Đồ án tốt nghiệp
Nghiên cứu giải pháp điều
khiển cấp điện tự động cho
nhà máy từ trạm 110KV
Chương 3:Tính chọn các trị số bảo vệ cho trạm 110kv
Phân tích hệ thống điều khiển
Xác định tín hiệu vào ra
Chương 4: Giới thiệu về bộ điều khiểnkhả lập trình PLC S7-200
Chương 5: Thiết kế điều khiển trạm 110kv bằng PLC S7-200.
Mô Tả Công Nghệ
1.1 Giới thiệu về nhà máy xi măng Bút Sơn
Công ty xi măng Bút Sơn được khởi công xây dựng từ ngày 27 - 08
-1995, có công suất 4000 tấn clinker/ ngày đêm (tương đương 1.4 triệu
tấn xi măng/ngày đêm), với số vốn đầu tư là 195.832 triệu USD. Đây là
dây truyền sản xuất xi măng hiện đại được đầu tư hoàn toàn bằng vốn
trong nước. Nhà máy đặt tại xã Thanh Sơn, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà
nam, gần quố
c lộ 1, cách Hà nội 60 km về phía nam nên rất thuận tiện
cho việc giao thông vận tải.
Dây chuyền sản xuất của công ty là kiểu lò quay, phương pháp
khô, bao gồm các trang thiết bị hiện đại do các nước Tây Âu chế tạo
thuộc loại tiên tiến nhất hiện nay. Toàn bộ dây chuyền sản xuất, từ khâu
tiếp nhận nguyên, nhiên vật liệu đến khâu xuất sản phẩm cho khách đều
được điều khiển hoàn toàn tự độ
ng từ phòng điều khiển trung tâm thông
qua hệ thống máy tính và các tủ PLC của hãng Siemens (Cộng hoà liên
bang Đức).
Việc thiết kế cung cấp thiết bị giám sát, lắp đặt và trợ giúp kĩ thuật
do hãng TC CHNIP_dc (Cộng hoà Pháp) thực hiện. Ngoài ra công ty còn
ủa dây chuyền công nghệ công ty xi măng Bút
Sơn.
1.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu
Các nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi và đất
sét người ta còn sử dụng quặng sắt, bô xít và đá silíc làm các nguyên liệu
điều chỉnh.
Đá vôi khai thác ở mỏ hồng Sơn cách nhà máy 0.6 Km bằng
phương pháp khoan nổ mìn, sẽ được bốc xúc lên ô tô có tải trọng lớn (3.2
tấn/xe) để vận chuyển tới máy đập đá vôi. Máy đậ
p đá vôi loại IM
PACTAPPR 1822 có năng suất trung bình là 600 tấn/giờ. Loại máy này
có thể đập được các cục đá vôi có kích thước tới 1 m và cho ra sản phẩm
có kích thưóc 70 mm. Sau khi đập nhỏ, đá vôi sẽ được cân và vận chuyển
bằng tải cao su để về kho đồng nhất sơ bộ và được rải thành hai đống,
mỗi đống 16 000 tấn theo phương pháp rải đống CHEURON và có mức
độ đồng nhất là 8:1.
Trong kho đồng nhất sơ bộ có máy đ
ánh đống loại BAH 17,3 - 1.0
- 600 với năng suất rải là 600 tấn/ giờ và hệ thống băng cào loại BKA
30.01.600 có năng suất từ 35 - 350 tấn/giờ.
Đất sét khai thác ở mỏ Khả Phong cách nhà máy 9.5 Km, sẽ được
vận chuyển bằng ô tô (20 tấn/xe) tới máy cán răng hai trục có năng suất
250 tấn/giờ. Loại máy này cho phép cán được cục đất sét có kích thước
đến 800 mm độ ẩm tới 15% và cho ra sản phẩm có kích thước 70 mm.
Sau đó đấ
t sét được cân và vận chuyển tới kho đồng nhất sơ bộ và rải
thành 2 đống, mỗi đống 7 000 tấn, theo phương pháp rải WINDROW với
mức độ đồng nhất là 8:1. Hệ thống cầu rải BEDECHI trong mỗi kho có
năng suất rải 250 tấn/giờ và hệ thống cầu xúc loại BEL C150/14 có năng
suất từ 15 - 150 tấn/giờ.
