Đại học Điện lực và 2 trường Cao đẳng Điện lực Miền Trung và Miền Nam.

3


Hiện nay phương thức hạch toán của EVN như sau: Giá điện sản xuất của các nhà máy
điện, chi phí truyền tải và giá điện bán buôn cho các công ty phân phối được thực hiện theo cơ
chế giá điện nội bộ. Hàng năm EVN giao kế hoạch cho các NMĐ trong EVN các chỉ tiêu như:
sản lượng phát, các định mức chi phí nhiên liệu, chi phí quản lý vận hành, kế hoạch chi tiêu (sửa
chữa, bảo trì), tỷ lệ tự dùng v.v. Căn cứ trên kế hoạch được giao giá thành điện sản xuất được xác
định và được hạch tốn trong tồn EVN. Tương tự, EVN cũng giao cho cho các công ty truyền
tải các chỉ tiêu kế hoạch năm làm cơ sở để xác định chi phí truyền tải. Căn cứ trên giá điện sản

xuất và chi phí truyền tải theo kế hoạch, EVN sẽ xác định giá điện bán buôn để giao cho các công
ty phân phối tự hạch tốn thu chi của mình. Như vậy toàn bộ 3 khâu trong sản xuất và kinh doanh
điện hiện nay trong EVN được thực hiện theo "Qui định hạch tốn nội bộ". EVN có thể sử dụng
lợi nhuận từ những khâu kinh doanh có lợi nhuận cao để bù đắp cho những khâu kinh doanh còn
đang lỗ. Chẳng hạn như: Xác định giá thành sản xuất cho các nhà máy ở các mức khác nhau để
hầu hết các nhà máy đều có lãi ở mức hợp lý, xác định giá bán buôn nội bộ khác nhau cho các
công ty phân phối để điều hoà lợi nhuận giữa kinh doanh điện ở thành phố và nông thôn v.v. Các
công ty điện lực được độc lập hạch toán theo giá bán buôn điện nội bộ do EVN quy định, tự tính
lợi nhuận kinh doanh dựa trên việc cân bằng thu chi, tiết kiệm chi phí, giảm tổn thất trên lưới điện
phân phối. Các công ty điện lực bán lẻ điện cho khách hàng theo Biểu giá bán điện bán lẻ do Thủ
tướng Chính phủ quy định và áp dụng thống nhất tồn quốc. Từ tháng 6/2002, giá bán bn nội
bộ cho các Công ty đã chuyển thành giá 3 thành phần (cao điểm, thấp điểm, trung bình). Đối với
các NMĐ ngoài EVN, EVN mua điện theo các hợp đồng mua bán điện có thời hạn với giá nằm
trong khung giá do Bộ Công Thương quy định.

Giá thành phát

Giá thành PP

Giá thành TT
T.thất
Truyền tải

tự dùng
Các CT truyền
tải

Các NMĐ

T.thất p.phối

KHỐI HẠCH TOÁN PHỤ
THUỘC
Chi phí SX-TD

Các CT phân
phối

Giá nội bộ

Các CT phân
phối

Giá bán lẻ TQ

Tập đồn ĐLVN
(EVN)

KHỐI HẠCH TỐN
ĐỘC LẬP

Hình 1-5. Cơ chế giá điện nội bộ của EVN

4


* Nhận xét về mơ hình tổ chức và cơ chế quản lý sản xuất kinh doanh hiện tại
Qua hơn 15 năm hoạt động theo mơ hình tổ chức quản lý hạch toán ngành của
EVN, cho thấy đã đạt được những thành quả đáng kể như: Khai thác tốt hơn các nguồn
điện và lưới điện truyền tải trong phạm vi cả nước, phát triển đa dạng các loại nguồn điện

theo thế mạnh tài nguyên năng lượng ở mỗi miền; xoá bỏ cơ chế hạch tốn bao cấp, điều
hồ lỗ lãi giữa các công ty điện lực thông qua Bộ chủ quản và Bộ Tài chính trước đây;
Tập trung được nguồn vốn kinh doanh lớn, phần nào tạo được uy tín trên thị trường vốn
và tăng được khả năng vay vốn của các tổ chức tài chính quốc tế; Tạo quyền chủ động
cho các Công ty điện lực miền trong việc điều hồ, bù đắp phần dịch vụ cơng ích giữa các
Điện lực có khả năng kinh doanh thấp và các Điện lực có khả năng kinh doanh cao v.v...
Tuy nhiên, hiện nay mơ hình tổ chức và hình thức hạch toán nội bộ đã bộc lộ một
số hạn chế như: Không tạo cho các đơn vị thành viên sự độc lập tự chủ về tài chính cũng
như về tư cách pháp nhân trong hoạt động kinh tế, khơng khuyến khích các đơn vị tiết
kiệm chi phí, nâng cao hiệu quả SX-KD. Thể hiện ở:
+ Tỷ suất lợi nhuận trên vốn đầu tư (là thước đo hiệu quả SX-KD của một doanh
nghiệp) còn rất thấp, năm 2003 chỉ đạt 3,8%.
+ Chi phí sản xuất và kinh doanh điện cịn nhiều vấn đề. Một mặt, chi phí khơng được
tách biệt giữa các khâu trong dây chuyền phát - truyền tải phân phối và bán lẻ, chi phí quản lý
sản xuất cao, biên chế lao động các NMĐ, các công ty phân phối, dịch vụ bán lẻ điện có tỷ lệ
lớn hơn nhiều so với các nước trong khu vực. Mặt khác, mối quan hệ giữa các đơn vị thành
viên trong dây chuyền phát điện - truyền tải - phân phối điện hiện nay là các mối quan hệ nội
bộ ngành dọc chưa phải là các mối quan hệ thương mại thông qua hợp đồng kinh tế. Do
khơng có sự ràng buộc về mặt kinh tế và pháp lý trong quan hệ giữa các nhà máy điện với
nhau, giữa các nhà máy điện với các công ty truyền tải điện và giữa các các công ty truyền tải
điện với nhau, nên trách nhiệm khai thác và hiệu quả sử dụng năng lực của thiết bị cơng nghệ
cũng như con người cịn thấp, mục tiêu hoạt động chủ yếu của các đơn vị là đạt kế hoạch,
chưa quan tâm đến việc tiết kiệm và giảm các chi phí sản xuất v.v .
+ Cơ chế bù chéo giữa các công ty điện lực không khuyến khích cạnh tranh nhằm
tăng lợi nhuận, mở rộng thị trường trên địa bàn hoạt động.
Về hiệu quả sử dụng vốn: Hiệu quả sử dụng vốn của EVN chưa cao, năm 2003 tỷ
lệ hoàn vốn chủ sở hữu (ROE) chỉ đạt 5% và tỷ lệ tự đầu tư (SFR) chỉ đạt trên l5%. Cách
quản lý vốn, tài sản, trách nhiệm thu hồi vốn khi các cơng trình vào vận hành giao cho các
đơn vị như hiện nay sẽ khó đáp ứng được yêu cầu khai thác tối ưu hiệu quả, bảo toàn và
phát triển vốn của các doanh nghiệp, làm cho hiệu quả sử dụng vốn chung của tồn EVN

khơng cao, gây khó khăn cho phát triển dài hạn của ngành.
Hiện nay với chính sách đa dạng hố các nguồn vốn đầu tư vào ngành điện, số
lượng các NMĐ IPP tham gia vào hệ thống ngày càng tăng, đòi hỏi phải cơ cấu lại ngành
điện nhằm đảm bảo sự cạnh tranh cơng bằng khơng có sự phân biệt đối xử giữa các cơng
ty theo hình thức sở hữu. Vì vậy, cần thiết phải tái cơ cấu lại ngành điện, phân tách các
chức năng trong dây chuyền sản xuất kinh doanh tích hợp dọc, tạo cạnh tranh bình đẳng
cho những người tham gia hoạt động điện lực đồng thời phát huy được vai trò điều tiết
của Nhà nước đối với hoạt động điện lực.
Tóm lại, mơ hình tích hợp ngành dọc hiện nay cho thấy hiệu quả sản xuất kinh
doanh của EVN khơng cao, điều quan trọng hơn là khó tự cân đối về tài chính đối với

