Bản tin Hội Điện lực miền Nam: Số 22/2018

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:36

Thêm vào BST

Báo xấu

27
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bản tin Hội Điện lực miền Nam: Số 22/2018 trình bày các nội dung chính sau: Kỹ thuật hệ thống điện mặt trời với công nghệ quang điện, phát hiện trực tuyến biến dạng trong cuộn dây máy biến áp lực sử dụng cảm biến sợi quang, phân tích furan trong dầu cách điện để đánh giá sự phân hủy vật liệu cách điện giấy nhằm xác định tuổi thọ máy biến áp,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bản tin Hội Điện lực miền Nam: Số 22/2018

SỐ 22 (8-2018)
Chịu trác nhiệm xuất bản: ThS. HỒ QUANG ÁI Chủ tịch HộI Điện lực miển Nam (SEEA) Mục lục Trưởng Ban Biên tập: TS. TRẦN TRỌNG QUYẾT Hội nghị BCH SEEA lần thứ 4 Nhiệm kỳ II (2015-2020).................1 Phó Chủ tịch Thường trực SEEA Phó trưởng Ban Biên tập: NGHIỆM THU 02 ĐỀ TÀI NCKH CẤP TỔNG CÔNG TY TẠI ThS. LÊ XUÂN THÁI CÔNG TY THÍ NGHIỆM ĐIỆN MIỀN NAM.................................................3 Trưởng ban truyền thông SEEA Chịu trách nhiệm về nội dung KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ThS. NGUYỄN TẤN NGHIỆP VỚI CÔNG NGHỆ QUANG ĐIỆN................................................................5 Phó Chủ tịch kiêm Tổng thư ký SEEA Ban Biên tập PHÁT HIỆN TRỰC TUYẾN BIẾN DẠNG TRONG CUỘN DÂY MÁY PGS-TS. Nguyễn Bội Khuê BIẾN ÁP LỰC SỬ DỤNG CẢM BIẾN SỢI QUANG................................14 PGS-TS. Nguyễn Hữu Phúc PGS-TS. Nguyễn Văn Liêm TS. Phạm Đình Anh Khôi PHÂN TÍCH FURAN TRONG DẦU CÁCH ĐIỆN ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỰ ThS. Quách Lâm Hưng PHÂN HỦY VẬT LIỆU CÁCH ĐIỆN GIẤY NHẰM XÁC ĐỊNH TUỔI THỌ KS. Võ Thanh Đồng MÁY BIẾN ÁP.............................................................................................19 KS. Trịnh Phi Anh ThS. Phan Thanh Đức KS-CV Cao cấp Lê Hải Sơn HIỆU QUẢ CỦA ĐIỆN TRỞ NỐI ĐẤT ĐIỂM TRUNG TÍNH 22kV MÁY KS. Nguyễn Thế Bảng BIẾN THẾ LỰC 110/22 kV.........................................................................24 ThS. Trần Thế Du KS. Trần Thị Mỹ Ngọc MÔ HÌNH PHÂN TÍCH ĐẦU VÀO ĐẦU RA CỦA HỆ THỐNG NĂNG Trụ sở toà soạn LƯỢNG TÁI TẠO (Trường hợp phân tích điển hình Số 72 Hai Bà Trưng, Phường Bến Nghé, Quận 1, TP. HCM tại Nhật Bản).........................................................................................27 Điện thoại: 028-35210484; Fax: 028-35210485 CHI HỘI ĐIỆN LỰC SÓC TRĂNG TỔ CHỨC HUẤN LUYỆN TAY Giấy phép xuất bản số 94/GP-XBBT ngày 13/7/2018 NGHỀ CHO CÔNG NHÂN VÀ CÁN BỘ KỸ THUẬT..............................32 của Cục Báo chí - Bộ Thông tin & Truyền thông In tại Công ty CPTM In Phương Nam chuyện ngụ ngôn................................................................................33 160/7 Đội Cung, Q.11, TP.HCM Ảnh bìa: 1. Bảo vệ Đề tài NCKH cấp Tổng công ty tại Cty Thí nghiệm điện MN 2. Ông Trần Trọng Quyết thay mặt Thường trực Seea tặng hoa cho Nguyên CT Hồ Quang Ái và Tân CT Nguyễn Phước Đức
Hội nghị BCH SEEA lần thứ 4 Nhiệm kỳ II (2015-2020) QUANG VINH Ngày 10/7/2018, Hội nghị Ban chấp hành Hội Điện lực miền Nam (Seea) đã diễn ra trang trọng tại hội trường EVN SPC. Ông Hồ Quang Ái - Chủ tịch Seea và ông Trần Trọng Quyết - PCT Thường trực Seea chủ trì Hội nghị, tham dự còn có đại diện Lãnh đạo EVN SPC và trên 70 ủy viên BCH Seea. Hội nghị lần này của Ban chấp hành Hội Điện TT Chăm sóc khách hàng (13/4); Bình Thuận, lực miền Nam bao gồm các nội dung: Báo cáo Ninh Thuận, Lâm Đồng, Bà Rịa - Vũng Tàu, Công sơ kết hoạt động 6 tháng đầu năm và phương ty CNTT Điện lực miền Nam (18/4); Tiền Giang, hướng, nhiệm vụ 6 tháng cuối năm 2018; thông Bến Tre, Long An, Vĩnh Long, Trà Vinh (18/5); qua Báo cáo tài chính năm 2017 và 6 tháng Bạc Liêu, Cà Mau, Cần Thơ, Hậu Giang, Sóc Trăng đầu năm 2018; Kiện toàn nhân sự Ban Thường (08/6); Đồng Tháp, An Giang, Kiên Giang, Công ty vụ Hội Điện lực miền Nam. Thí nghiệm điện miền Nam, Trung tâm SCADA (14/6). Ngày 15/6, Hội nghị Ban Thường vụ lần thứ 6 cũng đã thảo luận và thông qua Nghị quyết trình Hội nghị BCH lần thứ 4 về việc kiện toàn nhân sự Ban Thường vụ.  