giới thiệu về bộ điều khiển khả lập trình plc s7-200

Giới thiệu về bộ điều khiển khả lập trình PLC S7-200
Mở đầu
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ
thuật, việc ứng dụng những thành tựu công nghệ mới vào thực tiến sản
xuất diễn ra mạnh mẽ và có những bước đột phá. Đối với công nghệ sản
xuất xi măng, là lĩnh vực đòi hỏi mức độ chính xác và an toàn cao, giải
pháp tự động hoá có thể coi là tất yếu trong việc giải quyết những yêu cầu
công nghệ cũng như đảm bảo sự an toàn và vận hành liên tục của nhà
máy.
Hiện nay ngành sản xuất xi măng ở nước ta đang phát triển rất
mạnh mẽ. Đây là một ngành sản xuất công nghiệp chịu sự chi phối rất
lớn về công nghệ cũng nh thiết bị của nước ngoài. Tuy nhiên, việc phân
phối điện năng trong một số nhà máy chưa được tự động hoá. Việc điều
phối điện năng và xử lí các phương án cấp điện bằng thiết bị điều khiển
khả trình sẽ mở ra những tiềm năng lớn cho việc tối ưu hệ thống cung cấp
điện.
Nhà máy xi măng Bút Sơn là một trong số những nhà máy hiện đại
nhất Việt nam. Toàn bộ nhà máy được nối mạng theo tiêu chuẩn mạng
công nghiệp Ethernet, điều khiển bằng các PLC S5 của Siemen Đức. Việc
cấp điện cho toàn bộ nhà máy hiện nay được điều khiển tại chỗ và liên
động tự động.
Đồ án này thực hiện nghiên cứu giải pháp điều khiển cấp điện tự
động cho nhà máy từ trạm 110KV. Đồ án gồm có 5 chương:
Chương 1: Mô tả công nghệ.
Chương 2:Giới thiệu về trạm 110kv nhà máy xi măng Bút Sơn
Chương 3:Tính chọn các trị số bảo vệ cho trạm 110kv
Phân tích hệ thống điều khiển
Xác định tín hiệu vào ra
Chương 4: Giới thiệu về bộ điều khiểnkhả lập trình PLC S7-200
Chương 5: Thiết kế điều khiển trạm 110kv bằng PLC S7-200.

Mô Tả Công Nghệ
1.1 Giới thiệu về nhà máy xi măng Bút Sơn
Công ty xi măng Bút Sơn được khởi công xây dựng từ ngày 27 - 08
-1995, có công suất 4000 tấn clinker/ ngày đêm (tương đương 1.4 triệu
tấn xi măng/ngày đêm), với số vốn đầu tư là 195.832 triệu USD. Đây là
dây truyền sản xuất xi măng hiện đại được đầu tư hoàn toàn bằng vốn
trong nước. Nhà máy đặt tại xã Thanh Sơn, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà
nam, gần quốc lộ 1, cách Hà nội 60 km về phía nam nên rất thuận tiện
cho việc giao thông vận tải.
Dây chuyền sản xuất của công ty là kiểu lò quay, phương pháp
khô, bao gồm các trang thiết bị hiện đại do các nước Tây Âu chế tạo
thuộc loại tiên tiến nhất hiện nay. Toàn bộ dây chuyền sản xuất, từ khâu
tiếp nhận nguyên, nhiên vật liệu đến khâu xuất sản phẩm cho khách đều
được điều khiển hoàn toàn tự động từ phòng điều khiển trung tâm thông
qua hệ thống máy tính và các tủ PLC của hãng Siemens (Cộng hoà liên
bang Đức).
Việc thiết kế cung cấp thiết bị giám sát, lắp đặt và trợ giúp kĩ thuật
do hãng TC CHNIP_dc (Cộng hoà Pháp) thực hiện. Ngoài ra công ty còn
được trang bị các thiết bị lọc bụi, xử lí nước thải, chống ồn tốt nhất phù
1
hợp với tiêu chuẩn Châu Âu (EC) góp phần bảo vệ cảnh quan môi trường
sinh thái.
Công ty có nguồn nguyên liệu phong phú với chất lượng cao và ổn
định rất phù hợp cho việc sản xuất xi măng. Kết hợp với dây chuyền thiết
bị hiện đại, hệ thống phân tích nhanh bằng Xquang, chương trình tối ưu
hoá thành phần phối liệu và hệ thống điều khiển tự động với hàng nghìn
điểm đo, đảm bảo việc giám sát và điều khiển liên tục toàn bộ quá trình
sản xuất, duy trì ổn định chất lượng sản phẩm ở mức cao nhất.
Các loại sản phẩm chính của công ty là xi măng porland PC 40, PC
50, xi măng hỗn hợp PCB 30 và các loại xi măng đặc biệt khác theo tiêu

chuẩn Việt nam (TCVN), hoặc các tiêu chuẩn khác theo yêu cầu của
khách hàng.
Sản phẩm xi măng của công ty được đóng trong bao phức hợp
KPK, đảm bảo chất lượng xi măng tốt nhất khi đến tay người tiêu dùng.
Ngoài ra công ty còn xuất xi măng rời theo yêu cầu của khách hàng một
cách nhanh chóng tiện lợi.
Xi măng Bút Sơn sử dụng trong các công trình thủy lợi, thủy
điện Với mục tiêu nâng cao chất lượng sản phẩm và hạ giá thành sản
xuất, công ty áp dụng hệ thống quản lí chất lượng theo tiêu chuẩn ISO
9002 đã được chứng nhận bởi QUACERT và DVN (Na Uy).
Trong tương lai công ty sẽ đẩy mạnh việc xuất khẩu sản phẩm ra
nước ngoài. Đồng thời sẽ đầu tư mở rộng xây dựng thêm một dây truyền
sản xuất nữa phục vụ người tiêu dùng.
1.2 Những nét chính của dây chuyền công nghệ công ty xi măng Bút
Sơn.
1.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu
Các nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi và đất
sét người ta còn sử dụng quặng sắt, bô xít và đá silíc làm các nguyên liệu
điều chỉnh.
Đá vôi khai thác ở mỏ hồng Sơn cách nhà máy 0.6 Km bằng
phương pháp khoan nổ mìn, sẽ được bốc xúc lên ô tô có tải trọng lớn (3.2
tấn/xe) để vận chuyển tới máy đập đá vôi. Máy đập đá vôi loại IM
PACTAPPR 1822 có năng suất trung bình là 600 tấn/giờ. Loại máy này
có thể đập được các cục đá vôi có kích thước tới 1 m và cho ra sản phẩm
có kích thưóc 70 mm. Sau khi đập nhỏ, đá vôi sẽ được cân và vận chuyển
bằng tải cao su để về kho đồng nhất sơ bộ và được rải thành hai đống,
mỗi đống 16 000 tấn theo phương pháp rải đống CHEURON và có mức
độ đồng nhất là 8:1.
Trong kho đồng nhất sơ bộ có máy đánh đống loại BAH 17,3 - 1.0
- 600 với năng suất rải là 600 tấn/ giờ và hệ thống băng cào loại BKA

