TẬP ĐOÀN ĐIỆN Lực VIỆT NAM

SỐ:.£S3G/GCN-EVN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày^ thảng 5” năm 2017

GIẤY CHỨNG NHẬN SÁNG KIÉN

Căn cứ Quy chế Quản lý hoạt động khoa học và công nghệ trong Tập đoàn Điện lực Việt Nam ban hành kèm theo quyết định số 07/QĐ-EVN ngày 09/01/2012 của Hội đồng Thành viên Tập đoàn Điện lực Việt Nam;

Căn cứ Bản kết luận số 1902/KL-EVN ngày 03/5/2017 về 4 giải pháp có tên: (1) “Thiết kế module giảm sát dòng thyristor VCD SLHPC'} (2) “Thiết kế che tạo bộ dụng cụ nâng hạ phục vụ thảo dỡ và lắp đặt nap be dầu mảy phát”', (3) “Cải tiến hệ thống điều khiển hút hoi dầu 0 hướng máy phát, ổ đỡ, hút bụi phanh, vành góp chổi than sừ dimg PLC"\ (4) “ửng dụng phần mem Surfer “phần mềm vẽ đường đồng mức ” vào vẽ đường đang nhiệt thực đo để phán tích sự phát triển nhiệt độ trong bê tông thân đập thuỳ điện Sơn La, Lai Chau'' của Công ty Thuỷ điện Sơn La đăng ký là sáng kiến cấp Tập đoàn Điện lực Việt Nam do Hội đồng xét duyệt sáng kiến cấp Tập đoàn Điện lực Việt Nam (thành lập theo quyết định số 304/QĐ-EVN ngày 30/3/2017) họp ngày 14/4/2017;

Tổng Giám đốc Tập đoàn Điện lực Việt Nam

CHỬNG NHẬN:

1/ Giải pháp: “Thiết kế module giám sát dòng thyristor VCD SLHPC” là sáng kiến cấp Tập đoàn Điện lực Việt Nam. Tác giả của sáng kiến là: ô. Vũ Văn Vương, KS. Phân xưởng Tự động, Công ty Thuỷ điện Sơn La.

2/ Giải pháp: “Thiết kế chế tạo bộ dụng cụ nâng hạ phục vụ tháo dỡ và lắp đặt nắp bể dầu máy phát” là sáng kiến cấp Tập đoàn Điện lực Việt Nam. Tác giả của sáng kiến là: ô. Hoàng Ngọc Minh, KS. Phân xưởng Sửa chữa máy, Công ty Thuỷ điện Sơn La.

3/ Giải pháp: “Cải tiến hệ thống điều khiển hút hoi dầu ổ hướng máy phát, ổ đỡ, hút bụi phanh, vành góp chổi than sử dụng PLC” là sáng kiến cấp Tập đoàn Điện lực Việt Nam. Tác giả của sáng kiến là: ô. Nguyễn Thành Mỹ, KS. Phân xưởng Tự động, Công ty Thuỷ điện Sơn La.

4/ Giải pháp: “ứng dụng phần mềm Surfer “phần mềm vẽ đưòng đồng mức” vào vẽ đường đẳng nhiệt thực đo để phân tích sự phát triển nhiệt độ

1/2

trong bê tông thân đập thuỷ điện Son La, Lai Châu” là sáng kiến cấp Tập đoàn Điện lực Việt Nam. Tác giả của sáng kiến, gồm: (1) ô. Nguyễn Việt Anh, KS. Phân xưởng Thuỷ lực, Công ty Thuỷ điện Sơn La; (2) ô. Vũ Công Nam, KS. Phân xưởng Thuỷ lực, Công ty Thuỷ điện Sơn La../.