Tại Đại hội lần thứ VI Hội Điện lực Việt Nam (Veea), 7 ủy viên BCH Hội Điện lực miền Nam đã được bầu vào BCH Hội Điện Lực Việt Nam, gồm có các ông: Hồ Quang Ái, Trần Trọng Quyết, Nguyễn Phước Đức, Nguyễn Tấn Nghiệp, Trịnh Phi Anh, Quách Lâm Hưng và Phạm Xuân Khang. Hoạt động khoa học, công nghệ: Hội Điện lực Chủ tịch Seea Hồ Quang Ái phát biểu khai mạc Hội nghị miền Nam đã hoàn thành các đề tài nghiên cứu khoa học do Tổng Công ty Điện lực miền Nam giao gồm: Tái cấu trúc và bọc hóa lưới điện 22kV để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện ở Công ty Điện lực Bến Tre (nghiệm thu tháng 03/2018); Nâng cao năng lực kiểm soát và sử dụng hiệu quả thiết bị đo đếm trong hoạt động kinh doanh điện năng (nghiệm thu tháng 07/2018); Tự động hóa các LBS 22kV đang vận hành trên lưới điện Tổng Công ty Điện lực miền Nam (nghiệm thu tháng 07/2018). Hoạt động đào tạo, hỗ trợ nghề nghiệp: Hội Điện lực miền Nam đã phối hợp tổ chức và tham dự các hội thảo: Thang cách điện cao thế dùng trong sửa chữa điện nóng (02/2018); Cơ sở dữ liệu về máy biến áp 110kV; Tích hợp hệ thống nuôi trồng thủy sản và năng lượng tái tạo, động Ông Nguyễn Phước Đức - Tân Chủ tịch Seea phát biểu cảm tưởng nhận nhiệm vụ từ ngày 10/7/2018 lực cho phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam (04/2018); Kỹ thuật và Công nghệ SMART GRID Kết quả hoạt động 6 tháng đầu năm 2018 và MICRO GRID (06/2018). Tiếp tục triển khai Công tác tổ chức: đăng bạ kỹ sư chuyên nghiệp Asean 2018.  Ban Thường vụ Hội Điện lực miền Nam đã Nhiệm vụ các tháng cuối năm 2018 tổ chức khảo sát, đánh giá hoạt động của các Chi Tăng cường các hoạt động khoa học và công hội Điện lực thành viên: Tây Ninh, Bình Dương, nghệ, như: Triển khai thí điểm Thiết lập hệ thống bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018  1
phát hiện sự cố trên lưới điện trung áp tỉnh Tiền Nam; Ban Chấp hành Hội điện lực miền Nam đã Giang (nghiệm thu quý 3/2018); Xây dựng quy bầu ông Nguyễn Phước Đức - Phó Tổng Giám đốc trình Quản lý hoạt động và đánh giá tuổi thọ máy EVN SPC làm Chủ tịch Hội Điện lực miền Nam và biến áp 110kV (nghiệm thu quý 3/2018); Xây ông Nguyễn Tấn Tài làm Trưởng Ban kiểm tra của dựng Tiêu chuẩn lưới điện hạ áp tối ưu cho khu Hội Điện lực miền Nam kể từ ngày 10/7/2018. đô thị (nghiệm thu quý 4/2018); Nâng cao mức Phát biểu nhận nhiệm vụ, ông Nguyễn Phước độ hài lòng của khách hàng thông qua mô hình Đức - Tân Chủ tịch Hội Điện lực miền Nam cho cung ứng dịch vụ sửa chữa điện tại các Điện lực biết sẽ cần phải nỗ lực nhiều cùng với Ban Chấp (nghiệm thu quý 3/2018); Xây dựng Bộ tài liệu hành để hoàn thành nhiệm vụ của Hội Điện lực đào tạo và đề thi nâng bậc công nhân kỹ thuật miền Nam trong thời gian tới. Cảm ơn những - Nghề Quản lý vận hành sửa chữa đường dây và trạm biến áp có điện áp từ 110kV trở xuống cống hiến của Nguyên chủ tịch Hội Điện lực miền (nghiệm thu quý 3/2018); Phối hợp Tổng Công Nam trong nhiệm kỳ II, ông Nguyễn Phước Đức ty Điện lực miền Nam xuất bản bộ tài liệu “Tổng cũng mong rằng ông Hồ Quang Ái sẽ tiếp tục có hợp các sáng kiến cấp Tổng Công ty Điện lực nhiều đóng góp quan trọng để Hội Điện lực miền miền Nam giai đoạn 2007-2017”. Nam tiếp tục duy trì được hoạt động ổn định và thành công hơn nữa. Phát biểu chỉ đạo Hội nghị, Chủ tịch Hội Điện lực miền Nam Hồ Quang Ái đánh giá mảng Đánh giá những kết quả hoạt động của Hội hoạt động khoa học công nghệ được Hội Điện Điện lực miền Nam trong thời gian qua là tích cực lực miền Nam thực hiện khá tốt, nhiều đề tài và hiệu quả, ông Trần Trọng Quyết - Phó Chủ tịch nghiên cứu, ứng dụng vào thực tế đã góp phần Thường trực Hội Điện lực miền Nam khẳng định tích cực mang lại hiệu quả cao cho hoạt động dù có những nỗ lực của các