30.01.600 có năng suất từ 35 - 350 tấn/giờ.
Đất sét khai thác ở mỏ Khả Phong cách nhà máy 9.5 Km, sẽ được
vận chuyển bằng ô tô (20 tấn/xe) tới máy cán răng hai trục có năng suất
250 tấn/giờ. Loại máy này cho phép cán được cục đất sét có kích thước
đến 800 mm độ Èm tới 15% và cho ra sản phẩm có kích thước 70 mm.
Sau đó đất sét được cân và vận chuyển tới kho đồng nhất sơ bộ và rải
thành 2 đống, mỗi đống 7 000 tấn, theo phương pháp rải WINDROW với
mức độ đồng nhất là 8:1. Hệ thống cầu rải BEDECHI trong mỗi kho có
năng suất rải 250 tấn/giờ và hệ thống cầu xúc loại BEL C150/14 có năng
suất từ 15 - 150 tấn/giờ.
Quắng sắt khai thác từ Thanh Hoá và Hòa Bình.
Thạch cao mua từ Lào, Thái Lan hoặc Trung Quốc.
1.2.2 Nghiền nguyên liệu và đồng nhất
Các cầu xúc đá vôi, đất sét, quặng sắt, bô xít và đá silíc có nhiệm
vụ cấp liệu vào các két chứa của máy nghiền. Từ đó qua hệ thống cân
nh lng liu c cp vo mỏy nghin. Mỏy nghin nguyờn liu l loi
mỏy nghin con ln trc ng hin i PFEIFFER MPS 4750, cú nng
sut 320 tn/gi. Bt liu t yờu cu s c vn chuyn ti si lụ ng
nht bt liu, cú sc cha 20000 tn, bng h thng mỏng khớ ng v
gu nõng. Si lụ ng nht bt liu lm vic theo nguyờn tc ng nht v
thỏo liờn tc. Vic ng nht bt liu c thc hin trong quỏ trỡnh thỏo
bột ra khỏi si lụ. Mc ng nht ca silụ ny l 10:1.
Đá vôi
Đất sét
Phụ gia
xi sắt
Than
Máy đập
Máy cán
Máy đập

Két chứa
Định lợng
Nghiền sấy than
Dầu
Hâm sấy dầu
Thiết bị đồng nhất
Két chứa
Két chứa
Két chứa
Định lợng
Định lợng
Định lợng
Lò nung Clinker
Thạch cao
Máy đập
Máy nghiền + sấy
Phụ gia
Thiết bị làm lạnh Clinker
Máy đập Clinker
Máy nghiền
Xi lô chứa Xi măng
Xuất xi măng rời
Xi lô chứa ủ Clinker
Máy đóng bao
Xuất xi măng bao
Kho đồng nhất sơ bộ
Kho đồng nhất sơ bộ
Hình 1. Quá trình công nghệ sản xuất xi măng Porland
1.2.3 Hệ thống lò nung và thiết bị làm lạnh Clinker
Lò nung của công ty xi măng Bút Sơn có đường kính 4.5 m, chiều

dài 72 m, với hệ thống sấy sơ bộ 2 nhánh 5 tầng cùng hệ thống calciner
buồng trộn. Năng suất của lò là 4000tấn Clinker/ngày đêm. Lò được thiết
kế sử dụng vòi đốt than đa kênh ROTAFLAM đốt 100% than antraxit
trong đó đốt tại Calciner là 60% phần còn lại đốt trong lò. Clinker sau khi
ra khỏi lò được đổ vào thiết bị làm nguội kiểu ghi MBH- SA được làm
lạnh. Đập sơ bộ clinker thu được sau thiết bị làm lạnh vận chuyển tới 2 si
lô để chứa và ủ clinker. Có tổng sức chứa là 220 000tấn. Bột toả hoặc
clinker phế phẩm được đổ vào si lô bột toả có sức chứa 2 000 tấn có thể
rót ra ngoài.
1.2.4 Nhiên liệu
Lò được thiết kế chạy 100% than antra xít, đầu MFO chỉ sử dụng
trong quá trình sấy lò và chạy ban đầu. Than được sử dụng trong lò là hỗn
hợp 40% than cám 3a và 60% than cám 4a. Máy nghiền than là loại máy
nghiền con lăn trục đứng PFEIFFER năng suất 30 tấn/giờ. Bột than min
được chứa trong 2 két than min, một két để dùng cho lò, một két dùng
cho calciner. Than mịn được cấp vào lò và calciner qua hệ thống cân định
lượng SCHENSK.
1.2.5 Nghiền sơ bộ clinker và nghiền xi măng
Clinker, thạch cao và phụ gia (nếu có) sẽ được chuyển lên két máy
nghiền bằng hệ thống băng tải và gầu nâng. Từ két máy nghiền, clinker
và phụ gia sẽ được đưa qua máy nghiền sơ bộ CKP 200 nhằm làm giảm
kích thước và làm nứt vỡ cấu trúc để phù hợp với điều kiện làm việc của
máy nghiền bi xi măng (kích thước bi lớn nhất trong máy nghiền bi là 70
mm). Sau đó clinker, phô gia (đã qua nghiền sơ bộ) và thạch cao sẽ được
cấp vào máy nghiền xi măng để nghiền mịn.
Máy nghiền xi măng là loại máy nghiền bi 2 ngăn làm việc theo
chu trình kín có phân ly trung gian kiểu SEPA. Xi măng bột được vận
chuyển tới bốn xi lô chứa có tổng sức chứa là 4x10000 tấn, bằng hệ thống
máng khí động và gầu nâng.
1.2.6 Đóng bao và xuất xi măng

