Trạm biến áp số và những ưu thế trong công tác quản lý vận hành

Trạm biến áp (TBA) 220kV Thủy Nguyên (Hải Phòng) được nghiệm thu, đóng điện đưa vào vận hành từ ngày 20/04/2021. TBA do Truyền tải điện (TTĐ) Đông Bắc 2 - Công ty Truyền tải điện 1 (PTC1) quản lý vận hành. Đây là TBA số đầu tiên của Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT), cũng như trong hệ thống điện Việt Nam. Việc đưa TBA này vào vận hành an toàn, ổn định sẽ đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải và đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội cho huyện Thủy Nguyên, thành phố Hải Phòng, khu vực lân cận, giảm tổn thất điện năng, tăng cường liên kết, an toàn, ổn định và linh hoạt trong vận hành hệ thống điện Miền Bắc và Quốc gia.

Máy biến áp AT2 TBA số 220kV Thủy Nguyên sau khi đóng điện đưa vào vận hành

TBA 220kV Thủy Nguyên có tổng diện tích mặt bằng khoảng 40.100m2 nằm trên địa bàn giáp danh của hai xã là Kênh Giang và Đông Sơn thuộc huyện Thủy Nguyên, thành phố Hải Phòng. Đây là công trình năng lượng cấp I nhóm B có tổng mức đầu tư hơn 348 tỉ đồng do EVNNPT làm chủ đầu tư, Ban Quản lý dự án công trình điện miền Bắc (NPMB) quản lý điều hành dự án, TTĐ Đông Bắc 2 - PTC1 tiếp nhận, vận hành. Đây cũng là TBA số đầu tiên của EVNNPT, cũng như trong hệ thống điện Việt Nam. Toàn bộ các thiết bị nhất thứ, nhị thứ, thiết bị bảo vệ, giám sát… được thiết kế, lắp đặt đồng bộ.

Quy mô thiết kế phần nhất thứ bao gồm 2 máy biến áp 220/110/22kV- 250 MVA, trong giai đoạn này lắp đặt một máy biến áp (AT2- 250MVA). Phía 220/110kV đều sử dụng sơ đồ hai hệ thống thanh cái có thanh cái vòng. Phía 220kV thiết kế với 12 ngăn lộ, giai đoạn này lắp đặt thiết bị cho 7 ngăn lộ. Phía 110kV thiết kế với 21 ngăn lộ, giai đoạn này lắp đặt thiết bị cho 13 ngăn lộ.

Về thiết bị nhị thứ, bảo vệ: TBA 220kV Thuỷ Nguyên được trang bị hệ thống điều khiển bảo vệ tích hợp bằng máy tính của Siemens với nhiều điểm khác biệt lớn, đó là: Mạng LAN mức thiết bị (Process Bus) sử dụng cáp quang theo giao thức truyền tin IEC 61850-9-2 kết nối các thiết bị điều khiển và bảo vệ của Siemens (như bảo vệ so lệch máy biến áp (F87T) 7UT86, bảo vệ so lệch đường dây (F87L) 7SL86, bảo vệ khoảng cách (F21) 7SA86, bộ điều khiển mức ngăn (BCU) 7SJ85, … với các thiết bị 6MU65 (gồm Merging Units (MU) và I/O (Breaker IEDs)).

Khu vực thiết bị 220kV sau đóng điện đưa vào vận hành

Các thiết bị 6MU65 gồm MU chuyển tín hiện tương tự từ các biến điện áp và biến dòng điện cùng với tín hiệu đồng bộ thời gian để chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số cung cấp cho các thiết bị điều khiển, bảo vệ và các bộ I/O (Breaker IEDs) để trao đổi tín hiệu trạng thái, nhận lệnh đóng cắt các máy cắt, dao cách ly theo giao thức IEC 61850-9-2.