ủy viên Ban Chấp sản xuất kinh doanh của Tổng công ty. Bên cạnh hành Hội, các Chi hội và hội viên, thì nếu không đó, phát huy kết quả của hoạt động hỗ trợ nghề có sự quan tâm, tạo điều kiện của Lãnh đạo Tổng nghiệp, Hội Điện lực miền Nam cần khẳng định Công ty Điện lực miền Nam chắc chắn Hội Điện mục tiêu trong thời gian đến cuối năm 2018, lực miền Nam sẽ không thể thành công được mỗi Chi hội thành viên sẽ đăng bạ thành công ít như 2 nhiệm kỳ vừa qua. Thay mặt Ban Thường nhất 1 kỹ sư chuyên nghiệp Asean 2018, đồng vụ, Ban Chấp hành, Phó Chủ tịch Thường trực thời các Chi hội cũng cần tăng cường hoạt động Hội Điện lực miền Nam cũng gửi lời chân thành truyền thông các hoạt động của Hội đến các cảm ơn đến Chủ tịch Hội Điện lực miền Nam Hồ hội viên cũng như quảng bá mạnh mẽ hơn ra Quang Ái trong thời gian qua đã có nhiều tâm cộng đồng. huyết, nhiều trăn trở và sáng tạo đóng góp cho Thống nhất với phương án nhân sự do Ban những kết quả của Hội Điện lực miền Nam trong Thương vụ trình trước Hội nghị: Ông Hồ Quang nhiệm kỳ vừa qua. Đồng thời ông Quyết cũng Ái (nghỉ hưu từ ngày 01/8/2018) sẽ thôi giữ chúc mừng và tin tưởng ông Nguyễn Phước Đức chức Chủ tịch Hội Điện lực miền Nam và ông sẽ tiếp tục phát huy hiệu quả của Hội Điện lực Nguyễn Tấn Tài (chuyển công tác khác) sẽ thôi miền Nam trong thời gian tới.  giữ chức Chánh văn phòng Hội Điện lực miền Các đại biểu dự Hội nghị Ban Chấp hành Hội Điện lực miền Nam lần thứ 4 - Nhiệm kỳ II (2015-2020) 2 bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018
NGHIỆM THU 02 ĐỀ TÀI NCKH CẤP TỔNG CÔNG TY TẠI CÔNG TY THÍ NGHIỆM ĐIỆN MIỀN NAM ThS. NGUYỄN TẤN NGHIỆP ThS. PHAN NAM THANH Hội Điện lực miền Nam Làm thế nào để tự động hóa hơn 1.100 LBS 22kV (Load Break Switch: Cầu dao phụ tải) đang vận hành thủ công trên lưới điện của Tổng công ty Điện lực miền Nam (EVN SPC)? Có thể truy suất và cài đặt từ xa các rơ le bảo vệ Trạm biến áp 110kV được không? Đó là 02 chủ đề khá thực tế và thú vị được các chuyên gia, kỹ sư của Hội Điện lực miền Nam, Công ty Thí nghiệm điện miền Nam giải đáp trong 02 đề tài nghiên cứu khoa học cấp Tổng công ty Điện lực miền Nam. N gày 11/7/2018 tại Văn phòng Công ty Nghiên cứu thiết kế chế tạo tủ điều khiển, Thí nghiệm điện miền Nam Hội đồng SCADA cho LBS. nghiệm thu cấp Tổng công ty Điện Nghiên cứu kết nối LBS vào hệ thống SCA- lực miền Nam do Ông Hồ Quang Ái, DA của Tổng Công ty Điện lực miền Nam để vận Phó Tổng giám đốc KTSX chủ trì đã thống nhất hành điều khiển xa. nghiệm thu và đánh giá cao tính thực tiễn của 02 đề tài nghiên cứu khoa học cấp Tổng công ty thuộc kế hoạch 2017 – 2018, cụ thể như sau: Đề tài 1: “Tự động hóa các LBS 22kV đang vận hành trên lưới điện EVN SPC” Có hơn 1.100 LBS 22kV đang vận hành trên lưới điện của EVN SPC là loại thao tác bằng tay, nhân viên vận hành phải di chuyển từ nơi trực vận hành đến tại vị trí lắp LBS để thao tác, mất nhiều thời gian và phụ thuộc vào yếu tố thời tiết. Có thể cải tạo các LBS này để tự động hóa, điều khiển từ xa, kết nối với hệ thống SCADA hiện hữu được không? Sau thời gian nghiên cứu, nhóm chuyên gia, kỹ sư tại Chi hội Thí nghiệm điện miền Nam đã đưa ra câu trả lời là “ĐƯỢC”. ThS. Phan Nam Thanh chủ trì thực hiên Đề tài trình bày Tủ điều khiển LBS được nhóm nghiên cứu thết kế, chế tạo trước Hội đồng nghiệm thu Để giải quyết đề bài đặt ra, nhóm thực hiện đã phải tuần tự giải quyết bốn vấn đề: Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, hành trình đóng cắt phụ tải của các LBS thao tác bằng tay. Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ truyền động có Ông Hồ Quang Ái (ngồi giữa) và các thành viên Hội đồng động cơ cho LBS. đang xem xét đánh giá Đề tài bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018  3