Từ đáy các si lô chứa, phải qua hệ thống cửa tháo xi măng sẽ được
vận chuyển tới các két chứa của các máy đóng bao hoặc các hệ thống
xuất xi măng rời. Một hệ thống xuất xi măng rời gồm hai vòi xuất cho ô
tô, năng suất 100 tấn/giờ và một vòi xuất cho tầu hoả năng suất 150tấn
/giờ.
Hệ thống máy đóng bao gồm bốn chiếc máy đóng bao HAVER
kiểu quay và hệ thống cân điện tử năng suất 100tấn/giờ. Các bao xi măng
qua hệ thống băng tải sẽ được vận chuyển tới các máng xuất xi măng bao
xuống tàu hoả và ô tô.
Công ty xi măng Bút Sơn bắt đầu đi vào sản xuất thử từ 29/8/1998
đến đầu tháng 11/1998 công ty đã đưa dây chuyền sản xuất vào vận hành
ổn định. Đến tháng 4/1999, sau giai đoạn chạy thử để hiệu chỉnh các
thông số cơ, điện, công nghệ hoàn thành, công ty đã bước vào sản xuất
chính thức. Cũng kể từ đó lực lượng cán bộ kỹ thuật và công nhân của
nhà máy đã tự đứng ra đảm nhận toàn bộ việc vận hành của nhà máy mà
không cần có sự giúp đỡ của chuyên gia nước ngoài. Sản xuất của nhà
máy liên tục ổn định qua các năm, 100% sản phẩm của nhà máy xuất ra
đều đạt TCVN. Sản phẩm xi măng Bút Sơn ngày càng được tín nhiệm
trên thị trường và được khách hàng ưa dùng. Sản lượng xuất và tiêu thụ
qua các năm cụ thể nh sau:
Năm 1998: - Sản xuất 74.594,20 T clinker
41.314,00 T xi măng
- Tiêu thụ 13.218,50 T xi măng
Năm 1999: - Sản xuất 793.525,12 T Clinker
452.307,30 T Xi măng
- Tiêu thụ 296.676,85 T Clinker
457.848,60 T xi măng
Năm 2000: 11 tháng đầu năm 2000
- Sản lượng clinker sản xuất: 955.216,21 tấn đạt 100,02% kế hoạch cả
năm.

- Sản lượng xi măng xuất : 688.946,54 tấn đạt 105,99% kế hoạch cả năm.
- Tiêu thụ : 496.311 tấn Clinker
646.586 tấn xi măng.
Năm 2001 sản xuất 1.175.850,1 tấn Clinker.
800.000 tấn xi măng.
1.3 Hệ thống cân của nhà máy
1.3.1 Hệ cân cấp liệu cho máy nghiền thô
- Cấp đá vôi: ITEN 1214. Mức cân 35 – 350 T/h.
- Cấp đá sét: ITEN 1206. Mức cân 10 – 100 T/h.
- Cấp quặng sắt: ITEN 1211. Mức cân 1 – 10 T/h.
- Cấp silicat: ITEN 1207. Mức cân 2 –20 T/h.
1.3.2 Cân cấp liệu cho lò
Có một cân sử dụng để cấp liệu cho lò là ITEN 318, mức cân 35 – 350
T/h (HASLER).
1.3.3 Cân cấp liệu cho nghiền than: gồm hai cân
- 1504A: Mức cân từ 3.5 – 35 T/h (HASLER).
- 1504B.
1.3.4 Cân cấp than min: gồm hai cân
- Cấp cho PRECALCINER: 1533, mức cân 10 – 100 T/h.
- Cấp cho lò nung: 1523, mức cân 0 – 11 T/h.
Do SHENCK chế tạo.
1.3.5 Cân cấp liệu cho máy nghiền xi măng: gồm 3 cân
- Cấp đá vôi: 1626. Mức cân 10 – 100 T/h.
- Cấp thạch cao: 1625. Mức cân 2 – 20 T/h.
- Cấp Clinker: 1622. Mức cân 30 – 300 T/h.
Do HASLER sản xuất.
1.4 Hệ thống cung cấp điện của nhà máy xi măng Bút Sơn
Nhà máy được cấp điện qua hai lé 110 kV trên không từ Ninh
Bình, qua 2 dao cách ly 110KV - rồi qua hai máy cắt 110KV,50Hz dùng
khí SF6 cấp cho hai máy biến áp MS-TR-12-1 và MS-TR-12-2. Hai máy

biến áp có công suất 16MVAx2 điện áp 110. Điện áp được cấp sau 2 máy
biến áp cung cấp cho hai phụ tải dùng 3 sợi cáp 1x240mm (6/10KV) tới
hai máy cắt 3 pha ( 2000A,6KV). Điện áp qua hai máy cắt được cấp
xuống qua hai thanh cái BusA và BusB, chúng được liên lạc với nhau
bằng máy cắt 6KV- 2000A.
Từ thanh cái 6KV trạm 110m, nguồn được phân phối tới 10 trạm
biến áp phân xưởng từ LS1 đến LS10 bằng 10 máy cắt hợp bộ. Các máy
cắt này có dòng định mức 1200A, dùng khí SF6. Các máy cắt được tác
động bởi hệ thống bảo vệ Sepam. Tại các phân xưởng nguồn 6KV được
cấp cho các động cơ cao áp(6KV) và các máy biến áp 6/0.4KV. Điện áp
0.4 KV được cấp cho các tủ MCC và AUX cấp cho phụ tải.
Hệ thống chiếu sáng của nhà máy được cấp từ các MBA 50KVA
tại các phân xưởng và được đấu móc vòng với nhau. Ngoài ra nhà máy
còn dùng máy phát điện dự phòng Diezel có công suất 630KVA cung cấp
cho một số tải quan trọng như lò, giàn ghi, khi mất điện lưới. Hệ thống
điều khiển PLC của CCR khi mất điện được dự phòng bằng nguồn UPS.
Để bảo đảm cosϕ đạt 0.9, nhà máy đặt hai bộ tụ bù tại thanh cái
6kV, thuộc trạm 110kV, có công suất 810 kVar – 77 A và bốn bộ tụ bù
đặt tại thanh cái tủ MVSW ở các trạm LS1, công suất 540 kVar – 48A,
LS6 có công suất 1000 kVar – 96A, LS4 công suất 3150 kVar – 377A,
LS7 công suất 3000 kVar – 289A. Hệ thống bù cosϕ của nhà máy làm
việc tự động.
1.5 Một số liệu pháp nhằm ổn định chất lượng và giữ vững thị trường
Giám sát chặt chẽ và duy trì ổn định chất lượng ngay từ khâu
nguyên liệu đầu vào và trên toàn bộ dây chuyền làm cơ sở cho việc duy
trì ổn định và nâng cao chất lượng sản phẩm.
- Củng cố và hoàn thiện hơn nữa hệ thống quản lý chất lượng trong
toàn dây chuyền. áp dụng có hiệu quả hệ thống quản lý chất lượng
theo tiêu chuẩn ISO9002 vừa được chứng nhận bởi QUACERT và
DNV (Na Uy).