5


doanh nghiệp, do đó khơng thể đáp ứng được các nhu cầu đầu tư phát triển về lâu dài. Đó
là nguyên nhân chính dẫn đến phải tái cơ cấu (Restructuring) ngành điện như nhiều nước
trên thế giới đã và đang làm trong q trình cải tổ.
1.3. Hệ thống thơng tin phục vụ vận hành hệ thống và vận hành thị trường điện
1.3.1. Hệ thống máy tính vận hành thị trường điện lực
Ao có trách nhiệm thiết lập, duy trì, vận hành hệ thống máy tính vận hành thị
trường điện lực, trang web thị trường điện lực www.thitruongdien.evn.vn.
Ao có trách nhiệm cấp tài khoản cho từng thành viên thị trường truy cập vào
trang web www.thitruongdien.evn.vn và quản lý việc truy cập của các thành viên này.
Các thành viên thị trường có trách nhiệm xây dựng và lắp đặt hệ thống công
nghệ thơng tin có khả năng giao tiếp với hệ thống máy tính vận hành thị trường điện
lực và trang web www.thitruongdien.evn.vn.
1.3.2. Các chương trình lập phương thức ngày và điều độ giờ tới
Ao có trách nhiệm cơng bố thuật tốn và vận hành các chương trình lập
phương thức ngày và điều độ giờ tới với các đặc điểm sau:
Chương trình lập phương thức ngày dùng để xác định biểu đồ phát dự kiến của

từng tổ máy và giá thị trường dự kiến trong mỗi chu kỳ giao dịch ngày tới.
Chương trình tốn điều độ giờ tới dùng để xác định biểu đồ phát điện của từng
tổ máy và giá thị trường giờ tới.
Các chương trình tính tốn phải mơ phỏng được hệ thống điện với ba nút tham
chiếu cho từng miền (Bắc, Trung, Nam) có tính đến các ràng buộc trên hệ thống truyền
tải điện 500kV. Ao phải công bố cơng khai thuật tốn và các sửa đổi, bổ sung
của các chương trình lập phương thức, tính tốn nêu trên.
1.3.3. Thơng tin thị trường
a. Cơng bố thơng tin
Ao có trách nhiệm công bố các thông tin sau:
+ Thông tin công khai rộng rãi:
- Sản lượng, công suất mua bán điện của toàn hệ thống.
- Các sự cố lớn ảnh hưởng đến việc cung cấp điện.
- Giá biên hệ thống và giá thị trường.
- Các thông tin khác theo quyết định của Tổng giám đốc EVN.
+ Thông tin công khai đối với các thành viên:
Thông số kỹ thuật của các tổ máy quy định tại khoản 2 Điều này.
- Thông tin thành viên thị trường, ràng buộc và hệ số tính tổn tất trên hệ thống
truyền tải điện 500kV, giá trần, giá sàn và các quy trình vận hành hệ thống điện.
- Quy trình lập chương trình đánh giá an ninh hệ thống trung hạn và ngắn hạn
nêu tại Điều 15.
- Các thông tin liên quan đến điều độ hệ thống nêu tại Điều 17.
- Thông tin các bản chào và giá thị trường công bố sau ngày giao dịch.
- Kế hoạch điều độ theo thời gian biểu thị trường.
- Các thông tin khác:

6


Tình huống dự kiến an ninh hệ thống bị vi phạm (nếu có).

Thay đổi kế hoạch điều độ.
Can thiệp và dừng thị trường.
Thông số vận hành bất thường và các tổ máy, lưới truyền tải.
Định kỳ theo thời gian biểu thị trường, Ao có trách nhiệm lập các báo cáo thị
trường và công bố trên trang web thị trường. Các thành viên thị trường có thể xem, in
và tải các báo cáo từ trang thơng tin đó.
b. Thơng tin riêng
Thơng tin riêng là những thông tin bảo mật giữa Ao và từng thành viên thị
trường. Các thông tin riêng bao gồm:
- Thông tin về bản chào tại thời điểm trước và trong ngày giao dịch chính thức.
Cơng suất cơng bố của tổ máy tại thời điểm trước và trong ngày giao dịch
chính thức.
- Biểu đồ phát điện của tổ máy tại thời điểm trước mỗi chu kỳ giao dịch.
- Công suất phát điện thực tế của tổ máy tại thời điểm trước và trong ngày giao
dịch chính thức. Ao có trách nhiệm đảm bảo tính bảo mật của thơng tin riêng đối với
từng thành viên thị trường.
Phối hợp liên vùng
EMS
Thanh toán thị trường Vận hành thời
gian thực
Thị trường
Quản lý
FTR
Quy hoạch quá tải
VietPOOL
mở rộng OASIS
Truyền tải

Quản lý giá

Người mua
Thị trường cắt tải
Lựa chọn
bán lẻ

Công bố giá
Lịch sửa chữa
Giám sát nguồn và lưới
thị trường

Điều độ nguồn

Người bán
Thị trường năng
lượng

An toàn lưới truyền tải
Đấu nối nguồn mới

Thị trường dịch vụ
Lên xuống
tổ máy
Hình 1-6. Luật trao đổi thông tin trong thị trường điện

7


Vận hành HTĐ
TTĐĐ HTĐ Quốc gia
SCADA/EMS

Cung cấp dữ liệu
SCADA cho các
TTĐ1-4, ĐL1-3,
HP...

ICC
P

Vận hành thị trường
TTĐĐ HTĐ Quốc gia
HIS
Off-line Người sử
System dụng khác

Firewall
Internet
Intranet

CRLDC TTĐĐ
miền Trung
SCADA

SRLDC
TTĐĐ miền Nam
SCADA

IEC 60870-5101
& các giao thức
truyền tin khác

IEC 60870-5101
& các giao thức
truyền tin khác

IEC 60870-5101
& các giao thức
truyền tin khác

IEC 60870-5101
& các giao thức
truyền tin khác

Trạm
RTU/SAS

Trạm
RTU/SAS

Trạm
RTU/SAS

Các NMĐ & Trạm 500kV
RTU/SAS

NRLDC
TTĐĐ miền Bắc
SCADA

Cơ quan điều tiết, các
nhà máy điện...

