Bài giảng vận hành hệ thống điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT HƢNG YÊN

BÀI GIẢNG

VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN

HƢNG YÊN – 2016


Bộ môn Hệ thống điện

2


MỞ ĐẦU

Vận hành hợp lý các thiết bị nói riêng và hệ thống điện nói chung, khơng những
nâng cao khả năng sử dụng và kéo dài tuổi thọ của chúng mà còn cho phép nâng cao
hiệu quả kinh tế của tồn bộ hệ thống. Vì vậy những kiến thức cơ bản về vận hành hệ
thống điện hết sức cần thiết đối với các kỹ sƣ, cán bộ trong ngành điện, đặc biệt là các
cán bộ làm việc trong lĩnh vực phân phối và truyền tải điện năng. Tuy nhiên, những tài
liệu học tập và tham khảo về vấn đề này hầu nhƣ chỉ dừng lại ở các văn bản hƣớng
dẫn, các quy trình sử dụng thiết bị v.v... Cuốn giáo trình “Vận hành hệ thống điện”
đƣợc biên soạn với mong muốn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình giảng dạy,
nghiên cứu và học tập trong các trƣờng đại học và cao đẳng cũng nhƣ các đơn vị sản
xuất có liên quan.
Nội dung cùa cuốn sách đƣợc trình bày trong 12 chƣơng: ba chƣơng đầu, giới
thiệu những vấn đề chung về đặc điểm kết cấu của các phần tử hệ thống điện; ba
chƣơng tiếp theo, giới thiệu những vấn đề quan trọng về vận hành cải thiện chế độ hệ
thông điện, nhƣ chế độ làm việc kinh tế của hệ thống điện, chất lƣợng điện và độ tin

cậy cung cấp điện; năm chƣơng cuối, giới thiệu các thao tác vận hành cụ thể trong nhà
máy điện, trạm biến áp, đƣờng dây truyền tải điện và phân phối điện năng, mạch thứ
cấp, trạm phát diesel và thị trƣờng điện. Phần lý thuyết của mỗi chƣơng đƣợc trình
bày một cách cơ đọng, dễ hiểu. Phần lớn các vấn đề đƣợc minh hoạ bởi các ví dụ cụ
thể. Trong q trình biên soạn giáo trình này chúng tơi đã tham khảo các quy trình vận
hành thiết bị của nhiều cơ sở sản xuất và các công ty điện lực với mong muốn cập nhật
kịp thời những thông tin mới nhất trong lĩnh vực vận hành thiết bị điện. Tuy nhiên,
trong khuôn khổ của chƣơng trình chúng tơi chƣa thể đáp ứng đƣợc đầy đủ và trọn vẹn
những điều cần thiết. Do trình độ có hạn, chắc chắn khơng thể tránh đƣợc những sai
sót, chúng tôi rất mong đƣợc bạn đọc lƣợng thứ và đóng góp ý kiến nhận xét để giáo
trình ngày càng đƣợc hoàn thiện hơn.
Hưng Yên, ngày 01 tháng 8 năm 2016

Bộ môn Hệ thống điện

3


Bộ môn Hệ thống điện

4


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 3
CHƢƠNG 1. KHÁI QUÁT VÀ NHIỆM VỤ CỦA VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN .......... 13
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG ....................................................................................................... 13
1.1.1. Các đặc điểm công nghệ của hệ thống điện ........................................................... 13
1.1.2. Yêu cầu cơ bản của hệ thống điện .......................................................................... 14
1.2. CÁC CHẾ ĐỘ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ TÍNH KINH TẾ CỦA NĨ ....................... 14

1.2.1. Các chế độ của hệ thống điện ................................................................................. 14
1.2.2. Tính kinh tế và sự điều chỉnh chế độ của hệ thống điện ........................................ 15
1.3. NHIỆM VỤ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN ................................................................. 16
1.3.1. Nhiệm vụ chung ..................................................................................................... 16
1.3.2. Thử nghiệm............................................................................................................. 16
1.3.3. Phân tích đánh giá kết quả thử nghiệm .................................................................. 16
1.3.4. Sửa chữa định kỳ .................................................................................................... 17
1.4. ĐIỀU ĐỘ VÀ SƠ ĐỒ TỔ CHỨC CỦA VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN ..................... 17
1.4.1. Điều độ quốc gia ..................................................................................................... 18
1.4.2. Điều độ địa phƣơng ................................................................................................ 19
1.4.3. Sơ đồ tổ chức của nhà máy điện ............................................................................. 20
1.5. THỦ TỤC THỰC HIỆN CÔNG VIỆC VẬN HÀNH THIẾT BỊ ĐIỆN .......................... 21
1.5.1. Phiếu công tác......................................................................................................... 21
1.5.2. Nội dung của phiếu thao tác ................................................................................... 22
1.5.3. Thực hiện công việc ............................................................................................... 22
CHƢƠNG 2. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN .......................................................... 25
2.1. ĐẠI CƢƠNG ..................................................................................................................... 25
2.2. ĐỘNG HỌC BIẾN ĐỔI NHIỆT TRONG THIẾT BỊ ĐIỆN ............................................ 25
2.3. TUỔI THỌ CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN ................................................................................... 27
2.3.1. Sự lão hóa của cách điện ........................................................................................ 28
2.3.2. Độ bền cơ học và giới hạn đào thải cách điện ........................................................ 29
2.3.3. Ảnh hƣởng của chế độ mang tải đối với tuổi thọ của thiết bị ................................ 31
2.4. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY BIẾN ÁP ........................................................................... 32
2.4.1. Chế độ nhiệt xác lập của máy biến áp .................................................................... 32
2.4.2. Chế độ nhiệt không xác lập của máy biến áp ......................................................... 35
2.5. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN...................................................................... 38
2.6. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ ................................................................................... 38
2.7. SỰ ĐỐT NÓNG TIẾP ĐIỂM ........................................................................................... 39
2.8. ĐO NHIỆT ĐỘ CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN ............................................................................ 40
Bộ môn Hệ thống điện

5


2.8.1. Khí cụ và phƣơng pháp kiểm tra nhiệt độ .............................................................. 40
2.8.2. Ý nghĩa của việc đo nhiệt độ.................................................................................. 41
2.8.3. Kiểm tra nhiệt độ của các thiết bị .......................................................................... 42
2.9. VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP ........................................................................................................ 44
CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA CÁC THIẾT BỊ ................................................. 51
3.1. TUABIN............................................................................................................................ 51
3.1.1. Tuabin hơi .............................................................................................................. 51
3.1.2. Tuabin thủy điện .................................................................................................... 54
3.2. MÁY PHÁT ĐIỆN ........................................................................................................... 56
3.2.1. Đặc điểm kết cấu của máy phát điện...................................................................... 56
3.2.2. Hệ thống làm mát máy phát điện ........................................................................... 59
3.2.3. Hệ thống kích từ ..................................................................................................... 61
3.2.4. Bộ tự động điều chỉnh điện áp ............................................................................... 64
3.2.5. Chế độ làm việc của máy phát ............................................................................... 66
3.3. MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC ............................................................................................. 70
3.3.1. Đặc điểm kết cấu .................................................................................................... 70
3.3.2. Các phƣơng thức làm mát máy biến áp ................................................................. 76
3.3.3. Khả năng mang tải của máy biến áp ...................................................................... 77
3.4. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA ..................................................................... 78
CHƢƠNG 4. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KINH TẾ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN .............................. 82
4.1. ĐẠI CƢƠNG .................................................................................................................... 82
4.2. ĐẶC TÍNH KINH TẾ CỦA CÁC TỔ MÁY PHÁT VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN................... 82
4.3. PHÂN BỐ TỐI ƢU CÔNG SUẤT TỐI ƢU GIỮA CÁC TỔ MÁY PHÁT.................... 84
4.4. PHÂN BỐ CÔNG SUẤT TỐI ƢU GIỮA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN ................................ 86
4.4.1. Trong trƣờng hợp không tính đến ảnh hƣởng của tổn thất trong mạng ................. 87
4.4.2. Trƣờng hợp có xét đến ảnh hƣởng của tổn thất ..................................................... 87