1.2.3 Hệ thống lò nung và thiết bị làm lạnh Clinker
Lò nung của công ty xi măng Bút Sơn có đường kính 4.5 m, chiều
dài 72 m, với hệ thống sấy sơ bộ 2 nhánh 5 tầng cùng hệ thống calciner
buồng trộn. Năng suất c
ủa lò là 4000tấn Clinker/ngày đêm. Lò được thiết
Đá vôi
Đất sét
Phụ gia
xi sắt
Than
Máy đập
M
á
y
c
á
n
Máy đập
Két chứa
Định lượn
g
Nghiền sấy than
clinker phế phẩm được đổ vào si lô bột toả có sứ
c chứa 2 000 tấn có thể
rút ra ngoài.
1.2.4 Nhiên liệu
Lò được thiết kế chạy 100% than antra xít, đầu MFO chỉ sử dụng
trong quá trình sấy lò và chạy ban đầu. Than được sử dụng trong lò là hỗn
hợp 40% than cám 3a và 60% than cám 4a. Máy nghiền than là loại máy
nghiền con lăn trục đứng PFEIFFER năng suất 30 tấn/giờ. Bột than min
được chứa trong 2 két than min, một két để dùng cho lò, một két dùng
cho calciner. Than mịn được cấp vào lò và calciner qua hệ thống cân định
lượng SCHENSK.
1.2.5 Nghiền s
ơ bộ clinker và nghiền xi măng
Clinker, thạch cao và phụ gia (nếu có) sẽ được chuyển lên két máy
nghiền bằng hệ thống băng tải và gầu nâng. Từ két máy nghiền, clinker
và phụ gia sẽ được đưa qua máy nghiền sơ bộ CKP 200 nhằm làm giảm
kích thước và làm nứt vỡ cấu trúc để phù hợp với điều kiện làm việc của
máy nghiền bi xi măng (kích thước bi lớn nhất trong máy nghiền bi là 70
mm). Sau đó clinker, phụ
gia (đã qua nghiền sơ bộ) và thạch cao sẽ được
cấp vào máy nghiền xi măng để nghiền mịn.
Máy nghiền xi măng là loại máy nghiền bi 2 ngăn làm việc theo
chu trình kín có phân ly trung gian kiểu SEPA. Xi măng bột được vận
chuyển tới bốn xi lô chứa có tổng sức chứa là 4x10000 tấn, bằng hệ thống
máng khí động và gầu nâng.
1.2.6 Đóng bao và xuất xi măng
Từ đáy các si lô chứa, phải qua hệ thống cửa tháo xi măng sẽ được
- Sản lượng clinker sản xuất: 955.216,21 tấn đạt 100,02% kế hoạch cả
năm.
- Sản lượng xi măng xuất : 688.946,54 tấn đạt 105,99% kế hoạch cả năm.
- Tiêu thụ : 496.311 tấn Clinker
646.586 tấn xi măng.
Năm 2001 sản xuất 1.175.850,1 tấn Clinker.
800.000 tấn xi măng.
1.3 Hệ thống cân của nhà máy
1.3.1 Hệ cân cấp liệu cho máy nghiền thô
- Cấp đá vôi: ITEN 1214. Mức cân 35 – 350 T/h.
-
Cấp đá sét: ITEN 1206. Mức cân 10 – 100 T/h.
- Cấp quặng sắt: ITEN 1211. Mức cân 1 – 10 T/h.
- Cấp silicat: ITEN 1207. Mức cân 2 –20 T/h.
1.3.2 Cân cấp liệu cho lò
Có một cân sử dụng để cấp liệu cho lò là ITEN 318, mức cân 35 – 350
T/h (HASLER).
1.3.3 Cân cấp liệu cho nghiền than: gồm hai cân
- 1504A: Mức cân từ 3.5 – 35 T/h (HASLER).