Hình 1-7. Thiết kế hệ thống thơng tin phục vụ cho 2 mục tiêu
1.5. Vận hành thị trường điện việt nam hiện nay
Quan điểm xây dựng và phát triển thị trường điện tại Việt Nam
* Phù hợp với mục tiêu cải tổ của Chính phủ
Việc xây dựng từng bước đi cụ thể cho phát triển thị trường điện tại Việt Nam phải
thỏa mãn được các mục tiêu ngắn hạn và dài hạn của Chính phủ về cải tổ ngành điện. Từ
năm 1995, Chính phủ đã đưa ra các mục tiêu cơ bản cho cải tổ ngành điện Việt Nam. Các
mục tiêu này đã được cập nhật bổ sung qua các năm. Một số mục tiêu chính như sau:
- Tăng cường thu hút vốn đầu tư tư nhân, giảm gánh nặng đầu tư của Nhà nước cho
ngành điện;
- Tăng cường hiệu quả kinh tế của ngành điện;
- Phát triển thị trường điện, xóa bỏ bao cấp trong ngành điện, tăng quyền lựa chọn
mua điện cho khách hàng sử dụng điện;
- Đảm bảo cung cấp điện ổn định, tin cậy và chất lượng;
- Đảm bảo phát triển ngành điện bền vững.
* Phát triển thị trường qua từng cấp độ
Luật Điện lực 2005 đã khẳng định "Thị trường điện lực được hình thành và phát
triển theo thứ tự các cấp độ sau đây: Thị trường phát điện cạnh tranh, thị trường bán buôn
điện cạnh tranh, thị trường bán lẻ điện cạnh tranh". Việc xây dựng các bước đi cụ thể của
thị trường phải theo đúng trình tự các cấp độ thị trường với tính cạnh tranh tăng dần và
đích cuối cùng là thị trường bán lẻ điện hoàn chỉnh, mọi khách hàng đều có quyền lựa
chọn nhà cung cấp điện.

8


* Đảm bảo ổn định
Phát triển thị trường điện phải được tiến hành từng bước từ từ và thận trọng không
gây đột biến, xáo trộn trong hoạt động sản xuất kinh doanh và cơ cấu tổ chức dẫn đến

những ảnh hưởng tiêu cực về kinh tế, xã hội, môi trường. Việc phát triển thị trường điện
tại Việt Nam phải được bắt đầu bằng việc tái cơ cấu EVN. Với quan điểm đảm bảo ổn định
thì việc tái cơ cấu EVN sẽ diễn ra từng bước và chỉ thực hiện khi đã đáp ứng đủ các điều kiện
về năng lực quản lý kinh doanh, về khả năng tài chính về cơ sở hạ tầng kỹ thuật cần thiết
đồng bộ với yêu cầu của từng cấp độ phát triển của thị trường .
* Các giai đoạn phát triển thị trường điện
Theo Luật Điện lực, thị trường điện Việt nam sẽ phát triển từ cấp độ phát điện cạnh
tranh, qua bán buôn cạnh tranh và cuối cùng là bán lẻ cạnh tranh. Hiện tại ngành điện Việt
Nam đang là mơ hình liên kết dọc truyền thống, với EVN là một Tổng công ty Nhà nước
quản lý tồn bộ q trình sản xuất, truyền tải và phân phối điện. Hiện nay có khoảng 40%
nguồn điện là thuộc các nhà máy điện độc lập (IPP) bán điện cho EVN. Để mở ra cạnh tranh
trong khâu phát điện, có thể áp dụng mơ hình TPA và mơ hình một người mua. Qua đó có thể
nhận thấy mơ hình một người mua là phù hợp nhất với bước đi đầu tiên cho thị trường điện ở
Việt Nam. Mơ hình này khơng địi hỏi phải thay đổi lớn về cơ cấu tổ chức và đầu tư cơ sở hạ
tầng. Giai đoạn đầu của thị trường một người mua sẽ tạo điều kiện cho ngành điện tập trung
vào việc mở rộng phát triển nguồn điện trong vòng vài năm tới. Đơn vị mua, với sự đảm bảo
về uy tín và tài chính của EVN có thể có khả năng thu hút đầu tư vào mở rộng nguồn điện
đáp ứng mục tiêu trước mắt của ngành điện Việt Nam.
Để giảm được các chi phí vận hành ngắn hạn, tăng mức độ cạnh tranh trong phát điện,
khuyến khích các nhà máy điện giảm chi phí và làm quen với hoạt động trong mơi trường
cạnh tranh, có thể phát triển một mức độ nhất định thị trường ngắn hạn (giao ngay) trong mơ
hình này. Để đảm bảo cân bằng cung cầu và ổn định giá điện thì lượng điện giao dịch trên thị
trường giao ngay cần được hạn chế ở một tỷ lệ nhất định đồng thời phải được thực hiện thông
qua các hợp đồng tài chính để quản lý rủi ro. Tỉ lệ tham gia thị trường ngắn hạn sẽ được tính
tốn trong q trình thiết kế thị trường. Thị trường ngắn hạn là cơ hội để phát triển và kiểm
chứng các hệ thống quy định cần thiết cho vận hành thị trường ngắn hạn phục vụ cho giai
đoạn cạnh tranh bán buôn.
Cạnh tranh trong khâu phát điện bao gồm cạnh tranh để đầu tư xây dựng nguồn
mới và cạnh tranh của các nhà máy điện hiện tại để bán điện. Với mục tiêu đảm bảo tính
ổn định trong hoạt động sản xuất kinh doanh điện, bước đầu tiên sẽ tiến hành thị trường

điện thử nghiệm trong nội bộ của EVN. Thị trường nội bộ được hình thành giúp thực hiện
được mục tiêu tạo cạnh tranh giữa các nhà máy điện hiện tại của EVN. Các nhà máy điện
hiện tại của EVN sẽ bao gồm các nhà máy điện hạch toán độc lập trực thuộc EVN, các
công ty phát điện TNHH 1 thành viên do EVN là chủ sở hữu và các Cty phát điện cổ phần
do EVN giữ cổ phần chi phối. Thị trường này được triển khai thực hiện với những mục
đích như sau: Đảm bảo ổn định hoạt động sản xuất kinh doanh và tổ chức của EVN, tạo
điều kiện cho các đơn vị phát điện nâng cao năng lực để tham gia vào mơi trường cạnh
tranh, có thời gian chuẩn bị đầy đủ các điều kiện về pháp lý, về điều tiết cho thị trường
phát điện cạnh tranh một người mua hồn chỉnh, kiểm tra tính phù hợp của thiết kế thị
trường và các qui định cho hoạt động và điều tiết thị trường, đủ thời gian để phát triển cơ
sở hạ tầng kỹ thuật cho các hoạt động của thị trường. Các qui định cho vận hành thị
trường, vận hành hệ thống và các qui định về điều tiết sẽ từng bước được biên soạn và

9


đưa vào áp dụng trong giai đoạn này. Cũng trong giai đoạn này khi qui định đấu thầu
cạnh tranh chọn nhà đầu tư nguồn điện mới theo quy hoạch nguồn chi phí tối thiểu đã
được ban hành, có thể mở ra ngay thị trường phát điện có cạnh tranh ở khâu đầu tư xây
dựng mới đối với các IPP trước khi hội đủ điều kiện để chuyển sang thị trường cạnh tranh
phát điện hoàn chỉnh.
Bước tiếp theo giai đoạn thị trường nội bộ sẽ là thị trường cạnh tranh phát điện một
người mua hồn chỉnh, có sự tham gia của các đơn vị phát điện độc lập ở cả giai đoạn đầu
tư xây dựng mới cũng như trong vận hành. Tại giai đoạn này sẽ chuẩn bị tiếp các điều
kiện cho cấp độ thị trường bán buôn cạnh tranh. Trước khi chuyển sang cấp độ bán buôn
cạnh tranh cần thực hiện thêm một bước chuyển tiếp, tức là mở ra thị trường bán buôn
cạnh tranh thử nghiệm ở một số khu vực với số lượng đơn vị phân phối và đơn vị bán
buôn hạn chế. Từ kinh nghiệm thu được qua thử nghiệm sẽ nhân rộng ra cho toàn quốc.
Bước đệm này tạo điều kiện để kiểm chứng các qui định của hoạt động điều tiết, các qui
định hoạt động của thị trường, các hệ thống quản lý thị trường nhằm hạn chế các rủi ro có

thể xảy ra.
Sau cấp độ thị trường bán buôn là thị trường bán lẻ điện cạnh tranh. Cũng giống như ở
cấp độ trước, sẽ có một bước đệm thử nghiệm ở một số khu vực thí điểm và sau đó phát triển
thành thị trường bán lẻ điện hoàn chỉnh.
Các giai đoạn phát triển thị trường điện ở Việt Nam qua từng cấp độ được thể hiện
ở Hình 1-8.
Bán lẻ điện cạnh tranh
Bán bn điện cạnh tranh