4.5. THÀNH PHẦN TỐI ƢU CỦA CÁC TỔ MÁY PHÁT ................................................... 88
4.6. XÁC ĐỊNH CƠ CẤU TỐI ƢU CỦA TRẠM BIẾN ÁP .................................................. 89
4.7. CÁC BIỆN PHÁP CẢI THIỆN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HTĐ ................................. 91
4.7.1. San bằng đồ thị phụ tải........................................................................................... 91
4.7.2. Cân bằng tải giữa các pha ...................................................................................... 91
4.7.3. Loại trừ sự cố trên đƣờng dây ................................................................................ 91
4.7.4. Các biện pháp nâng cao hệ số cosφ ....................................................................... 91
4.7.5. Chƣơng trình “Quản lý nhu cầu”_DSM (Demand side management) .................. 91
4.8. VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP ........................................................................................................ 92
CHƢƠNG 5. ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ............................................................ 102
5.1. ĐẠI CƢƠNG .................................................................................................................. 102
Bộ môn Hệ thống điện

6


5.1.1. Khái niệm về chất lƣợng điện ............................................................................... 102
5.1.2. Yêu cầu về chất lƣợng điện .................................................................................. 102
5.1.3. Sự liên hệ giữa các tham số chế độ ...................................................................... 105
5.2. ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ................................................................................................... 107
5.2.1. Điều chỉnh cấp I.................................................................................................... 107
5.2.2. Điều chỉnh cấp II (thứ cấp) ................................................................................... 110
5.2.3. Điều chỉnh cấp III ................................................................................................. 111
5.2.4. Điều chỉnh tần số trong trƣờng hợp sự cố ............................................................ 111
5.3. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ................................................... 112
5.3.1. Những vấn đề chung ............................................................................................. 112
5.3.2. Điều chỉnh điện áp trung tâm ............................................................................... 113
5.3.3. Điều chỉnh điện áp ở các trạm biến áp ................................................................. 114
5.4. VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP ....................................................................................................... 116
CHƢƠNG 6. NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN.................................... 122

6.1. ĐẠI CƢƠNG VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN ..................................................... 122
6.2. TRẠNG THÁI HỎNG HĨC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN ................................................. 124
6.3. CƠNG TÁC VẬN HÀNH ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN ................... 126
6.3.1. Yêu cầu chung ...................................................................................................... 126
6.3.2. Các hoạt động độc lập của nhân viên vận hành nhà máy điện và trạm biến áp khi
xảy ra sự cố ..................................................................................................................... 126
6.4. SỰ CỐ HỆ THỐNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG NGỪA ....................................... 127
6.4.1. Sự cố hệ thống ...................................................................................................... 127
6.4.2. Các biện pháp phịng ngừa ................................................................................... 127
6.5. XÁC ĐỊNH THIẾU HỤT CƠNG SUẤT ........................................................................ 128
6.5.1. Xác xuất giảm công suất do sự cố ........................................................................ 128
6.5.2. Xác xuất thiếu hụt công suất nguồn ..................................................................... 129
6.6. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY .............................................................. 130
6.6.1. Phân loại các giải pháp ......................................................................................... 130
6.6.2. Phân đoạn đƣờng dây ........................................................................................... 131
6.2.3. Dự phịng cơng suất .............................................................................................. 135
CHƢƠNG 7. VẬN HÀNH NHÀ MÁY ĐIỆN ...................................................................... 146
7.1. CÔNG TÁC THỬ NGHIỆM VÀ KIỂM TRA MÁY PHÁT ĐIỆN ............................... 146
7.1.1. Công tác thử nghiệm............................................................................................. 146
7.1.2. Kiểm tra thứ tự pha của máy phát ........................................................................ 147
7.1.3. Kiểm tra trƣớc khi khởi động máy phát ............................................................... 147
7.1.4. Kiểm tra máy phát ở trạng thái vận hành ............................................................. 149
7.2. KHỞI ĐỘNG TỔ MÁY PHÁT VÀ KHỐI ..................................................................... 149
Bộ môn Hệ thống điện

7


7.2.1. Công tác chuẩn bị khởi động máy phát ................................................................ 149
7.2.2. Khởi động lò hơi .................................................................................................. 151

7.2.3. Khởi động khối từ trạng thái lạnh ........................................................................ 151
7.3. HOÀ MÁY PHÁT VÀO MẠNG ................................................................................... 152
7.3.1. Phƣơng pháp hoà đồng bộ.................................................................................... 153
7.3.2. Khởi động máy phát điện và hoà vào lƣới ........................................................... 153
7.4. CHUYỂN ĐỔI CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ............................................. 155
7.4.1. Chuyển máy phát sang các chế độ làm việc bù đồng bộ...................................... 155
7.4.2. Chuyển đổi hệ thống kích từ chính (kích từ làm việc) sang hệ thống kích từ dự
phòng và ngƣợc lại. ........................................................................................................ 156
7.5. CÁC THAO TÁC LOẠI TRỪ SỰ CỐ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN ............................. 156
7.5.1. Công tác loại trừ sự cố trong sơ đồ chính của nhà máy điện ............................... 156
7.5.2. Các trƣờng hợp ngừng tuabin khẩn cấp ............................................................... 157
7.5.3. Đảm bảo độ tin cậy cho sơ đồ tự dùng của nhà máy điện ................................... 158
7.5.4. Thao tác dừng tổ máy........................................................................................... 158
7.6. SẤY MÁY PHÁT ĐIỆN ................................................................................................ 159
7.6.1. Nguyên tắc chung ................................................................................................ 159
7.6.2. Phƣơng pháp dùng tủ sấy ..................................................................................... 160
7.6.3. Sấy bằng dòng điện .............................................................................................. 160
7.6.4. Sấy bằng phƣơng pháp cảm ứng .......................................................................... 161
7.7. VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP ...................................................................................................... 164
CHƢƠNG 8. VẬN HÀNH TRẠM BIẾN ÁP ....................................................................... 166
8.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG ........................................................................................... 166
8.2. THAO TÁC VẬN HÀNH MÁY BIẾN ÁP.................................................................... 166
8.2.1. Kiểm tra tổ nối dây của máy biến áp ................................................................... 166
8.2.2. Định pha ............................................................................................................... 169
8.2.3. Đóng điện vào máy biến áp ................................................................................. 169
8.2.4. Kiểm tra, giám sát trạng thái làm việc của máy biến áp ...................................... 171
8.2.5. Bảo dƣỡng, sửa chữa định kỳ và đại tu máy biến áp ........................................... 172
8.3. XỬ LÝ MÁY BIẾN ÁP Ở CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH KHƠNG BÌNH THƢỜNG ........... 173
8.4. ĐIỀU CHỈNH ĐẦU PHÂN ÁP ...................................................................................... 174
8.5. QUẢN LÝ DẦU BIẾN THẾ .......................................................................................... 175

8.5.1. Kiểm tra dầu biến thế ........................................................................................... 175
8.5.2. Lọc dầu biến thế ................................................................................................... 176
8.5.3. Bơm dầu vào máy biến áp .................................................................................... 177
8.6. SẤY MÁY BIẾN ÁP ...................................................................................................... 177
8.6.1 Điều kiện tiến hành sấy và phụ sấy ....................................................................... 177
8.6.2. Sấy máy biến áp ................................................................................................... 178
Bộ môn Hệ thống điện

