Mô tả cấu hình điện của thiết bị container cao áp

Hệ thống đóng cắt và phân phối điện cao áp là mắt xích quan trọng trong việc truyền tải và phân phối điện năng của tổ máy, chủ yếu bao gồm tủ đóng cắt cao áp, tủ biến áp và tủ song song (được cấu hình khi nhiều tổ máy được đấu nối song song). Trong đó, tủ đóng cắt cao áp, đóng vai trò là tủ đầu ra máy phát điện, có bộ ngắt mạch chân không (VCB) là thành phần cốt lõi, với điện áp định mức 12kV và khả năng ngắt ≥25kA, có thể ngắt dòng sự cố một cách đáng tin cậy và đảm bảo an toàn hệ thống. Tủ được trang bị biến dòng/biến áp đo lường và bảo vệ cấp (5P20), trong đó biến áp có thông số kỹ thuật 10,5kV/0,1kV, chủ yếu được sử dụng để đo điện áp, điều khiển đồng bộ và bảo vệ quá áp/thiếu áp; đồng thời, nó được trang bị bộ chống sét oxit kẽm 10kV để bảo vệ hiệu quả máy phát điện và máy biến áp chính khỏi tác động quá áp. Ngoài ra, thiết bị đóng cắt còn có chức năng bảo vệ ngắn mạch, quá tải và chạm đất, hỗ trợ vận hành đóng mở bằng tay và bằng điện, đồng thời được trang bị thiết bị chỉ thị vị trí và thiết bị khóa liên động điện để ngăn ngừa thao tác sai. Tủ biến áp (PT cabinet) là cấu hình tùy chọn, chức năng chính là cung cấp tín hiệu điện áp, tín hiệu đồng bộ, nguồn cấp điện cho thiết bị đo và nguồn điện áp bảo vệ cho hệ thống, đảm bảo hoạt động bình thường của hệ thống điều khiển và bảo vệ. Khi cần ghép nối song song nhiều tổ máy, cần có tủ ghép nối song song. Tủ này tích hợp các thiết bị đồng bộ tự động và đồng bộ thủ công, có chức năng khóa liên động chênh lệch tần số, chênh lệch điện áp và chênh lệch góc pha, và có thể thực hiện chia sẻ công suất phản kháng và công suất tác dụng tự động giữa các tổ máy, đảm bảo tính ổn định và tiết kiệm chi phí khi vận hành song song.

Hệ thống điều khiển và bảo vệ là "bộ não" cho hoạt động an toàn và hiệu quả của thiết bị, bao gồm ba mô-đun: bộ điều khiển thiết bị, bảo vệ rơle cao áp và giám sát tại chỗ/từ xa. Bộ điều khiển thiết bị nên được lựa chọn từ các thương hiệu nổi tiếng như Deepsea DSE7320 và ComAp hoặc các sản phẩm trong nước có hiệu năng tương đương. Nó có chức năng tự động khởi động/dừng và AMF (tự động chuyển đổi khi mất điện lưới), và có thể giám sát thời gian thực các thông số hoạt động chính như nhiệt độ nước, áp suất dầu, tốc độ, điện áp, dòng điện, tần số và công suất. Đồng thời, nó tích hợp nhiều chức năng bảo vệ như quá áp/thiếu áp, quá tần/thiếu tần, quá dòng, ngắn mạch, quá tốc độ, nhiệt độ nước cao và áp suất dầu thấp. Nó có thể tự động ghi lại thông tin lỗi và các sự kiện lịch sử, và hỗ trợ giao tiếp từ xa RS485/Ethernet, mang lại sự thuận tiện cho việc vận hành và quản lý bảo trì. Hệ thống bảo vệ rơle cao áp sử dụng thiết bị bảo vệ vi tính, được trang bị đầy đủ các chức năng bảo vệ, bao gồm bảo vệ chênh lệch máy phát, bảo vệ quá dòng/ngắt tức thời, bảo vệ lỗi nối đất (biến dòng thứ tự không phía lưới điện), bảo vệ quá áp/thiếu áp, bảo vệ quá tần/thiếu tần và bảo vệ công suất ngược (khi kết nối lưới điện). Hệ thống có thể nhanh chóng phản ứng với sự cố, ngắt mạch sự cố kịp thời và giảm thiểu rủi ro hư hỏng thiết bị. Về giám sát, hệ thống sử dụng kết hợp phương pháp cục bộ và từ xa. Tại chỗ, bảng điều khiển cao áp và bảng điều khiển hạ áp được bố trí tập trung ở một bên của container, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận hành và giám sát tại chỗ; từ xa, hệ thống hỗ trợ các giao thức truyền thông MODBUS TCP/4G/5G và có thể kết nối với hệ thống SCADA hoặc nền tảng đám mây để thực hiện giám sát từ xa theo thời gian thực trạng thái hoạt động của thiết bị, điều chỉnh thông số và cảnh báo sớm sự cố, nâng cao hiệu quả vận hành và bảo trì.

