Bài giảng VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN

VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN
Giảng viên: ThS Võ Phúc Lập

1

1


NỘI DUNG TRÌNH BÀY

Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN
Chương 2: CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA THIẾT BỊ
Chương 3: KẾT CẤU CỦA CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG ĐiỆN
Chương 4: CHẾ ĐỘ LÀM ViỆC KINH TẾ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN
Chương 5: CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
Chương 6: NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN
Chương 7: VẬN HÀNH NHÀ MÁY ĐIỆN

2


Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1 Khái niệm chung:
- Vận hành hệ thống điện là tập hợp các thao tác nhằm duy
trì chế độ làm việc bình thường của HTĐ, đáp ứng yêu cầu
chất lượng, tin cậy và kinh tế.
- Hệ thống điện bao gồm các phân tử có mối liên hệ chặt
chẽ với nhau.

- Sự làm việc tin cậy và kinh tế của hệ thống xuất phát tù sự
tin cậy và chế độ làm việc kinh tế của từng phần tử.
- Sự ra đời của các thiết bị công nghệ mới, những yêu cầu
về vận hành các thiết bị điện nói riêng và hệ thống điện nói
chung ngày càng trở nên nghiêm ngặt, khắc khe hơn nhiều.
3


- Đối với tất cả các thiết bị điện, vấn đề vận hành hệ thống
điện cần phải thực hiện theo đúng các qui trình, qui phạm
của ngành, của quốc gia và của các nhà cung cấp.
- Qui trình vận hành các phân tử hệ thống điện được xây
dựng dựa trên cơ sở các qui trình, qui phạm, các hướng
dẫn vận hành, bảo trì bảo dưỡng của thiết bị, có xét đến
những đặc điểm công nghệ của hệ thống. Một số đặt điểm
nổi bật như:
+ Qui trình sản xuất và tiêu thụ điện năng diễn ra hầu như
đồng thời: Điện năng không thể lưu trữ, do đó, cần phải
duy trì sao cho tổng công suất phát của tất cả các nhà máy
điện phải luôn luôn phù hợp với nhu cầu tiêu thụ của tất cả
các phụ tải sử dụng điện.
4

4


+ Hệ thống điện là một hệ thống nhất: giữa các phần tử
của hệ thống điện luôn luôn có những mối liên hệ hết sức
mật thiết với nhau, sự thay đổi bất kỳ của một thành phần
nào trong hệ thống điện đều làm thay đổi chế độ làm việc

của các phần tử khác trong hệ thống, có thể chúng cách xa
nhau hàng trăm km. Do đó, cần phải có sự thống nhất
trong quá trình điều khiển, vận hành hệ thống để đảm bảo
duy trì chất lượng lưới điện ở mức độ hợp lý.
+ Các quá trình diễn ra trong hệ thống điện rất nhanh: do
đó yêu cầu hệ thống điện cần phải được trang bị hệ thống
điều khiển, bảo vệ có tính tự động hoá cao nhằm duy trì
chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện cho
khách hàng.
+ Hệ thống điện liên quan mật thiết đến đời sống, an sinh
xã hội: Để đáp ứng nhu cầu không ngừng gia tăng của xã
hội thì hệ thống điện cũng không ngừng mở rộng và phát
5
triển.

5


- Các yêu cầu cơ bản của hệ thống:
+ Đảm bảo hiệu quả kinh tế cao
+ Đảm bảo chất lượng điện năng
+ Độ tin cậy, ổn định cung cấp điện
+ Tính linh hoạt và khả năng đáp ứng đồ thị phụ tải
1.2 Các chế độ vận hành hệ thống điện và tính kinh tế
của chế độ vận hành:
- Các chế độ vận hành của hệ thống điện:
+ Chế độ xác lập: là chế độ làm việc bình thường của hệ
thống điện, các tham số biến thiên rất nhỏ xung quanh giá
trị trung bình (cho phép).
6