8


8.6.3. Phụ sấy máy biến áp ............................................................................................. 182
8.7. VẬN HÀNH CÁC THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ................................................................... 183
8.7.1 Vận hành máy cắt điện .......................................................................................... 183
8.7.2. Vận hành dao cách ly và dao ngắn mạch ............................................................. 184
8.7.3. Vận hành máy biến đổi đo lƣờng ......................................................................... 185
8.7.4. Vận hành các thiết bị chống sét ............................................................................ 187
8.7.5. Vận hành tụ điện ................................................................................................... 188
8.7.6. Vận hành cuộn kháng điện và cuộn dập hồ quang ............................................... 189
8.8. THAO TÁC CHUYỂN ĐỔI SƠ ĐỒ TRONG TRẠM BIẾN ÁP................................... 190
8.8.1. Thủ tục và trình tự chuyển đổi sơ đồ .................................................................... 190
8.8.2. Trình tự thao tác đóng cắt máy biến áp ................................................................ 190
8.8.3. Chuyển đổi trạng thái của các phần tử mạng điện ................................................ 191
8.8.4. Ví dụ và bài tập..................................................................................................... 193
CHƢƠNG 9. VẬN HÀNH ĐƢỜNG DÂY ........................................................................... 195
9.1. THỦ TỤC VẬN HÀNH ĐƢỜNG DÂY ........................................................................ 195
9.2. QUẢN LÝ VẬN HÀNH ĐƢỜNG DÂY TRÊN KHÔNG ............................................. 195
9.3. QUẢN LÝ VẬN HÀNH ĐƢỜNG DÂY CÁP ............................................................... 198
9.3.1 Tiếp nhận đƣờng cáp vào vận hành ....................................................................... 198
9.3.2. Vận hành đƣờng dây cáp ...................................................................................... 198

9.3.3. Giám sát và bảo vệ hành lang cáp ........................................................................ 199
9.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ SỰ CỐ TRONG MẠNG ĐIỆN ................................ 200
9.4.1. Phƣơng pháp truyền xung..................................................................................... 200
9.4.2. Phƣơng pháp dùng sóng hài bậc cao .................................................................... 201
9.4.3. Phƣơng pháp dùng cầu đo điện trở ....................................................................... 201
9.4.4. Phƣơng pháp điện dung ........................................................................................ 201
9.4.5. Phƣơng pháp cảm ứng và âm học......................................................................... 201
9.5. VÍ DỤ VÀ BÀI TẬP ....................................................................................................... 202
CHƢƠNG 10. VẬN HÀNH CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN MẠCH THỨ CẤP .............................. 204
10.1. CÁC THIẾT BỊ CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN THỨ CẤP .......................................... 204
10.1.1. Bảng điều khiển .................................................................................................. 204
10.1.2. Nguồn thao tác .................................................................................................... 204
10.2. TÀI LIỆU KỸ THUẬT VÀ THAO TÁC CƠ BẢN ..................................................... 208
10.3. BẢO DƢỠNG THIẾT BỊ BẢO VỆ RƠLE, TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐO LƢỜNG
................................................................................................................................................ 209
10.4. QUẢN LÝ VẬN HÀNH TỦ ẮC QUY ........................................................................ 210
10.4.1. Nguyên tắc sử dụng ắcquy.................................................................................. 210
10.4.2. Nạp ắcquy ....................................................................................................... 211
Bộ môn Hệ thống điện

9


10.4.3. Nạp lại ắcquy ..................................................................................................... 211
10.4.4. Phóng điện thí nghiệm ....................................................................................... 212
CHƢƠNG 11. VẬN HÀNH TRẠM PHÁT ĐIỆN DIESEL ................................................. 214
11.1. ĐẠI CƢƠNG ................................................................................................................ 214
11.2. MỘT SỐ YÊU CẦU ĐỐI VỚI TRẠM PHÁT ĐIỆN DIESEL ................................... 215
11.3. CÁC THAO TÁC KHỞI ĐỘNG, VẬN HÀNH VÀ DỪNG ĐỘNG CƠ DIESEL ..... 215
11.3.1. Các thao tác chuẩn bị khởi động động cơ .......................................................... 215

11.3.2. Các thao tác khi khởi động ................................................................................ 216
11.3.3. Thao tác trong quá trình vận hành ..................................................................... 217
11.3.4. Dừng động cơ ..................................................................................................... 217
11.3.5. Quá trình chạy rà ................................................................................................ 218
11.4. CÔNG TÁC KIỂM TRA, GIÁM SÁT TỔNG THỂ VÀ BẢO TRÌ ............................ 218
11.4.1. Kiểm tra, giám sát tồng thể ................................................................................ 218
11.4.2. Công tác bão dƣởng định kỳ cụm phát điện diesel ............................................ 219
11.5. SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP XỬ LÝ ................................................................................. 220
CHƢƠNG 12. THỊ TRƢỜNG ĐIỆN .................................................................................... 222
12.1. VẬN HÀNH THỊ TRƢỜNG ĐIỆN ............................................................................. 222
12.1.1. Hệ thống công nghệ thông tin vận hành thị trƣờng điện lực ............................ 222
12.1.2. Thông tin thị trƣờng .......................................................................................... 222
12.1.3. Chƣơng trình đánh giá an ninh hệ thống và kế hoạch sửa chữa ...................... 223
12.1.4. Chào giá ............................................................................................................. 224
12.1.5. Điều độ hệ thống ............................................................................................... 226
12.1.6. Giá thị trƣờng .................................................................................................... 230
12.1.7. Can thiệp và dừng thị trƣờng điện lực .............................................................. 231
12.2. AN NINH HỆ THỐNG ................................................................................................ 232
12.2.1. Các khái niệm liên quan đến an ninh hệ thống ................................................. 232
12.2.2. Trách nhiệm của A0 trong việc duy trì an ninh hệ thống ................................. 233
12.2.3. Trách nhiệm của các hành viên thị trƣờng trong việc duy trì an ninh hệ thống
........................................................................................................................................ 234
12.2.4. Điều khiển tần số trong hệ thống ...................................................................... 234
12.2.5. Điều khiển điện áp trong hệ thống .................................................................... 235
12.2.6. Vận hành hệ thống trong tình trạng thiếu cơng suất dự phịng quay ............... 236
12.2.7. Can thiệp thị trƣờng điện lực liên quan đến an ninh hệ thống ......................... 236
12.2.8. Trong thời gian dừng thị trƣờng điện ............................................................... 237
12.2.9. Tuân theo lệnh điều độ liên quan đến an ninh hệ thống ................................... 237
12.2.10. Khởi động đen ................................................................................................. 237
12.2.11. Phân tích sự cố ................................................................................................ 238

Bộ mơn Hệ thống điện

10


12.2.12. Các quy định vận hành hệ thống điện ............................................................. 238
12.2.13. Các quy định về vận hành lƣới điện truyền tải ............................................... 238
12.2.14. Các thiết bị giám sát và điều khiển từ xa ........................................................ 238
12.2.15. Các thiết bị thông tin liên lạc, lƣu trữ dữ liệu và ghi âm phục vụ vận hành
........................................................................................................................................ 239
12.2.16. Ghi chép, lƣu trữ trao đổi thông tin vận hành ................................................. 239
CÂU HỎI TIỂU LUẬN ......................................................................................................... 241
PHỤ LỤC ............................................................................................................................... 243
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 247

