Nghiên cứu thông số cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính vận hành của hệ thống điện tự dùng của nhà máy thủy điện nậm mô

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: NGHIÊN CỨU THÔNG SỐ CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ
LÀM VIỆC VÀ ĐẶC TÍNH VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN
TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM MÔ

Sinh viên thực hiện: TRẦN VĂN SƠN
Lớp: 54K2 – CNKTĐ, ĐT
Giảng viên hƣớng dẫn: NGUYỄN VĂN TRUNG

Nghệ An, tháng 05 năm 2018

1


TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
NAM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Viện Kỹ thuật & Công nghệ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Trần Văn Sơn
MSSV: 135D51031010098
Khố: 54K2 - Điện, điện tử
Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điện - điện tử
I. Tên đề đồ án:

Nghiên cứu thông số cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính vận hành của hệ
thống điện tự dùng của Nhà máy thủy điện Nậm Mơ
II. u cầu :
- Tìm hiểu tổng quan về nhà máy thủy điện Nậm Mô.
- Nghiên cứu chức năng, nhiệm vụ của hệ thống điện tự dùng.
- Thơng số và các đặc tính kỹ thuật của hệ thống điện tự dùng.
- Cấu tạo của các thiết bị hệ thống điện tự dùng.
- Các quy định khi vận hành hệ thống điện tự dùng.
- Các bản vẽ sơ đồ công nghệ liên quan đến hệ thống điện tự dùng.
III. Nội dung thực hiện :
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM MÔ
CHƢƠNG 2: THÔNG SỐ VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN
TỰ DÙNG
CHƢƠNG 3: CẤU TẠO CỦA CÁC THIẾT BỊ HỆ THỐNG ĐIỆN TỰ DÙNG
CHƢƠNG 4: CÁC QUY ĐỊNH KHI VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN TỰ DÙNG
IV. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:
Ngày 22 tháng 3 năm 2018
V. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Ngày

tháng

Trƣởng bộ môn

năm 2018
Cán bộ hƣớng dẫn
Nguyễn Văn Trung

2

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, nền kinh tế của nƣớc ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đời sống
của ngƣời dân ngày càng nâng cao. Nhu cầu sử dụng điện năng trong đời sống sinh
hoạt cũng nhƣ trong các nghành công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ là tăng không
ngừng. Đây là cơ hội nhƣng cũng là thách thức cho ngành điện với việc phát triển
điện năng, phục vụ nhu cầu của xã hội. Một yêu cầu thiết yếu đặt ra đó chính là việc
cung cấp điện một cách liên tục cho những nơi đặc biệt, những cơng ty xí nghiệp lớn,
bệnh viện … và xa hơn nữa là cung cấp điện năng cho sinh hoạt khi lƣới điện quốc
gia bị xảy ra sự cố. Ngành công nghệ kỹ thuật điện, điện tử đã ra đời từ rất lâu rồi và
nó ngày càng khẳng định đƣợc vai trị cũng nhƣ tầm quan trọng trong việc phát triển
xã hội, nâng cao đời sống nhân dân,…. Vì vậy địi hỏi u cầu đào tạo kỹ sƣ ngành
công nghệ kỹ thuật điện phải nắm vững kiến thức cơ bản của trạm phát điện dự
phòng. Sau thời gian học tập tại trƣờng, đƣợc sự chỉ bảo hƣớng dẫn nhiệt tình của
thầy cơ giáo trong ngành công nghệ kỹ thuật điện trƣờng Đại học Vinh, em đã kết
thúc khố học và đã tích luỹ đƣợc vốn kiến thức nhất định. Đƣợc sự đồng ý của nhà
trƣờng và thầy cô giáo trong khoa em đƣợc giao đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu
thông số cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính vận hành của hệ thống điện tự
dùng của nhà máy thủy điện Nậm Mô’’. Đi sâu phân tích đánh giá một số hệ thống
cung cấp điện. Đồ án tốt nghiệp của em gồm bốn chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng quan về nhà máy thủy điện Nậm Mơ.
Chƣơng 2: Thơng số và đặc tính kỹ thuật của hệ thống điện tự dùng.
Chƣơng 3: Cấu tạo của các thiết bị hệ thống điện tự dùng.
Chƣơng 4: Các quy định khi vận hành hệ thống điện tự dùng.
Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu
đáo của thầy giáo Nguyễn Văn Trung, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Do
thời gian làm đồ án có hạn và trình độ cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi
những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cơ cũng
nhƣ là của các bạn sinh viên để bài đồ án này hoàn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Trung, các thầy cô giáo

trong ngành công nghệ kỹ thuật điện trƣờng Đại học Vinh đã tạo điều kiện giúp đỡ
em trong thời gian qua.
Nghệ An, ngày 25 tháng 04 năm 2018
Sinh viên
Trần Văn Sơn
3