- Thực hiện tốt công tác bảo dưỡng sửa chữa thiết bị để đảm bảo
toàn bộ các thiết bị trong dây chuyền hoạt động ổn định đồng bộ
với năng suất cao và chất lượng tốt.
- Không ngừng nâng cao trình độ, tay nghề cho CBCNV. Đặc biệt là
đội ngũ cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật và công nhân vận hành
bằng cách tổ chức các khoá đào tạo tại công ty, hoặc liên kết đào
tạo với các trường đại học, các trung tâm đào tạo chuyên ngành, tổ
thăm quan, thực tập tại nước ngoài và tổ chức các buổi báo cáo
chuyên đề
- Đẩy mạnh công tác pha phô gia vào xi măng để tăng hiệu quả sản
xuất, hạ giá thành sản phẩm. Phấn đấu đến năm 2000 đặt tỉ lệ pha
phô gia từ 20 - 25%.
Rà soát lại toàn bộ các định mức vật tư cho sản xuất quản lý chặt
chẽ việc sử dụng vật tư sản xuất, phấn đấu giảm mức tiêu hao nguyên,
nhiên vật liệu cho một đơn vị sản phẩm, góp phần hạ giá thành sản phẩm
tăng tính cạnh tranh trên thương trường.

Trạm biến áp 110 KV nhà máy xi măng
Bút Sơn
Trạm biến áp 110 KV, công ty xi măng Bút Sơn đặt tại đầu dây
chuyền sản xuất khu vực nhà máy. Trạm có hai máy làm việc độc lập, hai
lộ dây có công suất mỗi máy 16 MA. Toàn bộ thiết bị của trạm do
GECLASTHOM, cộng hoà Pháp, cung cấp.
Nhiệm vụ của trạm là hạ điện áp từ 110 KV xuống cấp 6 KV cung
cấp cho toàn bộ các dây chuyền sản xuất của nhà máy.
2.1 Sơ đồ cung cấp điện
Từ lưới điện quốc gia qua hai lộ đường dây trên không 110 kV,
điện áp đưa qua các thiết bị truyền dẫn và đóng cắt tới hai máy biến áp
2
(MBA) 110 kV. Hai MBA này hoạt động đồng thời và độc lập với nhau

để đưa ra điện áp 6 kV ở thứ cấp. MBA 110 kV của nhà máy là loại biến
áp tự động điều chỉnh điện áp dưới tải có dải điều chỉnh điện áp từ 96.8
kV ÷ 123.3 kV chia làm ±8 nấc điều chỉnh.
Điện áp 6 kV từ MBA đưa qua các thiết bị truyền dẫn và đóng cắt
đến thanh cái, được chia làm hai lộ, ở giữa có đặt máy cắt liên lạc để
đóng mạch thanh cái khi có sự cố một trong hai MBA. Từ thanh cái điện
áp 6 kV qua 10 máy cắt hợp bộ có I
đm
bằng 1250 A và 2500A cung cấp
điện cho các trạm LS. Các máy cắt 110 kV và máy cắt 6 kV đều dùng khí
SF
6
để dập hồ quang.
2.2 Thuyết minh nguyên lý cấp điện
2.2.1 Nguyên lí cấp điện.
Nhà máy ximăng Bút sơn được cấp điện từ Ninh Bình bởi hai lé
175 và 176 có điện áp 110kV. Hai lộ này cấp điện cho hai máy biến áp
độc lập T1, T2 có công suất 16MVA x 2. Trên 2 lé 110kV, hệ thống bảo
vệ chống sự cố gồm có các biến áp đo lường T
6-1
, T
6-2
, các biến dòng T
5-1
,
T
5-2
và chống sét van V
1
, V

2
. Ngoài ra trên các cột còn có hệ thống chống
sét thu lôi để bảo vệ cột và đường dây. Các thiết bị TU, TI được sử dụng
nhằm phát các sự cố chạm đất, đứt pha, đoản mạch đồng thời báo sự ổn
định trên đường dây. Trên mỗi lộ trước khi vào biến áp, các hệ thống dao
cách li và tiếp địa được liên động cứng với nhau và sự vận hành phụ
thuộc chặt chẽ vào trạng thái đóng cắt của máy cắt Q 50. Dao cách li chỉ
có thể đóng mở nếu dòng tải trên dây là rất nhỏ (hoặc = 0) và dao tiếp địa
chỉ hoạt động khi dao cách li thay đổi trạng thái. Nếu dao cách li mở thì
lập tức dao tiếp địa liên quan đóng lại để nối đất an toàn. Trên sơ đồ hệ
thống có thể thấy rằng các cặp dao cách li và tiếp địa liên động với nhau
là: Q28-Q38, Q25-Q35, Q24-Q34.
Cặp Q28-Q38 nhằm bảo đảm an toàn khi sửa chữa bảo dưỡng
thanh cái 110KV, máy cắt Q50. Trong đó Q27 là dao cách li liên hệ giữa
hai thanh cái 110kv cấp cho hai máy biến áp độc lập.
Trên mỗi máy biến áp đều bố trí các hệ thống bảo vệ về hơi, áp
suất, nhiệt độ, chạm vỏ. Đầu ra của MBA sẽ tự động diều chỉnh mức điện
áp 6 kV. Bình thường khi không có sự cố , hai MBA sẽ làm việc độc lập
với nhau cả về phía sơ cấp lẫn thứ cấp. Có nghĩa là dao cách li Q27 mở ra
và máy cắt phân đoạn600 cũng mở.Mỗi MBA sẽ cung cấp cho một số
phụ tải riêng của nhà máy.
Tuy nhiên nếu sự cố xảy ra trên 1 trong 2 lé 175, 176 thì dao cách
li Q27 sẽ được nối lại để một lộ cấp cho cả 2 MBA, tất nhiên là Q27 sẽ
thực hiện khi Q50 của MBA có lộ sự cố cắt tải ra khỏi hệ thống sau đó sẽ
đóng lại.
Còn nếu một trong hai MBA bị hỏng thì chỉ lộ kia hoạt động bình
thường nhưng máy cắt phân đoạn 600 đóng lại để cấp điện cho toàn nhà
máy. Một số phụ tải Ýt quan trọng sẽ bị cắt tạm thời để tránh quá tải cho
MBA.
Một trường hợp hãn hữu xảy ra nữa cũng được tính đến là đường