- 1504B.
1.3.4 Cân cấp than min: gồm hai cân
- Cấp cho PRECALCINER: 1533, mức cân 10 – 100 T/h.
- Cấp cho lò nung: 1523, mức cân 0 – 11 T/h.
Do SHENCK chế tạo.
1.3.5 Cân cấp liệu cho máy nghiền xi măng: gồm 3 cân
- Cấp đá vôi: 1626. Mức cân 10 – 100 T/h.
- Cấp thạch cao: 1625. Mức cân 2 – 20 T/h.
- Cấp Clinker: 1622. Mức cân 30 – 300 T/h.
Do HASLER sản xuất.
1.5 Một số liệu pháp nhằm ổn định chất lượng và giữ vững thị trường
Giám sát chặt chẽ và duy trì ổn định chất lượng ngay từ khâu
nguyên liệu đầu vào và trên toàn bộ dây chuyền làm cơ sở cho việc duy
trì ổn định và nâng cao chất lượng sản phẩm.
- Củng cố và hoàn thiện hơn nữa hệ thống quản lý chất lượng trong
toàn dây chuyền. áp dụng có hiệu quả hệ
thống quản lý chất lượng
theo tiêu chuẩn ISO9002 vừa được chứng nhận bởi QUACERT và
DNV (Na Uy).
- Thực hiện tốt công tác bảo dưỡng sửa chữa thiết bị để đảm bảo
toàn bộ các thiết bị trong dây chuyền hoạt động ổn định đồng bộ
với năng suất cao và chất lượng tốt.
- Không ngừng nâng cao trình độ, tay nghề cho CBCNV. Đặc biệt là
đội ngũ cán b
ộ quản lý, cán bộ kỹ thuật và công nhân vận hành
bằng cách tổ chức các khoá đào tạo tại công ty, hoặc liên kết đào
tạo với các trường đại học, các trung tâm đào tạo chuyên ngành, tổ
thăm quan, thực tập tại nước ngoài và tổ chức các buổi báo cáo
chuyên đề
- Đẩy mạnh công tác pha phụ gia vào xi măng để tăng hiệu quả sản
xuất, hạ giá thành sản phẩm. Phấn đấu
đến năm 2000 đặt tỉ lệ pha
phụ gia từ 20 - 25%.
Rà soát lại toàn bộ các định mức vật tư cho sản xuất quản lý chặt
chẽ việc sử dụng vật tư sản xuất, phấn đấu giảm mức tiêu hao nguyên,
nhiên vật liệu cho một đơn vị sản phẩm, góp phần hạ giá thành sản phẩm
tăng tính cạnh tranh trên thương trường.
2
để đưa ra điện áp 6 kV ở thứ cấp. MBA 110 kV của nhà máy là loại biến
áp tự động điều chỉnh điện áp dưới tải có dải điều chỉnh điện áp từ 96.8
kV ÷ 123.3 kV chia làm ±8 nấc điều chỉnh.
Điện áp 6 kV từ MBA đưa qua các thiết bị truyền dẫn và đóng cắt
đến thanh cái, được chia làm hai lộ, ở giữa có đặt máy cắt liên l
ạc để
đóng mạch thanh cái khi có sự cố một trong hai MBA. Từ thanh cái điện
áp 6 kV qua 10 máy cắt hợp bộ có I
đm
bằng 1250 A và 2500A cung cấp
điện cho các trạm LS. Các máy cắt 110 kV và máy cắt 6 kV đều dùng khí
SF
6
để dập hồ quang.
2.2 Thuyết minh nguyên lý cấp điện
2.2.1 Nguyên lí cấp điện.
Nhà máy ximăng Bút sơn được cấp điện từ Ninh Bình bởi hai lộ
175 và 176 có điện áp 110kV. Hai lộ này cấp điện cho hai máy biến áp
độc lập T1, T2 có công suất 16MVA x 2. Trên 2 lộ 110kV, hệ thống bảo
vệ chống sự cố gồm có các biến áp đo lường T
6-1
, T
6-2
, các biến dòng T
5-1
,
T
5-2
đóng lại.