MỤC LỤC
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM MƠ .................. 6
1.1. Vị trí địa lý ................................................................................................... 8
1.2. Một số thông số cơ bản. ................................................................................ 8
1.3. Sơ đồ tổ nối điện khu vực của nhà máy. ....................................................... 9
CHƢƠNG II: THƠNG SỐ VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT ............................... 10
2.1. Thơng số MBA tự dùng TD61 và TD32 .................................................... 10
2.2. Thông số các thiết bị đóng cắt .................................................................... 11
2.3. Thơng số máy phát Diesel .......................................................................... 11
2.4. Thông số hệ thống Ắc – qui ........................................................................ 12
2.5. Thông số hệ thống Inverter ......................................................................... 13
CHƢƠNG III:CẤU TẠO THIẾT BỊ HỆ THỐNG ĐIỆN TỰ DÙNG ........... 14
3.1. Khái niệm.................................................................................................... 14
3.1.1. Trong nhà máy thủy điện có các cơ cấu tự dùng sau ........................... 14
3.1.2. Nguồn cung cấp điện và cấp điện áp tự dùng trong NMĐ ................... 14
3.2. Cấu tạo hệ thống tuabin thủy lực ................................................................ 14
3.2.1 Cánh hƣớng nƣớc (cánh hƣớng nƣớc động).......................................... 14
3.2.2. Servormotor .......................................................................................... 15
3.2.3.Bánh xe công tác ................................................................................... 15
3.2.4. Ổ hƣớng tuabin và ổ hƣớng máy phát .................................................. 15
3.2.5. Ổ chặn tuabin máy phát ........................................................................ 15
3.2.6. Hệ thống gioăng chèn trục.................................................................... 15

3.2.7.Hệ thống phanh ..................................................................................... 15
3.3. Cấu tạo máy cắt .......................................................................................... 16
3.3.1. Nguyên lý hoạt động của máy cắt điện hạ thế ................................................. 16
3.3.2 Cấu tạo máy cắt điện hạ thế .......................................................................... 16
3.4. Cấu tạo của hệ thống tự dùng xoay chiều ................................................... 17
3.5. Cấu tạo của hệ thống tự dùng một chiều: ................................................... 18
3.6. Cấu tạo của hệ thống Inverter ..................................................................... 19
3.6.1. Nguyên lý làm việc của Inverter .......................................................... 19
3.6.2. Cấu tạo cơ bản của biến tần .................................................................. 20
3.7. Cấu tạo của máy biến áp tự dùng................................................................ 25
4


3.7.1. Máy biến áp có các bộ phận chính sau đây .......................................... 25
3.8. Cấu tạo của hệ hệ thống Ắc – qui ............................................................... 25
3.8.1. Nguyên lý hoạt động của Ắc quy ......................................................... 25
3.8.2. Phân loại Ắc quy .................................................................................. 27
3.8.3. Cấu tạo của bình Ắc quy ...................................................................... 27
3.9. Cấu tạo của máy phát Diesel ...................................................................... 29
3.9.1. Động cơ ................................................................................................ 30
3.9.2. Đầu phát .............................................................................................. 30
3.9.3. Hệ thống nhiên liệu .............................................................................. 31
3.9.4. Ổn áp .................................................................................................... 31
3.9.5. Hệ thống làm mát ................................................................................. 32
3.9.6. Hệ thống bôi trơn.................................................................................. 33
CHƢƠNG IV :CÁC QUY ĐỊNH KHI VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN TỰ
DÙNG ................................................................................................................... 34
4.2. Quy định chung khi vận hành hệ điện tự dùng xoay chiều ........................ 34
4.3. Quy định chung khi vận hành hệ thống điện tự dùng một chiều ................ 35
4.4. Quy định chung khi vận hành MBA tự dùng ............................................. 35

4.5. Quy định chung khi vận hành hệ thống Inverter ........................................ 35
4.6. Quy định chung khi vận hành hệ thống chiếu sáng và chiếu sáng sự cố.... 36
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 38

5


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1

Tổng quan nhà máy thủy điện Nậm Mơ

Hình 1.2

Sơ đồ tổ nối điện khu vực nhà máy

Hình 3.1

Máy cắt hạ thế

Hình 3.2

Sơ đồ tổng quát hoạt động của biến tần

Hình 3.3

Sơ đồ hoạt động của biến tần

Hình 3.4

Dạng sóng điện áp và dịng điện đầu ra biến tần

Hình 3.5

Cấu tạo cơ bản của biến tần

Hình 3.6

Bộ chỉnh lƣu

Hình 3.7

Tuyến dẫn một chiều

Hình 3.8

Thiết bị IGBT

Hình 3.9

Hình ảnh sóng mang và đƣờng trịn biểu thị

Hình 3.10

Bộ kháng điện xoay chiều

Hình 3.11

Bộ điện kháng một chiều

Hình 3.12

Bộ điện trở hãm

Hình 3.13

Phản ứng hóa học xả/nạp Ắc quy Axit-chì

Hình 3.14

Cấu tạo các bản cực của Ắc quy

Hình 3.15

Cấu tạo bình Ắc quy

Hình 3.16

Các bộ phân của máy phát điện

6


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TT
1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

KÝ HIỆU
NMTĐ
NMĐ&TBA
MDB
MF
GĐB
MC
NVHH
PĐKTT
BUA
IGBT
AC
DC
ĐKTT
PCCC

VIẾT ĐẦY ĐỦ
Nhà máy thủy điện

Nhà máy điện và trạm biến áp
Tủ phân phối chính
Máy phát
Tủ phân phối cho phụ tải
Máy cắt
Nhân viên vận hành
Phòng điều khiển trung tâm
Tủ phân phối điện một chiều
Transitor lƣỡng cực
Dòng xoay chiều
Dòng một chiều
Điều khiển trung tâm
Phòng cháy chữa cháy

7


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM MÔ
1.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ
Thủy điện Nậm Mơ là thủy điện xây dựng trên dịng Nậm Mơ tại vùng đất bản
Cánh, xã Tà cạ, huyện Kì Sơn, tỉnh Nghệ An, Việt Nam.
Sơng Nậm Mô hay Nậm Mộ là phụ lƣu cấp 1 của sông Lam, khởi nguồn từ hợp
lƣu nhiều suối trên đất nƣớc Lào. Trong đó dịng chính bắt nguồn từ sƣờn tây nam
dãy núi Phu Xai Lai Leng tại huyện Khamkeuth và Viengthong, tỉnh Bolikhamxay,
chảy về hƣớng tây bắc 19°8′55″B 104°9′59″Đ. Núi Phu Xai Lai Leng ở biên giới
giáp vùng đất các xã Nậm Càn và Na Ngoi huyện Kỳ Sơn.
Sau đó đến huyện Mok Mai tỉnh Xiengkhuang sơng đổi hƣớng đông bắc
19°16′51″B 103°48′59″Đ, rồi là ranh giới tự nhiên cho biên giới Việt - Lào đoạn ở
các xã Mƣờng Ải, Mƣờng Típ và Tà Cạ.