dây lộ này bị hỏng và MBA lé kia bị sự cố. Khi đó lộ dây còn lại sẽ cấp
điện cho MBA chưa hỏng, máy cắt phân đoạn đóng lại, một số phụ tải sẽ
bị cắt tạm thời.
- Khi hệ thống 1 lộ bị hỏng cả dây và MBA thì chỉ lộ đó bị cắt ra
khỏi hệ thống, lộ còn lại vẫn hoạt động bình thường, máy catứ
phân đoạn vẫn đóng để cấp nguồn chung.
- Nếu phương án lộ này cấp điện cho MBA kia thì dao cách li Q27
sẽ nối thanh cái 110kv cấp nguồn cho MBA còn lại.
Khi hai lộ cùng mất điện, hệ thống tự động khởi động máy phát
điện cấp điện cho một số phụ tải thiết yếu như lò, giàn ghi,hệ thống làm
lạnh, chiếu sáng Khi đó các máy cắt 631,632 sẽ tác động mở ra để cách
li mạng điện nội bộ của nhà máy với nguồn sự cố.
Trong sơ đồ còn có trạm tự dùng. Trạm này có máy biến áp 6/
0.38kv và hệ thống chỉnh lưu nhằm cung cấp nguồn 110VDC cho các
thiết bị điều khiển. Trạm này được đóng cắt bởi máy cắt 642 có dòng
định mức là 1250A.
Do tính chất phụ tải của nhà máy - chủ yếu là động cơ - nên nhà
máy rất chú trọng đến việc bù hệ số cosϕ. Trên sơ đồ có hai trạm bù lớn
6KV, các tụ đấu ∆, và trong mỗi phân xưởng lại có một tủ tụ bù.
Dung lượng bù được chia làm hai phần là bù tĩnh và bù động.
Lượng bù tĩnh là lượng bù theo tính toán cần phải có tối thiểu. còn bù
động đượcđiều khiển tự động bởi các bảng điều khiển NOVAR. Bù được
chia làm ba mức liên tiếp nhau, khi hệ số cosϕ nằm dưới khoảng đặt thì
cấp bù thứ nhất được đóng. Nếu cosϕ vẫn chưa đủ thì cấp bù thứ hai lại
được đóng, và rất có thể cấp thứ ba cũng được đóng vào để đạt được trị
số cosϕ theo mong muốn. Nếu cosϕ lớn hơn mức đặt thì việc ngắt bù lại
được thực hiện tuần tự ngược lại cho đến khi đạt chỉ tiêu về cosϕ.Tuy
nhiên , để đảm bảo an toàn cho người và hệ thống, các thiết bị chấp hành
sẽ được tác động sau 5s khi có lệnh điều khiển. các cấp bù được đóng vào
, cắt ra sẽ cách nhau trong khoảng thời gian Ýt nhất là 15s.

Hệ thống chiếu sáng của nhà máy được thiết kế khá tối ưu. Các
điểm đấu dây của trạm được móc vòng với nhau, nếu nguồn cấp trạm này
bị hỏng thì sẽ có nguồn khác thay thế. Do đó các điểm sản xuất luôn được
duy trì điện chiếu sáng.
Toàn bộ các hoạt động vận hành hệ thống, các chỉ thị, báo động
đều được đặt tại nhà điều hành trạm 110kV của nhà máy.
2.2.2 Điều kiện cấp điện đến từng lộ
Trong quá trình thao tác cấp điện để đảm bảo an toàn và tăng tuổi
thọ thiết bị và yêu cầu chất lượng cấp điện cần phải tuân thủ các nguyên
tắc sau:
a. Để đóng máy cắt Q50 cần các điều kiện:
- Dao tiếp địa Q38 mở ra, dao cách ly Q28 đóng vào vị trí.
- Dao tiếp địa Q35 mở ra, dao cách ly Q25 đóng vào vị trí.
- Dao tiếp địa Q34 mở ra, dao cách ly Q24 đóng vào vị trí.
- Các rơ le bảo vệ không tác động.
Lúc đó máy cắt Q50 mới đóng cấp nguồn 110KV cho hai MBA.
b. Để cắt máy cắt Q50:
Do tính chất bảo vệ nên khi bất kì lúc nào có sự cố trên hai lộ máy
cắt sẽ tác động. Khi đó nguồn 110kV bị cắt ra khỏi hệ thống, tiếp đó hệ
thống dao cách ly và tiếp địa tác động để đảm bảo an toàn cho hệ thống.
3.2.3 Điều kiện ưu tiên các hoạt động liên động, bảo vệ
a. Điều kiện ưu tiên các hoạt động liên động
Trong hệ thống điện ưu tiên chức năng, nhiệm vụ và vị trí của các
phần tử chấp hành là rất cần thiết.
- Dao cách ly: Là khí cụ điện chỉ làm nhiệm vụ cách ly chứ không
làm nhiệm vụ đóng cắt mạch điện nên khi thao tác nó chỉ đóng cắt
khi máy cắt đang ở vị trí cắt.
- Các hệ thống dao tiếp địa: Làm nhiệm vụ nối đất khi hệ thống bị
cắt nguồn. Dao cách ly và dao tiếp địa được liên động chặt chẽ với
nhau, khi cách ly mở thì tiếp địa đóng và ngược lại.