Bộ môn Hệ thống điện

11


Bộ môn Hệ thống điện

12


CHƢƠNG 1. KHÁI QUÁT VÀ NHIỆM VỤ CỦA VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN
1.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Vận hành các phần tử trong hệ thống điện là tập hợp các thao tác nhằm duy trì chế độ
làm việc bình thƣờng đáp ứng các các yêu cầu chất lƣợng, tin cậy và kinh tế. Nhƣ đã biết, hệ
thống điện bao gồm các phần tử có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Sự làm việc kinh tế và tin

cậy của hệ thống xuất phát từ sự làm việc tin cậy và chế độ làm việc kinh tế của từng phần tử.
Cùng với 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. Cũng nhƣ tất cả các
thiết bị điện, việc vận hành trƣớc tiên cần phải đƣợc thực hiện theo đúng quy trình quy phạm.
Các quy trình sử dụng thiết bị do các nhà chế tạo cung cấp và hƣớng dẫn. Quy trình vận hành
các phần tử của hệ thống đƣợc xây dựng dựa trên cơ sở các quy trình sử dụng thiết bị có xét
đến một số đặc điểm công nghệ của hệ thống. Một số đặc điểm nổi bật nhất là:
1.1.1. Các đặc điểm công nghệ của hệ thống điện
Hệ thống điện có hàng loạt đặc điểm khác biệt, mà dƣới đây là một số đặc điểm nổi
bật nhất có ảnh hƣởng trực tiếp đến q trình vận hành hệ thống điện.
a. Quá trình sản xuất và tiêu thụ điện năng diễn ra hầu như đồng thời.
Đặc điểm này điện năng không thể cất dữ dƣới dạng dự trữ. Điều đó dẫn đến sự cần
thiết 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 hộ dùng điện. Sự mất cân đối sẽ làm giảm chất lƣợng
điện, mà trong một số trƣờng hợp có thể dẫn đến sự cố mất ổn định hệ thống. Do phụ tải luôn
thay đổi từ giá trị cực tiểu đến giá trị cực đại, cần phải có các biện pháp điều chỉnh chế độ làm
việc hợp lý của các nhà máy điện.
b. Hệ thống điện là một hệ thống thống nhất.
Giữa các phần tử của hệ thống điện ln có những mối liên hệ mật thiết với nhau, sự
thay đổi phụ tải của một nhà máy bất kỳ, sự đóng cắt một phần tử bất kỳ của mạng điện nhƣ
trạm biến áp, đƣờng dây truyền tải,… đều dẫn đến sự thay đổi chế độ làm việc của các nhà
máy khác, các đoạn dây khác mà có thể ở cách xa nhau đến hàng trăm kilomets. Nhân viên
vận hành của một nhà máy điện hoặc của một một mạng điện độc lập không phải bao giờ
cũng có thể biết và đánh giá đƣợc tất cả những gì diễn ra trong hệ thống điện. Bởi vậy cần
phải thống nhất hành động của họ khi có sự thay đổi chế độ làm việc của hệ thống điện. Sự
thống nhất này cần thiết để duy trì chất lƣợng điện và độ tin cậy ở mức hợp lý.
c. Quá trình diễn ra trong hệ thống điện rất nhanh, điều đó địi hỏi hệ thống điện phải
đƣợc trang bị các phƣơng tiện tự động để duy trì chất lƣợng điện và độ tin cậy cung cấp điện.
d. Hệ thống điện có liên quan đến tất cả các ngành và mọi lĩnh vực sản xuất, sinh hoạt
của nhân dân. Đặc điểm này đòi hỏi nâng cao những yêu cầu đối với hệ thống điện nhằm

giảm đến mức tối thiểu thiệt hại đối với nền kinh tế do chất lƣợng điện và độ tin cậy giảm.
Thêm vào đó việc phát triển hệ thống điện phải luôn đi trƣớc để đảm bảo cho sự phát triển
chắc chắn của các ngành kinh tế khác.
Bộ môn Hệ thống điện

13


e. Hệ thống điện phát triển liên tục trong không gian và thời gian. Để đáp ứng nhu cầu
không ngừng gia tăng của các ngành kinh tế, hệ thống điện không ngừng đƣợc mở rộng và
phát triển. Sự mở rộng hệ thống điện đƣợc thực hiện trên cơ sở quy hoạch phát triển của nền
kinh tế quốc dân. Việc mở rộng và phát triển hệ thống điện phải đƣợc thực hiện dựa trên cơ sở
phát triển của các ngành sản xuất để mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
1.1.2. Yêu cầu cơ bản của hệ thống điện
a. Đảm bảo hiệu quả kinh tế cao.
b. Đảm bảo chất lƣợng điện.
c. Độ tin cậy cung cấp điện liên tục.
d. Tính linh hoạt và đáp ứng đồ thị phụ tải.
Thứ tự ƣu tiên của các yêu cầu trên phụ thuộc vào điều kiện cụ thể. Giữa các u cầu
ln ln có mối quan hệ mà có thể mâu thuẫn nhau, sự ƣu tiên của yêu cầu này đòi hỏi một
sự nhƣợng bộ nhất định của yêu cầu kia. Việc thiết lập sự hài hịa của các mối quan hệ đó là
lời giải của bài toán tối ƣu đa mục tiêu. Để đảm bảo đƣợc những yêu cầu chặt chẽ đó, hệ
thống điện đƣợc luôn luôn giám sát, vận hành hợp lý nhất.
Độ tin cậy và sự liên tục cung cấp điện đƣợc đảm bảo trƣớc hết bởi sự dự phịng cơng
suất, sự phân phối hợp lý giữa các nhà máy điện, để có thể sử dụng kịp thời một cách nhanh
nhất khi có yêu cầu. Các biện pháp bảo dƣỡng, sửa chữa tiên tiến cũng cần đƣợc áp dụng triệt
để. Việc lựa chọn sơ đồ hợp lý, các thao tác chuyển đổi sơ đồ là những biện pháp hữu hiệu để
nâng cao độ tin cậy của hệ thống.
Yêu cầu về chất lƣợng điện đƣợc đảm bảo trƣớc hết bởi sự cân bằng công suất tác
dụng và công suất phản kháng trong hệ thống. Đó là điều kiện tối cần thiết để điều chỉnh tần

số và điện áp trong giới hạn cho phép. Để điều chỉnh điện áp hợp lý, điều độ hệ thống cần có
biện pháp phân bố và sử dụng tối ƣu các nguồn công suất phản kháng, đảm bảo sao cho dịng
cơng suất phản kháng trên các đoạn dây có giá trị thấp nhất đến mức có thể.
Tính kinh tế của hệ thống điện đƣợc đảm bảo bởi sự phân bố tối ƣu công suất giữa các
nhà máy điện với điều kiện thỏa mãn đầy đủ nhu cầu phụ tải của hệ thống. Một trong những
giải pháp quan trọng để nâng cao hiệu quả kinh tế của hệ thống điện là áp dụng các biện pháp
giảm tổn thất trong các phần tử của hệ thống điện và tận dụng tối đa các nguồn năng lƣợng rẻ
có hiệu quả cao.
1.2. CÁC CHẾ ĐỘ CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ TÍNH KINH TẾ CỦA NÓ
1.2.1. Các chế độ của hệ thống điện
Chế độ của hệ thống điện là trạng thái nhất định nào đó mà nó đƣợc thiết lập bởi các
tham số nhƣ điện áp, tần số, dịng điện, cơng suất v.v. Các tham số này gọi là tham số chế độ.
Khi tham số chế độ không thay đổi hoặc thay đổi với tốc độ chậm thì chế độ đƣợc gọi là xác
lập, còn nếu các tham số chế độ thay đổi rất nhanh theo thời gian thì chế độ đƣợc gọi là quá
độ. Có thể phân biệt các chế độ đặc trƣng nhƣ sau:
Bộ môn Hệ thống điện