Tại bản Nhạn Lý xã Tà Cạ 19°25′3″B 104°4′11″Đ sông đổi hƣớng đông nam,
chảy vào đất Việt. Đến bản Cửa Rào, xã Xá Lƣợng, huyện Tƣơng Dƣơng
19°17′10″B 104°25′39″Đ thì đổ vào sơng Lam.

Hình 1.1. Tổng quan nhà máy thủy điện Nậm Mơ
1.2. MỘT SỐ THƠNG SỐ CƠ BẢN
Một số thông số cơ bản của Nhà máy thủy điện Nậm Mơ:
- Cấp cơng trình: Cơng trình có cấp thiết kế III theo TCXD VN 285:2002.
- Số tổ máy: 02 tổ.
- Công suất lắp máy: 18MW.
8


-

Loại tuabin bóng đèn trục ngang.
Cột nƣớc làm việc cao nhất: 17,6m.
Cột nƣớc làm việc định mức: 14m.
Cột nƣớc làm việc thấp nhất: 12,8m.
Tốc độ quay của tổ máy: 200 vịng/phút.
Mực nƣớc dâng bình thƣờng của đập: 157m.
Mực nƣớc chết: 154,3m.
Dung tích điều tiết: 1,19 triệu m3.
Dung tích tồn bộ: 2,68 triệu m3.

1.3. SƠ ĐỒ TỔ NỐI ĐIỆN KHU VỰC CỦA NHÀ MÁY
Trạm phân phối 110kV Nậm Mô gồm 2 lộ đƣờng dây xuất tuyến:
- L171(đƣờng dây nhôm lõi thép phân pha AC-240 có chiều dài 43,1km) đƣợc đấu
nối trực tiếp với trạm biến áp 110kV Hịa Bình – Tƣơng Dƣơng – Nghệ An qua cột
VT147 thuộc đƣờng dây 110kV Tƣơng Dƣơng – Kỳ Sơn.

- L172 (đƣờng dây nhôm lõi thép phân pha AC-185 có chiều dài 0,98km) đƣợc đấu
nối trực tiếp với trạm phân phối NMTĐ Nậm Cắn2.

Hình 1.2. Sơ đồ tổ nối điện khu vực nhà máy

9


CHƢƠNG II
THƠNG SỐ VÀ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT
2.1. THƠNG SỐ MBA TỰ DÙNG TD61 VÀ TD32
STT

Thông số

Giá trị

Đơn
vị

TD61

TD32

-

MBA khô, 3 pha,
2 cuộn dây

MBA ngâm dầu,

3 pha, 2 cuộn
dây

kVA

400

400

- Cuộn cao áp

kV

6,3±2x2,5%

35±2x2,5%

- Cuộn hạ áp

kV

0,4

0,4

- Cuộn cao áp

A

36.66

6.0

- Cuộn hạ áp

A

577.4

577,35

5

Điện áp ngắn mạch

%

4 (tại 115oC)

4 (tại 115oC)

6

Tổng trở ngắn mạch

%

7

Tổ đấu dây

-

D/Y0 – 11

Y/Y0 – 11

8

Kiểu điều chỉnh điện áp

-

Không tải

Khơng tải

9

Kiểu làm mát

-

AN

ONAN

10

Dịng khơng tải Io%

%

11

Tổn thất khơng tải

2,5

0,74

1

Kiểu

2

Cơng suất định mức
Điện áp định mức:

3

Dòng điện định mức
4

kW

Nhiệt độ lớn nhất của:
12

13

- Cuộn dây

o

- Dầu

o

Cấp cách điện cuộn dây

C
C

80

-

F

10


2.2. THƠNG SỐ CÁC THIẾT BỊ ĐĨNG CẮT
2.2.1. Cầu chì tự rơi FCO-TD32
STT

Đơn vị

Thơng số

Giá trị

1

Điện áp định mức

kV

40,5

2

Dịng điện định mức

A

16

3

Dòng cắt ngắn mạch

kA

2.2.2. Các MC 0,4kV
Ký hiệu vận hành

STT

I đm (A)

1

441, 442

1000

2

400

630

3

M21, M22, M23, M24, M31, M37

250

4

M32, M33 M34, M35, M36

50

I cắt NM (kA)

2.3. THÔNG SỐ MÁY PHÁT DIESEL

2.3.1. Máy phát
STT

Thông số

Đơn vị

Giá trị

1

Công suất biểu kiến định mức

kVA

160

2

Công suất tác dụng định mức

kW

128

3

Hệ số công suất định mức

-

0,8

4

Điện áp định mức

VAC

400/230

5

Dòng định mức

A

231

6

Quá tải cho ph p trong 1h

%

7

Kích từ

8

Phạm vi tác động của bộ điều chỉnh điện áp

9

Bộ điều khiển

Khơng chổi than và tự
kích thích
%
AVR

11


2.3.2. Động cơ
Đơn vị

STT Thông số

Giá trị

1

Nguồn khởi động (ắc quy)