Phát điện cạnh tranh
M6

TTĐ bán lẻ
hồn chỉnh

M5

TTĐ bán bn, thử nghiệm
TTĐ bán lẻ ở một số khu vực

M4

TTĐ bán bn
hồn chỉnh

M3

TTĐ, 1 người mua, thử
nghiệm TTĐ bán bn đối
với một số ĐV phân phối

M2

TTĐ, 1 người mua
mua có tham gia của
các IPP

TTĐ, 1 người mua
nội bộ EVN

M1

Hình 1-8. Các giai đoạn phát triển thị trường điện ở Việt Nam

10


Các mốc để chuyển đổi các giai đoạn phát triển thị trường điện là các điểm từ M1
đến M6 trên hình vẽ. Các chương tiếp theo sẽ mơ tả về cấu trúc, hoạt động, chức năng của
từng đơn vị tham gia thị trường và các vấn đề liên quan cho từng bước đi và đưa ra các
điều kiện tiên quyết để hình thành từng giai đoạn phát triển thị trường điện qua các cấp độ
như nêu trên.
1.5. Quy định khởi động đen và khôi phục hệ thống điện quốc gia
Ao có trách nhiệm soạn thảo, cập nhật, sửa đổi và trình các cấp có thẩm quyền
phẹ duyệt quy trình khơi phục một phần hay tồn bộ hệ thống điện.
Ao có trách nhiệm giám sát và kiểm tra tình trạng sẵn sàng của các thiết bị khởi
động đen để đảm bảo khả năng khôi phục hệ thống.
Khi được yêu cầu trang bị thiết bị khởi động đen, đơn vị phát điện phải trang bị
các thiết bị khởi động đen và phối hợp với Ao lập quy định khởi động đen cho nhà
máy điện. Đơn vị phát điên có trách nhiệm duy trì tình trạng sẵn sàng của các thiết bị

khởi động đen.
Khởi động đen: Là khởi động các tổ máy cần nguồn điện kích từ, khi tồn bộ nhà
máy mất điện (khơng có tổ máy nào đang hoạt động và khơng thể lấy nguồn từ lưới) thì
sẽ khơng thể khởi động được máy, lúc đó sẽ cho chạy các máy phát dự phịng diezel ...
để lấy nguồn kích từ khởi động tổ máy.
Khởi động đen thường được tiến hành tại một nhà máy thủy điện khi mất điện
trên lưới và tất cả các tổ máy đang ở chế độ dừng. Quá trình khởi động đen như sau:
- Khởi động máy phát diesel bằng nguồn 1 chiều máy phát diesel cấp điện cho
các phụ tải quan trọng dùng để khởi động một tổ máy như cửa nhận nước, tự dùng tổ
máy, các hệ thống điều khiển, PCCC, tua bin thủy lực...
- Kiểm tra các điều kiện khởi động của tổ máy, (các tín hiệu bảo vệ, hệ thống làm
mát, nước kỹ thuật, dầu thủy lực, hệ thống phanh tổ máy....).
- Kiểm tra trạng thái máy cắt đường dây cắt, máy cắt đầu cực cắt, máy cắt kích
từ...
- Khởi động tổ máy chạy khơng tải, khơng kích từ (bằng tay hoặc chọn chế độ
khởi động đen từ bộ điều tốc).
- Bắt đầu quá trình kích thích tổ máy khi tốc độ máy phát lớn hơn 95% tốc độ
định mức (điều chỉnh bằng tay hoặc chọn chế độ khởi động đen của hệ thống kích từ).
- Khi điện áp đầu cực máy phát lớn hơn 95% điện áp định mức chuyển cấp điện
cho hệ thống tự dùng từ đầu cực máy phát, dừng máy phát diesel, quá trình khởi động
đen kết thúc.

11


Chương 2
ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG ĐIỆN

2.1. Tuabin
2.1.1. Tua bin hơi

2.1.1.1. Đặc điểm kết cấu
Tua bin hơi là thiết bị có một trục cấu tạo gồm hai xilanh: Xilanh cao áp và xilanh
hạ áp, được liên kết với nhau bằng khớp nối nửa mềm theo chiều dọc trục. Xilanh cao áp
được đúc liền khối bằng thép chi nhiệt, phần truyền hơi của xilanh cao áp gồm một tầng
điều chỉnh và tầng áp lực, ví dụ đối với tuabin loại TC2F40 có 19 tầng áp lực tất cả có 20
đĩa được rèn liền khối với trục.

Hình 2-1. Cấu tạo tuabin hơi
1. Xilanh cao áp; 2. Ống dẫn; 3. Rôto của tuabin; 4. Rôto máy phát; 5. Xilanh hạ
áp; 6. Ống dẫn ra ngoài; 7. Ống dẫn hơi nước chính; 8. Van điều chỉnh hơi nước
Xilanh hạ áp được chế tạo bằng phương pháp hàn, thoát hơi về hai phía mỗi phía
nhiều tầng cánh. Các đĩa của rôto hạ áp được chế tạo riêng rẽ để lắp áp vào trục. Rôto hạ
áp và rôto máy phát được nối với nhau bằng khớp nối cứng. Tuabin có hệ thống phân
phối hơi gồm 4 cụm vòi phun hơi 4 van điều khiển, hai van đặt phần trên xilanh cao áp.
xilanh hạ áp của tua bin có hai đường ống thốt hơi nối với hai bình ngưng kiểu bề mặt
bằng phương pháp hàn tại chỗ khi lắp ráp.
Tuabin có 8 cửa trích hơi khơng điều chỉnh để sấy nước ngưng chính và cấp nước
trong các ra nhiệt hạ áp, khử khí và ra nhiệt cao áp, các cửa trích hơi dùng cho các nhu
cầu ra nhiệt nước cấp cho lò hơi khi tuabin làm việc với thông số định mức. Các thông số
định mức của tua bin bao gồm:
- Áp lực hơi mới trước van stop;
- Nhiệt độ hơi nước trước van stop;
- Lưu lượng nước làm mát;
- Nhiệt độ nước làm mát;
- Chân khơng bình ngưng.
12