14


a. Chế độ xác lập bình thƣờng: là chế độ làm việc bình thƣờng, các tham số biến thiên rất
nhỏ quanh giá trị trung bình. Thực ra khó có thể có chế độ bình thƣờng vì trong thực
tế phụ tải ln thay đổi, bởi chế độ bình thƣờng chỉ là tƣơng đối.
b. Chế độ quá độ bình thƣờng: xảy ra thƣờng xuyên khi hệ thống chuyển từ chế độ xác
lập này sang chế độ xác lập khác. Trong trƣờng hợp thao tác sai thì chế độ quá độ bình
thƣờng sẽ chuyển sang chế độ sự cố.
c. Chế độ quá độ sự cố: xảy ra khi xuất hiện sự cố trong hệ thống điện tham số thay đổi
do sự cố. Hậu quả của chế độ quá độ sự cố phụ thuộc vào tính chất xảy ra sự cố.
d. Chế độ xác lập sau sự cố: là trạng thái hệ thống sau khi phần tử bị sự cố đƣợc loại ra
khỏi mạng điện, đây cũng là chế độ đã đƣợc tính đến trƣớc và sự cố là không thể tránh

khỏi trong quá trình vận hành hệ thống. Nếu quá trình xảy ra ngắn mà các tham số chế
độ vẫn nằm trong phạm vi cho phép thì chế độ sau sự cố coi nhƣ đã đƣợc xử lý tốt.
Nếu các tham số ở một số nút không nằm trong phạm vi cho phép thì sự cố mang tính
cục bộ, nếu điều đó tồn tại ở đa số nút thì sự cố mang tính hệ thống.
1.2.2. Tính kinh tế và sự điều chỉnh chế độ của hệ thống điện
Tính kinh tế của hệ thống điện đặc trƣng bởi chi phí cực tiểu để sản xuất, truyền tải và
phân phối điện năng. Bởi vì chi phí này phụ thuộc vào mức độ yêu cầu điện năng nên chỉ tiêu
kinh tế của chế độ hệ thống điện đặc trƣng cho suất chi phí, tức là chi phí trên 1kWh, chứ
khơng phải là một lƣợng chi phí tuyệt đối. Tính kinh tế của hệ thống điện cũng có thể đƣợc
thể hiện ở mức thu lợi nhuận cao nhất và đáp ứng đƣợc đầy đủ nhu cầu của các hộ dùng điện.
Chỉ tiêu kinh tế có thể đƣợc xem xét dƣới góc độ giá thành một kWh điện năng hữu ích. Chỉ
tiêu này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: giá nhiên liệu, giá thành thiết bị, yêu cầu và đặc điểm
dùng điện, các điều kiện về thiên văn, thủy văn v.v… và đặc biệt là phƣơng thức vận hành hệ
thống điện.
Tính kinh tế của hệ thống điện trƣớc hết đƣợc đảm bảo bởi sự tăng cƣờng tính kinh tế
của từng khâu trong hệ thống nhƣ tăng hiệu suất của lị hơi, tăng độ chân khơng của tuabin
hơi, tăng cột nƣớc hữu ích cho các tuabin nƣớc v.v. Tính kinh tế của từng phần tử riêng biệt
tƣơng ứng với phụ tải đã định. Để đảm bảo tính kinh tế của hệ thống điện cần:
- Xác định sự phân bố công suất tối ƣu giữa các phần tử của hệ thống nhƣ giữa các máy
phát với máy bù đồng bộ, lò hơi v.v.
- Lựa chọn tốt nhất tổ hợp các phần tử của hệ thống. Hao tổn trong các phần tử bao gồm
hai thành phần là hao tổn không tải, tức là hao tổn cố định và hao tổn thay đổi phụ thuộc
vào hệ số mảng tải. Vì vậy khi tăng số lƣợng các phần tử thì thành phần hao tổn cố định
sẽ tăng, nhƣng thành phần hao tổn thay đổi sẽ giảm, tức là sẽ có một tổ hợp các phần tử
mà tổng hao tổn sẽ nhỏ nhất. Ngoài ra phí tổn mở máy của các phần tử cũng cần đƣợc
xét tới trong việc lựa chọn tổ hợp tối ƣu.
- Xác định quy luật vận hành tối ƣu của từng phần tử và của hệ thống, nhƣ quy luật điều
chỉnh điện áp, quy luật điều chỉnh dung lƣợng bù công suất phản kháng v.v.
Bộ môn Hệ thống điện

15


1.3. NHIỆM VỤ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN
1.3.1. Nhiệm vụ chung
Các phần tử trong hệ thống điện có làm việc đƣợc tốt và tin cậy hay không phần lớn là
do quá trình vận hành quyết định, khi vận hành các phần tử cần phải hoàn thành các nhiệm vụ
đảm bảo thực hiện tốt những yêu cầu cơ bản đã nói trên:
- Đảm bảo cung cấp điện năng liên tục, tin cậy cho các bộ phận tiêu thụ và đảm bảo sự
làm việc liên tục của thiết bị.
- Giữ đƣợc chất lƣợng điện năng cung cấp: tần số và điện áp dòng điện, áp lực và nhiệt
độ, áp lực và nhiệt độ của hơi nƣớc nóng phải ln ln đƣợc giữ trong giới hạn cho
phép.
- Đáp ứng nhu đồ thị phụ tải hàng ngày một cách linh hoạt, cung cấp đầy đủ điện năng
chất lƣợng cho mọi khách hàng.
- Đảm bảo đƣợc tính kinh tế cao của thiết bị làm việc, đồ thị phụ tải phải đƣợc san bằng
tốt nhất đến mức có thể. Đảm bảo giá thành sản xuất, truyền tải và phân phối tốt nhất
đến mức có thể.
Để thực hiện tốt những nhiệm vụ trên cần phải duy trì trạng thái làm việc tốt nhất cho
các thiết bị, điều đó địi hỏi các nhân viên vận hành cần phải thực hiện các công việc chủ yếu
sau:
1.3.2. Thử nghiệm
Việc thử nghiệm các thiết bị đƣợc tiến hành để kiểm tra và đánh giá trạng thái của các
thiết bị. Khối lƣợng công việc thử nghiệm phụ thuộc vào loại thiết bị vào mục đích thử
nghiệm. Việc thử nghiệm có thể tiến hành ngay tại hiện trƣờng hoặc tại các phịng thí nghiệm.
Các công việc thử nghiệm đƣợc thực hiện:
- Sau mỗi lần đại tu, sau khi thay đổi cấu trúc thiết bị và cũng nhƣ việc chuyển sang sử
dụng loại nhiên liệu khác.
- Khi có sự sai lệch thơng số so với giá trị chuẩn một cách có hệ thống mà cần phải giải
thích rõ nguyên nhân của sự sai lệch này.

- Định kỳ sau một thời gian nhất định từ khi thiết bị bắt đầu đƣợc đƣa vào vận hành nhằm
kiểm tra tình trạng và khả năng làm việc của các thiết bị.
1.3.3. Phân tích đánh giá kết quả thử nghiệm
Sau khi đã tiến hành thử nghiệm, các kết quả sẽ đƣợc phân tích chi tiết để đƣa ra các
kết luận và đánh giá về kết quả bảo dƣỡng (dựa theo sự so sánh các chỉ tiêu trƣớc và sau khi
sửa chữa). Những phân tích này bao gồm:
- Xác định hiệu quả của việc thay đổi cấu trúc thiết bị.
- Xác định chỉ tiêu vận hành liên quan đến công tác hiệu chỉnh, hoặc khi chuyển sang đốt
loại nhiên liệu khác.