2

Thời gian khởi động

4

Tốc độ định mức

v/ph

1500

5

Tốc độ lớn nhất/ nhỏ nhất

v/ph

1786/850

6

Công suất định mức

kW

7

Nhiên liệu sử dụng

8

Lƣợng tiêu hao nhiên liệu

VDC
s

Dầu Diesel
lít/h

Dầu bơi trơn
Thể tích bình dầu

lít

Lƣợng tiêu hao dầu

lít/h

Áp lực dầu làm việc

kPa

207

Áp lực dầu thấp nhất

kPa

69

9

o

Nhiệt độ dầu bình thƣờng

C

Nƣớc làm mát
10

Thể tích nƣớc làm mát

lít

10

Nhiệt độ nƣớc làm mát đầu ra

o

70

C

11

Thời gian vận hành liên tục cho ph p

h

12

Quá tải cho ph p trong 1h

%

13

Nhiệt độ mơi trƣờng cao nhất cho ph p

0

C

2.4. THƠNG SỐ HỆ THỐNG ẮC – QUY
2.4.1. Ắc quy
STT

Thơng số

1

Kiểu

2

Số lƣợng bình

3

Kiểu đấu bình

Đơn vị

Giá trị

-

Axít chì, kín

Bình

108
nối tiếp

12


4

Điện áp bình định mức của hệ thống

VDC

220

5

Dung lƣợng định mức của hệ thống
ắcqui (10h)

Ah

200

6

Điện áp ác qui xả thấp nhất để ngắt

VDC

198

7

Số bình dự phịng

cái

03

10

Dịng điện lớn nhất cho phép
- Khi nạp (5h)

A

- Khi phóng (1h)

A

2.5. THƠNG SỐ HỆ THỐNG INVERTER
TT

Thông số

Đơn vị

Giá trị

a. Thông số đầu vào
1

Điện áp đầu vào một chiều

VDC

240

2

Điện áp định mức đầu vào một chiều

VDC

220

3

Điện áp đầu vào xoay chiều

VAC

4

Điện áp định mức đầu vào xoay chiều

380

b. Thông số đầu ra
1

Công suất định mức

2

Điện áp đầu ra

3

Thời gian quá tải đến 125% phụ tải cho
phép

W
VAC

13

s

220

CHƢƠNG III
CẤU TẠO THIẾT BỊ HỆ THỐNG ĐIỆN TỰ DÙNG
3.1. KHÁI NIỆM
Để sản xuất và truyền tải điện năng, ngoài phấn cung cấp cho các hộ tiêu thụ,
bản thân NMĐ & TBA cũng tiêu thụ một lƣợng điện năng. Phần điện này gọi là điện
tự dùng của NMD & TBA.
3.1.1. Trong nhà máy thủy điện có các cơ cấu tự dùng sau
- Cơ cấu của tuabin thủy lực.
- Các cơ cấu phục vụ cho đập, cửa đập, gián máy, . . .
- Ngoài các cơ cấu phục vụ cho quá trình chính trên cịn có các cơ cấu phụ nhƣ: Máy
cắt, hệ thống điện tự dùng xoay chiều, hệ thống tự dùng một chiều, inverter, máy
biến áp, ắc quy, máy phát diesel, . . .
- Tính đảm bảo của hệ thống tự dùng quyết định đến sự làm việc đảm bảo của tồn
bộ nhà máy điện.
- Vì vậy hệ thống tự dùng phải yêu cầu độ tin cậy cao, nhƣng phải đảm bảo tính kinh
tế.
- Cơng suất và điện năng tiêu thụ cho tự dùng của nhà máy điện phụ thuộc vào loại
nhà máy, công suất nhà máy.
- Đối với nhà máy thủy điện công suất tự dùng rất thấp, chiếm khoảng một vài phần
trăm công suất nhà máy.
3.1.2. Nguồn cung cấp điện và cấp điện áp tự dùng trong NMĐ
- Điện áp tự dùng chủ yếu là cấp 6,3kV và 0,4kV (380V/220V).
- Cấp 6,3kV đƣợc dùng cấp điện cho các động cơ công suất lớn hơn 200kW.
- Cấp 0,4kV đƣợc dùng cấp điện cho các động cơ công suất b hơn nhƣ thắp sáng, tín
hiệu, . . .
- Nguồn điện tự dùng trong nhà máy thƣờng lấy trực tiếp từ bản thân nhà máy.
- Nếu nhà máy điện có xây thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát thì điện tự dùng
đƣợc lấy ngay từ thanh góp điện áp máy phát qua máy biến áp tự dùng hoặc qua

kháng điện.
- Ngồi nguồn tự dùng làm việc, cịn phải có nguồn tự dùng dự trữ. Đó có thể là các
MBA nối với thanh góp đáp cao có liên lạc với hệ thống.
3.2. CẤU TẠO HỆ THỐNG TUABIN THỦY LỰC
3.2.1. Cánh hƣớng nƣớc (cánh hƣớng nƣớc động)
- Cánh hƣớng nƣớc có chức năng phân bố đều lƣu lƣợng nƣớc qua tuabin;
14


