Bàn về: giải pháp giám sát và tìm kiếm sự cố chạm đất cho tủ nguồn DC220V thực trạng và đề xuất

1.Mở đầu:

Hệ thống điều khiển và bảo vệ (nhị thứ) trong các Nhà máy điện, Trạm biến áp truyền tải 500/220/110kV phổ biến được cung cấp bởi nguồn nuôi DC220V. Nếu hệ thống nguồn nuôi DC220V này gặp sự cố sẽ dẫn đến mất nguồn cấp hệ thống Nhị thứ, điều khiển ảnh hướng tới hoạt động của Toàn trạm biến áp truyền tải hay hoạt động của nhà máy điện… Từ đó cho ta thấy tầm quan trọng của Hệ thống này tới An ninh Lưới điện quốc gia.

Hệ thống nguồn 220(110)VDC bao gồm nhiều hạng mục như Charger, Inverter, Ắc quy, Tủ phân phối DC220V.. tủ AC220V. Trong phạm vi của bài viết, chúng tôi chỉ đề cập tới “Giải pháp giám sát và tìm kiếm sự cố chạm đất online cho Tủ 220(110)VDC các trạm Biến áp truyền tải 500/220/110kV”.

2. Phân tích kỹ thuật:


Sơ đồ nguyên lý của Tủ nguồn DC220V phổ biến trong các trạm biến áp truyền tải tại Việt Nam

Tủ DC220V bao gồm 02 thanh cái DC220V được cấp nguồn từ hai bộ Battery charger, có máy cắt liên lạc, mỗi hệ thanh cái này được nối tới mỗi tủ ắc quy riêng. Thanh cái pha Âm và Dương ko nối đất (nguồn một chiều cách ly với đất).

Tải nguồn DC được chia làm hai loại:

  • Tải thường: được cấp bởi một nguồn DC cung cấp
  • Tải ưu tiên: được cấp bởi hai nguồn DC tới (tùy từng trạm)

Các hiện tượng gây sự cố tủ DC220V chủ yếu nguyên nhân là do chạm đất, hiện tượng này phổ biến và thường xuyên xẩy ra trong quá trình hoạt động của trạm đặc biệt với điều kiện thời tiết nóng ẩm, nhiệt đới tại Việt Nam.

Chúng ta phân tích các kịch bản xẩy ra khi có sự cố chạm đất tủ nguồn DC220V dưới đây:

a. Cả hai sự cố chạm đất đều xẩy ra trên một pha (âm hoặc dương)

Trường hợp này hệ thống vẫn làm việc bình thường, chưa gây ra sự cố gì, đây cũng là trường hợp phổ biến hay xẩy ra và gây chủ quan cho người sử dụng khi có sự cố chạm đất báo từ Role bảo vệ.

b. Sự cố chạm đất thứ 2 xẩy ra ở một pha khác

i. Nếu tổng trở sự cố là nhỏ: sẽ gây ra ngắn mạch tủ nguồn DC220V, tác động thiết bị bảo vệ quá tải trong tủ DC220V.

ii. Nếu tổng trở sự cố là lớn, dòng điện chạm đất nhỏ, thiết bị bảo vệ quá tải không tác động, dòng điện này chạy trong hệ thống nhị thứ, có thể gây ra tác động đóng cắt nhầm role, contactor như hình minh họa dưới đây.

=> cả hai trường hợp (i), (ii) đều rất nguy hiểm tới tính an toàn cung cấp điện của mạng lưới, tới an toàn điện hệ thống, đặc biệt là trường hợp tác động nhầm.

Như vậy, việc chúng ta cần làm là:

  • Giảm thiểu các nguyên nhân gây ra sự cố chạm đất: thi công lắp đặt, thiết bị, vệ sinh, bảo trì bảo dưỡng…
  • Nhanh chóng xác định nguyên nhân, vị trí sự cố chạm đất lần 1, cách ly, khắc phục, tránh để xẩy ra sự cố chạm đất thứ 2 khi sự cố thứ 1 chưa được khắc phục. Dẫn tới sự cần thiết phải có hệ thống giám sát và tìm kiếm sự cố chạm đất Online, Tìm kiếm ‘nóng’ không cần phải ngắt điện hay DỪNG hệ thống.