KT. TỔNG GIÁM ĐỐC

Nơi nhận:- TGĐ Đặng Hoàng An (để b/c);- Các Ban .TCKT, TC&NS; KT-SX;- Công ty Thuỷ điện Sơn La; I- Lưu: VT, Ban KHCN&MT-

2/2

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAMCÔNG TY THUỶ ĐIỆN SƠN LA

EVNHPC SONLA

BÁO CÁO(Hoàn thiện sau xét duyệt, công nhận)

GIẢI PHÁP: THIẾT KẾ MODULE GIÁM SÁT DÒNG THYRISTOR VCD_SLHPC THAY THẾ CHO

MODULE SUCO

Tác giả: Vũ Văn Vương (PX tự động - Công ty thủy điện Sơn La)

PHÒNG KỸ THUẬT AN TOÀN PHÂN XƯỞNG Tự ĐỘNG

Nguyễn Trọng Văn Nguyễn Ngọc Duy

CÔNG TY THỦY ĐIỆN SƠN LA

Hoàng Trọng Nam

Sơn La, tháng 5 năm 2017

Thông tin về tác giả:

Họ, tên tác giả Năm sinh Nơi công tác

Trình độ chuyên

môn

Tỷ lệ % đónggóp

vào việc tạo ra sáng kiến

Ký tên

Vũ Văn Vương 1984

Phân xưởng tự động -

Công ty thủy điện Sơn La

Kỹ sư 100%

1/11

PHẦN 1 MÔ TẢ GIẢI PHÁP

Nhà máy thủy điện Sơn La - Nhà máy lớn nhất Đông Nam Á với công nghệ của hãng Alstom - Pháp. Nhà máy thủy điện Sơn La đã đảm nhận xứ mệnh: Điều tiết nước cho vùng hạ du, cung cấp năng lượng phát triển kinh tế xã hội, góp phần phát triển vùng kinh tế các tỉnh Sơn La, Điện Biên, Lai Châu.

Nhà máy có 06 tổ máy, mỗi tổ máy có công suất 400MW. Hệ thống điều khiển, hệ thống kích từ, hệ thống điều tốc là các hệ thống chính, quan trọng đưa tổ máy phát công suất lên lưới điện quốc gia. Hệ thống điều khiển là trung tâm đầu não còn hệ thống điều tốc và hệ thống kích từ như là trái tim của máy phát. Hệ thống kích từ có nhiệm vụ cung cấp dòng điện cho rô to để tạo ra điện áp đầu ra của máy phát. Hệ thống quan trọng nhất của hệ thống kích từ là bộ chỉnh lưu dùng các van bán dẫn Thyristor công suất lớn. Hệ thống kích từ của Nhà máy thủy điện Sơn La có công suất cực lớn với dòng điện 2000A.

Chính sách của các công ty lớn đối với các sản phẩn của hãng là tạo ra được những mặt hàng độc quyền. Hãng Alstom cũng có chính sách độc quyền như vậy. Trong các hệ thống điều khiển, điều tốc, kích từ họ cũng đặt vào những thiết bị độc quyền chỉ có thể mua của chính hãng mới có.

Một trong số những thiết bị độc quyền của hãng là module SUCO giám sát dòng điện của hệ thống kích từ. Đã đến thời điểm thiết bị này hỏng hóc nhiều trong khi đó Nhà máy phải bỏ ra chi phí hàng tỉ đồng để đặt hàng mua thiết bị thay thế và dự phòng thiết bị. Hoạt động của thiết bị không ổn định đã ảnh hưởng đến tính khả dụng của tổ máy, ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động và tính ổn định của Nhà máy. Điều đó đã thôi thúc tôi nghiên cứu làm thế nào để có thể chế tạo ra một thiết bị tương đương để sử dụng đồng thời có thể cải thiện được tuổi thọ, phù hợp với môi trường của Nhà máy.

Mục đích giải pháp:

- Thiết kế, chế tạo ra một module VCD_SLHPC (Valve Current Detector_Son La Hydropower Company) giám sát hoạt động của thyristor đáp ứng đầy đủ tính năng như module SUCO;

- Module VCD_SLHPC thay thế cho module SUCO, hoạt động với độ tin cậy cao hơn: Không bị ảnh hưởng vào vị trí, môi trường lắp đặt thiết bị.

