Lựa chọn cấu hình thiết bị đo lường nhà máy thủy điện và hệ thống quản lý điện nhà máy

Điện thoại: +86 18702111813 Email: shelly@acrel.cn

Acrel Co,. Công ty TNHH

NB/T 10861-2021 "Đặc tả thiết kế cấu hình thiết bị đo trong nhà máy thủy điện" đưa ra các yêu cầu và hướng dẫn chi tiết về cấu hình thiết bị đo trong nhà máy thủy điện. Thiết bị đo là một phần quan trọng trong giám sát vận hành của thủy điện nhà máy. Phép đo của nhà máy thủy điện chủ yếu được chia thành đo đại lượng điện và đo đại lượng không dùng điện. Đo điện là phép đo các thông số thời gian thực của điện bằng điện, bao gồm dòng điện, điện áp, tần số, hệ số công suất, công suất tác dụng/phản kháng, năng lượng tác dụng/phản kháng, v.v.; Đo lường phi điện đề cập đến việc sử dụng máy phát để chuyển đổi tín hiệu điện đo 4-20mA hoặc 0-5V không dùng điện, bao gồm nhiệt độ, tốc độ, áp suất, mức chất lỏng, độ mở, v.v.Bài tiểu luận này chỉ thảo luận về thiết bị đo và mức tiêu thụ điện năng hệ thống quản lý của nhà máy thủy điện theo tiêu chuẩn và không liên quan đến cấu hình bảo vệ máy vi tính của nhà máy thủy điện.

1.Quy định chung

1.0.1 Tiêu chuẩn này được xây dựng nhằm chuẩn hóa thiết kế cấu hình các thiết bị đo lường trong nhà máy thủy điện, đảm bảo nhà máy thủy điện vận hành lâu dài, an toàn và ổn định, đồng thời nâng cao lợi ích kinh tế tổng thể toàn diện của nhà máy thủy điện.

1.0.2 Tiêu chuẩn này áp dụng cho việc thiết kế cấu hình các thiết bị đo lường cho các nhà máy thủy điện xây dựng mới, xây dựng lại và mở rộng.

1.0.3 Việc thiết kế cấu hình các thiết bị đo lường trong nhà máy thủy điện cần tích cực áp dụng các công nghệ, sản phẩm mới đã qua thẩm định.

1.0.4 Cấu hình, thiết kế các thiết bị đo đếm trong nhà máy thủy điện phải đáp ứng yêu cầu của hệ thống điện về lượng thông tin thu thập tại trạm điện và phương pháp thu thập thông tin.

1.0.5 Việc thiết kế cấu hình các thiết bị đo lường trong nhà máy thủy điện không chỉ phải tuân theo quy chuẩn này mà còn phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia hiện hành có liên quan.

2.Thuật ngữ

2.0.1 Đo điện

Đo các thông số điện thời gian thực bằng điện.

2.0.2 Đo năng lượng

Đo các thông số năng lượng điện.

2.0.3 Đồng hồ đo điện tổng quát

Các nhà máy thủy điện thường sử dụng đồng hồ con trỏ, đồng hồ số, v.v.

2.0.4 Máy đo kiểu con trỏ

Theo mối quan hệ giữa con trỏ và thang đo để chỉ ra giá trị đo được của đồng hồ.

2.0.5 Máy đo kiểu số

Trong màn hình có thể sử dụng kỹ thuật số hiển thị trực tiếp giá trị đo được của đồng hồ.

2.0.6 Đồng hồ đo Watt giờ

Một dụng cụ đo dữ liệu năng lượng điện tác dụng và/hoặc phản kháng.

2.0.7 Thiết bị lấy mẫu AC thông minh

Lấy mẫu công suất tần số AC, trực tiếp đến bộ xử lý dữ liệu để xử lý để lấy điện áp, dòng điện, công suất tác dụng, công suất phản kháng, hệ số công suất, tần số, công suất tác dụng, công suất phản kháng và các thông số khác, và thông qua giao diện truyền thông tiêu chuẩn đầu ra đa chức năng máy đo thông minh.

Đầu dò 2.0.8

Được đo bằng cách chuyển đổi dòng điện một chiều, điện áp một chiều hoặc thiết bị tín hiệu số.

2.0.9 Cấp chính xác của dụng cụ đo

Dụng cụ đo và/hoặc phụ kiện đo đáp ứng các yêu cầu đo lường nhất định được thiết kế nhằm đảm bảo sai số cho phép và thay đổi cực kỳ nằm trong giới hạn quy định của mức.

2.0.10 Thành phần tự động hóa

Các thành phần và/hoặc thiết bị để giám sát dữ liệu tình trạng, thực hiện hành động trong nhà máy thủy điện.

2.0.11 Đo không dùng điện

Đo nhiệt độ, áp suất, tốc độ, chuyển vị, lưu lượng, mức độ, độ rung, con lắc và các thông số thời gian thực không dùng điện khác.