3. Hiện trạng tại Việt Nam:

Qua khảo sát tìm hiểu thực trạng các tủ DC220V tại các trạm truyền tải điện và các nhà máy điện tại Việt Nam, về thiết bị bảo vệ chạm đất cho tủ DC220V, Chúng tôi có nhận xét sau:

  • Phổ biến sử dụng một role bảo vệ chạm đất như BA300 của GE, Alstom, hay CM-IWN ABB, 3UG30-82-xxx của Siemens; cá biệt có một số dự án tủ DC220V không có rơ le bảo vệ chạm đất.

  • Tính năng của thiết bị này rất CƠ BẢN: Cài đặt ngưỡng bảo vệ bằng vít vặn xoắn, báo tác động đầu ra bằng tiếp điểm khô khi cách điện hệ thống suy giảm tới ngưỡng bảo vệ, có thể có báo chạm đất pha dương hay âm.
  • Không có theo dõi và cảnh báo sớm, không có Logging giá trị hệ thống, không có đo lường giá trị chạm đất hiện tại và hiển thị bằng LCD, không truyền thông RS485 hay Ethernet, không hỗ trợ tìm kiếm định vị sự cố chạm đất.

Khi có lỗi chạm đất lần 1 xẩy ra, người vận hành phải mất nhiều thời gian (có thể mất nhiều ngày) cho việc tìm kiếm được sự cố chạm đất lần 2 vì:

  • Khi có chạm đất nguồn một chiều DC thì tiến hành khoanh vùng điểm chạm đất bằng cách cắt lần lượt hoặc đồng thời các attomat cấp nguồn DC. Với phương pháp này, độ tin cậy của hệ thống role nhị thứ giảm do mất nguồn một chiều tạm thời cấp cho role và mạch bảo vệ. Thêm nữa, nguồn một chiều bị dao động trong quá trình xử lý có thể gây nên những tác động sai.
  • Thời tiết nóng ẩm tại Việt nam, những ngày mưa nhiều và lớn cũng làm suy giảm cách điện của toàn trạm, có thể về ngưỡng lỗi chạm đất tuy nhiên lại không hẳn là chạm đất. Nếu không có thiết bị đo lường và giám sát giá trị, lập biểu đồ theo dõi thông số cách điện, sẽ khó cho người vận hành phân tích, phán đoán lỗi và khắc phục lỗi.

4.Đề xuất Phương án kỹ thuật:

Qua phân tích ở trên, về tính năng bảo vệ chạm đất cho tủ DC220V các trạm truyền tải (đặc biệt là với các trạm truyền tải không người vận hành), Chúng tôi đề xuất hai tiêu chí sau:

  1. Role giám sát điện trở cách điện của tủ DC220V phải có màn hình LCD, giám sát giá trị chạm đất Realtime và phải có tính năng truyền thông kết nối với hệ thống phần mềm giám sát trung tâm hoặc bảng giám sát từ xa realtime/online.
  2. Phải có hệ thống giám sát và tìm kiếm sự cố chạm đất realtime, online cố định hoặc bằng tay để nhanh chóng phát hiện, loại trừ các sự cố chạm đất ngay khi xẩy ra.