- Các cánh hƣớng nƣớc đƣợc phân bố đều xung quanh bánh xe cơng tác, có nhiệm vụ
đóng mở để điều chỉnh lƣu lƣợng nƣớc qua bánh xe công tác.
3.2.2. Servormotor
Có chức năng điều chỉnh độ mở các cánh hƣớng nƣớc trong các chế độ làm việc
của tổ máy.
3.2.3. Bánh xe cơng tác
- Bánh xe cơng tác có tác dụng trực tiếp làm quay tổ máy thông qua lƣu lƣợng nƣớc
chảy qua buồng bánh xe công tác.
- Việc điều chỉnh tốc độ quay của tổ máy đƣợc thực hiện thông qua quá trình phối
hợp điều chỉnh độ mở của cánh hƣớng nƣớc và cánh bánh xe cơng tác.
- Q trình điều chỉnh các cánh bánh xe công tác đƣợc thực hiện thông qua hệ thống
điều tốc, bộ tiếp dầu và hệ thống điều chỉnh thủy lực gắn bên trong bánh xe công tác.
3.2.4. Ổ hƣớng tuabin và ổ hƣớng máy phát
- Các séc-măng ổ hƣớng tuabin và ổ hƣớng máy phát đƣợc bố trí xung quanh trục
tuabin, máy phát có tác dụng định tâm cho toàn bộ tổ máy.
- Ngoài ra ổ hƣớng tuabin, ổ hƣớng máy phát còn tham gia đỡ một phần tải trọng của
tổ máy và thực hiện việc nâng trục tuabin - máy phát trong quá trình khởi động và
dừng máy.
3.2.5. Ổ chặn tuabin máy phát
- Ổ chặn tuabin máy phát có tác dụng ngăn các xung lực theo hƣớng dọc trục tác
động lên tổ máy.

3.2.6. Hệ thống gioăng chèn trục
- Khi bánh xe công tác làm việc, do sự chênh áp dẫn đến có sự rị rì nƣớc qua trục
tuabin. Để ngăn lƣợng nƣớc này xâm nhập vào bóng đèn, trên vành bao của trục
tuabin đƣợc bố trí hai hệ thống gioăng chèn trục gồm chèn trục vận hành (có hai lớp)
và chèn trục sữa chửa. Việc làm mát và tạo áp lực cho gioăng chèn trục đƣợc thực
hiện qua hệ thống nƣớc chèn trục đƣợc lấy từ hệ thống nƣớc kỹ thuật của tổ máy
hoặc lấy từ bể nƣớc sạch đặt tại sàn 169m.
- Khi tổ máy dừng, hệ thống khí chèn trục sẽ làm việc để ngăn lƣợng nƣớc trong
buồng bánh xe công tác xâm nhập vào buồng tuabin.
3.2.7. Hệ thống phanh
- Trong quá trình dừng tổ máy, khi tốc độ tổ máy giảm về 30% tốc độ định mức, hệ
thống phanh sẽ tự động tác động để giảm tốc độ tổ máy cho đến khi tổ máy dừng
hẳn.
15


- Ngồi ra hệ thống phanh tổ máy cịn đƣợc sử dụng để phục vụ công tác sửa chữa
khi cần.
3.3. CẤU TẠO MÁY CẮT
Máy cắt điện hạ thế ACB là máy cắt khơng khí sử dụng nguồn cắt hạ áp có
cơng suất cao. Cấu tạo của chúng bao gồm các chi tiết bộ phận nhƣ: tiếp điểm chính,
móc nhảy, cầu nhảy, nam châm điện (sử dụng khi nhấn cắt điện), nam châm điện (sử
dụng khi mất điện áp), bộ phận nhẩy điện, lƣỡng kim, bộ phận gia nhiệt, nút nhấn
cách điện (thƣờng đóng), nút nhấn.
3.3.1. Nguyên lý hoạt động của máy cắt điện hạ thế
Khi phát hiện sự cố ngắn mạch, bộ phận quá dòng (nam châm điện) đột ngột tác
động, phát ra tín hiệu nháy điện làm cho máy cắt ngắt điện. Khi dây bị quá tải, bộ
phận gia nhiệt sẽ tác động làm cong bản lƣỡng kim và làm nhảy điện, máy cắt sẽ ngắt
điện.
Khi điện áp đƣờng dây giảm xuống nghiêm trọng, nam châm mất điện sẽ nhả

ra, lò xo k o thanh sắt động làm nhảy điện và ngay lập tức máy cắt cũng ngắt điện.
Nếu nút ngắt điện làm cho nam châm mất điện thì điện cũng nhảy và ngắt.

Hình 3.1. Máy cắt hạ thế
3.3.2. Cấu tạo máy cắt điện hạ thế
- Hệ thống tiếp điểm: Bao gồm tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh, dây nối mềm, tải
dịng. Hình thức tiếp điểm kiểu đối đầu, kiểu cắm và kiểu cầu. Các loại tiếp điểm
gồm có: tiếp điểm đơn, gh p hai tiếp điểm và gh p ba tiếp điểm.
- Tiếp điểm đơn có 1 tiếp điểm chính và nó kiêm ln tiếp điểm sinh hồ quang.
- Gh p hai tiếp điểm: Bao gồm một tiếp điểm chính và một tiếp điểm sinh hồ quang.
- Gh p ba tiếp điểm: Gồm 1 tiếp điểm chính, một tiếp điểm sinh hồ quang và một
tiếp điểm phụ. Tiếp điểm phụ có chức năng hỗ trợ tiếp điện hồ quang để bảo vệ hai
16