Kết quả thành công của Đề tài sẽ là tiền đề để Hiện tại, Tổng Công ty Điện lực miền Nam đã EVN SPC xem xét giao cho Công ty Thí nghiệm nghiệm thu, đưa vào vận hành hệ thống SCADA, điện miền Nam thực hiện cải tạo các LBS thao đang trong tiến trình thực hiện mô hình trạm tác bằng tay thành tự động hoá, điều khiển từ xa biến áp không người trực. Trên cơ sở hạ tầng của thay vì mua mới các LBS. Với việc gia công chế tạo hệ thống này, nhóm nghiên cứu đề xuất các giải các chi tiết trong nước đã giúp các Công ty Điện pháp để kết nối từ xa rơle bảo vệ của các trạm lực chủ động hơn trong công tác dự phòng vật biến áp, tạo điều kiện tiến hành truy xuất dữ liệu tư thay thế do không phải nhập từ nước ngoài. và cài đặt từ xa thông qua các máy tính Engineer Và quan trọng hơn, là trình độ chuyên môn, tay tại Trung tâm điều khiển xa của Chi nhánh điện nghề, kinh nghiệm của các kỹ sư điện Việt Nam Cao thế các tỉnh. được nâng cao, được trưởng thành hơn. Đối với các Công ty Điện lực đang quản lý vận hành các LBS, kết quả nghiên cứu của Đề tài sẽ: - Góp phần tự động hóa cho lưới điện trung thế. - Nhanh chóng khôi phục cung cấp điện khi xảy ra sự cố. - Khoanh vùng sự cố, giúp việc tìm sự cố và sửa chữa được nhanh chóng hơn. - Kết nối tín hiệu các LBS về trung tâm điều khiển của điều độ các Công ty Điện lực sẽ góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành lưới điện. - Tiết kiệm chi phí hơn so với trang bị LBS mới. Sơ đồ khối tổng thể của giải pháp Truy xuất và cài đặt rơ le từ xa Đề tài 2: “Nghiên cứu giải pháp truy xuất và cài đặt các rơ le bảo vệ Trạm biến áp 110 kV”. Tổng Công ty Điện lực miền Nam đang quản lý vận hành hệ thống lưới điện khá đồ sộ, rộng lớn và trải dài trên phạm vi 21 tỉnh, thành phố khu vực miền Nam (trừ TP Hồ Chí Minh). Lưới điện có hơn 185 trạm biến áp 110 kV, hơn 3.300 rơ le bảo vệ với nhiều mã hiệu, chủng loại khác nhau. Trong quá trình vận hành, đơn vị quản lý cần báo cáo hàng loạt các thông số kỹ thuật để phân tích nhanh khi xảy ra sự cố trên lưới điện; Ông Hồ Quang Ái (ngồi giữa) và các thành viên Hội đồng để tìm nguyên nhân xử lý sự cố và tái lập lại hệ đang đánh giá Đề tài thống điện. Vậy giải pháp nào để kết nối; truy xuất dữ liệu; cài đặt từ xa cho hơn 3.000 rơ le bảo Việc triển khai thành công đề tài giúp phát vệ đang vận hành? huy hiệu quả mô hình trạm biến áp không người trực, có thể truy xuất tức thời khi có sự cố xảy ra, Nhóm nghiên cứu do Thạc sỹ Phạm Hữu phân tích và báo cáo lãnh đạo cấp trên. Đồng thời Nhân, Phó Giám đốc Công ty Thí nghiệm điện có thể tiến hành các công tác thay đổi trị số cài miền Nam làm Chủ nhiệm đề tài đã tìm ra lời giải đặt, quản lý trị số đặt của rơle bảo vệ từ xa, nâng cho bài toán khó nói trên. cao khả năng quản lý thiết bị của đơn vị quản lý vận hành. Các đề tài nghiên cứu khoa học phải gắn với thực tiễn và phải từ yêu cầu của thực tiễn quản lý vận hành lưới điện EVN SPC, các kỹ sư tại Công ty Thí nghiệm điện miền Nam đã làm được điều đó một cách tâm huyết và sáng tạo.  ThS. Phạm Hữu Nhân đang trình bày Đề tài trước Hội đồng 4 bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018
KỸ THUẬT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI VỚI CÔNG NGHỆ QUANG ĐIỆN (Phần 1) PGS.TS. NGUYỂN HỮU PHÚC Trường ĐH Bách Khoa – ĐH Quốc Gia TP. HCM Tóm tắt Hiện nay, năng lượng mặt trời và năng lượng gió là hai nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng nhất và đang được phát triển tại Việt Nam. Đặc biệt, đối với nguồn phát điện từ năng lượng mặt trời các chính sách ưu đãi về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời sẽ là động lực cho các dự án phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Các bài báo sau trong Phần 1 sẽ giới thiệu về các kĩ thuật và hệ thống phát điện mặt trời với công nghệ quang-điện. Các bài báo tiếp theo của Phần 2 sẽ giới thiệu về các vấn đề từ ảnh hưởng của việc xâm nhập của nguồn năng lượng tái tạo- với bản chất không ổn định, lên chất lượng điện, cũng như độ ổn định của hệ thống điện nói chung, khi trong tương lai tỉ lệ công suất các nguồn phát từ năng lượng tái tạo so với công suất lắp đặt