Bộ môn Hệ thống điện

16


- Thiết lập các đặc tính chế độ cơng nghệ khác nhau. Ví dụ đối với q trình cháy: cần
điều chỉnh độ quá nhiệt của hơi, độ chất tải của các cửa trích hơi của tuabin v.v…
- Giải thích nguyên nhân của sự sai lệch thông số của các thiết bị và bằng các thực
nghiệm, xác định đƣợc đặc tính phụ trợ cần thiết, từ kết quả xác định nguyên nhân sai
lệch và đƣa ra các biện pháp khắc phục.
1.3.4. Sửa chữa định kỳ
Sự làm việc lâu dài, liên tục và ổn định của các thiết bị trong hệ thống điện đƣợc đảm
bảo bởi chế độ phòng ngừa theo kế hoạch, tức là sự sửa chữa, bảo dƣỡng đƣợc tiến hành sau
một khoảng thời gian xác định, trƣớc khi thiết bị có thể bị dừng làm việc do hao mịn hoặc
hỏng hóc, q trình sửa chữa định kỳ đƣợc chia theo các loại:
- Đại tu.
- Bảo dƣỡng định kỳ.
Có hai loại sửa chữa đặc biệt khơng có trong chế độ sửa chữa phòng ngừa theo kế
hoạch, tức là tự sửa chữa khôi phục. Sửa chữa khôi phục đƣợc thực hiện trƣớc khi đƣa vào
vận hành các thiết bị có trạng thái ngừng hoạt động lâu dài do dự phòng hoặc do các nguyên

nhân nhƣ thiên tai.
- Khi sửa chữa đại tu ngƣời ta tiến hành xem xét thật kỹ các tổ máy và phân tích tình
trạng của máy, khắc phục các tình trạng hƣ hỏng ở các bộ phận và chi tiết bằng cách khôi
phục hoặc thay thế. Trong thời gian sửa chữa đại tu, đồng thời ngƣời ta tiến hành hiện đại hóa
thiết bị đã đƣợc đề ra trƣớc đó.
- Trong q trình bảo dƣỡng thƣờng kỳ ngƣời ta làm các công việc cần thiết để đảm
bảo tổ máy tiếp tục làm việc với năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Ví dụ: làm sạch bề mặt gia
nhiệt, bề mặt đốt của lò hơi, thay dầu trong các bộ phận khác nhau, khôi phục lớp cách nhiệt,
thay thế các chi tiết bị mài mòn nhƣ bi của máy nghiền, cánh của quạt khói và quạt gió v.v…
1.4. ĐIỀU ĐỘ VÀ SƠ ĐỒ TỔ CHỨC CỦA VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN
Phụ thuộc vào quy mô của hệ thống điện có thể có những sơ đồ tổ chức điều độ khác
nhau. Sơ đồ tổ chức đơn giản nhất là sơ đồ tập trung, trong đó điều độ hệ thống trực tiếp điều
hành hoạt động của các kỹ sƣ trực ban ở các nhà máy điện và các trạm biến áp. Sơ đồ đơn
giản này cho phép điều hành các hoạt động của hệ thống một cách mạch lạc và cơ động, tuy
nhiên nó chỉ có thể áp dụng đối với các hệ thống điện nhỏ. Đối với các hệ thống điện lớn sơ
đồ điều độ tập trung đơn giản sẽ làm cho điều độ hệ thống bị quá tải bởi lƣợng thông tin qua
lại từ rất nhiều điểm. Bởi vậy, ở các hệ thống phức tạp sơ đồ phân tán từng phần sẽ có hiệu
quả hơn nhiều. Hệ thống điều độ đƣợc phân thành nhiều cấp: điều độ quốc gia (hay điều độ hệ
thống), điều độ khu vực (điều độ vùng) và điều độ địa phƣơng. Mỗi cấp chỉ là tƣơng đối, giữa
các cấp ln có sự liên kết chặt chẽ, hỗ trợ nhau trong quá trình vận hành hệ thống chung.
Ứng với từng nhóm việc có thể tạm thời phân thành hai hệ thống thực hiện: Nhóm thứ nhất
đƣợc thực hiện bởi hệ thống điều độ, nhóm thứ hai – bởi hệ thống quản lý.
Bộ môn Hệ thống điện

17


1.4.1. Điều độ quốc gia
Điều độ quốc gia có nhiệm vụ:
- Thỏa mãn nhu cầu của phụ tải về điện năng và công suất đỉnh.

- Đảm bảo hoạt động an toàn và tin cậy của toàn bộ hệ thống điện cũng nhƣ từng
phần tử của nó.
- Đảm bảo chất lƣợng điện năng: tần số và điện áp ở các nút điện hệ thống.
- Đảm bảo hiệu quả kinh tế cao bằng cách sử dụng hợp lý các nguồn năng lƣợng sơ
cấp.
- Nhanh chóng loại trừ sự cố trong hệ thống điện.
- Điều độ quốc gia chia làm hai bộ phận: chỉ huy và thƣờng trực.
- Bộ phận chỉ huy theo dõi các hoạt động và chỉ huy cấp dƣới thực hiện nhiệm vụ
đƣợc giao.
Bộ phận thường trực thực hiện công việc cụ thể sau:
- Lập kế hoạch bảo dƣỡng tối ƣu các tổ máy, đƣờng dây và trạm biến áp, sao cho
đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao nhất.
- Cân bằng năng lƣợng năm, quý, tháng.
- Xác định đồ thị phụ tải ngày, đêm.
- Lập sơ đồ vận hành lƣới điện chính.
- Tính phân bố tối ƣu cơng suất tác dụng và phản kháng, tính mức điện áp các nút
chính.
- Tính ổn định, chọn và chỉ định cấu trúc bảo vệ rơle và tự động chống sự cố.
- Lập trình tự điều chỉnh tần số và điện áp.
- Dự kiến các tình huống sự cố và cách sử lý.
- Lập sơ đồ sử dụng tối ƣu nguồn năng lƣợng (nƣớc ở thủy điện…..)
- Điều độ quốc gia chỉ định biểu đồ phụ tải cho các nhà máy điện và điều chỉnh nó
trong q trình vận hành.
- Điều độ quốc gia có thể đƣa ra các yêu cầu đối với quy hoạch thiết kế hệ thống.
Trên cơ sở phân tích các hoạt động của hệ thống điện trong quá khứ, điều độ quốc gia
đƣa ra các phƣơng thức vận hành, hoàn thành hệ thống điều độ. Sơ đồ tổ chức các cấp điều độ
đƣợc thể hiện trên hình 2.1.

Điều độ quốc gia

Điều độ vùng

Điều độ địa
phương

Bộ môn Hệ thống điện

Điều độ vùng

Điều độ địa
phương

Điều độ địa
phương

18

Điều độ địa
phương


Hình 1.1. Sơ đồ tổ chức các cấp điều độ

1.4.2. Điều độ địa phƣơng
Điều độ địa phƣơng có nhiệm vụ điều khiển việc tiếp nhận và phân phối điện năng từ
các trạm biến áp và trạm phân phối trung gian cho các mạng điện phân phối trung và hạ áp.
Sơ đồ tổ chức điều độ địa phƣơng đƣợc thể hiện trên hình 1.2. Điều độ địa phƣơng đảm bảo
cung cấp điện tin cậy và chất lƣợng cho khách hàng với mức tổn thất thấp nhất.
Giám đốc xí nghiệp

Kỹ sư hành chính

Phịng điều độ xí nghiệp

Phịng điều độ cơng ty

Ban
phương
thức

Điều độ địa
phương

Ban vận
hành

Ban vận
hành

Ban vận
hành

Điều độ địa
phương

Hình 1.2. Sơ đồ tổ chức điều độ địa phƣơng.