3.Đo điện và đo công suất

Đối tượng đo điện bao gồm máy phát điện/động cơ máy phát điện, máy biến áp chính, đường dây, thanh cái, máy biến áp nhà máy, hệ thống DC, v.v. Hình 1 là sơ đồ mạch điện của nhà máy thủy điện, thể hiện hệ thống dây điện của máy phát điện thủy điện máy biến áp chính, máy biến áp đường dây và máy biến áp điện nhà máy.

Hình 1 Sơ đồ nối dây điện của nhà máy thủy điện

3.1 Đo điện và đo năng lượng điện của máy phát điện/động cơ máy phát điện

3.1.2 Thiết bị khởi động biến tần tĩnh của động cơ máy phát điện cần đo các hạng mục sau.

3.1.3 Máy phát/động cơ phát thủy điện phải đo năng lượng điện tác dụng và phản kháng. Máy phát điện hydro có thể hoạt động ở chế độ điều chế pha phải đo công suất tác dụng hai chiều; máy phát điện hydro có thể là pha nâng cao phải được đo bằng công suất phản kháng hai chiều; động cơ máy phát điện phải được đo bằng công suất tác dụng hai chiều và công suất phản kháng hai chiều.

3.1.4 Đối với máy phát điện hydro có thể làm việc ở chế độ điều pha, phải đo công suất tác dụng theo cả hai hướng; đối với máy phát điện hydro có thể vận hành sớm pha, phải đo công suất theo cả hai hướng. Động cơ máy phát điện phải đo công suất tác dụng và công suất phản kháng theo cả hai hướng.

3.1.5 Khi đo góc công suất tác dụng của hệ thống điện cần đo góc công suất của máy phát điện.

3.1.6 Phía cao áp của máy biến áp kích thích cần đo dòng điện ba pha, công suất tác dụng và công suất phản kháng.

Cấu hình giám sát máy phát thủy điện và máy biến áp kích thích được thể hiện trên Hình 2 và việc lựa chọn thiết bị được thể hiện trong Hình 1.

Hình 2 Cấu hình đo điện của máy phát điện hydro

Bảng 1 Giám sát lựa chọn máy phát thủy điện và máy biến áp kích thích

3.2 Đo điện và đo năng lượng điện của hệ thống tăng áp và truyền dẫn

3.2.1 Hạng mục đo đếm và đo đếm máy biến áp chính phải đảm bảo các yêu cầu sau:

1 Máy biến áp cuộn dây đôi phải đo dòng điện ba pha, công suất tác dụng và công suất phản kháng ở phía điện áp cao, và một bên của máy biến áp phải đo năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng.

2 Máy biến áp ba cuộn dây hoặc máy biến áp tự ngẫu phải đo dòng điện ba pha ba phía, công suất tác dụng và công suất phản kháng, đồng thời phải đo năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng ở ba phía. Cuộn dây chung của máy biến áp tự ngẫu phải đo dòng điện ba pha.

3 Khi tổ máy phát điện được nối dây thành một tổ máy nhưng máy phát điện có cầu dao thì phải đo điện áp đường dây hạ thế và điện áp ba pha.

4 Phải đo công suất tác dụng và công suất phản kháng ở cả hai phía của máy biến áp tiếp điểm, đồng thời phải đo năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng.

5 Khi có thể truyền và nhận công suất, cần đo công suất tác dụng theo cả hai hướng và đo năng lượng tác dụng theo cả hai hướng; khi có thể chạy ở độ trễ pha và tiến pha, cần đo công suất phản kháng ở cả hai hướng và đo năng lượng phản kháng ở cả hai hướng.

Hình 3. Cấu hình đo điện của máy biến áp chính trong nhà máy thủy điện

Bảng 2 Lựa chọn giám sát máy biến áp chính

3.2.2 Hạng mục đo đường phải đáp ứng các yêu cầu sau:

1 đường dây 6,3kV ~ 66kV nên đo dòng điện một pha, khi điều kiện cho phép có thể đo dòng điện hai pha hoặc dòng điện ba pha.

2 đường dây 35kV và 66kV cần đo công suất tác dụng, còn các đường dây 6,3kV ~ 66kV cũng có thể đo công suất tác dụng và công suất phản kháng khi có điều kiện.

3 Đường dây 110kV trở lên cần đo dòng điện ba pha, công suất tác dụng và công suất phản kháng.

4 đường dây 6,3kV trở lên cần đo năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng.

5 Khi đường dây có khả năng truyền và nhận công suất, cần đo công suất tác dụng ở cả hai hướng và đo năng lượng tác dụng ở cả hai hướng.

6 Khi đường dây có thể chạy với độ trễ pha hoặc sớm pha, cần đo công suất phản kháng theo cả hai hướng và đo năng lượng phản kháng ở cả hai hướng.

7 Khi hệ thống điện có yêu cầu, cần đo góc công suất của đường dây đối với đường dây của trạm tăng áp.

Hình 4 Cấu hình đo điện đường dây nhà máy thủy điện

Bảng 3 Lựa chọn đo đường dây

3.2.3 Các hạng mục đo thanh cái phải đáp ứng các yêu cầu sau:

1 thanh cái điện áp máy phát 6,3kV trở lên và thanh cái 35kV, 66kV cần đo điện áp, tần số thanh cái, đồng thời đo điện áp ba pha.