2.1.1.2. Hệ thống điều chỉnh tua bin hơi nước
Đảm bảo việc vận hành bình thường khi có tải, lúc xa thải phụ tải, và khi có sự cố

tuabin có trang bị hệ thống điều khiển tua bin bằng thủy lực với môi tác là dầu. Hệ thống
điều chỉnh tuabin bao gồm các phần tử sau van stop, van điều chỉnh khối điều chỉnh tốc
độ, ngăn kéo dầu an toàn, máy ngắt điện từ bộ hạn chế công suất.
Dựa vào nguyên lý của lực ly tâm người ta đã thiết kế hệ thống điều chỉnh tốc độ
vận hành ở giá trị định mức 3000 vòng/phút.
Tác dụng của các bộ phận điều chỉnh như sau:
Van stop: Là van chặn đảm bảo đóng kín khơng cho hơi từ đường ống chính lọt
vào tuabin, van stop được đóng mở bằng thủy lực nhờ áp lực dầu. Van stop có đường liên
hệ với thống điều chỉnh, dầu là đối tượng tác động của hệ thống điều chỉnh. Nhiệm vụ của
van stop là cung cấp hơi vào tuabin và cách ly hơi từ lò hơi sang tuabin khi tuabin bị sự
cố hay bị ngừng theo kế hoạnh.
Van điều chỉnh tốc độ: Hệ thống van điều chỉnh gồm 4 van để cấp hơi vào tuabin
do chế tạo tuabin 4 van hơi được cấp vào 4 cụm phun hơi của tuabin được bố trí ở sườn
vỏ xilanh cao áp tùy theo mức độ phụ tải hay số vòng quay khi khởi động mà các van nay
mở nhiều hay ít. Các van điều chỉnh có độ mở khác nhau. Nhiệm vụ của van điều chỉnh là
cung cấp hơi vào tuabin và ngừng cung cấp hơi vào tuabin khi tuabin bị sự cố hay ngừng
theo kế hoạch, đồng thời van điều chỉnh còn làm nhiệm vụ quan trọng khác: Điều chỉnh
độ mở của các van điều chỉnh theo phụ tải hoặc theo số vịng quay lúc đó sẽ đưa lượng
hơi vào nhiều hay ít.
Khối điều chỉnh tốc độ: Khối điều chỉnh tốc độ gồm các thành phần: Vòng bay
điều chỉnh tốc độ, khối ngăn kéo giữa, ngăn kéo trên trên và ngăn kéo dưới.
+ Bộ điều chỉnh tốc độ: Được áp dụng nguyên lý của lực văng con lắc ly tâm dùng
để điều chỉnh tốc độ của tuabin. Khối này nhận sự thay đổi tốc độ của tuabin biến đổi do
lực ly tâm làm cho miếng đệm thay đổi khe hở giữa miếng đệm và vòi phun của ngăn kéo
giữa sẽ tác động tới các phần tử có liên quan của hệ thống điều chỉnh để tăng lượng hơi
vào hay giảm lượng hơi vào tuabin.
+ Khối ngăn kéo giữa: Nhận sự thay đổi khe hở giữa vòi phun và miếng đệm hoặc
chuyển động giữa thanh giằng mà tín hiệu đi đến các phần tử đóng, mở van điều chỉnh
thơng qua ngăn kéo dưới.
+ Khối ngăn kéo dưới: Có nhiệm vụ nhận sự thay đổi của ngăn kéo 1 và 2 để phát

xung đến đóng, mở van stop và van điều chỉnh.
+ Ngăn kéo dầu an tồn: Có nhiệm vụ nhận các xung bảo vệ tác động đến để đóng
van stop và van điều chỉnh ngừng tuabin.
+ Máy ngắt điện từ: Là nơi thừa hành các tín hiệu bảo vệ cơng nghệ gửi đến như di
trục trên không giới hạn 3 và nhiệt độ hơi mới giảm 450oC .. Van điện từ tác động nhanh
chóng ngừng tuabin để bảo vệ tuabin và các thiết bị phụ.
+ Chốt bảo vệ nguy cấp: Dùng để ngừng khẩn cấp tuabin khi ở ngoài máy có hiện
tượng khơng bình thường nguy hiểm đến tính mạng con người và thiết bị.
+ Bộ hạn chế công suất: Dùng để hạn chế bớt công suất do mọi nguyên nhân nào
đó của thiết bị hay tuabin khơng thể mang phụ tải theo thiết kế, có tác dụng giảm bướt
cơng suất đi.
+ Zơlơnhich: Có nhiệm vụ nhận và truyền các xung đến các ngăn của servomotor
để đóng mở các van điều chỉnh.
13


+ Servomotor: Có nhiệm vụ đóng mở các van điều chỉnh nhờ áp lực dầu tuabin
duy trì sư thay đổi phụ tải hay tốc độ quay, không cho phép điều chỉnh thực hiện theo
bước nhảy để tránh sự nguy hiểm đối với tuabin.
+ Hệ thống nước tuần hoàn trong nhà máy: Được sử dụng theo kiểu trực lưu.
Nguồn nước từ mương đầu hút của trạm bơm được các máy bơm bơm vào các tuyến ống
tuần hoàn và được phân phối đến các hộ tiêu thụ nước như: Bình ngưng, bình làm mát khí
máy phát, bình làm mát dầu tuabin .. Mỗi máy bơm tuần hoàn được nối với 2 tuyến ống
dẫn. Giữa 2 đường ống tuần hồn này có đường ống liên thơng ngang cho phép tuabin
làm việc bình thường chỉ có 1 đường ống làm việc. Việc cung cấp nước làm mát được xả
hơi theo 2 đường nước tuần hoàn ra kênh thải hở. Nước của các hộ tiêu thụ khác được xả
riêng theo mỗi ống ra kênh thải.
2.1.1.2. Nguyên lý hoạt động của tuabin hơi nước
a. Quá trình làm việc của tuabin
Hơi nước từ lò hơi được đưa vào hộp hơi đứng riêng biệt trong có lắp van stop, sau

đó theo 4 đường ống chuyển tiếp vào 4 van điều chỉnh rồi đi vào xilanh cao áp, sau khi
sinh công ở phần cao áp, hơi nước theo 2 đường ống chuyển tiếp đi vào xilanh hạ áp, sau
khi sinh cơng trong xilanh hạ áp, dịng nước đi vào bình ngưng dạng bề mặt.
b. Hoạt động của các cụm điều chỉnh và bảo vệ
Bộ điều chỉnh tốc độ có tác dụng tự động duy trì tốc độ quay của tuabin không đổi.
Bộ điều tốc này làm việc theo nguyên lý servomoto thứ cấp với cơ cấu thừa hành được
hoạt động bởi hệ thống dầu áp lực.
Bộ bảo vệ máy vượt tốc có tác dụng bảo vệ tuabin tránh vượt quá tốc độ cho phép.
Khi tốc độ quay của rôto tăng đến (33303360) vịng/phút thì bộ bảo vệ sẽ đóng van stop
và van điều chỉnh lại.
Bộ bảo vệ phụ tác động đóng van stop và các van điều chỉnh khi tốc độ quay của
rơto tuabin đạt tốc độ 3480 vịng/phút mà bảo vệ máy vượt tốc không tác động.
Bộ hạn chế công suất tác dụng bằng cách hạn chế chế độ mở các van điều chỉnh
không cho máy mang tải cao hơn trị số đã định.
Bảo vệ trục rôto: Khi rôto bị di trục về hướng máy phát 1,2mm hoặc di trục về phía
xilanh cao áp 1,7 mm thì bảo vệ sẽ tác động đóng van stop và các van điều chỉnh đồng
thời phát tín hiệu sự cố.
Bảo vệ tín hiệu khi chân khơng bình ngưng tụt xuống cịn 650mmHg và cắt máy
cắt điện từ khi chân không tụt xuống 540mmHg (-0,7kg/cm2).
Thiết bị đóng cắt cưỡng bức các van 1 chiều trên các đường trích hơi đến các bình
gia nhiệt cao áp 1,2,3 và gia nhiệt hạ áp 3,4,5 khi van stop đóng tách máy phát.
Thiết bị liên động khởi động các bơm dầu đảm bảo cung cấp dầu cho các gối trục
của tuabin. Khi áp lực của dầu bôi trơn giảm xuống cịn 0,6kg/cm2 thì phát tín hiệu chạy
bơm dầu dự phịng, khi áp lực của dầu bơi trơn giảm xuống cịn 0,5kg/cm2 thì phát tín
hiệu chạy bơm dầu sự cố và tác động dừng tuabin khi áp lực của dầu bơi trơn giảm xuống
cịn 0,3kg/cm2.
2.1.1.4. Một số lưu ý trong quá trình vận hành tuabin hơi nước
- Nhiệt độ của hơi đưa vào tuabin không được sai lệch quá mức cho phép và nằm
trong khoảng (510540)oC.
- Áp lực hơi trong khoảng (85102)at.

