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

Công ty TNHH Acrel

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

1.Quy định chung

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

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

1.0.3 Thiết kế cấu hình các thiết bị đo lường trong nhà máy thủy điện phải chủ động áp dụng các công nghệ và sản phẩm mới đã qua thẩm định.

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

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

2.Thuật ngữ

2.0.1 Đo điện

Đo lường các thông số điện theo thời gian thực bằng điện.

2.0.2 Đo lường năng lượng

Đo lường 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 đo con trỏ, đồng hồ đo kỹ thuật số, v.v.

2.0.4 Đồng hồ đo kiểu con trỏ

Dựa vào mối quan hệ giữa kim chỉ và thang đo để chỉ giá trị đo được của mét.

2.0.5 Đồng hồ đo loại kỹ thuật số

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

2.0.6 Đồng hồ đo watt-giờ

Một thiết bị đo dữ liệu năng lượng điện chủ động 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 có được điện áp, dòng điện, công suất hữu ích, công suất phản kháng, hệ số công suất, tần số, công suất hữu ích, công suất phản kháng và các thông số khác, và thông qua giao diện truyền thông tiêu chuẩn đầu ra là đồng hồ đo thông minh đa chức năng.

2.0.8 Bộ chuyển đổi

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

2.0.9 Cấp độ chính xác của dụng cụ đo

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

2.0.10 Các thành phần tự động hóa

Linh kiện và/hoặc thiết bị giám sát dữ liệu tình trạng, thực hiện hành động trong nhà máy thủy điện.

2.0.11 Đo không điện

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

3.Đo điện và đo công suất

Các đối tượng đo điện bao gồm máy phát điện/động cơ máy phát điện thủy điện, máy biến áp chính, đường dây, thanh cái, máy biến áp nhà máy, hệ thống DC, v.v. Hình 1 là sơ đồ hệ thống dây điện của nhà máy thủy điện, hiển thị hệ thống dây điện của tổ máy phát điện thủy điện, máy biến áp chính, đường dây và máy biến áp điện nhà máy.

Hình 1 Sơ đồ hệ thống dây điện của nhà máy thủy điện

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

3.1.2 Thiết bị khởi động tần số biến thiên tĩnh của động cơ máy phát điện phải đo các mục sau.

3.1.3 Máy phát thủy điện/động cơ phát điện phải đo năng lượng điện hoạt động và phản kháng. Máy phát thủy điện có thể hoạt động theo điều chế pha phải đo công suất hoạt động hai chiều; máy phát thủy điện có thể được điều chế pha sớm phải đo công suất phản kháng hai chiều; động cơ máy phát điện phải đo công suất hoạt động hai chiều và công suất phản kháng hai chiều.

3.1.4 Đối với máy phát thủy điện có thể vận hành theo chế độ điều chế pha, phải đo công suất tác dụng theo cả hai hướng; đối với máy phát thủy điện có thể vận hành theo chế độ 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 hữu hiệu của hệ thống điện, cần đo góc công suất của máy phát điện.

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

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

Hình 2 Cấu hình đo điện của máy phát thủy điện

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

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

3.2.1 Các hạng mục đo lường và đo lường điện năng của máy biến áp chính phải đáp ứng các yêu cầu sau:

1 Máy biến áp cuộn dây kép phải đo dòng điện ba pha, công suất tác dụng và công suất phản kháng ở phía điện áp cao, còn một phía 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, và 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 đấu dây như một khối nhưng máy phát điện có máy cắt mạch thì phải đo điện áp đường dây bên hạ thế và điện áp ba pha.

4 Công suất tác dụng và công suất phản kháng phải được đo ở cả hai phía của máy biến áp tiếp xúc, 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 sớm pha, cần đo công suất phản kháng theo cả hai hướng và đo năng lượng phản kháng theo cả hai hướng.