Hình ảnh tham khảo thiết bị của hãng BENDER-CHLB Đức

5. Giới thiệu Giải pháp, thiết bị tìm kiếm sự cố chạm đất cho tủ DC220V của hãng BENDER – CHLB Đức:

  • Sơ lược về hãng BENDER:

Hãng Bender GmbH & Co. KG có trụ sở đặt tại Londorfer Straße 65, 35305 Grünberg, Germany, ra đời từ năm 1937, hiện có mạng lưới đối tác phân phối trên 70 quốc gia trên toàn thế giới, trong đó tại Việt Nam, Công ty CP MES-Engineering Việt Nam là nhà phân phối chính thức. Chi tiết xin vui lòng ghé thăm website của chúng tôi tại: www.bender.dewww.mese.vn

  • Tổng quan về giải pháp của BENDER:

Sơ đồ giải pháp, thiết bị tìm kiếm sự cố chạm đất của hãng BENDER cho tủ DC220V

Hệ thống tìm kiếm sự cố chạm đất của BENDER được chia ra làm ba phần:

  1. Thiết bị giám sát và tìm kiếm sự cố chạm đất: Iso685-D-P với màn hình LCD lớn hiển thị các giá trị đo lường, kết nối truyền thông Ethernet.
  2. Thiết bị tìm kiếm sự cố chạm đất các xuất tuyến: EDS440,460,490, EDS150 và/hoặc bộ tìm kiếm sự cố chạm đất bằng tay EDS195PM
  3. Biến dòng độ nhạy cao: W../W..-8000; WS../WS…-8000

Hình ảnh bộ tìm kiếm sự cố chạm đất bằng tay

  • Nguyên lý làm việc của hệ thống tìm kiếm sự cố chạm đất của BENDER:

Giả sử chúng ta có sơ đồ làm việc như hệ thống, nguồn DC220V với 06 tải lộ ra. Điện trở cách điện khi làm việc bình thường là 100kOhm, ngưỡng chạm đất cài đặt báo lỗi là 10kOhm.

Hệ thống giám sát tìm kiếm sự cố chạm đất gồm:

  • 01 role giám sát tìm kiếm sự cố chạm đất Iso685-D-P
  • 01 Bộ đinh vị sự cố chạm đất, có thể giám sát tới 12 xuất tuyến: EDS460/440..
  • 06 Biến dòng độ nhạy cao W/WS..

Kết nối mạng truyền thông: Iso685-D-P đóng vai trò là Master (địa chỉ 01); Bộ định vị sự cố EDS460 là Slave (địa chỉ 02) các kênh lộ ra giám sát bới các biến dòng W.. tại các kênh ký hiệu là K1,2,3,4,5,6.

Giả sử, có sự cố chạm đất xẩy ra ở thiết bị thứ 3 (k3); sự cố chạm đất này làm suy giảm cách điện của toàn hệ thống về 10kOhm; Role Iso685-D-P sau khi đo lường giá trị được là 10kOhm sẽ báo lỗi: Isolation fault 10kOhm. Ngay lập tức Role này sẽ yêu cầu Bộ tìm kiếm sự cố chạm đất EDS460 làm việc, đồng thời rơle ISO685-D-P sẽ bơm ra một xung tìm kiếm sự cố chạm đất Ip (có các ngưỡng cài đặt: 10-50mA và 1-2,5mA) , đây là một xung vuông một chiều đặc biệt (chỉ đi qua và cảm nhận được bởi thiết bị của BENDER); dòng Ip này sẽ chạy trong mạch DC220V, chạy qua điểm sự cố chạm đất, chạy tới dây PE (đất) và quay về Rơle ISO685-D-P (dòng Ip này, việc chạy tạo thành mạch vòng kín với ISO685-D-P là rất dễ dàng, trong ISO685-D-P có bộ lọc bên trong).

Như vậy, dòng Ip sẽ chạy thành một mạch vòng từ Iso685-D-P qua cáp điện, xuyên qua biến dòng độ nhạy cao W/Ws ở kênh K3, qua điểm chạm đất và về lại Iso685-D-P. Dòng Ip này chạy qua W/WS, biến dòng này biết được và đưa giá trị đo lường về Bộ tìm kiếm sự cố chạm đất EDS460, bộ EDS460 này ngay lập tức báo lỗi, cảnh báo kênh K3 bị lỗi trên thiết bị này cũng như truyền thông báo về cho Iso685-D-P biết là: Tôi thiết bị Slave địa chỉ 2 Phát hiện lỗi ở vị trí K3 có dòng chạm đất đo lường chạy qua (giả sử là 12mA); từ đó chúng ta biết chính xác được sự cố chạm đất đang xẩy ra tại đâu để khắc phục, sửa lỗi.