6


+ Chế độ quá độ bình thường: hiện tượng này xảy ra
thường xuyên khi hệ thống điện chuyển từ chế độ xác lập
này sang chế độ xác lập khác và nằm trong phạm vi cho
phép của hệ thống.
+ Chế độ quá độ sự cố: xảy ra khi xuất hiện hiện tượng sự
cố trên hệ thống điện, các tham số hệ thống thay đổi lớn so
với trạng thái bình thường, hậu quả của chế độ quá độ sự
cố còn phụ thuộc vào qui mô, tính chất của sự cố.
+ Chế độ xác lập sau sự cố: là trạng thái hệ thống sau khi
các phần tử bị sự cố được loại ra khỏi hệ thống. Nếu quá
trình xảy ra sự cố trong thời gian ngắn và các tham số hệ
thống biến đổi trong giới hạn cho phép thì chế độ sau sự
cố đã được xử lý tốt.
7

7


- Tính kinh tế và sự điều chỉnh chế độ của hệ thống điện:
+ Tính kinh tế của hệ thống điện được đặc trưng bởi cực
tiểu chi phí để sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng.
Chi phí này phụ thuộc vào mức độ yêu cầu điện năng nên
chỉ tiêu kinh tế của chế độ hệ thống điện đặc trưng cho
suất chi phí, tức là chi phí tính 1kWh.
+ Tính kinh tế của hệ thống điện cũng có thể được thể hiện
ở mức thu lợi nhuận cao nhất và đáp ứng được đầy đủ

nhu cầu của các hộ sử dụng điện. Chỉ tiêu kinh tế có thể
được xem xét dưới góc độ giá thành 1kWh điện năng tiêu
thụ. Chỉ tiêu này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giá nhiên
liệu, giá thành thiết bị, yêu cầu và đặc điểm sử dụng điện,
các điều kiện thời tiết,… và đặc biệt là phương thức vận
hành hệ thống điện..
8

8


+ Tính kinh tế của hệ thống điện trước hết phải đảm bảo
được sự tăng trưởng kinh tế của từng khâu trong hệ thống
như tăng hiệu suất các nhà máy điện, hiệu suất truyền tải,
…
Để đảm bảo tính kinh tế của hệ thống điện cần phải:
+ Xác định được sự phân bố công suất tối ưu giữa các
phần tử trong hệ thống.
+ Lựa chọn tốt nhất tổ hợp các phần tử trong hệ thống,
nhằm giảm tối đa thành phần tổn hao của các phần tử hệ
thống (tổn hao cố định - tổn hao không tải và tổn hao thay
đổi - tổn hao phụ thuộc hệ số mang tải).
+ Xác định qui luật vận hành tối ưu của từng phần tử, của
hệ thống như: qui luật điều chỉnh điện; qui luật điều chỉnh
dung lượng bù công suất phản kháng,…
9

9

1.3 Nhiệm vụ vận hành hệ thống điện:
- Nhiệm vụ chung: Các phần tử trong hệ thống điện làm
việc tốt, ổn định và đảm bảo độ tin cậy hay không phần lớn
là do quá trình vận hành quyết định. Khi vận hành, các
phần tử cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy cho các hộ tiêu
thụ và chế độ vận hành liên tục của thiết bị.
+ Đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp: tần số, điện áp
của hệ thống, các thông số vận hành của nhà máy phải
luôn được giữ trong giới hạn cho phép.
+ Đáp ứng được đồ thị phụ tải một cách linh hoạt, cung
cấp đầy đủ điện năng đảm bảo chất lượng cho khách
hàng.
+ Đảm bảo được tính kinh tế cao của các phần tử hệ
thống, đồ thị phụ tải phải được san bằng tốt nhất đến mức
10
có thể.

10


+ Đảm bảo giá thành sản xuất, truyền tải và phân phối thấp
nhất đến mức có thể.
- Thử nghiệm: Việc thử nghiệm các phần tử hệ thống được
tiến hành để kiểm tra và đánh giá tình trạng của các thiết
bị, khối lượng công việc thử nghiệm tuỳ thuộc vào từng loại
thiết bị và mục đích thử nghiệm. Việc thử nghiện có thể
tiến hành tại hiện trường hoặc tại phòng thí nghiệm, các
công việc được tiến hành khi:
+ Sau mỗi lần đại tu, thay đổi cấu trúc, kết cấu thiết bị

hoặc chuyển sang sử dụng loại nguyên liệu khác.
+ Khi có sự sai lệch thông số so với giá trị chuẩn một cách
có hệ thống mà cần phải xác định rõ nguyên nhân của sự
sai lệch này.
11