- Máy cắt: Là khí cụ điện làm nhiệm vụ đóng cắt mạch điện nó chỉ
tác động khi có đầy đủ điều kiện liên động cho phép.
b. Điều kiện hoạt động bảo vệ
Trong hệ thống cung cấp điện cao áp để đảm bảo cấp điện chính
xác chất lượng cao, an toàn và tăng tuổi thọ của thiết bị thì công việc lắp
đặt các hệ thống bảo vệ là vô cùng quan trọng và nhất thiết phải có.
c. Mạch bảo vệ MBA
MBA là thiết bị quan trọng của trạm 110KV, nã cung cấp và điều
chỉnh toàn bộ năng lượng trong nhà máy, hệ thống bảo vệ như sau:
- Mạch bảo vệ quá dòng: Dòng sơ cấp MBA qua bộ biến dòng được
đưa vào bộ F50/51. Khi có sự cố quá dòng ba pha, nếu dòng qua
máy biến dòng có giá trị ≥ 0.6A ± 0.02A duy trì 2.2 giây thì rơ le
sẽ tác động đóng nguồn cấp cho máy cắt Q50 tác động, máy cắt
Q50 sẽ cắt nguồn cho MBA đồng thời gửi tín hiệu báo lỗi sự cố về
bảng điều khiển.
- Mạch bảo vệ chạm đất: Bảo vệ chạm đất vỏ máy biến áp khi có sự
cố chạm vỏ MBA xảy ra. Dòng chạm vỏ MBA với đất được đưa
qua máy biến dòng và đưa vào bộ F 51 N (tank), nếu dòng qua
Rơle có giá trị ≥0.16 ±0.04A trong thời gian 1.1s thì Rơle sẽ tác
động. Rơle tác động sẽ đóng tiếp điểm cấp nguồn cho mạch điều
khiển cắt máy cắt Q50, cắt thiết bị rá khỏi lưới điện và báo lỗi sự
cố.
- Mạch bảo vệ chạm đất sơ cấp MBA: Điểm trung tính sơ cấp MBA
được nối đất. Khi có dòng chạm đất, dòng này được đưa qua máy
biến dòng tới bộ F51N (Primary). Nếu giá trị dòng chạy qua Rơle
≥ 0.036 ± 0.002 A trong thời gian 1.1 s thì Rơle sẽ tác động đóng
tiếp điểm cấp nguồn cho mạch điều khiển Q50, tác động cắt thiết
bị ra khỏi nguồn và đồng thời báo sự cố.
- Mạch bảo vệ chạm đất thứ cấp MBA: Dòng chạm đất qua điện trở
hạn chế, qua máy biến dòng được đưa tới bộ F 51N (secondary),

nếu dòng qua cuộn dây rơ le có giá trị ≥ 1.8 ± 0.4A trong thời
gian 1.1s, rơ le sẽ tác động đóng tiếp điểm cấp nguồncho mạch
điều khiển Q50. Máy cắt Q50 sẽ cắt loại thiết bị ra khỏi lưới điện
và đèn tín hiệu báo sự cố sẽ sáng.
Như vậy để MBA có thể hoạt động bình thường thì tất cảc các liên động
phải đồng thời thoả mãn.
- Mạch bảo vệ máy cắt: Máy cắt là thiết bị đóng cắt cao áp quan
trọng, nó phải đảm bảo tác động nhanh, chính xác để đảm bảo an
toànvà chất lượng cấp điện cho hệ thống.
- Mạch bảo vệ khí SF
6
: SF
6
là khí bảo vệ cách điện và dập tắt hồ
quang khi máy cắt đóng, cắt điện. Trung bình áp suất khí là 7 bar,
nhưng khi áp suất khí giảm xuống ≤ 6.2 bar, rơle 480 tác động cấp
nguồn cho K86-1 đóng tiếp điểm cấp nguồn cho mạch điều khiển
máy cắt Q50 tác động cắt thiết bị ra khỏi lưới và thông báo sự cố
về trung tâm.
- Muốn đóng máy cắt phải đảm bảo đủ điều kiện sau:
o Dao cách ly đã đóng.
o Các điều kiện an toàn và bảo vệ không tác động.
- Cắt máy cắt Q50: Khi có một trong các sự cố trên máy cắt sẽ cắt.
2.3 Các thiết bị chính của trạm 110 kV
2.3.1 Sứ xuyên tường (Wall Bushing)
- Chức năng: Dùng cho đầu vào từ đường dây trên không vào dao
cách ly và đưa điện từ dao cách ly ra MBA.
- Số lượng lắp đặt 12 quả.
- Thông số kỹ thuật:
o Kiểu: Outdoor _ Indoor.

o CPW: 17.5kV ÷ 170kV.
2.3.2 Chống sét cao thế
- Chức năng: Chống sét đánh từ ĐDK lan truyền về trạm.
- Số lượng lắp đặt : 6 cái.
- Vị trí: tại đầu vào trạm 110KV.
- Thông số kỹ thuật:
o Kiểu PSC: 96 Y.
o Theo tiêu chuẩn: IEC 99 – 4 10KA.
o U
tb
: 96KV r ms.
o Điện áp xung: 98KV - 10s.
o Tần số lưới: 50Hz.
o I
đm
: 10KA.
o Ixung kích: 100KA.
2.3.3 Dao cách ly:
- Chức năng: Không làm nhiệm vụ đóng cắt mạch điện khi có tải chỉ
làm nhiệm vụ cách ly giữa phần mang điện và phần không mang
điện(Đóng cắt không tải) tạo khoảng cách an toàn trông thấy phục
vụ cho sửa chữa.
- Số lượng lắp đặt:
o 15 bộ (Cả dao tiếp địa, dao phân đoạn).
o I
đm
: 1250A.
o I
o
đnhiệt: 34KA- 1s.

o Khối lượng: 200Kg.
- Loại dòng 2500A/6KV
- Chức năng đóng ngắt nguồn cấp từ thứ cấp biến áp tới thanh cái
6KV (2 tủ) và đóng cắt phân đoạn thanh cái.
- Số lượng 3 tủ.
- Thông số kỹ thuật:
o I
đm
: 2500A.
o I
0
đ nhiệt: 34 KA - 1s.
o U
đm
: 6KV.
o U xung kích: 60KV.
o Khối lượng: 250Kg.
Tất cả các máy cắt 6KV là loại máy cắt hợp bộ do hãng MERLINGRIN
(Pháp) chế tạo.
2.3.4 Máy biến áp 110/6KV
- Chức năng: Biến đổi điện áp 110 kV xuống điện áp 6 kV cấp cho
toàn bộ hệ thống dây chuyền sản xuất của nhà máy.
- Số lượng: 2 cái.
- Thông số kỹ thuật:
o S
đm
: 16MVA.
o U
đm
: Cao áp 110 ± 12% KV