của các nguồn phát truyền thống (từ nhiên liệu hóa thạch, thủy điện) tăng lên. Phần 2 cũng sẽ giới thiệu về các qui định đấu nối và các giải pháp kĩ thuật nhằm hạn chế tác động tiêu cực từ việc đưa các nguồn phát từ năng lượng tái tạo vào làm việc với lưới điện. MỞ ĐẦU Với sự phát triển tiến bộ không ngừng về công trong nước để hình thành ngành công nghiệp sản nghệ, mức chi phí đầu tư ban đầu ngày càng xuất tấm pin quang điện PV ở Việt Nam. Ước tính giảm, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp nên tới tháng 3/2017, các nhà máy sản xuất tấm pin giá thành sản xuất điện từ mặt trời đang dần năng lượng mặt trời tại Việt Nam có tổng công cạnh tranh với các nguồn điện từ nhiên liệu hóa suất thiết kế khoảng hơn 6.000 MW, và với sản thạch. Hiện nay, điện từ nguồn năng lượng mặt lượng thực tế hàng năm khoảng gần 2.000 MW trời đang phát triển mạnh với tốc độ rất cao, với (Viện Năng lượng, 2017). tốc độ tăng công suất điện mặt trời khoảng 48%/ Tuy nguồn phát từ năng lượng mặt trời với năm trong giai đoạn 2006 – 2016. Năm 2016, công nghệ quang điện có những ưu điểm nổi bật, công suất điện mặt trời từ công nghệ quang- điện nhưng nhược điểm do tính không ổn định của (PV- Photovoltaics), với ít nhất 75 GWp đã được sản lượng điện phát ra do sự thay đổi của bức xạ lắp đặt thêm trên thế giới, lần đầu tiên trở thành năng lượng mặt trời là một vấn đề lớn. Trong xu dạng công nghệ được ứng dụng hàng đầu trong thế chung của việc xâm nhập ngày càng lớn của số các công nghệ năng lượng tái tạo. nguồn phát từ năng lượng tái tạo- trong đó có Theo các số liệu đến tháng 08/2017, tổng công năng lượng mặt trời với bản chất nguồn công suất suất lắp đặt điện mặt trời trên cả nước khoảng không ổn định, phụ thuộc nhiều vào thời tiết, 28 MW, chủ yếu là quy mô nhỏ cấp điện tại chỗ vào lưới điện hiện hữu sẽ làm phát sinh các vấn (vùng ngoài lưới cho các hộ gia đình và một số dự đề về kĩ thuật như chất lượng điện, và làm ảnh án nối lưới điện hạ áp, lắp đặt trên các tòa nhà, hưởng đến tính ổn định của toàn hệ thống. Các công sở). Tuy vậy, trong vòng 2 năm trở lại đây khía cạnh về kĩ thuật và hệ thống phát điện mặt nhiều chủ đầu tư trong và ngoài nước đang xúc trời, cụ thể là kĩ thuật và hệ thống quang-điện, tiến và tìm kiếm cơ hội đầu tư vào dự án điện mặt sẽ được giới thiệu trong các bài báo của Phần 1, trời nối lưới quy mô lớn trong phạm vi cả nước. trong khi Phần 2 sẽ trình bày về các Qui định đấu Hiện nay, có khoảng 115 dự án quy mô công suất nối và các giải pháp kĩ thuật nhằm hạn chế các tác lớn nối lưới đã và đang được xúc tiến đầu tư tại động tiêu cực của việc xâm nhập các nguồn phát một số tỉnh có tiềm năng điện mặt trời lớn tại các từ năng lượng tái tạo vào lưới điện. tỉnh miền Trung và miền Nam ở các mức độ khác 2. PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRÊN nhau: xin chủ trương khảo sát địa điểm, xin cấp THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM phép đầu tư, lập dự án đầu tư xây dựng. Tính tới giữa năm 2017, tổng công suất các dự án đang Tính đến năm 2016, tổng công suất nguồn tiến hành lập dự án đầu tư trên cả nước khoảng điện mặt trời với công nghệ PV được lắp đặt hơn 17.000 MW. trên thế giới khoảng trên 303 GW, với tốc độ tăng công suất điện mặt trời khoảng 48%/năm trong Việc sản xuất các tấm pin quang điện PV đã giai đoạn 2006 – 2016. Trên Hình 1 là 6 quốc gia bắt đầu ở Việt nam từ giữa những năm 90, với việc có tổng công suất HTQĐ lớn hơn 10 GW. Chính phủ Việt Nam hỗ trợ việc chuyể về sản xuất bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018  5