- Chân khơng bình ngưng khơng thấp hơn 540mmHg.
14


- Tần số nằm trong khoảng (49,550,5)oC.
- Tải của tuabin không thay đổi đột ngột.
- Hệ thống van của tuabin phải làm việc bình thường.
- Hệ thống dầu phải làm việc bình thường.
- Di trục của rơto phải nằm trong giới hạn quy định.
- Không để nước lọt vào tuabin.
- Độ rung của các gối trục tuabin nằm trong mức cho phép.
- Các máy bơm làm việc bình thường.
- Gia nhiệt cao áp và hạ áp làm việc bình thường.
- Sự hoàn hảo của các đường ống dẫn.
- Sự hoàn hảo của các thiếp bị đo lường và kiểm tra.
2.1.2. Tuabin thủy điện
Do làm việc với năng lượng so cấp là thế năng của dịng nước, nên tuabin nước có
kết cấu khác nhiều so với tuabin hơi. Sơ đồ kết cấu của tuabin nước được thể hiện trên
hình 2.2. Tuabin bước liên hệ với máy phát qua trục nối cứng. Đối với các nhà máy thủy
điện công suất lớn, tuabin được chế tạo theo kiểu trục đứng, còn đối với các máy phát
cơng suất nhỏ thì tuabun thủy điện được chế tạo theo kiểu trục ngang. Tùy thuộc vào độ
cao của cột nước, tức là sự chênh lệch giữa mức nước của hồ chứa và mức nước phía hạ
lưu mà tuabin thủy điện được chế tạo với tốc độ quay khác nhau: 100vg/ph (quay chậm),
(100200) vg/ph (quay trung bình) và trên 200 vg/ph (quay nhanh).
2.1.2.1. Đặc điểm cấu tạo
+ Stator: Có cấu tạo gồm đai trên và đai dưới với 4 vành hình quạt được nối với
nhau bằng 18 cột. Stator được làm bằng thép tấm chịu lực, 5 trụ ở vành đầu vào buồng
xoáy ốc được làm bằng thép rèn. Ngoài nhiệm vụ chịu lực các trụ của stator cịn có cơng
dụng hướng dịng nước sao cho có hiệu quả nhất.
+ Buồng xoáy ốc: Được xây dựng theo kiểu hình xoắn có tiết diện thay đổi, nó có

nhiệm vụ dẫn nước từ đường ống vào áp lực tới cánh hướng và phân bố đều lưu lượng
nước theo chu vi. Buồng xoáy ốc của tuabin kiểu PO 150/180-B-567,2 (dùng ở thủy điện
hịa bình) có tới 20 cửa và 1 ống khuếch tán.
+ Bánh xe công tác: Bánh xe công tác có chức năng biến đổi năng lượng của dịng
chảy thành cơ năng làm quay máy phát. Bánh xe này bao gồm vành trên và vành dưới với
16 cánh được hàn liền với nhau. Phía dưới của tuabin có lắp đặt nắp rẽ dòng, nắp này tạo
nên sự thay đổi của dòng chảy từ hướng tâm chuyển sang hướng trục một cách êm dịu.

Hình 2-2. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo tuabin thủy điện.
15


+ Trục tuabin: Có nhiệm vụ truyền mơmen quay từ bánh xe cơng tác đến máy
phát điện. Trục tuabin có cấu tạo ngun khối kiểu rỗng, có đướng kính cỡ 1,5m, độ dày
của thành trục đến 13 cm.
+ Cánh hướng nước: Có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng nước vào tuabin để tay
đổi công suất của tổ máy hoặc dừng tổ máy.
+ Servomotor: Mỗi tuabin nước được trang bị 4 servomotor để điều khiển cánh
hướng nước. Việc điều khiển được thực hiện với sự trợ giúp của dầu áp lực.
+ Nguyên lý làm việc
Dòng nước với tốc độ khá lớn đổ vào cánh tuabin, truyền thế năng của mình cho
tuabin làm quay nó với vận tốc xác định. Để nâng cấp hiệu suất, trước khi đổ vào tuabin,
dòng nước được dẫn qua buồng xốy ốc. Sau khi qua tuabin, dịng nước thốt ra ngồi
theo ống xả ở phía hạ lưu. Tốc độ quay của tuabin có thể được điều chỉnh bởi lưu lượng
nước chảy vào bằng cách thay đổi độ mở của cửa van.
2.2. Máy phát điện
Máy phát chỉ có thể phát ra điện khi nó được cấp một cơng suất cơ M 1 để làm
quay rôto và được cấp dịng kích từ vào cuộn dây rơto để tạo ra từ thơng chính 0 .
Khi cơng suất cơ M 1 thay đổi, sẽ làm cho tần số f và công suất tác dụng PF thay
đổi, cịn khi cơng suất kích từ (hoặc dịng kích từ) thay đổi sẽ làm cho điện áp U (sức điện

động E) và công suất phản kháng QF thay đổi. Như vậy về cơ bản, tần số được điều
chỉnh bởi cơng suất cơ, cịn điện áp được điều chỉnh bởi cơng suất kích từ. Tuy nhiên sự
điều chỉnh công suất cơ M 1 cũng làm thay đổi chút ít điện áp U và sự điều chỉnh cơng
suất kích từ ( 0 ) cũng làm thay đổi được tần số nhưng khơng nhiều.
Động
cơ sơ
cấp

M1

f, PF
Máy
Phát
Điện

Máy
kích từ

E, QF

0

Hình 2-3. Sơ đồ chức năng của máy phát điện
2.2.1 Đặc điểm kết cấu của máy phát điện
2.2.1.1. Máy phát và tuabin hơi
Các máy phát điện (MPĐ) tuabin hơi (nhiệt điện) được chế tạo với rơto cực ẩn
dạng hình trụ dài, trục quay được bố trí kiểu nằm ngang. Để đạt được hiệu suất cao, mà
khơng cần tăng kích thước, tốc độ quay của các máy phát điện tuabin hơi phải lớn. Mối
quan hệ giữa tần số và tốc độ quay được thể hiện bởi biểu thức :

p

60 f
;
n
16

(2-1)


Trong đó:
p- Số lượng cặp cực;
n- Tốc độ quay, vịng/phút;
f- Tần số.
Như vậy ứng với tần số 50 Hz, nếu máy phát tuabin hơi có một cặp cực thì tốc độ
quay sẽ là 3000vg/ph. Vì rơto của các máy phát tuabin hơi quay nhanh nên đường kính rất
nhỏ, kết cấu cực ẩn để đảm bảo độ bền cơ học cao. Mạch từ của stato và rơto máy phát
điện nói chung được làm bằng thép có độ từ dẫn lớn và độ bền cơ học cao để có thể hạn
chế được tổn hao do dịng điện xốy. Đặc điểm kết cấu của máy phát có thể tóm tắt như
sau.