Nhờ được trang bị Process Bus sử dụng cáp quang và MU, I/O (Breaker IEDs), việc đầu tư TBA số 220kV Thủy Nguyên đạt được những ưu điểm: Giảm được khoảng 80% lượng cáp đồng, giảm chi phí vận chuyển, thi công lắp đặt cáp đồng và giảm diện tích mương cáp do chỉ sử dụng cáp đồng đấu nối từ biến điện áp, biến dòng điện, máy cắt, dao cách ly đến thiết bị 6MU65 gồm MU và I/O (Breaker IEDs). Việc kết nối từ 6MU65 đến các thiết bị điều khiển và bảo vệ bằng cáp quang trên mạng LAN mức thiết bị (Process Bus) theo giao thức truyền tin IEC 61850-9-2 giúp giảm không gian lắp đặt các thiết bị điều khiển, bảo vệ do không dùng các I/O thông thường, giảm nguy cơ sự cố do chạm chập cáp đồng.

Sơ đồ Truyền nhận dữ liệu tại TBA 220kV Thủy Nguyên (Công nghệ Process Bus)

Bảng so sánh giải pháp kỹ thuật:

Tín hiệu sử dụng giao thức IEC61850-9-2 (Process Bus) trao đổi dữ liệu (giá trị đo lường, Input/Output …) giữa các bộ thu thập dữ liệu Merging unit với BCU/rơ le sau khi thử nghiệm, nghiệm thu cho thấy việc truyền nhận tín hiệu giữa các thiết bị tốt, thời gian phản hồi nhanh.

Các Card truyền thông cho mạng Process Bus của BCU/rơle sử dụng 02 cổng quang 1000Mbps - đảm bảo tốc độ truyền cao và truyền nhận khối lượng dữ liệu lớn.

Đồng bộ thời gian có tính chính xác cao hơn trạm tự động hóa thông thường.

Giảm số lượng cáp đồng (giảm được kích thước mương cáp từ ngoài trời vào trong nhà, giảm nguy cơ chạm chập điện và nguy cơ xâm nhập điện áp cao trong quá trình vận hành) từ tủ MK vào trong phòng điều khiển bảo vệ.

Khi vận hành thuận tiện cho quá trình kiểm tra các sự cố hoặc các lỗi trên hệ thống thông qua HMI và máy tính kỹ sư.

Các kỹ sư tham gia quản lý vận hành tại trạm

Hệ thống phòng cháy, chữa cháy được thiết kế lắp đặt đồng bộ, hiện đại. Toàn bộ các tín hiệu, thông tin của hệ thống báo cháy, chữa cháy được kết nối với hệ thống máy tính tại trung tâm điều khiển của trạm, có thể kết nối trực tiếp với Trung tâm điều độ (B01) và trung tâm chỉ huy chữa cháy của Cảnh sát PCCC&CNCH thành phố Hải Phòng (PC07 Hải Phòng). Giai đoạn này tạm thời chưa kết nối do phía PC07 Hải Phòng chưa đáp ứng được cơ sở hạ tầng.

Để hình thành lên TBA số này, ngay từ khi quy hoạch thiết kế, trước khi triển khai dự án, EVNNPT đã tổ chức nhiều hội thảo với các hãng thiết bị lớn trên thế giới như Siemens, ABB, GE. Tuy nhiên số lượng TBA 220kV có quy mô tương tự TBA 220kV Thủy Nguyên sử dụng công nghệ TBA số là rất ít. Trong quá trình nghiệm thu TBA số 220kV Thủy Nguyên, các đơn vị trực thuộc EVNNPT gồm NPMB, Công ty Dịch vụ Kỹ thuật Truyền tải điện (NPTS), PTC1, TTĐ Đông Bắc 2 cũng gặp nhiều khó khăn như: (i) Chưa có kinh nghiệm về thí nghiệm, nghiệm thu TBA số; (ii) Chưa có quy định và cơ sở pháp lý cụ thể đối với công tác triển khai dự án, công tác thiết kế và công tác nghiệm thu tiếp nhận đưa vào vận hành từ các cấp có thẩm quyền. Vì vậy, vai trò của các Ban Quản lý Dự án và các Đơn vị tư vấn, nghiệm thu là hết sức quan trọng.