Còn nếu một trong hai MBA bị hỏng thì chỉ lộ kia hoạt động bình
thường nhưng máy cắt phân đoạn 600 đóng lại để cấp điện cho toàn nhà
máy. Một số phụ tải ít quan trọng sẽ bị cắt tạm thời để tránh quá tải cho
MBA.
Một trường hợp hãn hữu xảy ra nữa cũng được tính đến là đường
dây lộ này bị hỏng và MBA lộ kia bị sự cố. Khi đó lộ dây còn lại sẽ cấp
điện cho MBA chưa hỏng, máy cắt phân đoạn đóng lại, một số phụ tải sẽ
bị cắt tạm thời.
- Khi hệ thống 1 lộ bị hỏng cả dây và MBA thì chỉ lộ đó bị cắt ra
khỏi hệ thống, lộ còn lại vẫn hoạ
t động bình thường, máy catứ
phân đoạn vẫn đóng để cấp nguồn chung.
- Nếu phương án lộ này cấp điện cho MBA kia thì dao cách li Q27
sẽ nối thanh cái 110kv cấp nguồn cho MBA còn lại.
Khi hai lộ cùng mất điện, hệ thống tự động khởi động máy phát
điện cấp điện cho một số phụ tải thiết yếu như lò, giàn ghi,hệ thống làm
lạnh, chiếu sáng Khi đó các máy cắt 631,632 sẽ tác động mở ra để cách
li mạng điện nội bộ của nhà máy với nguồn sự cố.
Trong sơ đồ còn có trạm tự dùng. Trạm này có máy biến áp 6/
0.38kv và hệ thống chỉnh lưu nhằm cung cấp nguồn 110VDC cho các
thiết bị điều khiển. Trạm này được đóng cắt bởi máy cắt 642 có dòng
định mức là 1250A.
Do tính chất phụ tải củ
a nhà máy - chủ yếu là động cơ - nên nhà
máy rất chú trọng đến việc bù hệ số cosϕ. Trên sơ đồ có hai trạm bù lớn
6KV, các tụ đấu Δ, và trong mỗi phân xưởng lại có một tủ tụ bù.
Dung lượng bù được chia làm hai phần là bù tĩnh và bù động.
Lượng bù tĩnh là lượng bù theo tính toán cần phải có tối thiểu. còn bù
động đượcđiều khiển tự động bởi các bảng điều khiển NOVAR. Bù
cắt sẽ tác động. Khi đó nguồn 110kV bị cắt ra khỏi hệ thống, tiếp đó hệ
thống dao cách ly và tiếp địa tác động để đảm bảo an toàn cho hệ thống.
3.2.3 Điều kiện ưu tiên các ho
ạt động liên động, bảo vệ
a. Điều kiện ưu tiên các hoạt động liên động
Trong hệ thống điện ưu tiên chức năng, nhiệm vụ và vị trí của các
phần tử chấp hành là rất cần thiết.
- Dao cách ly: Là khí cụ điện chỉ làm nhiệm vụ cách ly chứ không
làm nhiệm vụ đóng cắt mạch điện nên khi thao tác nó chỉ đóng cắt
khi máy c
ắt đang ở vị trí cắt.
- Các hệ thống dao tiếp địa: Làm nhiệm vụ nối đất khi hệ thống bị
cắt nguồn. Dao cách ly và dao tiếp địa được liên động chặt chẽ với
nhau, khi cách ly mở thì tiếp địa đóng và ngược lại.