  • Kết nối truyền thông Ethernet:

Role Iso685-D-P tích hợp sẵn cổng truyền thông Ethernet Modbus TCP-IP trên thiết bị, đơn giản cho việc kết nối với hệ thống SCADA trạm và hệ thống điều khiển từ xa, phù hợp cho việc giám sát trạm không người trực.

  • Tóm lại:

Giải pháp của hãng BENDER đã khắc phục được nhược điểm của phương pháp đo lường và tìm kiếm sự cố chạm đất hiện tại cụ thể như sau:

– Phát hiện và tìm kiếm sự cố chạm đất DC online, không làm gián đoạn hoạt động của hệ thống nhị thứ của trạm: Duy trì sự an toàn liên tục của hệ thống nhị thứ: ổn định hoạt động của lưới điện

– Có đo lường giám sát, lưu trữ số liệu và truyền thông phù hợp cho việc dự báo lỗi, phán đoán lỗi và giám sát từ xa – trạm không người trực

6. Một số dự án và thực nghiệm đã và đang thực hiện tại Việt Nam (cập nhật 8/2018):

Trên thế giới, có nhiều nhà máy điện, trạm truyền tải điện sử dụng thiết bị của BENDER cho việc tìm kiếm sự cố chạm đất.

Tại Việt Nam, chúng tôi liệt kê một số dự án điển hình đã sử dụng giải pháp/ thiết bị tìm kiếm sự cố chạm đất của BENDER sau đây:

  • Tìm kiếm sự cố chạm đất bằng bộ thiết bị cầm tay tại:
    • Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 2;
    • Nhiệt điện Uông Bí – tổ máy 300;
    • Trạm 220kV – Bắc Ninh PTC1-NPT;
    • Trạm 110kV của HNPC: E1.1 Đông Anh, E1.17 Nội Bài, E1.26 Linh Đàm
  • Cung cấp, lắp đặt thiết bị:
    • Nhà máy Nhiệt điện Thái Bình 1 – EVN;
    • Tram 110kV Lạch Chay – Hải Phòng (HPPC)
    • Giàn khoan dầu khí PVD3, PVD5;
    • Các công trình điện mặt trời của tập đoàn GE tại Nhật Bản (qua nhà máy GE tại Hải Phòng)
    • Hệ thống điện cách ly y tế IPS tại trên 30 bệnh viện tại Việt Nam
  • Đang lắp đặt thử nghiệm:
    • Tại trạm 110kV E1.2 Gia Lâm – Hà Nội (HNPC)

7. Tài liệu tham khảo:

  • Protective measures with Insulation monitoring: Application of Unearthed IT power systems in Industry, Mining, Railways, Marine/Oil and Electric/Rail Vehicles – tác giả Wolfgang Hofheinz (vde-verlag.de)
  • Isulation Monitoring and Earth Fault Detection in 220 V D.C. network in a new power plane – tác giả Holger Kuhl (EDS470 in Power Plants)
  • Báo cáo kết quả và hình ảnh dự án thực hiện tại: PVD5, Nhiệt điện Thái Bình 1,
  • Các tài liệu sản phẩm của BENDER tại bender.de và của MES-Engineering VN tại www.mese.vn