2/11

PHẦN 2THUYẾT MINH GIẢI PHÁP

Giải pháp: Thiết kế module giám sát dòng Thyristor VCD_SLHPC thay thế cho module SUCO.

1. Tình trạng kỹ thuật trước khi thực hiện giải pháp mới- Module SUCO có nhiệm vụ giám sát sự hoạt động của các thyristor

trong cầu chỉnh lưu của hệ thống kích từ thông qua dòng điện chạy qua. Module SUCO đưa ra tín hiệu dừng làm việc của cầu chỉnh lưu nếu phát hiện ít nhất 01 thyristor trong cầu chỉnh lưu không làm việc.

- Module SUCO đã bắt đầu đến thời điểm hư hỏng sau 3 năm hoạt động, mặt khác nguồn hàng SUCO trên thị trường khan hiếm và không sẵn có, phải phụ thuộc độc quyền vào nhà cung cấp ALSTOM.

- Khi yêu cầu mua module SUCO phải chờ một khoảng thời gian dài khoảng 6 tháng mới có hàng chuyển đến Công ty. Vì vậy ảnh hưởng đến tính khả dụng của nhà máy và để hệ thống hoạt động ổn định phải dự phòng một lượng thiết bị nhất định.

- Trong quá trình hoạt động của hệ thống kích từ các thyristor làm việc đóng cắt nhiều phát sinh ra nhiệt lớn trong tủ điện. Mặt khác thanh cái dẫn dòng điện rất cao khoảng 2000A làm cho thanh dẫn nóng lên đồng thời thanh dẫn cũng hấp thụ nhiệt trong tủ cầu chỉnh lưu làm cho thanh dẫn dòng hoạt động có nhiệt độ cao (khoảng 600C -800C). Các module SUCO được gắn tiếp súc với thanh dẫn, trong quá trình hoạt động bị ảnh hưởng của tác động nhiệt.

- Module SUCO thu thập từ trường móc vòng trong không khí, vì vậy độ tin cậy của module SUCO bị thay đổi do phụ thuộc rất nhiều vào vị trí lắp đặt cảm biến và môi trường làm việc đồng thời chỉ làm việc tin cậy ở dải dòng lớn từ 800A trở lên.

2. Nội dung giải pháp đề nghị công nhận sáng kiến2.1 . Mục đích của giải pháp

- Thiết kế, chế tạo ra một module VCD_SLHPC (Valve Current Detector_Son La Hydropower Company) giám sát hoạt động của thyristor đáp ứng đầy đủ tính năng như module SUCO.

- Module VCD_SLHPC thay thế cho module SUCO, hoạt động với độ tin cậy cao hơn: Không bị ảnh hưởng vào vị trí, môi trường lắp đặt thiết bị.

- Chủ động được vật tư thiết bị không phụ thuộc độc quyền vào nhà sản xuất thiết bị.

2.2. Những điểm khác biệt của giải pháp mới so với giải pháp đang được áp dụng

- Giải pháp mới sử dụng mạch từ để thu các từ trường móc vòng trong không khí vào trong mạch từ, tạo nên một từ trường móc vòng mạnh hơn.

3/11

- Từ trường móc vòng đi trong mạch từ nên không bị ảnh hưởng bởi vị trí lắp đặt trên thanh dẫn cũng như điều kiện môi trường khắc nhiệt.

- Từ trường móc vòng mạnh hơn trừ trường móc vòng trong không khí do đó giải pháp mới có thể giám sát được dải dòng nhỏ hơn với độ tin cậy cao hơn.

2.3. Mô tả chi tiết nội dung của giải pháp

- Sơ đồ nguyên lý của module VCD_SLHPC sử dụng cảm biến hall sensor.