- Máy cắt: Là khí cụ điện làm nhiệm vụ đóng cắt mạch điện nó chỉ
tác động khi có đầy
đủ điều kiện liên động cho phép.
b. Điều kiện hoạt động bảo vệ
Trong hệ thống cung cấp điện cao áp để đảm bảo cấp điện chính
xác chất lượng cao, an toàn và tăng tuổi thọ của thiết bị thì công việc lắp
đặt các hệ thống bảo vệ là vô cùng quan trọng và nhất thiết phải có.
c. Mạch bảo vệ MBA
MBA là thiết bị quan trọng của trạm 110KV, nó cung cấp và điều
chỉnh toàn bộ năng lượng trong nhà máy, hệ thống bả
o vệ như sau:
- Mạch bảo vệ quá dòng: Dòng sơ cấp MBA qua bộ biến dòng được
đưa vào bộ F50/51. Khi có sự cố quá dòng ba pha, nếu dòng qua
máy biến dòng có giá trị ≥ 0.6A ± 0.02A duy trì 2.2 giây thì rơ le
sẽ tác động đóng nguồn cấp cho máy cắt Q50 tác động, máy cắt
toànvà chất lượng cấp điện cho hệ thống.
- Mạch bảo vệ khí SF
6
: SF
6
là khí bảo vệ cách điện và dập tắt hồ
quang khi máy cắt đóng, cắt điện. Trung bình áp suất khí là 7 bar,
nhưng khi áp suất khí giảm xuống ≤ 6.2 bar, rơle 480 tác động cấp
nguồn cho K86-1 đóng tiếp điểm cấp nguồn cho mạch điều khiển
máy cắt Q50 tác động cắt thiết bị ra khỏi lưới và thông báo sự cố
về trung tâm.
- Muốn đóng máy cắt phải
đảm bảo đủ điều kiện sau:
o Dao cách ly đã đóng.
o Các điều kiện an toàn và bảo vệ không tác động.
- Cắt máy cắt Q50: Khi có một trong các sự cố trên máy cắt sẽ cắt.
2.3 Các thiết bị chính của trạm 110 kV
2.3.1 Sứ xuyên tường (Wall Bushing)
- Chức năng: Dùng cho đầu vào từ đường dây trên không vào dao
cách ly và đưa điện từ dao cách ly ra MBA.
- Số lượng lắp đặ
t 12 quả.
- Thông số kỹ thuật:
o Kiểu: Outdoor _ Indoor.
o CPW: 17.5kV ÷ 170kV.
2.3.2 Chống sét cao thế
- Chức năng: Chống sét đánh từ ĐDK lan truyền về trạm.
- Số lượng lắp đặt : 6 cái.
- Vị trí: tại đầu vào trạm 110KV.
- Thông số kỹ thuật:
o I
đm
: 2500A.
o I
0
đ nhiệt: 34 KA - 1s.
o U
đm
: 6KV.
o U xung kích: 60KV.
o Khối lượng: 250Kg.
Tất cả các máy cắt 6KV là loại máy cắt hợp bộ do hãng MERLINGRIN
(Pháp) chế tạo.
2.3.4 Máy biến áp 110/6KV
- Chức năng: Biến đổi điện áp 110 kV xuống điện áp 6 kV cấp cho
toàn bộ hệ thống dây chuyền sản xuất của nhà máy.
- Số lượng: 2 cái.
- Thông số kỹ thuật:
o S
đm
: 16MVA.
o U
đm
: Cao áp 110 ± 12% KV
Hạ áp : 6.2 KV.
o I
đm
: Cao áp : 85A.
Hạ áp : 1489.9A.
2.3.6 Máy biến điện áp:
Thông số kĩ thuật:
- Kiểu : CCV 145 - 17 - 130 - 132 - B2 - T1.
- Tiêu chuẩn sản xuất IEC 186/138.
o U
sơ cấp
: 110 /
3
o U
thứ cấp
: 100 /
3
o S
tiêu thụ
: 100VA
- Kiểu : SR16201
o U
định mức
: 123KV
o I
đm
: 1600A
2.3.7 Máy cắt
* Máy cắt 110 KV
- Chức năng: Đóng cắt nguồn cấp cho MBA 110 KV, bảo vệ khi sự
cố.
- Thông số kĩ thuật:
o Kiểu: DBE58309
o I
đm
= 1250A.
o Trọng lượng: 200 kg.
- Loại 2500A.
o U
đm
= 6kV.
o Điện áp xung kích: 60kV.
o I
đm
= 2500A.
o Dòng ổn nhiệt: 34kA – 1s.