11


+ Định kỳ sau một thời gian nhất định, tính từ khi thiết bị
bắt đầu được đưa vào vận hành nhằm kiểm tra tình trạng
và khả năng làm việc của thiết bị.
- Phân tích đánh giá kết quả thử nghiệm: Sau khi đã tiến
hành thử nghiệm, các kết quả sẽ được phân tích cụ thể
như sau:
+ Xác định hiệu quả của việc thay đổi cấu trúc thiết bị.
+ Xác định các chỉ tiêu vận hành liên quan đến công tác
hiệu chỉnh.
+ Thiết lập các đặc tính, chế độ công nghệ khác nhau.
+ Giải thích nguyên nhân của sự sai lệch thông số của thiết
bị, xác định được các đặc tính của các phần tử cần thiết,
đưa ra các giải pháp khắc phục hậu quả.
12

12


- Sửa chữa định kỳ: Sự làm việc lâu dài, liên tục và ổn định
của các thiết bị trong hệ thống điện được đảm bảo bởi chế
độ sửa chữa, bảo dưỡng phòng ngừa theo kế hoạch trước

khi thiết bị có thể bị dừng lam việc do hao mon, hư hỏng.
Quá trình sửa chữa định kỳ được chia ra các loại gồm:
+ Đại tu: khi sửa chữa người ta tiến hành xem xét thật kỹ,
thật chi tiết các thiết bị và phân tích tình trạng của thiết bị,
khắc phục những hư hỏng của các bộ phận, các chi tiết
bằng cách sửa chữa phục hồi hoặc thay thế.
+ Bảo dưỡng định kỳ: trong quá trình bảo dưỡng định kỳ
người ta thường xuyên kiểm tra, tu bổ các thiết bị để đảm
bảo thiết bị luôn vận hành liên tục, hiệu suất cao và mang
lại hiệu quả kinh tế.
13

13


1.4 Điều độ và tổ chức vận hành hệ thống điện:
- Tuỳ thuộc vào qui mô của hệ thống điện mà người ta có
những sơ đồ tổ chức đơn giản hay phức tạp khác nhau,
trong đó đảm bảo điều hành các hoạt động trong hệ thống
điện một cách mạch lạc, cơ động và hiệu quả.
- Đối với các hệ thống điện lớn, với lượng thông tin đến vô
cùng lớn, dễ dẫn đến tình trạng quá tải bởi lượng thông tin
sẽ đi qua nhiều cấp. Do đó, ở những hệ thống phức tạp sơ
đồ phân tán từng phần sẽ có hiệu quả hơn rất nhiều.
- Hệ thống điều độ được phân chia thành nhiều cấp: điều
độ Quốc gia (A0); điều độ khu vực (A1; A2;…) và điều độ
địa phương (điều độ Điện lực).
14

14

- Mỗi cấp thực hiện những nhiệm vụ riêng của minh, tuy
nhiên, việc phân cấp chỉ mang tính chất tương đối do giữa
các cấp luôn luôn có sự liên kết chật chẻ, gắn bó hỗ trợ
cho nhau trong quá trinh vận hành hệ thống điện chung.
1.4.1 Điều độ Quốc gia:
- Nhiệm vụ:
+ Thoả mãn nhu cầu của phụ tải về điện năng va công suất
đỉnh.
+ Đảm bảo toàn bộ hệ thống điện vận hành an toàn và tin
cậy.
+ Đảm bảo chất lượng điện năng (tần số, điện áp của các
nút trong hệ thống điện).
+ Nhanh chóng loại trừ các sự cố trong hệ thống điện.

15

15


- Điều độ Quốc gia được chia lam hai bộ phận: chỉ huy
và thường trực
+ Bộ phận chỉ huy: theo dõi các hoạt động và chỉ huy
trực tiếp cấp dưới thực hiện theo nhiệm vụ được giao.
+ Bộ phận thường trực:
•Lập kế hoạch bảo dưỡng các tổ máy, đương dây và
trạm biến áp nhằm đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao
nhất.
•Cân bằng năng lượng hằng năm, quí, tháng.

•Xác định đồ thị phụ tải ngày đêm.
•Lập sơ đồ vận hành lưới điện chính.
•Tính toán phân bố tối ưu công suất tác dụng, công suất
phản kháng, tính mức điện áp tại các nút chính.