Sơ đồ nguyên lý module VCD_SLHPC

- Tín hiệu ra được duy trì với một thời gian trễ T để đảm bảo duy trì tín hiệu trong khoảng thời gian chuyển mạch Thyristor của cầu chỉnh lưu.

- Module có thể điều chỉnh được mức dòng điện cảm nhận được.

a. Cảm biến hall sensor: Dùng để đo lường từ trường sinh ra bởi dòng điện chính cần đo lường, đưa ra tín hiệu điện áp tương ứng với từ trường đó. Cảm biến Hall sensor làm việc dựa trên hiệu ứng Hall. Hiệu ứng Hall là một hiệu ứng vật lý được thực hiện khi áp dụng một từ trường vuông góc lên một bản làm bằng kim loại hay chất bán dẫn hay chất dẫn điện đang có dòng điện chạy qua. Lúc đó nhận được hiệu điện thế sinh ra tại hai mặt đối diện của thanh kim loại.

Cơ chế hiệu ứng Hall trên một thanh kim loại được thể hiện trong hình vẽ với 1: electron; 2: thanh kim loại Hall; 3: nam châm; 4: từ trường; 5: nguồn điện.

Cơ chế hiệu ứng Hall

4/11

b. Bộ xử lý cấp 1: Xử lý tín hiệu của cảm biến hall sensor để đưa ra được tín hiệu chuẩn tương ứng với dòng điện chính cần đo lường. Bộ xử lý cấp 1 có nhiệm vụ loại bỏ phần điện áp ban đầu “Quiescent Output Voltage” của cảm biến, đồng thời thực hiện tầng khuếch đại đầu tiên. Căn cứ theo nhiệm vụ đề ra, khảo sát trên thực tế lựa chọn được thiết bị cho bộ xử lý cấp 1 là Precision Operational Amplifier.

c. Bộ tạo trễ

Với nhiệm vụ bộ tạo trễ khi tín hiệu từ trạng thái cao xuống trạng thái thấp để tạo ra tín hiệu liên tục đầu ra, lựa chọn bộ tạo trễ dùng tụ điện kết hợp với điện trở.

Quá trình nạp cho tụ điện:

Công thửc thu được từ định luật Kirchoff

F = F(l-eF là điện áp cũa tụ

F là điện áp cung cẩp

Với T = RC

5/11

Quá trình xả của tụ điện:

ỵ là điện thế của tụ c '

V là điện thế cung cấp

Với quá trình nạp và phóng điện của tụ điện, tính chọn được điện trở và tụ điện hợp lý để đạt được độ trễ là 100ms như yêu cầu.

d. Bộ điều chỉnh ngưỡng tác động

Để module VCD_SLHPC có được độ linh hoạt, thích ứng được với mức dòng do người sử dụng đưa ra, cần thêm bộ điều chỉnh ngưỡng tác động.

Tùy thuộc vào dòng cần tác động mà điều chỉnh ngưỡng cho phù hợp.

Bộ điều chỉnh ngưỡng tác động được thiết kế lựa chọn là một biến trở, có điện trở có thể điều chỉnh được, và được nối mới nguồn cố định.Mục đích là điều chỉnh điện áp đưa vào bộ xử lý cấp 2.

e. Bộ xử lý cấp 2

Bộ xử lý cấp hai có yêu cầu đưa ra tín hiệu đầu ra tương thích với hệ thống thu thập tín hiệu. Hệ thống cần đưa ra điện áp 24VDC tương ứng với mức cao.

6/11

Bộ xử lý cấp 2 cần đảm bảo kết hợp linh hoạt với bộ điều chỉnh ngưỡng tác động để đưa ra được tín hiệu đầu ra phù hợp.

Căn cứ vào yêu cầu, lựa chọn bộ xử lý cấp 2 là IC khuếch đại thuật toán OP07CP Precision Operational Amplifier.