Hệ thống điện phụ hạ thế đảm bảo hoạt động bình thường của thiết bị, chủ yếu bao gồm tủ phân phối điện hạ thế AC400V và hệ thống DC24V. Tủ phân phối điện hạ thế chủ yếu cung cấp điện cho các thiết bị phụ trợ khác nhau, bao gồm các thiết bị chống đông và chống ẩm như bộ gia nhiệt áo nước, máy sưởi không gian và máy sưởi hút ẩm, thiết bị điều khiển môi trường và thiết bị điện phụ trợ như đèn chiếu sáng container, ổ cắm, quạt hút và cửa cuốn điện, cũng như các thiết bị an toàn và điều khiển như bộ sạc, nguồn điện điều khiển và máy dò cháy/khói; tủ được trang bị MCCB, cầu dao thu nhỏ, thiết bị chống rò rỉ, đèn báo, vôn kế/ampe kế, v.v., để đảm bảo an toàn và ổn định của nguồn điện phụ trợ. Hệ thống DC24V, đóng vai trò là nguồn điện dự phòng và điều khiển của thiết bị, sử dụng ắc quy chì-axit hoặc ắc quy lưu trữ nhiệt độ thấp 24V không cần bảo dưỡng với dung lượng 150–200Ah, và được trang bị bộ sạc cân bằng/nổi thông minh với điện áp đầu vào AC400V, có thể thực hiện quản lý sạc và xả tự động cho ắc quy; đồng thời, nó được trang bị công tắc cách ly ắc quy (có thể khóa), cầu chì và thiết bị giám sát cách điện để đảm bảo độ tin cậy và an toàn của hệ thống DC, và tránh ảnh hưởng của sự cố nguồn điện DC đến quá trình khởi động và vận hành bình thường của thiết bị.

Hệ thống kích thích và điều chỉnh điện áp tự động (AVR) là hệ thống phụ trợ cốt lõi để đảm bảo sự ổn định của điện áp máy phát, hoạt động phối hợp với hệ thống máy phát chính. Thiết bị sử dụng chế độ kích thích không chổi than nam châm vĩnh cửu PMG (cấu hình tiêu chuẩn). So với chế độ kích thích truyền thống, nó có ưu điểm là khả năng chống méo tín hiệu mạnh, hiệu suất khởi động đáng tin cậy và bảo trì thuận tiện, đồng thời có thể thích ứng với nhu cầu của các điều kiện tải khác nhau. Là lõi điều khiển của hệ thống kích thích, bộ điều chỉnh điện áp tự động kỹ thuật số (AVR) không chỉ thực hiện điều chỉnh điện áp tự động để đảm bảo sự ổn định của điện áp đầu ra máy phát, mà còn hỗ trợ điều khiển công suất phản kháng/hệ số công suất và chia sẻ công suất phản kháng trong quá trình vận hành song song, từ đó nâng cao hơn nữa chất lượng cung cấp điện và hiệu quả kinh tế vận hành của thiết bị.