lần tiếp điểm chính. Tiếp điểm chính dẫn dịng điện khi vận hành và đƣợc sản xuất từ
những miếng hợp kim bạc.
- Cơ cấu dập hồ quang: Thƣờng là buồng dập hồ quang có nhiều ngăn hẹp để khử
ion.
- Cơ cấu thao tác: Giúp máy cắt điện thực hiện chức năng đóng ngắt. Hình thức cơ
cấu thao tác bằng tay, bằng điện động hoặc điện từ khí động. Theo phƣơng thức đóng
ngắt thì phân chia cơ cấu thao tác thành hai loại: đóng điện bằng trữ năng hoặc khơng
dùng trữ năng (trữ năng là năng lƣợng tích trữ đƣợc). Khi đóng điện bằng năng lƣợng
tích trữ thì khơng phục thuộc vào lực tác động và tốc độ của ngƣời thao tác.
- Cơ cấu nhảy tự: Là cơ cấu liên hệ giữa cơ cấu thao tác và cơ cấu hệ thống tiếp
điểm. Khi thao tác ở vị trí đóng máy cắt tác động vào cơ cấu nhảy tự do thì máy phát
điện sẽ hoạt động, các tiếp điểm rời nhau.
3.4. CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG TỰ DÙNG XOAY CHIỀU
3.4.1 Hệ thống các nguồn cấp
- Nguồn cấp từ thanh cái 6,3 kV (phía hạ áp T1, T2) qua TD61.

- Nguồn cấp từ lƣới địa phƣơng điện áp 35 kV qua TD32.
- MF Diesel D0/D1.
3.4.2. Hệ thống phân phối
- Các MBA TD61, TD32.
- Các thiết bị đóng cắt 35 kV, 6,3 kV và 0,4 kV.
- Tủ phân phối chính: MDB1, MDB2, MDB3.
- Các tủ phân phối cho phụ tải:
 GDB1: cấp cho phụ tải tự dùng H1.
 GDB2: cấp cho phụ tải tự dùng H2.
 GDB3: cấp cho phụ tải tự dùng chung số 1.
 GDB4: cấp cho phụ tải tự dùng chung số 2.
 GDB5: cấp cho phụ tải tự dùng đập tràn – CNN.
 GDB6: cấp cho phụ tải tự dùng nhà quản lý vận hành.
3.4.3. Hệ thống giám sát bảo vệ
- Hệ thống các rơle bảo vệ đƣợc trang bị trên các MBA TD61, TD32 có các chức
năng bảo vệ sau:
 Bảo vệ q dịng có thời gian.
 Bảo vệ q dịng chạm đất có thời gian.
17


 Bảo vệ k m điên áp MBA.
 Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây MBA.
- Hệ thống kiểm soát nhiệt độ đƣợc trang bị trên MBA TD61.
- Liên động điện đƣợc trang bị giữa MC 441 và MC442 và MC 400.
- Bộ ATS tự động chuyển đổi nguồn giữa MC 441 với MC 442.
- MF Diesel có các chức năng bảo vệ sau:
 Bảo vệ quá tải.
 Bảo vệ quá dịng cắt nhanh và q dịng chạm đất có thời gian.
 Bảo vệ kém áp/quá áp.

 Bảo vệ nhiệt độ máy phát.
3.4.4. Máy phát Diesel
- Đảm bảo cung cấp nguồn cho các phụ tải quan trọng trong nhà máy khi các nguồn
cấp từ TD61 và TD32 bị mất. Khi nguồn cấp từ MBA TD61 và MBA TD32 bị mất
thì MF Diesel D0 hoặc D1 sẽ đƣợc NVVH khởi động bằng tay để cấp cho các phụ tải
quan trọng trong nhà máy, có thể kể đến nhƣ sau:
 Máy nén khí.
 Các bơm rò rỉ.
 Bơm chống ngập.
 Bơm tiêu cạn.
 Cấp cho CNN…
(Tùy vào từng trường hợp cụ thể để có thứ tự ưu tiên đối với các phụ tải quan trọng).
3.5. HỆ THỐNG TỰ DÙNG MỘT CHIỀU
3.5.1. Đảm bảo cung cấp cho các phụ tải một chiều nhà máy
- Hệ thống Rơle bảo vệ.
- Hệ thống thông tin liên lạc, đo lƣờng, điều khiển, giám sát.
- Nguồn kích từ ban đầu cho H1, H2.
- Hệ thống chiếu sáng sự cố.
- Cung cấp nguồn dự phòng cho Inverter để cung cấp nguồn AC cho máy tính
PĐKTT.
3.5.2. Hệ thống bao gồm
- Một bộ ắc qui 220 VDC-200Ah/10h.
- Hai bộ chỉnh lƣu.
18


3.5.3. Các tủ phân phối điện một chiều lắp đặt tại nhà máy thủy điện Nậm Mô
- Tủ phân phối điện một chiều chính (tủ BUA1).
- Tủ phân phối điện một chiều cho Tổ máy (tủ BUA2).
- Tủ phân phối điện một chiều chung (tủ BUA3).

- Tủ Inverter.
3.6. CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG INVERTER
- Tủ Inverter đƣợc cấp nguồn xoay chiều trực tiếp từ ATM-A5 tại tủ GDB4 hoặc
nguồn 1 chiều từ tủ BUA1 qua ATM-QF4. Inverter dùng để cung cấp nguồn xoay
chiều liên tục cho hệ thống máy tính, một số mạch điều khiển và giám sát và một số
thiết bị quan trọng khác trong trƣờng hợp mất nguồn tự dùng xoay chiều nhà máy.
3.6.1. Nguyên lý làm việc của Inverter

Hình 3.2. Sơ đồ tổng quát hoạt động của biến tần
Cách thức hoạt động cơ bản của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Chủ yếu qua 2
công đoạn sau:
Công đoạn 1: Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha đƣợc chỉnh lƣu
và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này đƣợc thực hiện bởi bộ
chỉnh lƣu cầu diode và tụ điện. Điện đầu vào có thể là một pha hoặc ba pha,
nhƣng nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định.