Hình 1. Công suất toàn cầu của điện mặt trời công nghệ PV (206-2016) và tại 10 nước hàng đầu Trong Chiến Lược Phát Triển Năng Lượng Tái Tạo ở Việt Nam, Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25/11/2015 nêu rõ “Các đơn vị phát điện có công suất lắp đặt trên 1.000MW, tỷ lệ điện sản xuất từ năng lượng tái tạo đến năm 2020 không thấp hơn 3%; năm 2030 không thấp hơn 10%; năm 2050 không thấp hơn 20%” (EVN+ GENCO)**. Theo Quy Hoạch Phát Triển Năng Lượng Tái Tạo với Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016 (QHĐ VII điều chỉnh) là các số liệu sau: trong giai đoạn 2016 – 2020 sẽ đưa vào vận hành 3.603MW; giai đoạn 2021 – 2025 đưa vào vận hành 6.290MW; giai đoạn 2026 – 2030 đưa vào vận hành 15.190MW. Tổng cộng trong giai đoạn 2016 – 2030 sẽ có 25.000 MW được đưa vào vận hành, trong đó nguồn công suất từ Điện mặt trời: 850MW (2020); 4.000M (2025); 12.000MW (2030) và từ Điện gió: 800MW (2020);2.000MW (2025); 6.000MW (2030). Trên Hình 2 là các số liệu từ EVN (tháng 5.2018), với các quy hoạch và chuẩn bị đầu tư (đã xác định địa điểm, công suất) cho các dự án nguồn điện mặt trời có công suất ~ 2.275MW. Ngoài ra, các dự án Pin Năng Lượng Mặt Trời Áp Mái (NLMTAM) (tại trụ sở các Tổng Công Ty Truyền tải, Tổng Công Ty Điện Lực, Công Ty Điện Lực, Trạm Biến Áp thuộc EVN) với các số liệu sau. Năm 2017: tiềm năng các dự án pin NLMTAM nối lưới: 55,6 MWp; 2017 - 2018: đã lắp đặt 13 dự Hình 2. Công suất của các dự án Nguồn Phát Năng Lượng án, với công suất 758 kWp; 2018 và các năm tiếp Mặt Trời (EVN) [1] theo: sẽ tiếp tục lắp đặt hệ thống pin NLMTAM. 3. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUANG ĐIỆN 3.1 Nguyên lí hoạt động Trong các hệ thống quang điện (HTQĐ) và nhà máy quang điện (NMQĐ) (Hình 3) năng lượng mặt trời được biến đổi trực tiếp thành năng lượng điện qua việc sử dụng kĩ thuật chất bán dẫn phù hợp được “pha tạp” (doped) phát ra dòng điện khi làm việc với bức xạ mặt trời [2]. Ưu điểm chính của HTQĐ hay NMQĐ: • Phát điện phân tán • Không phát thải các chất gây ô nhiễm • Tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch • Độ tin cậy cao của các nhà máy do không có các 6 bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018
bộ phận quay (tuổi thọ của NMQĐ thường trên Phân loại HTQĐ 20 năm) Các HTQĐ thường được phân loại: • Chi phí vận hành và bảo trì giảm 1. HTQĐ làm việc độc lập với lưới điện (có hệ • Tính linh hoạt module hệ thống (dễ dàng nâng thống tích trữ năng lượng) công suất nhà máy theo nhu cầu phụ tải bằng 2. HTQĐ làm việc đấu nối với lưới điện hạ thế cách tăng số lượng các module quang điện). 3. NMQĐ, thường đấu nối với lưới điện trung áp. Nhược điểm: Hai loại HTQĐ 1. và 2. thường có công suất • Chi phí đầu tư của NMQĐ hiện nay vẫn còn khá dưới 1 MW, trong khi loại 3 là các NMQĐ có công cao do thị trường chưa đạt được mức độ phát suất trên 1 MW. triển đầy đủ, xét từ quan điểm kỹ thuật và kinh tế Tại một số nước hiện đang áp dụng chính • Tính không ổn định của sản lượng điện phát ra sách ưu đãi về giá điện khi điện năng sản xuất từ do sự thay đổi của bức xạ năng lượng mặt trời. HTQĐ được phát về lưới (Feed- In Tariff- FIT), tuy Sản lượng điện năng hàng năm của NMQĐ phụ vậy thường chỉ được áp dụng đối với loại 2 và 3, thuộc vào các yếu tố sau: với công suất không thấp hơn 1 kW. • Năng lượng bức xạ mặt trời ở địa điểm xây dựng; Một HTQĐ thường gồm có: 1. các module mặt • Độ nghiêng và hướng của các module; trời lắp trên các khung sườn bằng nhôm đặt trên đất, hay lắp trên cấu trúc công trình xây dựng, 2. • Hiện tượng che bóng; biến tần và hệ thống điều khiển, 3. hệ thống tích • Hiệu suất kỹ thuật của các bộ phận NMQĐ, chủ trữ năng lượng đối với HTQĐ làm việc độc lập), yếu là các tấm pin mặt trời (module quang điện) 4. các tủ bảng điện và máy cắt hợp bộ đi kèm với và biến tần. thiết bị bảo vệ, 5. cáp đấu nối. 3.2 Năng lượng mặt trời Phản ứng tổng hợp nhiệt hạch diễn ra không ngừng trong lõi của mặt trời ở hàng triệu độ C làm sản sinh ra nguồn năng lượng khổng lồ dưới dạng bức xạ điện từ. Chỉ một phần rất nhỏ của nguồn năng lượng này đến phần bên ngoài của bầu khí quyển của trái đất với bức xạ trung bình (hằng số mặt trời) khoảng 1.367 kW/m2 ± 3%, và giá trị này thay đổi theo khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời (Hình 5) và hoạt động của Mặt trời (các vết đen trên bề mặt Mặt trời). Hình 5 cho thấy cường độ này thay đổi trong năm và sụt giảm nhiều nhất vào mùa hè, trong khi lại cao nhất vào mùa đông. Điều này là do Hình 3. Hệ thống phát điện mặt trời quang điện quĩ đạo của trái đất quanh mặt trời có dạng hình ellip, với khoảng cách xa nhất vào mùa hè (tháng Sáu, tháng Bảy, trong khi khoảng cách gần nhất vào mùa đông (tháng Mười Hai, tháng Một). Cường độ bức xạ mặt trời (solar irradiance) là cường độ của bức xạ điện từ mặt trời trên 1 m2 bề mặt [kW/ m2]. Mức bức xạ này là tổng công suất bức xạ ứng với mỗi tần số trong phổ bức xạ mặt trời. Hình 4. Suất giảm giá USD/Wp theo các năm Theo dự báo của Cơ Quan Năng Lượng Quốc Tế IEA (International Energy Agency), giá của các module QĐ sẽ giảm từ 0.6- 0.8 USD/Wp hiện nay xuống khoảng 0.3 - 0.4 USD/Wp vào năm 2035 (Hình 4). Hình 5. Cường độ bức xạ mặt trời W/m2 đến tầng khí quyển trái đất thay đổi theo tháng trong năm bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018  7
12 tháng trong năm: J- tháng 1, F- tháng 2, M- tháng 3, Cường độ và năng lượng A- tháng 4, J- tháng 6, J- tháng 7, A- tháng 8, S- tháng 9, O- tháng bức xạ mặt trời 10, N- tháng 11, D- tháng 12 Bức xạ phản xạ phụ thuộc Khi qua bầu khí quyển trái đất, cường độ bức xạ mặt trời suy vào khả năng phản xạ của bề giảm một phần do hiện tượng phản xạ và hấp thụ (do hơi nước và mặt và được đo bằng hệ số bởi các chất khí trong khí quyển). Các bức xạ xuyên qua sau đó lại phản xạ albedo tính cho mỗi vật một phần bị khuếch tán bởi không khí và bởi các hạt bụi lơ lửng liệu (Bảng 1). trong không khí (Hình 6). Hình 8 là bản đồ bức xạ trung Năng lượng bức xạ mặt trời (incident solar radiation) là bức xạ bình [kWh/m2/ngày] tại các khu mặt trời trong một khoảng thời gian nhất định [kWh/m2]. Do đó, vực trên thế giới trên mặt phẳng năng lượng bức xạ trên một bề mặt ngang là tổng bức xạ trực tiếp, nghiêng 300 về phía Nam. Ở Việt từ bức xạ trực tiếp trên bề mặt, bức xạ khuếch tán đến bề mặt từ Nam năng lượng bức xạ hàng toàn bộ bầu trời ( không từ một phần cụ thể của bầu trời) và bức xạ ngày (Hình 9) thay đổi từ 2.6- phản xạ từ mặt đất và môi trường xung quanh. Vào mùa đông với 4.6 kWh/kWp và năng lượng bầu trời u ám và thành phần bức xạ khuếch tán khi đó lớn hơn so bức xạ hàng năm trung bình từ với bức xạ trực tiếp (Hình 7). 949 – 1680 kWh/kWp cho các vùng miền khác nhau của Việt Nam. Bảng 2 là năng lượng bức xạ mặt trời ở Việt Nam Bản đồ bức xạ mặt trời trung bình ở các vùng miền Việt Nam • Bản đồ bức xạ trung bình [kWh/kWp/ngày và kWh/kWp/ năm] (Nguồn Ngân Hàng Thế Giới) tại các khu vực ở Việt Nam ước tính lượng điện có thể sản xuất từ HTQĐ là tấm pin mặt trời 1 kWp nối lưới, tính toán cho khoảng thời gian 9 năm gần đây (2007-2015). • HTQĐ kiểu cố định, dùng tấm pin mặt trời loại silicon tinh thể với khung đỡ đặt trên nền đất, góc nghiêng trong khoảng 5- 24o về phía Nam. Biến tần là loại có hiệu suất cao. Các tính toán điện năng sản xuất dựa vào các số liệu nguồn năng lượng mặt trời với độ phân giải cao và từ phần mềm Solargis. Các tính toán có xét đến bức xạ mặt trời, nhiệt độ không khí, địa hình, mô phỏng quá trình biên đổi năng lượng và các tổn thất trong module quang điện và các bộ phận khác của HTQĐ. Các tổn thất do bụi bám vào module, cáp dẫn, biên tần và máy biến áp được tính là 9%. • Cơ sở dữ liệu nguồn năng lượng mặt trời được tính toán từ các số liệu khí quyển và từ vệ tinh với bước thời gian mỗi 30 phút, độ phân giải không gian Hình 6- Hình 7. Bức xạ mặt trời đến trái đất và các thành phần 250 m. 8 bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018