Hệ thống cáp, thanh dẫn và tiếp địa là "mạch máu" của cấu hình điện, ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn và độ tin cậy của việc truyền tải điện năng. Cáp cao áp chọn loại cáp lõi đồng chống cháy YJV22-8.7/10kV, chủ yếu được sử dụng để truyền tải điện năng giữa máy phát điện, tủ cao áp và tủ tiếp địa, có đặc tính chống cháy, chịu nhiệt và chống ăn mòn; cáp hạ áp chọn loại ZR-YJV 0.6/1kV, và cáp điều khiển chọn loại cáp bọc ZR-KVV/KYJVP, có khả năng chống dầu, chịu nhiệt và chống nhiễu, đảm bảo truyền tải tín hiệu điều khiển và điện năng hạ áp ổn định. Tủ cao áp sử dụng thanh dẫn bằng đồng (TMY) được xử lý co nhiệt cách điện để cải thiện hiệu suất cách điện và ngăn ngừa sự cố ngắn mạch. Về hệ thống nối đất, vỏ container phải được nối đất một cách đáng tin cậy (ít nhất 2 điểm), và tất cả các thiết bị điện như điểm trung tính của máy phát điện, tủ điện cao áp, tủ NGR và tủ điện hạ áp đều được kết nối với lưới nối đất thống nhất. Điện trở nối đất phải ≤4Ω, giúp giải phóng dòng điện sự cố một cách hiệu quả và đảm bảo an toàn cho thiết bị và người vận hành.

Hệ thống an toàn và khóa liên động là một sự đảm bảo quan trọng cho hoạt động của thiết bị, loại bỏ các nguy cơ an toàn tiềm ẩn thông qua nhiều biện pháp bảo vệ. Thiết bị khóa liên động cửa điện cao áp có thể thực hiện chức năng ngắt điện hoặc khóa khi cửa mở, ngăn ngừa nhân viên vô tình đi vào khu vực điện cao áp và gây ra tai nạn điện giật; thiết bị khóa liên động điện có thể ngăn chặn hiệu quả các thao tác sai như đóng tiếp đất và đóng dao tiếp đất khi có điện, đảm bảo an toàn thiết bị; thiết bị dừng khẩn cấp sử dụng chế độ điều khiển ba chiều: trên máy, bảng điều khiển và từ xa, có thể nhanh chóng dừng máy trong trường hợp xảy ra sự cố đột ngột, giảm thiểu thiệt hại do sự cố; đồng thời, các biển báo an toàn như nguy hiểm điện cao áp, cấm đóng, biển báo tiếp đất và đèn cảnh báo được dán trên thùng chứa và thiết bị điện để nhắc nhở nhân viên chú ý đến an toàn.

Để đáp ứng nhu cầu cá nhân hóa của các tình huống khác nhau, thiết bị cũng cung cấp nhiều cấu hình tùy chọn. Nếu cần sử dụng thiết bị điện áp thấp để tăng áp, có thể cấu hình máy biến áp kiểu hộp 400V→10.5kV; nếu cần thực hiện chuyển đổi tự động giữa nguồn điện lưới và thiết bị, có thể kết hợp với thiết bị chuyển mạch nguồn kép/ATS; nếu cần cải thiện khả năng vận hành và bảo trì từ xa, có thể cấu hình hộp giám sát từ xa, tích hợp các chức năng 4G/5G, GPS và nền tảng đám mây; để tăng cường an toàn cháy nổ, có thể cấu hình hệ thống phòng cháy chữa cháy bằng heptafluoropropane/aerosol, kết hợp với đầu báo khói và nhiệt độ; đối với nhu cầu cách âm và cách nhiệt, có thể sử dụng lớp cách nhiệt bông khoáng hai lớp, khử tiếng ồn hút và xả khí và cửa chớp điện để giảm tiếng ồn hoạt động của thiết bị và thích ứng với môi trường nhiệt độ thấp.

Cấu hình điện của tổ máy container cao áp tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế có liên quan để đảm bảo chất lượng thiết bị và an toàn vận hành. Các tiêu chuẩn thực hiện phổ biến bao gồm GB/T 2820 "Tổ máy phát điện xoay chiều dẫn động bằng động cơ đốt trong kiểu piston", GB/T 1029 "Phương pháp thử nghiệm máy đồng bộ ba pha", GB 50149 "Quy chuẩn về xây dựng và nghiệm thu lắp đặt thanh cái trong kỹ thuật điện", GB 50217 "Quy chuẩn về thiết kế cáp điện" và IEC 60034 "Máy điện quay". Tất cả các cấu hình đều đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn và có thể đáp ứng nhu cầu cung cấp điện cho nhiều tình huống kỹ thuật khác nhau.