2 xe buýt 110kV trở lên phải đo ba điện áp và tần số đường dây.

3 Bộ ngắt mạch thanh cái 6,3kV trở lên, bộ ngắt mạch đoạn xe buýt, bộ ngắt mạch cầu trong và bộ ngắt mạch cầu ngoài nên đo dòng điện xoay chiều, và 110kV trở lên nên đo dòng điện ba pha.

4 Cần đo dòng điện ba pha cho từng mạch ngắt mạch của dây 3/2, dây 4/3 và dây góc.

5 Bộ ngắt mạch, bộ ngắt thanh cái hoặc bộ phận và bộ phận ngắt mạch, và bộ ngắt mạch cầu ngoài 35kV trở lên phải đo công suất tác dụng và công suất phản kháng, đồng thời đo năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng. Khi có thể truyền và nhận điện, bộ ngắt mạch tác dụng nên đo công suất theo cả hai hướng và đo năng lượng hoạt động ở cả hai hướng; trong trường hợp vận hành trễ pha và vận hành sớm pha, cần đo công suất phản kháng theo cả hai hướng và đo năng lượng phản kháng ở cả hai hướng.

Hình 5 Cấu hình đo điện thanh cái trong nhà máy thủy điện

Bảng 4 Lựa chọn phép đo bus

3.2.4 Cần đo dòng điện ba pha và công suất phản kháng cho các nhóm cuộn kháng song song có điện áp 110kV trở lên và đo năng lượng phản kháng. Mạch điện kháng shunt 6,3kV ~ 66kV nên đo dòng điện xoay chiều.

Bảng 5 Lựa chọn phép đo lò phản ứng

3.3 Đo điện, đo năng lượng hệ thống điện nhà máy

3.3.1 Dòng điện xoay chiều, công suất tác dụng và năng lượng tác dụng phải được đo ở phía cao áp của máy biến áp điện nhà máy. Khi phía cao áp không có điều kiện đo thì có thể đo ở phía hạ áp.

3.3.2 Cần đo điện áp xoay chiều cho thanh cái làm việc của điện nhà máy. Khi điểm trung tính không được nối đất hiệu quả,

Điện áp giữa các dây và ba pha; khi trung tính được nối đất hiệu quả thì phải đo ba điện áp pha-pha.

3.3.3 Nên đo dòng điện ba pha cho các đường dây cấp điện trong khu vực nhà máy, có thể đo năng lượng tác dụng theo nhu cầu đo năng lượng điện.

3.3.4 Cần đo dòng điện ba pha cho máy biến áp điện lực từ 50kVA trở lên có phụ tải chiếu sáng.

3.3.5 Phải đo dòng điện một pha ít nhất đối với mạch động cơ có công suất từ ​​55kW trở lên.

3.3.6 Khi phía hạ áp của máy biến áp điện nhà máy là hệ thống ba pha bốn dây 0,4kV thì cần đo dòng điện ba pha.

3.3.7 Máy cắt phân đoạn dùng cho nguồn điện nhà máy phải đo dòng điện một pha.

3.3.8 Máy phát điện diesel cần đo dòng điện ba pha, điện áp ba pha, công suất tác dụng và đo năng lượng tác dụng.

Hình 6. Cấu hình đo điện hệ thống điện lưới của nhà máy thủy điện

Bảng 6 Lựa chọn cấu hình đo điện cho hệ thống điện nhà máy

3.4 Đo điện hệ thống điện một chiều

3.4.1 Hệ thống nguồn điện một chiều phải đo các hạng mục sau:

1 Điện áp bus hệ thống DC không có thiết bị hạ áp.

2 Hệ thống DC đóng điện áp bus và điều khiển điện áp bus bằng thiết bị giảm áp.

3 Thiết bị sạc xuất ra điện áp và dòng điện.

4 Điện áp và dòng điện của bộ pin.

3.4.2 Mạch pin phải đo dòng sạc nổi.

3.4.3 Khi sử dụng ắc quy axit chì có van điều chỉnh cố định, nên đo điện áp của ắc quy đơn lẻ hoặc ắc quy đã lắp ráp bằng cách kiểm tra.

3.4.4 Tủ phân phối DC cần đo điện áp trên bus.

3.4.5 Việc thử nghiệm cách điện thanh cái DC phải tuân theo các quy định liên quan của tiêu chuẩn công nghiệp hiện hành "Quy tắc thiết kế hệ thống cấp điện một chiều trong nhà máy thủy điện" NB/T 10606.

3.4.6 Khi hệ thống nguồn DC được trang bị thiết bị giám sát máy vi tính, việc đo lường bằng các thiết bị thông thường chỉ có thể đo được điện áp bus DC và điện áp ắc quy.

3.5 Đo điện của hệ thống điện liên tục (UPS)

3.5.1 UPS nên đo các mục sau:

1 Điện áp đầu ra.

2 Tần số đầu ra.

3 Công suất đầu ra hoặc dòng điện.

3.5.2 Tủ phân phối chính UPS cần đo dòng điện đi vào, điện áp bus a