Các bài viết khác

THÔNG TƯ 32/2010/TT-BCT QUY ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI DO BỘ CÔNG THƯƠNG BAN HÀNH

THÔNG TƯ 32/2010/TT-BCT QUY ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI DO BỘ CÔNG THƯƠNG BAN HÀNH

THÔNG TƯ 32/2010/TT-BCT Quy định hệ thống điện phân phối Thông tư này quy định về: Các tiêu chuẩn vận hành hệ thống điện phân phối. Đầu tư phát triển lưới điện phân phối. Dự báo nhu cầu phụ tải điện. Điều kiện và thủ tục đấu nối vào lưới điện phân phối. Điều độ và … Continue reading THÔNG TƯ 32/2010/TT-BCT QUY ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN PHÂN PHỐI DO BỘ CÔNG THƯƠNG BAN HÀNH

Tham dự Triển lãm và hội thảo Tự động hoá Công nghiệp 2019 tại Bắc Ninh – VIAF 2019

Tham dự Triển lãm và hội thảo Tự động hoá Công nghiệp 2019 tại Bắc Ninh – VIAF 2019

MES Engineering Việt Nam xin trân trọng thông báo: Chúng tôi sẽ tham gia triển lãm và hội thảo Tự động hoá Công nghiệp 2019 tại Bắc Ninh, thời gian từ ngày 6 đến 8 tháng 11 năm 2019 tại Trung tâm văn hoá Kinh Bắc. Tại sự kiện này MES sẽ tham gia đóng … Continue reading Tham dự Triển lãm và hội thảo Tự động hoá Công nghiệp 2019 tại Bắc Ninh – VIAF 2019

Tham dự Hội nghị Khoa học và Triển lãm Quốc tế lần thứ 5 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2019

Tham dự Hội nghị Khoa học và Triển lãm Quốc tế lần thứ 5 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2019

MES Engineering đã tham gia Hội nghị Khoa học và Triển lãm Quốc tế lần thứ 5 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2019, diễn ra từ ngày 04 đến 07 tháng 09 năm 2019, tại Cung văn hóa hữu nghị Hà Nội, gian hàng số 106. Dưới đây là giới thiệu một số … Continue reading Tham dự Hội nghị Khoa học và Triển lãm Quốc tế lần thứ 5 về Điều khiển và Tự động hóa VCCA 2019

Giải pháp Giám sát năng lượng nhà máy

MES Engineering cung cấp giải pháp Quản lý KPI năng lượng cho nhà máy, bao gồm giải pháp trọn gói từ phần cứng tới hệ thống phần mềm quản lý, giúp nhà máy có cái nhìn toàn diện về tình hình sử dụng điện năng của mình và hiệu quả tương ứng đối với sản … Continue reading Giải pháp Giám sát năng lượng nhà máy

Bộ kiểm tra ắc quy cầm tay IBEX-Series

Bộ kiểm tra ắc quy cầm tay IBEX-Series

Bộ kiểm tra ắc quy cầm tay IBEX-Series là thiết bị kiểm tra ắc quy nhanh nhất,nhỏ nhất và chính xác nhất trong ngành công nghiệp hiện nay. Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống điện dự phòng và ngăn ngừa sự cố không mong muốn với IBEX-Series. Eagle Eye Power Solutions cungcấp nhiều bộ … Continue reading Bộ kiểm tra ắc quy cầm tay IBEX-Series

Hệ thống giám sát ắc quy iPQMS

Hệ thống giám sát ắc quy iPQMS

Hệ thống giám sát ắc quy iPQMS được thiết kế để đo trạng thái lão hóa của ắc quy dự phòng quan trọng bằng cách đo và ghi: điện áp hệ thống, dòng điện tải, điện áp đơn vị, điện trở nội tại / kết nối và nhiệt độ. IPQMS được thiết kế để sử dụng cho tối đa … Continue reading Hệ thống giám sát ắc quy iPQMS

THÔNG TƯ 25/2016/TT-BCT QUY ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI

THÔNG TƯ 25/2016/TT-BCT QUY ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI

Thông tư 25/2016/TT-BCT ngày 30/11/2016 quy định về các yêu cầu trong vận hành hệ thống điện truyền tải; dự báo nhu cầu phụ tải điện; lập kế hoạch phát triển lưới điện truyền tải; điều kiện, yêu cầu kỹ thuật và trình tự đấu nối vào lưới điện truyền tải; đánh giá an ninh hệ thống … Continue reading THÔNG TƯ 25/2016/TT-BCT QUY ĐỊNH HỆ THỐNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI

MCM: PHƯƠNG PHÁP THEO DÕI TÌNH TRẠNG ĐỘNG CƠ DỰA TRÊN MÔ HÌNH TOÁN HỌC

MCM: PHƯƠNG PHÁP THEO DÕI TÌNH TRẠNG ĐỘNG CƠ DỰA TRÊN MÔ HÌNH TOÁN HỌC

Khái quát Bài báo này trình bày về một sản phẩm/giải pháp đã được công nhận và đánh giá cao: Giải pháp giám sát tình trạng động cơ (MCM), để dự đoán bảo dưỡng hệ thống ba pha, bao gồm động cơ điện, máy phát điện, máy biến thế và các thiết bị hoặc quá … Continue reading MCM: PHƯƠNG PHÁP THEO DÕI TÌNH TRẠNG ĐỘNG CƠ DỰA TRÊN MÔ HÌNH TOÁN HỌC

Dự án tại Bệnh viện đa khoa Thanh Nhàn

Dự án tại Bệnh viện đa khoa Thanh Nhàn

Năm thực hiện: 2019 Địa điểm: Số 42 đường Thanh Nhàn, quận Hai Bà Trưng, thành phố Hà Nội Nội dung: Cung cấp hệ thống Tủ biến áp cách ly y tế cho phòng mổ, phòng gây mê, hồi tỉnh, Bộ cảnh báo đặt trong phòng mổ, Bộ cảnh báo từ xa, Bộ chuyển đổi giao thức mạng kết nối giám … Continue reading Dự án tại Bệnh viện đa khoa Thanh Nhàn

Chúc mừng năm mới – Xuân Kỷ Hợi 2019!

Chúc mừng năm mới – Xuân Kỷ Hợi 2019!

Thân gửi Quý Khách hàng, Lời đầu tiên xin cảm ơn Quý Khách hàng đã quan tâm,  lựa chọn và sử dụng các sản phẩm, dịch vụ do Công ty cổ phần MES-Engineering Việt Nam cung cấp. Sự tin tưởng lựa chọn của Quý Khách hàng là động lực thúc đẩy sự phát triển của MES-Engineering Việt Nam để cung cấp … Continue reading Chúc mừng năm mới – Xuân Kỷ Hợi 2019!

SmartPV: Giải pháp quản lý giám sát các trạm năng lượng mặt trời

SmartPV: Giải pháp quản lý giám sát các trạm năng lượng mặt trời

Giới thiệu Nền tảng Giải pháp hệ thống quản lý điện mặt trời SmartPV, là một giải pháp tổng thể cho việc giám sát và quản lý các trạm điện mặt trời với sự tích hợp thông suốt từ phần cứng tới phần mềm. SmartPV cho phép thu thập dữ liệu, truyền dẫn và theo … Continue reading SmartPV: Giải pháp quản lý giám sát các trạm năng lượng mặt trời

Dự án tại Bệnh viện Da liễu Trung Ương

Dự án tại Bệnh viện Da liễu Trung Ương

Năm thực hiện: 2018 Nội dung: Cung cấp tủ biến áp cách ly, hộp cảnh báo từ xa MK2007và bộ cảnh báo tủ IPS khu phòng mổ cho dự án tại Bệnh viện Da liễu Trung Ương. Địa điểm: 15 Phương Mai – Đống Đa – Hà Nội Bệnh Viện Da liễu Trung ương là Bệnh Viện chuyên khoa đầu ngành về chuyên ngành … Continue reading Dự án tại Bệnh viện Da liễu Trung Ương