Hạ áp : 6.2 KV.
o I
đm
: Cao áp : 85A.
Hạ áp : 1489.9A.
o Đầu nối: Cao áp 3 pha trung tính nối đất.
Hạ áp 3 pha trung tính nối đất.
- Điện trở trung gian: Trung tính thứ cấp MBA 110kV/ 6kV được
nối đất qua điện trở trung gian để hạn chế dòng ngược.
o R
đm
= 144Ω.
o I
đm
= 50A.
o U
đm
= 7.2kV.
- Làm mát cưỡng bức : ONAN 100%.
- Tiêu chuẩn IEC 761993.
- Kích thước tổng thể: Dài 4.7 m, rộng 3.6 m, cao 4.4 m.
- Khối lượng: 29000kg.
2.3.5 Máy biến dòng
- Chức năng: Chuyển đổi dòng sơ cấp xuống 1A.
- Chức năng: Phục vụ mạch đo lường điều khiển.
- Tiêu chuẩn sản xuất : IEC 185
- Thông số kĩ thuật: kiểu sản xuất CTA A45-33-130 T1
o U
đm
=123KV

o f = 50 Hz
- Gồm 3 loại:
o Loại 200/ 1A : 5P – 20, công suất 30VA.
o Loại 300/ 1A : 5P – 10, công suất 5VA.
o Loại 50/ 1A : 5P – 10, công suất 5VA.
2.3.6 Máy biến điện áp:
Thông số kĩ thuật:
- Kiểu : CCV 145 - 17 - 130 - 132 - B2 - T1.
- Tiêu chuẩn sản xuất IEC 186/138.
o U
sơ cấp
: 110 /
3
o U
thứ cấp
: 100 /
3
o S
tiêu thô
: 100VA
- Kiểu : SR16201
o U
định mức
: 123KV
o I
đm
: 1600A
2.3.7 Máy cắt
* Máy cắt 110 KV
- Chức năng: Đóng cắt nguồn cấp cho MBA 110 KV, bảo vệ khi sự

cố.
- Thông số kĩ thuật:
o Kiểu: DBE58309
o U
đm
: 123KV
o I
đm
: 2500A
o f : 50Hz
o I
0 đ.nhiệt
: 25KA-3s
o I
0 đ.dòng
: 62.5KA
o I
N
: 25KA
o Tổng thời gian: 60 ms
o Tổng thời gian mở : 37ms
o Áp suất khí SF6: 7bar
o Ngưỡng 1: 6.4 bar
o Ngưỡng 2: 6.2 bar
* Máy cắt 6 KV - Máy cắt hợp bộ
Gồm hai loại:
- Loại 1250A
o U
đm
= 6kV.

o f = 50Hz.
o Điện áp xung kích: 60kV.
o Dòng ổn định nhiệt (ISC): 34 kA – 1s.
o I
đm
= 1250A.
o Trọng lượng: 200 kg.
- Loại 2500A.
o U
đm
= 6kV.
o Điện áp xung kích: 60kV.
o I
đm
= 2500A.
o Dòng ổn nhiệt: 34kA – 1s.
- Số lượng lắp đặt:
o Loại 1250A có 10 máy cắt do hãng MERLINGRIN chế tạo.
o Loại 2500A có 3 máy cắt do hãng MERLINGRIN chế tạo.
2.3.8 Dao tiếp địa
- Chức năng: Dao tiếp địa dùng để khử điện áp dư trên đường dây và
dòng cảm ứng của các thiết bị.
- Thông số kĩ thuật:
o Kiểu: SR 16201.
o U
đm
= 123kV.
o I
đm
= 16 000A.

2.4 Sơ đồ điều khiển đóng cắt phía cao áp 110kV
Hai lộ cấp điện của trạm 110kV giống nhau nên ta có thể chỉ cần
nghiên cứu sơ đồ cấp điện của một lộ.
2.4.1 Điều khiển đóng cắt máy cắt Q50
Với chức năng đóng cắt nguồn cấp cho biến áp 110/6KV máy cắt
được dập hồ quang bằng khí SF
6
. Máy cắt được điều khiển tự động cắt
nguồn khi có các sự cố sau:
- Sự cố đường dây (Khi mất nguồn).
- Bảo vệ MBA.
o Bảo vệ chạm đất sơ cấp.
o Bảo vệ chạm đất thứ cấp.
o Bảo vệ chạm vỏ MBA.
o Bảo vệ rơ le hơi.
o Bảo vệ nhiệt độ dầu.
o Bảo vệ an toàn.
o Bảo vệ so lệch.
- Bảo vệ khí SF
6
thấp: Khi khí SF
6
≤ 6.2bar, rơ le sẽ tác độngđiều
khiển cắt máy cắt.
Việc điều khiển máy cắt chỉ thực hiện được khi dao cách ly Q25, Q24 đã
đóng chắc chắn (bảo vệ chống thao tác nhầm bằng tiếp điểm của Q25,
Q24) và khi mạch bảo vệ không tác động.
Người vận hành điều khiển máy cắt ở ba vị trí
- Tại phòng điều khiển (Remote).
- Điều khiển tại chỗ (Local).