Nhiệm vụ: Công việc cụ thể của điều độ địa phƣơng là:
 Ở chế độ vận hành bình thƣờng:
- Thực hiện các thao tác đóng cắt và điều chỉnh trên lƣới điện nhằm tối ƣu hóa chế độ của

mạng điện.
- Thao tác bảo dƣỡng định kỳ.
- Đƣa các thiết bị mới vào vận hành.
- Điều chỉnh đóng cắt các trạm biến áp cho phù hợp với cơng suất nguồn.
- Đóng các phụ tải mới và cắt các phụ tải không đạt yêu cầu.
- Đo đếm các thơng số trong mạng điện, đóng các nguồn dự phịng để duy trì hoạt động
bình thƣờng của các thiết bị còn lại.
- Khắc phục sự cố.
 Ở chế độ sự cố:
- Đánh giá nhận định tính chất của các sự cố.
- Loại trừ hậu quả của các sự cố.
- Cô lập các phần tử bị sự cố ra khỏi mạng điện, đóng các nguồn dự phịng để duy trì sự
hoạt động bình thƣờng của các thiết bị cịn lại.
Bộ mơn Hệ thống điện

19


- Khắc phục sự cố.
- Công việc cụ thể của phƣơng thức vận hành địa phƣơng là:
- Lập kế hoạch cấu trúc vận hành mạng điện.
- Lập kế hoạch bảo dƣỡng định kỳ, nâng cấp các phần tử của hệ thống điện.
- Sa thải phụ tải khi thiếu hụt công suất nguồn.
- Đo đếm và điều chỉnh các tham số chế độ của mạng điện.
- Lập kế hoạch hoạt động cho các đội cơng tác.
Ngun tắc chung
a. Có các thơng tin đầy đủ về đặc tính của các phần tử hệ thống điện và các trạng thái
của chúng.
b. Xử lý nhanh các thơng tin để có quyết định vận hành chính xác.
c. Truyền nhanh và chính xác các thơng tin đến nơi thừa hành.

d. Nhận đúng các thông tin phản hồi để kiểm tra và hiệu chỉnh kịp thời.
e. Lƣu giữ và phân tích các trạng thái của các phần tử hệ thống để đúc rút kinh nghiệm
và nghiên cứu đối sách phù hợp.
f. Dự báo và quy hoạch quá trình vận hành trong tƣơng lai.
g. Các hoạt động đƣợc thực hiện trong một hệ thống nhất định và đồng bộ.
1.4.3. Sơ đồ tổ chức của nhà máy điện
Sơ đồ tổ chức nhà máy nhiệt điện đƣợc thể hiện trên hình 1.3. Sự phân bố lực lƣợng
kỹ thuật trong nhà máy điện đƣợc thực hiện nhƣ sau:
Các phân xƣởng kỹ thuật, vận hành, kiểm nhiệt, lị máy, thủy lực, hóa chất, đƣờng sắt
v.v chịu sự điều hành trực tiếp của phó giám đốc kỹ thuật. Các phân xƣởng sữa chữa, bảo
dƣỡng v.v chịu sự điều hành trực tiếp của phó giám đốc sửa chữa. Các phòng ban nghiệp vụ
và các phân xƣởng chịu sự lãnh đạo chung của giám đốc nhà máy, việc điều hành sản xuất
trong ca của nhà máy là trƣởng ca. Ngƣời điều hành cao nhất của mỗi ca trực là trƣởng ca,
dƣới trƣởng ca là các trƣởng kíp lị, trƣởng kíp điện, trƣởng kíp nhiên liệu, trƣởng kíp trạm
phân phối ngồi trời (220-500kV), dƣới các trƣởng kíp là các trƣởng ban kỹ thuật. Mỗi kíp
làm việc có số lƣợng nhân viên vận hành phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể. Mỗi vị trí làm
việc địi hỏi học vị, bậc thợ và bậc an toàn tƣơng ứng.
Bên cạnh giám đốc thƣờng có trợ lý giám đốc là ngƣời giúp việc cho giám đốc thực
hiện các công việc cần thiết trong quá trình điều hành nhà máy điện, ngồi ra cịn có các nhân
viên thƣ ký giúp giám đốc trong việc soạn thảo văn bản, giao dịch điện thoại v.v..

Bộ môn Hệ thống điện

20


Giám đốc

PX S/C cơ nhiệt

PGĐ s/c

PX cơ khí

PX đại tu cơ nhiệt

Phịng
bảo vệ

PX đại tu điện

Phịng kỹ thuật

Phịng
tài chính

PX đƣờng sắt

PX nhiên liệu

Phịng
kế hoạch

PX hóa chất

PX thủy lực

Phịng
tài vụ

PX lị máy

Px Vh điện kiểm nhiệt

PGĐ xí
nghiệp

Hình 1.3. Sơ đồ tổ chức nhà máy điện

1.5. THỦ TỤC THỰC HIỆN CÔNG VIỆC VẬN HÀNH THIẾT BỊ ĐIỆN
1.5.1. Phiếu công tác
Phiếu công tác (hay phiếu thao tác) là giấy phép tiến hành công việc trong đó ghi rõ
nơi làm việc, nội dung cơng việc, thời gian bắt đầu, điều kiện tiến hành làm việc, phiếu công
tác đƣợc viết làm hai bản rõ ràng, khơng tẩy xóa, một bản lƣu cịn lại một bản đƣợc giao trực
tiếp cho ngƣời tổ trƣởng phụ trách công việc. Riêng đối với mạng điện hạ áp thì chỉ cần viết
một bảng và lƣu lại cuống. Những công việc sau đây bắt buộc phải đƣợc giao theo phiếu công
tác:
- Làm việc trên tất cả các thiết bị cao áp.
- Làm việc ở các thiết bị đã cắt điện.
- Làm việc ở độ cao 3m trở lên đối với thiết bị khơng cắt điện mà khoảng cách an tồn
cho phép.
- Làm việc ở đƣờng dây cắt điện nhƣng các dây dẫn khác mắc trên cùng cột điện này
mà khơng có điện.
- Làm việc trực tiếp trên các thiết bị đang mang điện áp hạ áp.
Thủ tục cấp phiếu thao tác nhƣ sau: Nhiệm vị công tác do thủ trƣởng đơn vị quyết
định, nếu công việc đƣợc tiến hành trong nôi bộ đơn vị thì thủ trƣởng đơn vị có thể ủy nhiệm
cho kỹ thuật viên viết và ký phiếu, nếu cơng việc do đơn vị khác đến thực hiện thì đơn vị
quản lý thiết bị phải có trách nhiệm viết phần biện pháp an tồn và phiếu thao tác.