16

16


•Tính toán độ ổn định, lựa chọn và chỉnh định cấu trúc hệ
thống bảo vệ relay đảm bảo loại trừ các sự cố trên hệ
thống.
•Lập trình tự điều chỉnh tần số và điện áp.
•Xây dựng các tình huống giả lập sự cố và các giải pháp
loại trừ.
•Lập sơ đồ sử dụng tối ưu các dạng nguồn năng lượng
(nước, nhiệt, dầu, gas,…) huy động phát lên trên hệ thống
điện Quốc gia.
•Chỉ định biểu đồ phụ tải cho các nhà máy điện và điều
chỉnh nó trong suốt quá trình vận hành hệ thống.
•Đưa ra các yêu câu tối cần thiết đối với việc lập qui
hoạch phát triển và thiết kế hệ thống điện Quốc gia..
17

17


- Sơ đồ tổ chức:

18

18


1.4.2 Điều độ địa phương:
- Có nhiệm vụ điều khiển việc tiếp nhận và phân phối
nguồn điện năng từ các trạm biến áp trung gian cho mạng
điện phân phối trung - hạ áp. Điều độ địa phương phải đảm
bảo cung cấp điện tin cậy và chất lượng cho khách hàng
với tổn thất ở mức thấp nhất.
- Ở chế độ vận hành bình thường:
•Thực hiện các thao tác đóng cắt và điều chỉnh trên lưới
điện nhằm tối ưu hoá chế độ của mạng điện.
•Thao tác bảo dưỡng định kỳ.
•Đưa các thiết bị mới vào vận hành trên lưới.
•Điều chỉnh đóng cắt các trạm biến áp phân phối sao cho
phù hợp với công suất nguồn cấp.19

19


•Kiểm tra hoạt động của các phụ tải.
•Duy trì hành lang an toàn điện của lưới điện.
- Ở chế độ sự cố:
•Đánh giá nhận định tính chất, mức độ của tinh trạng sự
cố.
•Loại trừ hậu quả của các sự cố.
•Cô lập các phân tử bị sự cố ra khỏi lưới điện, đóng
chuyển các nguồn dự phòng để đảm bảo duy trì sự hoạt

động bình thường của các thiết bị còn lại.
•Khắc phục hậu quả sự cố.
- Nhiệm vụ của các ban phương thức vận hành địa
phương:
20

20


•Lập kế hoạch cấu trúc vận hành lưới điện.
•Lập kế hoạch bảo dưỡng định kỳ, nâng cấp, sửa chữa
các phần tử trong hệ thống điện.
•Sa thải phụ tải khi thiếu hụt công suất nguồn.
•Đo đếm và điều chỉnh thông số của các chế độ lưới
điện.
•Lập kế hoạch cho các đội công tác.
- Các nguyên tắc chung:
•Phải có đầy đủ các thông tin về đặc tính của các phân tử
trong hệ thống điện và các trạng thái của chúng.
•Xử lý nhanh các thông tin để ra quyết định vận hành
chính xác.
21

21


•Truyền thông tin nhanh và chính xác đến các vị trí, tổ
công tác thưa hành.
•Tiếp nhận đúng các thông tin phản hồi để kiểm tra và
hiệu chỉnh kịp thời.

•Lưu giữ và phân tích các trạng thái của các phần tử
trong hệ thống điện để đúc kết các kinh nghiệm và nghiên
cứu các giải pháp phù hợp.
•Dự báo và qui hoạch quá trình vận hành trong tương lai.
•Các hoạt động được thực hiện trong một hệ thống thống
nhất và đồng bộ.
22

22


•Sơ đồ tổ chức:

23

23


1.4.3 Sơ đồ tổ chức của nhà máy điện:
- Các phòng ban nghiệp vụ và các phân xưởng chịu sự
lãnh đạo của Giám đốc nhà máy và người điều việc sản
xuất trong các ca trực đó là các trưởng ca, dưới các
trưởng ca là trưởng kíp các bộ phận, dưới trưởng kíp là
các trực ban kỹ thuật.
- Các phân xưởng kỹ thuật, vận hành, kiểm nhiệt, ló máy,
… chịu sự điều hành của Phó Giám đốc Kỹ thuật và các
xưỡng sửa chữa, bảo dưỡng chịu sự điều hành của Phó
Giám đốc sữa chữa.
- Sơ đồ tổ chức:

24

24


25

25