2.4. Tổ chức thực hiện

a. Thiết kế mạch điện

- Căn cứ sơ đồ nguyên lý đã đề ra, thiết kế mạch điện mô phỏng trên phần mềm vẽ mạch Proteus V8.1 đưa ra được mạch điện theo yêu cầu gồm: Bộ xử lý cấp 1, bộ tạo trễ, bộ điều chỉnh ngưỡng tác động, bộ xử lý cấp 2.

Sơ đồ nguyên lý

- Sử dụng phần mềm để chạy thử nghiệm mô phỏng trên mạch điện. Kiểm tra quá trình xử lý tín hiệu trong mạch, các trạng thái đầu ra của mạch.

- Sắp xếp, bố trí thiết kế thiết bị trong mạch để đưa ra mạch lắp đặt thực tế.

- Căn cứ mô hình mô phỏng mạch, lựa chọn đường đi dây điện trong mạch điện, từ đó thiết kế mạch in bằng phần mềm Proteus V8.1

b. Lắp đặt

- Nghiên cứu lựa chọn thiết bị trên thị trường, vừa đảm bảo chất lượng, đồng thời thông dụng và dễ tìm kiếm trên thị thường Việt Nam. Với những tiêu chí như vậy đã lựa chọn được các thiết bị:

+ Cảm biến Hall Sensor là A1301 Continuous-Time Ratiometric Linear Hall Effect Sensor ICs.

+ Bộ khuếch đại sử dụng trong bộ xử lý sử dụng OP07CP Precision Operational Amplifier.

7/11

+ Bộ tạo nguồn 5V sử dụng trong mạch sử dụng 7805 Positive Voltage Regulators.

- Lắp đặt, hàn mạch điện, lắp ghép để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh:

Module VCD_SLHPC

c. Thí nghiệm, nghiệm thu

- Sử dụng cuộn dây 100 vòng dây luồn qua gông từ, sử dụng thiết bị CMC356 bơm với dòng 1-5A để tạo ra từ trường tương đương với dòng 100- 500A.

- Sử dụng máy chụp sóng kiểm tra tín hiệu đầu ra, và thời gian trễ. Chỉnh định bộ điều chỉnh ngưỡng tác động để có được thiết bị tác động với dòng điện 160A.

+ Tín hiệu đầu ra của cảm biến hall sensor khi cấp nguồn cho cảm biến và

chưa có dòng điện:

Kênh A là kênh tín hiệu đầu ra cảm biến hall sensor

8/11

- Tín hiệu đầu ra của cảm biến hall sensor khi có dòng 200A:

- Tín hiệu đầu ra của module VCD_SLHPC và thời gian trễ khi giảm tín

hiệu dòng về 0A:

Kênh A là kênh tín hiệu đầu ra của kênh thứ nhất.

Kênh D là kênh tín hiệu đầu ra của module VCD_SLHPC.

Thời gian trễ đo được là 91,2ms đảm bảo được yêu cầu đề ra.

- Lắp đặt thiết bị vào trong hệ thống kích từ của tổ máy, thực hiện thí nghiệm thiết bị trên thiết bị thực tế tại Nhà máy, chạy máy phát, chạy hệ thống kích từ với các chế độ thay đổi cầu, thiết bị đáp ứng được các yêu cầu đề ra.

3. Khả năng áp dụng giải pháp mới3.1. Lĩnh vực mà giải pháp có thể áp dụng

- Module VCD_SLHPC được áp dụng để giám sát dòng dẫn của Thyristor với giá trị dòng từ 50A trở lên. Với thiết kế của module VCD_SLHPC này có thể sử dụng được cho cả hệ thống kích từ công suất nhỏ với dòng kích từ khoảng 50A trở lên.

9/11

- Module này cũng có thể áp dụng để giám sát dẫn cho các thyristor nằm trong các bộ cầu chỉnh lưu sử dụng cho các mục đích khác mà có dòng qua cầu chỉnh lưu 50A trở lên.