Bộ mơn Hệ thống điện

21


1.5.2. Nội dung của phiếu thao tác
Phiếu thao tác đƣợc viết bằng tay với đầy đủ nhiệm vụ, địa điểm, thời gian bắt đầu
công việc, họ và tên ngƣời ra lệnh, ngƣời giám sát và ngƣời thực hiện thao tác. Trong phiếu
thao tác phải ghi rõ sơ đồ, trình tự thực hiện các hạng mục công việc nhƣ: cắt điện, kiểm tra,
đặt rào ngăn, mắc tiếp địa, treo biển báo, v.v. Phiếu thao tác phải đƣợc ghi rõ ràng không tẩy
xóa. Mỗi phiếu thao tác chỉ viết cho một nhiệm vụ. Phiếu thao tác phải có chữ ký của ngƣời
viết.
1.5.3. Thực hiện công việc
Phiếu thao tác sau khi đã đƣợc trƣởng ca ký duyệt, đƣợc giao cho tổ trƣởng thực hiện
cơng việc một bản, cịn một bản đƣợc lƣu lại. Tổ trƣởng tổ cơng tác có nhiệm vụ phổ biến rõ
nhiệm vụ thực hiện công việc cho các thành viên trong tổ.
Ngƣời đƣợc giao nhiệm vụ thao tác phải nắm vững sơ đồ, vị trí của các thiết bị cần
thao tác, các hạng mục và trình tự thao tác. Quá trình thao tác đƣợc thực hiện dƣới sự giám sát
của ngƣời có bậc an tồn cao. Sau khi đến địa điểm thực hiện công việc vận hành và sửa chữa
thiết bị điện phải có trình độ đủ về chun mơn, có bậc an tồn thích hợp, có sức khỏe…..theo
đúng u cầu của ngành điện. Mọi thao tác đóng cắt ở mạng điện cao áp đều phải do hai
ngƣời thực hiện, ngƣời trực tiếp thực hiện các thao tác phải có bậc an tồn cao hơn bậc 3,
ngƣời có bậc an tồn cao hơn (khơng thấp hơn bậc 4) làm nhiệm vụ giám sát. Cả 2 ngƣời này
đều phải chịu trách nhiệm nhƣ nhau về các công việc thực hiện. Các thao tác đều phải thực
hiện một cách dứt khoát, cẩn thận và mạch lạc.
Trƣớc khi kết thúc công việc, ngƣời chỉ huy phải trực tiếp kiểm tra lại toàn bộ công
việc, thiết bị và sơ đồ vừa thực hiện xong, sau đó ra lệnh tháo tiếp địa di động. Ngƣời chỉ huy
trực tiếp đóng điện trả lại cho thiết bị, cất biển báo và thu lại phiếu công tác, ký tên và trả
phiếu thao tác cho ngƣời cấp, phiếu này đƣợc lƣu lại ít nhất một tháng.
TĨM TẮT CHƢƠNG 1
u cầu cơ bản của hệ thống điện là

- Đảm bảo hiệu quả kinh tế cao.
- Đảm bảo chất lƣợng điện.
- Độ tin cậy cung cấp điện điện tục.
- Tính linh động và đáp ứng đồ thị phụ tải.
Các chế độ của hệ thống điện
- Chế độ xác lập bình thƣờng
- Chế độ quá độ bình thƣờng
- Chế độ xác lập sau sự cố
Tính kinh tế và sự điều chỉnh chế độ của hệ thống điện
- Tính kinh tế của hệ thống điện cũng có thể đƣợc thể hiện ở mức thu lợi nhuận cao
nhất và đáp ứng đƣợc đầy đủ nhu cầu của các hộ dùng điện.
Bộ môn Hệ thống điện

22


Để đảm bảo tính kinh tế của hệ thống điện cần:
- Xác định sự phân bố công suất tối ƣu giữa các phần tử của hệ thống
- Lựa chọn tốt nhất tổ hợp các phần tử của hệ thống
- Xác định quy luật vận hành tối ƣu của từng phần tử và của cả hệ thống
Những công việc nhiệm vụ vận hành
- Thử nghiệm
- Phân tích đánh giá kết quả thử nghiệm
- Sửa chữa định kỳ
Điều độ quốc gia chia làm hai bộ phận:
Bộ phận chỉ huy theo dõi các hoạt động và chỉ huy cấp dƣới thực hiện nhiệm vụ đƣợc
giao.
Bộ phận thường trực thực hiện các công việc cụ thể.
Điều độ địa phương có nhiệm vụ điều khiển việc tiếp nhận và phân phối điện năng từ
các trạm biến áp và trạm phân phối trung gian cho các mạng điện phân phối trung và hạ áp.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 1
1. Hãy cho biết những khái niệm cơ bản, đặc điểm và yêu cầu của hệ thống điện.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ vận hành hệ thống điện.
3.
4.
5.
6.
7.

Các chế độ và tính kinh tế của hệ thống điện.
Nhiệm vụ và sơ đồ tổ chức của điều độ quốc gia.
Nhiệm vụ và sơ đồ tổ chức của điều độ địa phƣơng.
Sơ đồ tổ chức của nhà máy điện.
Thủ tục thực hiện các công việc vận hành thiết bị điện.

Bộ môn Hệ thống điện

23


Bộ môn Hệ thống điện

24


CHƢƠNG 2. CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN
2.1. ĐẠI CƢƠNG
Trong q trình hoạt động, dịng điện làm việc của các thiết bị điện gây ra một sự tổn
thất điện năng. Lƣợng điện năng tổn thất đƣợc thể hiện dƣới dạng nhiệt làm tăng nhiệt độ của
các thiết bị. Sự tăng nhiệt độ của các thiết bị càng làm tăng tổn thất điện năng do điện trở của

các phần dẫn đỉện tăng, do đó làm giảm khả năng mang tải của chúng. Độ bền cơ học của các
chi tiết trong các thiết bị điện giảm khi nhiệt độ tăng, điều đó làm giảm độ tin cậy của chúng.
Khi nhiệt độ tăng, tổn thất trong chất điện môi sẽ tăng, làm cho độ bền điện của chúng giảm,
dẫn đến giới hạn đốt nóng cho phép của các thiết bị bị giảm. Đó chính là những ngun nhân
cơ bản làm tăng nhanh q trình già hố cách điện và làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện.
Nghiên cứu chế độ nhiệt của các thiết bị điện là nhiệm vụ quan trọng, vì từ đó có thể
xác định đƣợc các điều kiện làm việc an toàn của các thiết bị, đặc biệt là khả năng mang tải
của chúng. Việc nghiên cứu chế độ nhiệt của các thiết bị điện là bài toán khá phức tạp vì sự
tăng của nhiệt độ, sự truyền nhiệt và ngay cả sự phát sinh nhiệt phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố
nhƣ các tham số chế độ (dòng điện, điện áp, tần số, tổn thất v.v..), đặc điểm cấu trúc (vật liệu,
kết cấu lõi thép, cuộn dây, môi chất làm mát v.v..), tham số của môi trƣờng xung quanh (nhiệt
độ, độ ẩm, áp suất khơng khí v.v..) và các tham số vật lý khác nhƣ quán tính, độ nhớt v.v..
Tuỳ theo mục đích cụ thể để có thể lựa chọn phƣơng pháp tính tốn chế độ nhiệt phù hợp với
sai số nằm trong giới hạn cho phép.
2.2. ĐỘNG HỌC BIẾN ĐỔI NHIỆT TRONG THIẾT BỊ ĐIỆN
Khi các thiết bị điện làm việc sự tổn hao công suất trong máy sinh ra một lƣợng nhiệt,
lƣợng nhiệt này một phần làm tăng nhiệt độ của máy, phần còn lại đƣợc tỏa ra môi trƣờng
xung quanh. Sự truyền nhiệt trong các thiết bị đƣợc diễn ra theo các nguyên tắc: dẫn nhiệt,
bức xạ nhiệt và đối lƣu. Theo định luật bảo toàn năng lƣợng, nhiệt năng sinh ra trong các thiết
bị bằng tổng nhiệt năng làm nóng thiết bị và nhiệt năng tỏa ra mơi trƣờng xung quanh.
Phƣơng trình cân bằng nhiệt trong các thiết bị có thể biểu thị dƣới dạng:
∆P=c.G.d+q.F.dt
trong đó:
∆P: tổn thất cơng suất trong thiết bị điện;
t: thời gian tác động của phụ tải;
c: nhiệt dung, W.s/(kg.0C);
G: khối lƣợng của vật thể;
: độ tăng nhiệt độ của thiết bị so với môi trƣờng làm mát tại thời điểm t, tbi 0;
tbi: nhiệt độ của thiết bị điện;
0:

nhiệt độ của môi trƣờng xung quanh;

q: nhiệt lƣợng tỏa ra trên đơn vị diện tích bề mặt, W/mm2.0C
F: diện tích bề mặt tiếp xúc, mm2.
Chia 2 vế biểu thức (2.1) cho dt ta đƣợc phƣơng trình vi phân:
Bộ mơn Hệ thống điện

25

(2.1)