- Số lượng lắp đặt:
o Loại 1250A có 10 máy cắt do hãng MERLINGRIN chế tạo.
o Loại 2500A có 3 máy cắt do hãng MERLINGRIN chế tạo.
2.3.8 Dao tiếp địa
- Chức năng: Dao tiếp địa dùng để khử điện áp dư trên đường dây và
dòng cảm ứng của các thiết bị.
- Thông số kĩ thuật:
o Kiểu: SR 16201.
o U
đm
= 123kV.
o I
đm
= 16 000A.
2.4 Sơ đồ điều khiển đóng cắt phía cao áp 110kV
Hai lộ cấp điện của trạm 110kV giống nhau nên ta có thể chỉ cần
- Ngoài ra ở chế độ bảo dưỡng (Man), chế độ này chỉ thực hiện khi
đã cắt toàn bộ hệ thống ra khỏi lưới điện.
* Sơ đồ nguyên lý hoạt động
a. Ở vị trí Remote
- Điều khiển đóng: Do dao cách ly Q24,Q25 đã đóng nên tiếp điểm
vị trí F
1
kín, rơ le K 2501, K 2401 có điện đóng tiếp điểm <11 -
14> mạch bảo vệ rơ le không tác động dẫn tới K86 - 1; K86-2
không có điện, tiếp điểm <1 - 3> kín, khoá S 10 ở vị trí đóng, tiếp
điểm vị trí S1 <1 - 2> kín (vì trước đó Q50 ở trạng thái cắt) mạch
chuẩn bị làm việc.
Người vận hành vặn khoá s2250 về vị trí đóng, chân 2 có nguồn
cấp cuộn hút Y2 có điện, hút chốt cơ khí, năng lượng lò xo được
giải phóng, tác động đóng máy cắ
t. Khi máy cắt đã đóng tiếp điểm
vị trí S1 <1 – 2> mở ra cắt điện cuộn Y1, tiếp điểm S2 <1 - 2>
đóng lại chuẩn bị cho mạch cắt làm việc. Đồng thời tiếp điểm S4
<9 - 10>; <11 -12> đóng lại cấp điện cho độngcơ M quay nén năng
lượng dự trữ cho lò xo. Khi dây cót đã căng, S4 <9 -10>;<11-12>bị
tác động mở ra cắt điện động cơ M k
ết thúc quá trình đóng.
- Điều khiển quá trình cắt: Vặn khoá S 2250 về vị trí cắt, rơ le K50
có điện đóng tiếp điểm <4-40>, chân 1, 3 có nguồn cấp (khi mạch
bảo vệ tác động chân 1, 3 được cấp nguồn). Do khoá S 10 đóng,
tiếp điểm S2 <3 -4 >; <1-2> kín nên cuộn Y3 có điện hút chốt cơ
khí, năng lượng lò xo được giải phóng tác động cắt máy cắt. Khi
cắt xong tiếp điểm vị trí S2 <3-4>;<1-2> m
ở ra cắt điện Y3, đồng
thời tiếp điểm S1<1-2> đóng lại chuẩn bị cho mạch đóng làm việc.
để đóng cắt mạch mà chỉ làm nhiệm vụ cách li phần mang điện và không
mang điện, chúng có chung mạch lực đóng cắt (thiết kế giống nhau) chỉ
khác là mạch điều khiển và các tín hiệu điều khiển đóng cắt.
a. Điều khiển dao cách li Q25
Điều kiện để đóng mở dao cáh li Q25 là:
- Q50 đang ở vị trí cắt (mở).
- Nếu
đóng Q25 thì Q35 mở và ngược lại.
Q25 được điều khiển ở ba chế độ:
- Chế độ điều khiển từ xa (Remote).
- Chế độ điều khiển tại chỗ (Local).
- Chế độ bảo dưỡng (Man).
* Chế độ điều khiển từ xa (Remote)
- Điều khiển đóng Q25: Ta đưa khoá S 2225 về vị trí đóng, lúc này
dao tiếp đị
a Q35 đã mở trước nên tiếp điểm NF
1
<33-34> kín, K
Copyright: Tài liệu đại học ©