- Giải pháp có thể áp dụng cho Nhà máy thủy điện Lai Châu, Nhà máy thủy điện SeSan4, Nhà máy thủy điện Huội Quảng, Nhà máy thủy điện Bản Chát và các nhà máy điện có công nghệ của hãng Alstom.

3.2. Những điều kiện cần thiết để áp dụng giải pháp

Giải pháp được áp dụng giám sát dòng qua thyristor dùng cho các bộ cầu chỉnh lưu có giá trị dòng điện từ 50A trở lên.

4. Hiệu quả dự kiến có thể thu được khi áp dụng sáng kiến4.1. Hiệu quả dự kiến

+ Có được module giám sát dòng dẫn của thyristor đảm bảo yêu cầu đề ra, ít chịu ảnh hưởng của môi trường cũng như vị trí lắp đặt của thiết bị.

+ Hoạt động tin cậy và ổn định hơn so với phương pháp thu thập từ trường trong không khí.

+ Chủ động được thiết bị thay thế, không mất nhiều thời gian để đặt hàng mua thiết bị từ hãng.

4.2. Tính toán giá trị làm lợi

+ Khi có giải pháp áp dụng vào thực tế, năm 2016 không còn có sự cố dừng máy do lỗi module SUCO. Năm 2013, 2014 có 02 lần trip máy do module SUCO hỏng khi tổ máy đang phát 400MW. Giải pháp mới với những ưu điểm của mình đã làm tăng được tính khả dụng của tổ máy, giảm xuất sự cố, tăng hiệu quả hoạt động, đảm bảo ổn định cung cấp điện.

+ Mỗi một tổ máy, hệ thống kích từ sử dụng 12 module SUCO trong mạch chỉnh lưu. Toàn nhà máy có 12x6 = 72 module SUCO sử dụng giám sát dòng thyristor.

+ Tuổi thọ trung bình của thiết bị tính bình quân là 4 năm, như vậy hàng năm thay thế khoảng 72/4 = 18 module SUCO.

+ Mỗi một module VCD_SLHPC giám sát dòng thyristor có giá trị thấp hơn module SUCO là 100,000,000vnđ.

+ Hàng năm trung bình khi sử dụng module VCD_SLHPC sẽ làm lợi cho công ty là 100,000,000 x 18 = 1,800,000,000vnđ.

10/11

PHẦN 3KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Qua các ý kiến đóng góp của các thành viên trong Hội đồng xét duyệt sáng kiến cấp Tập đoàn Điện lực Việt Nam, tác giả đã tiếp thu và ghi nhận những ý kiến đóng góp để hoàn thiện giải pháp của mình.

Giải pháp mới với những ưu điểm của mình đã làm tăng được tính khả dụng của tổ máy, giảm xuất sự cố, tăng hiệu quả hoạt động, đảm bảo ổn định cung cấp điện. Giải pháp này có thể áp dụng ở tất cả các Nhà máy điện có sử dụng thiết bị và công nghệ tương tự.

Đề nghị Hội đồng sáng kiến Tập đoàn Điện lực Việt Nam nhân rộng giải pháp trên đến các đơn vị trực thuộc tập đoàn để góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động, đảm bảo ổn định cung cấp điện của các Nhà máy thủy điện góp phần tăng hiệu quả trong toàn Tập đoàn Điện lực Việt Nam.

TÁC GIẢ

Vũ Văn Vương

Ý kiến của Giám đốc và Hội đồng sáng kiến Công ty:Giải pháp đáp ứng yêu cầu, đã chế tạo và lắp đặt thực tế từ năm 2014.

Tính toán làm lợi hợp lý, thực tế đã mua bộ SUCO mới với giá 137 triệu trong khi chế tạo nhỏ hơn 35 triệu.

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN GIÁM ĐỐC

Hoàng Trọng Nam

11/11