Hình 2-4. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy phát điện tuabin hơi
Vỏ stato: Được chế tạo liền khối khơng thấm khí, có độ bền cơ học đủ để stato có
thể khơng bị hỏng dưới sự biến dạng khi có sự cố nổ, vỏ được đặt trực tiếp lên bệ máy và
bắt chặt bằng bulơng.
Lõi stato: Có cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật, trên bề mặt các lá thép này được quét
lớp sơn cách điện và dọc theo trục có các rãnh thơng gió. Cuộn dây của stato có cấu tạo
kiểu 3 pha 2 lớp, cách điện giữa các cuộn dây thường dùng là cách điện loại B sơ đồ nối
hình sao kép gồm 9 đầu ra.
Rôto: Được rèn liền khối bằng thép đặc biệt nên đảm bảo rơto có độ bền cơ học

trong mọi chế độ làm việc của máy phát. Cuộn dây rơto có cách điện loại B, lõi được
khoan xuyên tâm để đặt các dây nối các cuộn rôto quấn trên các gờ rãnh, các rãnh này tạo
nên các khe thơng gió. Một đầu trục rơto được nối trực tiếp với trục tuabin hơi, đầu còn
lại nối với máy kích từ. Các ổ đỡ thuộc loại ổ trượt được bôi trơn bằng dầu áp lực cao.
Bộ chèn trục: Dùng để giữ khí H 2 khơng thốt ra ngồi theo dọc trục có kết cấu
đảm bảm nén chặt bạc vào gờ trục nhờ áp lực dầu chèn, dầu nén và đảm bảo tự động dịch
chuyển dọc khi có sự di trục.
Bộ làm mát: Được bố trí bao bọc phần trên và dọc theo thân máy phát.
Thơng gió: Thơng gió cho máy phát điện được thực hiện theo chu trình tuần hồn
kín cùng với việc làm mát khí H2 bằng các bộ làm mát đặt trong vỏ stato, căn cứ vào yêu
cầu làm mát khí H2, nhà chế tạo đặt 2 quạt ở 2 đầu trục của rôto máy phát.
17


2.2.1.2. Máy phát điện tuabin nước
Máy phát điện tuabin nước (ở các nhà máy thủy điện) được chế tạo với tốc độ quay
chậm hơn nhiều so với máy phát tuabin hơi. Hơn nữa, tốc độ quay của máy phát ở các nhà
máy thủy điện khác nhau thường cũng không giống nhau. Đó là vì để đảm bảo hiệu suất
cao, tuabin nước cần có cơng suất định mức và tốc độ quay phù hợp với tham số của
nguồn nước (chiều cao hiệu dụng cột nước, lưu lượng nước...). Khi cột nước nhỏ (nhưng
lưu lượng nước lớn) tuabin nước có thể có tốc độ quay thấp đến 100 vg/ph.
Do tốc độ quay thấp, số cặp cực của máy phát tuabin nước rất lớn, do đó đường
kính của rơto phải lớn hơn nhiều so với đường kính của rơto máy phát tuabin hơi. Thường
thì đường kính của rơto máy phát tuabin nước lớn hơn nhiều so với chiều dài của nó, kết
cấu có dạng bánh xe rỗng. Do đường kính lớn, chiều dài ngắn, rơto của máy phát thủy
điện thường được bố trí cho trục quay thẳng đứng, điều đó cho phép tiết kiệm được chiều
cao của máy. Đối với máy có cơng suất nhỏ, tốc độ quay nhanh, trục quay được bố trí
nằm ngang. Vành bánh xe được nối với trục quay với các trục thép, mặt ngồi gắn các cực
từ có cuộn dây.
Có hai kết cấu ổ đỡ cho máy phát thủy điện trục đứng là kiểu treo và kiểu đỡ. đối

với máy phát kiểu treo, ổ chính được bố trí ở phía trên rơto, cịn kiểu đỡ thì ở phía dưới.
Ưu điểm của kiểu treo là ổn định, ít chịu ảnh hưởng tác động của các phần tử phụ, còn ưu
điểm của kiểu đỡ là giảm được kích thước chung của máy. Kiểu đỡ thường áp dụng cho
các máy có cơng suất lớn. Máy phát và tuabin nước thường có chung trục và ổ đỡ, do đó ổ
đỡ chịu lực dọc trục lớn của tồn bộ trọng lượng các rơto cũng như lực hướng trục của
dịng nước. Vì thế ổ đỡ của máy phát tuabin nước phải có kết cấu rất đặc biệt.
2.2.2. Hệ thống làm mát máy phát điện
Sự làm mát máy phát điện phụ thuộc vào công suất, và được thực hiện với môi
chất là nước, dầu, không khí hoặc hyđrơ. Các máy phát điện cơng suất nhỏ thường được
làm mát bằng khơng khí, cịn các máy phát điện có cơng suất lớn làm mát bằng mơi chất
khí hyđrơ. Việc thay thế khơng khí bằng khí hyđrơ cho phép giảm ma sát và tăng hiệu
suất của máy phát. Khí hyđrơ có ưu điểm là có độ dẫn nhiệt cao gấp 7 lần và tốc độ nhận
nhiệt gấp 1,5 lần so với khơng khí cùng áp suất, thêm vào đó mật độ khí hyđrơ thấp hơn
nhiều nên giảm được ma sát và công suất bơm. Nhưng nhược điểm của khí hyđrơ là có
thể gây nổ nếu trong máy có lẫn Ơxy, do đó máy được làm mát bằng khí hyđrơ cần có độ
bền cao và cấu trúc đặc biệt kín. Để tăng cường hiệu quả làm mát, mơi chất được thổi qua
các rãnh được chế tạo sẵn ở trục stato và rơto. Q trình làm mát được thực hiện theo 2
phương pháp: Gián tiếp và trực tiếp.
2.2.2.1. Làm mát gián tiếp
Được thực hiện bằng cách thổi môi chất làm mát(Khơng khí hoặc khí hyđrơ) qua
các khe hở giữa stato và rôto và các khe hở được chế tạo với mục đích làm mát. Có thể
thực hiện theo 2 phương thức:
a. Làm mát bằng khơng khí tuần hồn tự nhiên
Các cánh quạt được gắn vào 2 đầu trục rôto, khi rơto quay sẽ tạo thành luồng gió
tuần hồn tự nhiên thổi mát máy theo hướng trục hoặc hướng kính. Phương thức này tuy
đơn giản nhưng có nhược điểm là hiệu suất làm mát thấp, khơng khí làm mát cịn nhiều
bụi bẩn làm hư hại cách điện. Với những nhược điểm như vậy phương thức này chỉ được
áp dụng cho các loại máy phát có cơng suất định mức dưới 3MW.
b. Làm mát bằng khơng khí tuần hồn cưỡng bức
18

Phương thức làm mát này thường áp dụng cho những máy có cơng suất định mức
trên 3 MW. Hệ thống làm mát bao gồm các quạt gió; buồng làm lạnh và làm sạch khơng
khí sau khi đã quạt mát máy phát. Hệ thống quạt thổi khơng khí lạnh vào máy phát sau
khi hấp thụ nhiệt của máy phát gió nóng đi ra đưa vào buồng làm lạnh và được lọc sạch
rồi lại tái tuần hoàn đi vào hai đầu máy phát.
Nhiệt từ các cuộn dây và lõi thép được truyền vào môi chất làm mát qua cách điện.
Môi chất làm mát của hệ thống gián tiếp chuyển động theo 2 phương thức: Thổi qua và
tuần hồn khép kín. Ở phương thức đầu khơng khí sau khi đã thu nhiệt từ máy phát sẽ
thốt ra ngồi, cịn ở phương thức sau thì nó sẽ đi qua bộ trao đổi nhiệt và lại trở về máy.
Sự lưu chuyển của môi chất làm mát được thực hiện bởi các máy quạt. Hệ thống làm mát
theo nguyên lý khép kín cho máy phát tuabin hơi được thể hiện ở hình 2.5.
Khơng khí sau khi đã thu nhiệt ở các cuộn dây và lõi thép được thổi qua bộ trao đổi
nhiệt (1), ở đây nhiệt truyền cho nước, khơng khí từ bộ trao đổi nhiệt ra được trở lại máy,
khơng khí tươi được bổ sung thêm qua bộ lọc 2.
Ưu điểm của phương thức làm mát cưỡng bức:
- Hiệu suất làm mát cao hơn so với phương thức làm mát tự nhiên;
- Khơng khí được làm sạch nên không gây hư hại cho cách điện;
- Có khả năng điều chỉnh được nhiệt độ làm mát.