Công đoạn 2: Điện áp một chiều ở trên sẽ đƣợc biến đổi (nghịch lƣu) thành
điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Mới đầu, điện áp Một chiều đƣợc tạo ra sẽ
đƣợc trữ trong giàn tụ điện. Điện áp một chiều này ở mức rất cao. Tiếp theo,
thơng qua trình tự kích hoạt thích hợp bộ biến đổi IGBT (IGBT là từ viết tắt của
Tranzito Lƣỡng cực có Cổng Cách điện hoạt động giống nhƣ một công tắc bật và
tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của Biến tần) của Biến tần sẽ tạo ra một
điện áp Xoay chiều ba pha bằng phƣơng pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số
chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động
cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.


19

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần
số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển (khi cần tăng hoặc giảm tốc độ của động cơ).

Hình 3.3. Sơ đồ hoạt động của biến tần

Hình 3.4. Dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra biến tần
3.6.2. Cấu tạo cơ bản của biến tần
Thơng qua q trình hoạt động của biến tần, ta có thể rút ra cấu tạo biến tần
gồm mạch chỉnh lƣu, mạch một chiều trung gian (DC link), mạch nghịch lƣu và phần
điều khiển (hình vẽ).
20


Hình 3.5. Cấu tạo cơ bản của biến tần
Từ đó, ta có thể cụ thể hóa thành 6 bộ phận chính nhƣ sau:
1/ Bộ chỉnh lƣu
Phần đầu tiên trong quá trình biến điện áp đầu vào thành đầu ra mong muốn cho
động cơ là quá trình chỉnh lƣu. Điều này đạt đƣợc bằng cách sử dụng bộ chỉnh lƣu
cầu đi-ốt sóng tồn phần. Bộ chỉnh lƣu cầu đi-ốt tƣơng tự với các bộ chỉnh lƣu
thƣờng thấy trong bộ nguồn, trong đó dịng điện xoay chiều một pha đƣợc chuyển đổi
thành một chiều. Tuy nhiên, cầu đi-ốt đƣợc sử dụng trong biến tần cũng có thể cấu
hình đi-ốt bổ sung để cho ph p chuyển đổi từ điện xoay chiều ba pha thành điện một
chiều. Các đi-ốt chỉ cho ph p luồng điện theo một hƣớng, vì vậy cầu đi-ốt hƣớng
dịng electron của điện năng từ Dòng Xoay chiều (AC) thành Dịng Một chiều (DC).

Hình 3.6. Bộ chỉnh lƣu
21

2/ Tuyến dẫn Một chiều
Tuyến dẫn Một chiều là một giàn tụ điện lƣu trữ điện áp Một chiều đã chỉnh
lƣu. Một tụ điện có thể trữ một điện tích lớn, nhƣng sắp xếp chúng theo cấu hình
Tuyến dẫn Một chiều sẽ làm tăng điện dung. Điện áp đã lƣu trữ sẽ đƣợc sử dụng
trong giai đoạn tiếp theo khi IGBT tạo ra điện năng cho động cơ.

Hình 3.7. Tuyến dẫn một chiều
3/ IGBT
Thiết bị IGBT đƣợc công nhận cho hiệu suất cao và chuyển mạch nhanh. Trong
biến tần, IGBT đƣợc bật và tắt theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác nhau từ
điện áp Tuyến dẫn Một chiều đƣợc trữ trong tụ điện. Bằng cách sử dụng Điều biến
Độ rộng Xung hoặc PWM, IGBT có thể đƣợc bật và tắt theo trình tự giống với sóng
dạng sin đƣợc áp dụng trên sóng mang.

Hình 3.8. Thiết bị IGBT
Trong hình bên dƣới, sóng hình tam giác nhiều chấm biểu thị sóng mang và
đƣờng trịn biểu thị một phần sóng dạng sin.

Hình 3.9. Hình ảnh sóng mang và đƣờng tròn biểu thị
22


Nếu IGBT đƣợc bật và tắt tại mỗi điểm giao giữa sóng dạng sin và sóng mang,
độ rộng xung có thể thay đổi. PWM có thể đƣợc sử dụng để tạo đầu ra cho động cơ
giống hệt với sóng dạng sin. Tín hiệu này đƣợc sử dụng để điều khiển tốc độ và mômen xoắn của động cơ.
4/ Bộ điện kháng Xoay chiều
Bộ điện kháng dòng Xoay chiều là cuộn cảm hoặc cuộn dây. Cuộn cảm lƣu trữ
năng lƣợng trong từ trƣờng đƣợc tạo ra trong cuộn dây và chống thay đổi dịng điện.

Hình 3.10. Bộ kháng điện xoay chiều
Bộ điện kháng dịng giúp giảm m o sóng hài, tức là nhiễu trên dịng xoay chiều.
Ngồi ra, bộ điện kháng dòng Xoay chiều sẽ giảm mức đỉnh của dòng điện lƣới hay
nói cách khách là giảm dịng chồng trên Tuyến dẫn Một chiều. Giảm dòng chồng trên
Tuyến dẫn Một chiều sẽ cho ph p tụ điện chạy mát hơn và do đó sử dụng đƣợc lâu
hơn.
Bộ điện kháng dịng Xoay chiều có thể hoạt động nhƣ một bộ hỗn xung để bảo
vệ mạch chỉnh lƣu đầu vào khỏi nhiễu và xung gây ra do bật và tắt các tải điện cảm
khác bằng bộ ngắt mạch hoặc khởi động từ. Có vài nhƣợc điểm khi sử dụng bộ điện
kháng, nhƣ chi phí tăng thêm, cần nhiều khơng gian pa-nen hơn và đôi khi là giảm
hiệu suất.
Trong các trƣờng hợp hiếm gặp, bộ điện kháng dịng có thể đƣợc sử dụng ở
phía đầu ra của Biến tần để bù cho động cơ có điện cảm thấp, nhƣng điều này thƣờng
khơng cần thiết do hiệu suất hoạt động tốt của công nghệ IGBT.
5/ Bộ điện kháng Một chiều
Bộ điện kháng Một chiều giới hạn tốc độ thay đổi dòng tức thời trên tuyến dẫn
Một chiều. Việc giảm tốc độ thay đổi này sẽ cho ph p bộ truyền động phát hiện các
sự cố tiềm ẩn trƣớc khi xảy ra hỏng hóc và ngắt bộ truyền động ra.