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

Bảng 2 Lựa chọn giám sát máy biến áp chính

3.2.2 Các hạng mục đo đường dây phải đáp ứng các yêu cầu sau:

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

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

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

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

5 Khi đường dây có khả năng truyền và nhận điện, cần đo công suất hoạt động theo cả hai hướng và năng lượng hoạt động theo cả hai hướng.

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

7 Khi hệ thống điện yêu cầu, góc công suất của đường dây phải được đo cho đường dây của trạm tăng áp.

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

Bảng 3 Lựa chọn phép đo đường

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

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

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

3 Máy cắt mạch liên kết thanh cái 6,3kV trở lên, máy cắt mạch phân đoạn thanh cái, máy cắt mạch cầu trong và máy cắt mạch cầu ngoài phải đo dòng điện xoay chiều và máy cắt mạch ba pha 110kV trở lên phải đo dòng điện ba pha.

4 Dòng điện ba pha phải được đo cho mỗi mạch cầu dao điện của hệ thống dây điện 3/2, hệ thống dây điện 4/3 và hệ thống dây điện góc.

5 Máy cắt mạch vòng, máy cắt mạch thanh cái hoặc máy cắt mạch phân đoạn và máy cắt mạch vòng, và máy cắt mạch cầu ngoài 35kV trở lên phải đo công suất tác dụng và công suất phản kháng, và đo năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng. Khi có thể truyền và nhận điện, phải đo công suất tác dụng theo cả hai hướng và đo năng lượng tác dụng theo cả hai hướng; trong trường hợp hoạt động trễ pha và sớm pha, phải đo công suất phản kháng theo cả hai hướng và đo năng lượng phản kháng theo cả hai hướng.

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

Bảng 4 Lựa chọn phép đo xe buýt

3.2.4 Đối với nhóm lò phản ứng phân luồng 110kV trở lên, cần đo dòng điện ba pha và công suất phản kháng, đồng thời đo năng lượng phản kháng. Mạch lò phản ứng phân luồng 6,3kV ~ 66kV cần đo dòng điện xoay chiều.

Bảng 5 Lựa chọn phép đo lò phản ứng

3.3 Đo lường điện và đo lường năng lượng của 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 điện áp cao của máy biến áp điện nhà máy. Khi phía điện áp cao không có điều kiện đo lường, có thể đo ở phía áp suất thấp.

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

Điện áp pha-pha và ba pha; khi trung tính được nối đất hiệu quả, phải đo ba điện áp pha-pha.

3.3.3 Dòng điện ba pha cần được đo cho các đường dây cung cấp điện trong khu vực nhà máy và năng lượng hoạt động có thể được đo theo nhu cầu đo năng lượng điện.

3.3.4 Dòng điện ba pha phải được đo đối với máy biến áp điện tiện ích có công suất 50kVA trở lên có tải chiếu sáng.

3.3.5 Dòng điện một pha phải được đo ít nhất đối với mạch động cơ có công suất 55kW trở lên.

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

3.3.7 Bộ ngắt mạch phân đoạn cho nguồn điện nhà máy sẽ đo dòng điện một pha.

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

Hình 6 Cấu hình đo lường điện của hệ thống điện tiện ích của nhà máy thủy điện

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

3.4 Đo lường điện của hệ thống điện DC

3.4.1 Hệ thống cung cấp điện DC phải đo các mục sau:

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

2 Hệ thống DC đóng điện áp bus và điện áp bus điều khiển với thiết bị hạ áp.

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

4 Điện áp và dòng điện của bộ pin.

3.4.2 Mạch pin phải đo dòng điện tích nổi.

3.4.3 Khi sử dụng ắc quy chì axit có van 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 phải đo điện áp bus.

3.4.5 Thử nghiệm cách điện thanh DC phải tuân thủ các quy định có liên quan của tiêu chuẩn công nghiệp hiện hành "Quy định thiết kế hệ thống cung cấp điện DC trong nhà máy thủy điện" NB/T 10606.

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

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

3.5.1 UPS phải 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 của UPS phải đo dòng điện vào, điện áp bus a