Hình 2-5. Hệ thống làm mát khép kín của máy phát điện tuabin hơi
1. Bộ trao đổi nhiệt; 2. Bộ lọc; 3. Đường dẫn khơng khí; 4. Buồng khí lạnh;
5. Vùng khí nóng; 6. Vùng khí lỗng; 7. Vùng áp suất
2.2.2.2. Hệ thống làm mát trực tiếp
Trong hệ thống làm mát trực tiếp mơi chất làm mát (thường là khơng khí, khí
hyđrơ, nước, dầu) được dẫn qua dây dẫn rỗng (Hình 2-6) và các rãnh chế tạo sẵn trong lõi
thép, do đó hiệu suất làm mát rất cao, tuy nhiên với những hệ thống làm mát này đòi hỏi
kết cấu máy rất phức tạp, giá thành đắt. Trong các môi chất làm mát thì nước có nhiều
tính năng tốt hơn do không gây cháy nổ, độ dẫn nhiệt cao, độ nhớt thấp nên lưu thông dễ

19


dàng, tuy nhiên cũng có nhược điểm là có thể gây ra ăn mịn và dẫn điện nếu nước khơng
tinh khiết. Để đưa môi chất vào hệ thống các ống dẫn người ta chế tạo ra các hộp nối đặc
biệt có răng chèn ở rơto, trong một số máy phát để nâng cao hiệu quả người ta áp dụng hệ
thống làm mát hỗn hợp.

Hình 2-6. a) Cấu tạo dây dẫn rỗng
b) Hệ thống làm mát hỗn hợp máy phát điện tuabin hơi
1. Lớp cách điện; 2. Dây dẫn; 3. Ống dẫn khí làm mát
Để nâng cao hiệu suất làm mát người ta áp dụng giải pháp nâng cao áp lực khí. Ta
thấy khi nâng cao áp lực khí từ (1,0357)at thì có thể hạ nhiệt độ cịn 70%, điều đó cho
phép cải thiện đáng kể chế độ nhiệt của máy phát.

Hình 2-7. Tác dụng của việc nâng cao áp lực khí đến sự phát nóng cuộn dây
2.2.3. Hệ thống kích từ
Hệ thống kích từ có nhiệm vị cung cấp dịng điện 1 chiều cho các cuộn dây kích từ
nhằm giữ điện áp không đổi khi phụ tải biến đổi và nâng cao giới hạn công suất truyền tải
từ nhà máy điện vào hệ thống đảm bảo ổn định tĩnh và ổn định động. Trong chế độ làm
việc bình thường bộ tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) sẽ điều chỉnh điện áp trên đầu cực
máy phát, thay đổi lượng công suất phản kháng đồng thời nâng cao ổn định tĩnh và ổn
định động của hệ thống. Trong chế độ sự cố (Ngắn mạch) chỉ có bộ phận kích từ cưỡng
bức làm việc, nó duy trì điện áp của lưới ổn định. Hiệu quả làm việc của nó phụ thuộc vào
đặc tưng và thơng số của hệ thống kích từ cũng như kết cấu của bộ phận TĐK.
Để đảm bảo chế độ làm việc chất lượng và tin cậy, dòng điện một chiều cung cấp
cho cuộn dây kích từ của máy phát điện đồng bộ phải đủ lớn. Thơng thường địi hỏi công
20

suất định mức của hệ thống kích từ bằng (0,20,6)% công suất định mức của máy phát
điện. Việc tạo ra hệ thống kích từ có cơng suất lớn như vậy thường gặp rất nhiều khó
khăn. Đó là vì cơng suất chế tạo của các máy phát điện một chiều bị hạn chế bởi điều kiện
làm việc của các bộ phận đổi chiều. Khi công suất lớn, do tia lửa phát sinh mạnh, nên bộ
phận làm việc kém tin cậy và mau hỏng. Bởi vậy, đối với các máy phát có cơng suất lớn,
thay vì sử dụng hệ thống kích từ một chiều, người ta thường áp dụng hệ thống hệ thống
kích từ máy phát điện xoay chiều kết hợp với bộ chỉnh lưu. Ngồi cơng suất định mức và
điện áp định mức, hệ thống kích từ cịn được đặc trưng bởi hai thơng số quan trọng khác
là điện áp kích từ giới hạn Ufgh và hằng số thời gian Te.
Điện áp kích từ giới hạn là điện áp kích từ lớn nhất để tạo ra dịng điện của hệ
thống kích từ. Điện áp này càng lớn thì phạm vi tác động điều chỉnh dịng điện kích từ
càng rộng và càng có khả năng điều chỉnh nhanh. Đối với máy phát điện tuabin hơi
thường có giá trị lớn hơn hoặc bằng điện áp định mức của máy phát (UfghUnF), còn ở
máy phát điện thủy điện thì (Ufgh 1,5.UnF). Trong nhiều trường hợp, để đáp ứng yêu cầu
đảm bảo ổn định của hệ thống người ta áp dụng điện áp giới hạn lớn hơn Ufgh = (34)UnF.
Tuy nhiên Ufgh càng lớn đòi hỏi cách điện của hệ thống kích từ càng cao.
Hằng số thời gian Te đặc trưng cho tốc độ thay đổi dịng kích từ, nó được xác định
bởi qn tính điện từ của các cuộn dây điện cảm. Hằng số thời gian có trị số càng nhỏ thì
tốc độ điều chỉnh kích từ càng nhanh. Tính tác động nhanh của hệ thống kích từ được đặc
trưng bởi tốc độ tăng điện áp kích từ, trong trường hợp kích từ cưỡng bức:
v  0,632

U fgh  U nF
U nF .t1

;

(2-2)

Trong đó: Ufgh: Điện áp kích từ giới hạn

UnF: Điện áp định mức
t1: Thời gian để tăng điện áp kích từ từ trị số định mức đến trị số Ufgh + 0,632(Ufgh- UnF)
Đây chính là tốc độ trung bình tăng điện áp ở giai đoạn đầu của q trình kích từ
cưỡng bức. Đa số các trường hợp có thể coi điện áp kích từ cưỡng bức tăng theo quy luật
hàm mũ:
U f(t) = Ufgh - (Ufgh- UnF).e-t/Te ;
(2-3)
Ta thấy tốc độ tăng điện áp kích từ càng nhanh khi Ugh càng lớn và hằng số thời
gian Te càng nhỏ. Các tham số này phụ thuộc vào kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ
thống kích từ cụ thể. Hệ thống kích từ có thể được chế tạo theo 3 loại sau:
- Hệ thống kích từ dùng máy phát điện 1 chiều.
- Hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều chỉnh lưu.
- Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưu có điều khiển.
2.2.3.1. Hệ thống kích từ dùng máy phát điện một chiều
Để quay máy phát điện một chiều người ta sử dụng năng lượng của chính trục quay
của máy phát điện đồng bộ. Đơi khi cũng có thể sử dụng một động cơ xoay chiều riêng
cho mục đích này. Động cơ xoay chiều được cung cấp từ lưới điện tự dùng của nhà máy
qua máy biến áp hoặc một máy phát điện đồng bộ riêng, ghép cùng trục với máy phát điện
chính nhưng có cơng suất nhỏ.

21