Nhà điều khiển trung tâm

Một đội ngũ các chuyên gia, kỹ sư, công nhân trẻ có kinh nghiệm, nhiệt huyết và tinh nhuệ nhất đã được huy động tham gia vào quá trình kiểm tra, nghiệm thu, chuyển giao công nghệ, tiếp nhận thiết bị. Bằng nỗ lực rất lớn của các đơn vị liên quan cùng với sự điều hành, chỉ đạo quyết liệt của lãnh đạo EVNNPT, ngày 20/04/2021 trạm được nghiệm thu đóng điện đưa vào vận hành. Sau hơn 40 ngày đóng điện đưa vào vận hành, trạm hiện nay đang vận hành an toàn, ổn định góp phần đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội cho huyện Thủy Nguyên, thành phố Hải Phòng và khu vực lân cận, giảm tổn thất điện năng. Tăng cường liên kết, an toàn, ổn định và linh hoạt trong vận hành hệ thống điện Miền Bắc và Quốc gia.

Để có thể tận dụng được hết ưu điểm và hạn chế tối đa rủi ro trong quá trình quản lý vận hành các TBA số và đánh giá được mức độ hiệu quả của việc đầu tư triển khai mô hình các TBA số trong tương lai. Kiến nghị cần ban hành bổ sung các quy định đối với TBA số. Cụ thể như sau: (i) Đặc tính kỹ thuật cơ bản đối với các thiết bị trong TBA số; (ii) Quy định về công tác thiết kế dự án lưới điện cấp điện áp 110kV- 500kV Phần Trạm biến áp số; (iii) Quy định hệ thống điều trạm biến áp 500kV, 220kV, 110kV trong EVN (có bổ sung áp dụng đối với các TBA số); (iv) Quy định kiểm soát công tác trang bị, chỉnh định và thí nghiệm rơ le bảo vệ trong EVN (có bổ sung áp dụng đối với các TBA số); (v) Quy định về cấu hình hệ thống bảo vệ, quy cách kỹ thuật của rơ le bảo vệ cho đường dây và TBA của EVN (có bổ sung áp dụng đối với các TBA số); (vi) Quy định vận hành sửa chữa (có bổ sung áp dụng đối với các thiết bị TBA số). Cần thiết kế đồng bộ và số hóa TBA số từ thiết bị nhất thứ qua đó giảm toàn bộ số lượng cáp đồng tín hiệu.

Các kỹ sư nghiệm thu hệ thống Camera

Cần xây dựng các quy trình vận hành, kiểm tra định kỳ mới đối với các thiết bị sử dụng công nghệ ProcessBus, đồng thời nhân viên vận hành phải dành nhiều thời gian học tập, tìm hiểu để nâng cao kiến thức, kỹ năng để làm chủ được công nghệ mới.

Việc không có tài liệu hoàn công về tín hiệu Goose và SMV dẫn tới khó khăn trong công tác QLVH. Chưa có một tài liệu hướng dẫn nghiệm thu và kiểm soát hệ thống một cách cụ thể với các hạng mục QLVH như: Thí nghiệm định kỳ, cài đặt cấu hình và nghiệm thu bảo vệ, nâng cấp mở rộng ngăn lộ. Việc này sẽ gây khó khăn cho đơn vị QLVH trong khâu giám sát và đơn vị TNHC trong khâu triển khai công việc.

Do các thiết bị nhất thứ đã được lắp đặt trước trong một khoảng thời gian dài dẫn tới bộc lộ nhiều khiếm khuyết trong cả quá trình nghiệm thu và trong quá trình vận hành thiết bị. Cụ thể: (i) Các máy cắt 220/110kV thường xuyên bị hư hỏng các cơ cấu cơ khí và điện từ trong quá trình nghiệm thu; (ii) Các DCL và các điểm nối thiết bị nhất thứ đã xuất hiện tình trạng phát nhiệt khi mang tải; (iii) Xuất hiện hiện tượng chạm đất một chiều không hoàn toàn (điện áp thanh cái DC không ổn định mà chưa rõ nguyên nhân);…

Bồi huấn công tác vận hành

Trong quá trình đầu tư, vận hành TBA số 220kV Thủy Nguyên, EVNNPT, PTC1, TTĐ Đông Bắc 2 sẽ tiếp tục theo dõi, đánh giá các ưu, nhược điểm, hiệu quả đầu tư của dự án để làm cơ sở quyết định lựa chọn công nghệ điều khiển, bảo vệ cho TBA số trong tương lai./.

Một số hình ảnh