23


Hình 3.11. Bộ điện kháng một chiều
Bộ điện kháng Một chiều thƣờng đƣợc lắp đặt giữa bộ chỉnh lƣu và tụ điện trên
các bộ Biến tần 7,5 kW trở lên. Bộ điện kháng Một chiều có thể nhỏ và rẻ hơn Bộ
điện kháng Xoay chiều. Bộ điện kháng Một chiều giúp hiện tƣợng m o sóng hài và
dịng chồng khơng làm hỏng tụ điện, tuy nhiên bộ điện kháng này khơng cung cấp
bất kỳ bảo vệ chống hỗn xung nào cho bộ chỉnh lƣu.
6/ Điện trở Hãm
Tải có lực quán tính cao và tải thẳng đứng có thể làm tăng tốc động cơ khi động

cơ cố chạy chậm hoặc dừng. Hiện tƣợng tăng tốc động cơ này có thể khiến động cơ
hoạt động nhƣ một máy phát điện. Khi động cơ tạo ra điện áp, điện áp này sẽ quay
trở lại tuyến dẫn Một chiều. Lƣợng điện thừa này cần phải đƣợc xử lý bằng cách nào
đó. Điện trở đƣợc sử dụng để nhanh chóng “đốt cháy hết” lƣợng điện thừa này đƣợc
tạo ra bởi hiện tƣợng này bằng cách biến lƣợng điện thừa thành nhiệt. Nếu khơng có
điện trở, mỗi lần hiện tƣợng tăng tốc này xảy ra, bộ truyền động có thể ngắt do Lỗi
Quá áp trên Tuyến dẫn Một chiều.

Hình 3.12. Bộ điện trở hãm
24


3.7. Cấu tạo của máy biến áp tự dùng
- Chức năng, nhiệm vụ của MBA TD61: Chuyển đổi cấp điện áp 6,3kV xuống cấp
điện áp 0,4kV để cung cấp nguồn điện tự dùng cho tất cả các thiết bị trong nhà máy.
- Chức năng, nhiệm vụ của MBA TD32: Chuyển đổi cấp điện áp 35kV lấy từ lƣới
điện địa phƣơng xuống cấp điện áp 0,4kV để cung cấp nguồn điện tự dùng cho tất cả
các thiết bị trong nhà máy.
3.7.1. Máy biến áp có các bộ phận chính sau đây
Lõi thép MBA: dùng để dẫn từ thông, đƣợc chế tạo từ các vật liệu dẫn từ tốt,
thƣờng là th p kỹ thuật điện có bề dày từ 0,35 – 1 mm, mặt ngồi lõi th p có sơn
cách điện rồi gh p với nhau thành lõi th p. Lõi th p gồm 2 phần Trụ (là phần để đặt
dây quấn) và Gông (là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành mạch từ kín).
Dây quấn MBA: Có nhiệm vụ nhận năng lƣợng vào và truyền năng lƣợng ra.
Thƣờng đƣợc làm bằng đồng hoặc nhơm, có tiết diện trịn hoặc chữ nhật, bên ngồi
dây dẫn có bọc cách điện. Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn, giữa dây quấn và
lõi th p đều có cách điện.
Vỏ MBA: Gồm có thùng và nắp thùng.
Thùng MBA: Trong thùng MBA đặt lõi th p, dây quấn và dầu MBA (làm
nhiệm vụ tăng cƣờng cách điện và tản nhiệt).

Nắp thùng MBA: Dùng để đậy trên thùng và trên đó có các bộ phận quan trọng
nhƣ:
Sứ ra của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp. Làm nhiệm vụ cách điện.
Bình dãn dầu (bình dầu phụ) có ống thủy tinh để xem mức dầu.
Ống bảo hiểm: Làm bằng thép, thƣờng làm bằng hình trụ nghiêng, một đầu nối
với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thủy tinh. Nếu vì lý do nào đó áp suất trong
thùng MBA tăng lên đột ngột, đĩa thủy tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thốt ra ngồi để
MBA không bị hỏng.
3.8. Cấu tạo của hệ hệ thống Ắc – qui
Khi có nguồn tự dùng xoay chiều thì hệ thống ắc qui đƣợc phụ nạp liên tục. Khi
nguồn xoay chiều bị mất thì hệ thống ắc qui cung cấp nguồn một chiều cho tủ
inverter, hệ thống máy tính phịng ĐKTT, hệ thống chiếu sáng sự cố, hệ thống giám
sát, bảo vệ…
3.8.1. Nguyên lý hoạt động của Ắc quy
Khi đã hiểu về nguyên lý hoạt động của Ắc quy thì bạn dễ dàng phân biệt đƣợc
chúng và các đặc tính riêng của từng loại ắc quy.
25