- Ngoài ra ở chế độ bảo dưỡng (Man), chế độ này chỉ thực hiện khi
đã cắt toàn bộ hệ thống ra khỏi lưới điện.
* Sơ đồ nguyên lý hoạt động
a. Ở vị trí Remote
- Điều khiển đóng: Do dao cách ly Q24,Q25 đã đóng nên tiếp điểm
vị trí F
1
kín, rơ le K 2501, K 2401 có điện đóng tiếp điểm <11 -
14> mạch bảo vệ rơ le không tác động dẫn tới K86 - 1; K86-2
không có điện, tiếp điểm <1 - 3> kín, khoá S 10 ở vị trí đóng, tiếp
điểm vị trí S1 <1 - 2> kín (vì trước đó Q50 ở trạng thái cắt) mạch
chuẩn bị làm việc.
Người vận hành vặn khoá s2250 về vị trí đóng, chân 2 có nguồn
cấp cuộn hút Y2 có điện, hút chốt cơ khí, năng lượng lò xo được
giải phóng, tác động đóng máy cắt. Khi máy cắt đã đóng tiếp điểm
vị trí S1 <1 – 2> mở ra cắt điện cuộn Y1, tiếp điểm S2 <1 - 2>
đóng lại chuẩn bị cho mạch cắt làm việc. Đồng thời tiếp điểm S4
<9 - 10>; <11 -12> đóng lại cấp điện cho độngcơ M quay nén năng
lượng dự trữ cho lò xo. Khi dây cót đã căng, S4 <9 -10>;<11-12>bị
tác động mở ra cắt điện động cơ M kết thúc quá trình đóng.
- Điều khiển quá trình cắt: Vặn khoá S 2250 về vị trí cắt, rơ le K50
có điện đóng tiếp điểm <4-40>, chân 1, 3 có nguồn cấp (khi mạch
bảo vệ tác động chân 1, 3 được cấp nguồn). Do khoá S 10 đóng,
tiếp điểm S2 <3 -4 >; <1-2> kín nên cuộn Y3 có điện hút chốt cơ
khí, năng lượng lò xo được giải phóng tác động cắt máy cắt. Khi
cắt xong tiếp điểm vị trí S2 <3-4>;<1-2> mở ra cắt điện Y3, đồng
thời tiếp điểm S1<1-2> đóng lại chuẩn bị cho mạch đóng làm việc.
b. Ở vị trí Local
Người vận hành vặn khoá S 2250về vị trí đóng hoặc cắt. Hoạt động
của mạch diễn ra nh khi điều khiển từ xa.

c. Chế độ bảo dưỡng MAN
Vì là chế độ bảo dưỡng nên chỉ điều khiển đóng cắt khi dao cách ly
Q25,Q24 mở (tiếp điểm thường kín NF
1
của Q25, Q24 kín).
Người vận hành vặn khoá về M, tiếp điểm <1-4>kín do Q25, Q24
mở , rơ le K2511 có điện đóng tiếp điểm <11-14>, chân <12-32> có
nguồn cấp. Điều khiển đóng cắt bằng hai nót Ên:
- S11 là điều khiển đóng.
- S12 điều khiển cắt.
Chúng được đặt tại giá đỡ của máy cắt.
Cuộn K1 có chức năng không cho điều khiển đóng máy cắt khi các
yếu tố bảo vệ tác động(khi đó chân 1 có nguồn cấp) K1 có điện mở tiếp
điểm K1<1-7>.
* Mạch sấy
X1-80, X1-81 luôn được cấp nguồn 220V AC để sấy tại tủ điều
khiển. Khi nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ yêu cầu thì tiếp điểm B1 <1-2> mở
ra loại R11 được bảo vệ bằng cầu chì F1, F2.
* Bảo vệ động cơ
Vì động cơ M chỉ hoạt dộng trong thời gian rất ngắn nên chỉ bảo vệ
ngắn mạch bằng cầu chì F3, F4.
2.4.2 Điều khiển đóng cắt dao cách li và dao tiếp địa
Các dao cáh li và dao tiếp địa đều là những khí cụ điện không dùng
để đóng cắt mạch mà chỉ làm nhiệm vụ cách li phần mang điện và không
mang điện, chúng có chung mạch lực đóng cắt (thiết kế giống nhau) chỉ
khác là mạch điều khiển và các tín hiệu điều khiển đóng cắt.
a. Điều khiển dao cách li Q25
Điều kiện để đóng mở dao cáh li Q25 là:
- Q50 đang ở vị trí cắt (mở).
- Nếu đóng Q25 thì Q35 mở và ngược lại.

Q25 được điều khiển ở ba chế độ:
- Chế độ điều khiển từ xa (Remote).
- Chế độ điều khiển tại chỗ (Local).
- Chế độ bảo dưỡng (Man).
* Chế độ điều khiển từ xa (Remote)
- Điều khiển đóng Q25: Ta đưa khoá S 2225 về vị trí đóng, lúc này
dao tiếp địa Q35 đã mở trước nên tiếp điểm NF
1
<33-34> kín, K
3511 có điện đóng tiếp điểm <11-14>. Mặt khác lúc này Q50 đang
mở nên S1<11-12> kín, K 5011 có điện đóng tiếp điểm <11-14>,
mạch điều khiển cấp nguồn cho chân 3 chuẩn bị cho mạch làm
việc. Do khoá ở vị trí REMOTE nên tiếp điểm R-L-R ở mạch điều
khiển đóng tiếp điểm VW ở mạch lực kín. Cuộn hút EF có điện
đóng tiếp điểm EF ở mạch lực cấp nguồn cho động cơ M. M quay
qua cơ cấu truyền động dao Q25 đóng lại. Khi Q25 đóng hết tiếp
điểm vị trí FCF1 mở ra, EF mất điện mở tiếp điểm ở mạch lực
động cơ M dừng đồng thời, lúc này tiếp điểm FC01 đóng lại chuẩn
bị cho mạch điều khiển mở Q25 làm việc.
- Điều khiển mở Q25: Ta đưa khoá S 2225 về vị trí mở tiếp điểm<5-
6>, <24-23> kín, chân 1 có điện, cuộn hút của contactor EO có
điện đóng tiếp điểm E0, ở mạch lực động cơ M có điện. M quay
qua cơ cấu truyền động làm Q25 mở ra. Q25 mở hết tiếp điểm
FC01 mở ra cắt điện cuộn hút đồng thời tiếp điểm FCF1 đóng lại
chuẩn bị cho mạch đóng Q25.
* Chế độ điều khiển tại chỗ (Local)
Trong chế độ này ta đưa khoá S 2225 về vị trí đóng hoặc mở, hoạt
động của mạch diễn ra như ở chế độ điều khiển từ xa.
* Chế độ bảo dưỡng (Man)
Chế độ này chỉ hoạt động khi đã cắt hoàn toàn điện lưới khoá S

25011 về vị trí MAN. Tiếp điểm L ở mạch điều khiển và VW ở mạch lực
kín.
- Điều khiển đóng Q25: Ta Ên nót BPF1, contactor E0 có điện, cấp
nguồn cho M. Động cơ M quay, đóng Q25, khi đóng hết, tiếp điểm
FCF1 mở ra. EF mất điện, M dừng đồng thời FC01 đóng lại.