Bảng 1. Hệ số phản xạ albedo Loại bề mặt albedo Đường đi 0.04 Mặt nước 0.07 Rừng thông vào mùa đông 0.07 Đường nhựa 0.10 Mái nhà và sân thượng 0.13 Mặt đất 0.14 Đồng cỏ khô 0.20 Đá sỏi 0.20 Bêtông 0.22 Rừng/ cánh đồng (mùa thu) 0.26 Đồng cỏ xanh 0.26 Bề mặt tối của tòa nhà 0.27 Lá cây mục 0.30 Bề mặt sáng của tòa nhà 0.60 Hình 8. Bản đồ bức xạ trung bình [kWh/m2/ngày] Tuyết 0.75 tại các khu vực trên thế giới 3.3 Các thành phần cơ bản của Hệ Thống Điện Mặt Trời 3.3.1 Module quang điện Thành phần cơ bản của module quang điện (Module QĐ) (Hình 10) là các tế bào quang điện (TBQĐ), nơi chuyển đổi bức xạ mặt trời thành dòng điện. Tế bào bao gồm một lớp mỏng vật liệu bán dẫn, thường là silicon, với độ dày khoảng 0,3 mm và diện tích bề mặt từ 100 đến 225 cm2.Silicon, có 4 electron hóa trị (tetravalent), được “pha tạp” bằng cách thêm các nguyên tử 3 hóa trị (ví dụ như boron - P doping) lên một “lớp” và một lượng nhỏ các nguyên tử 5 hóa trị (ví dụ như phosphorus – N doping) lên một lớp khác. Vùng P có một lượng lớn các lỗ trống dư thừa , trong khi vùng N có một lượng electron dư thừa (Hình 10.a.). Trong vùng tiếp giáp giữa hai lớp được pha tạp môt cách khác nhau (mối nối P-N), các electron tự do di động (mobile electrons) có xu hướng di chuyển từ vùng giàu electron (N) đến vùng nghèo electron (P), do đó tạo ra sự tích tụ điện tích âm trong vùng P. Một hiện tượng đối ngẫu xảy ra đối với các lỗ trống, với việc tích tụ điện tích dương trong vùng N. Do đó, giữa mối nối P-N sẽ xuất hiện một điện trường chống lại hiện tượng khuếch tán các hạt mang điện nói trên (Hình 10.b/. và c/. ) Hình 10. a/. Cấu trúc nguyên tử trong Hình 10. (b) Các điện tích trong giai đoạn bắt đầu dịch chuyểnmột tế bào quang điện silicon (c) giai đoạn xác lập [3] bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018  9
Năng lượng Thời gian bức xạ nắng trong (kWh/m2, Ứng dụng năm ngày) Trung Đông Bắc 1600 – 1750 3.3 – 4.1 bình Trung Tây Bắc 1750 – 1800 4.1 – 4.9 bình Bắc Trung 1700 – 2000 4.6 – 5.2 Vùng Tốt bộ Tây Nguyên và Duyên 2000 – 2600 4.9 – 5.7 Rất tốt hải Nam Trung bộ Phía Nam 2200 – 2500 4.3 – 4.9 Rất tốt Trung bình 1700 – 2500 4.6 Tốt toàn quốc Hình 9. Bản đồ năng lượng bức xạ trung bình [kWh/kWp/ngày và kWh/kWp/ năm] tại các khu vực ở Việt Nam Trường hợp áp lên một điện áp từ bên ngoài lên mối nối P-N, mối nối chỉ cho dòng điện chảy theo một hướng nhất định, đây là trường hợp mối nối P-N làm việc với chức năng của một diode. Khi ánh nắng rọi vào tế bào, do hiệu ứng quang điện, một số cặp electron-lỗ trống sẽ xuất hiện cả trong vùng N cũng như trong vùng P. Điện trường bên trong khiến các electron dư thừa (có được từ sự hấp thụ của các photon) được tách ra từ các lỗ trống và đẩy chúng theo các hướng ngược nhau. Kết quả là, một khi các electron đã qua vùng kiệt (depletion region) thì chúng không thể di chuyển ngược trở lại vì điện trường ngăn không cho chúng chảy theo chiều ngược lại (Hình 11). Khi tế bào được chiếu sáng (Hình12), mối nối và dây dẫn bên ngoài tạo thành một mạch điện, và khi đó dòng điện chảy từ lớp P có điện thế cao hơn đến lớp N, có điện thế thấp hơn. Vùng silicon tạo ra dòng điện là vùng quanh mối nối P-N; điện tích cũng hình thành ở các vùng xa hơn, nhưng do không có điện trường và do đó chúng kết hợp lại. Do đó, điều quan trọng là tế bào quang điện cần có bề mặt lớn, bề mặt càng lớn, khi đó dòng điện tạo ra càng lớn. Hình 11. Mối nối P-N và vùng kiệt Hình 12. Dòng điện phát ra bởi tế bào quang điện khi được chiếu sáng 10  bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018
Phần trăm % tổn thất của bức xạ mặt trời Hình 14 cho thấy nhiều TBQĐ được ghép nối Hình 13 của dòng chảy công suất của hiệu tiếp trong một tấm pin mặt trời (module), và ứng quang điện cho thấy một phần đáng kể năng nhiều module được nối lại với nhau thành bảng lượng mặt trời không được chuyển đổi thành điện tấm (panel) pin mặt trời. Nhiều tấm pin mặt trời năng, và sẽ gây ra tổn thất nhiệt trong một TBQĐ. sau đó nối tiếp lại tạo thành nhánh (string). Các nhánh lại được nối song song với nhau tạo thành Trong số 100% năng lượng của bức xạ mặt trời dãy (arrays). Một HTQĐ thường bao gồm nhiều đi đến tế bào, % năng lượng không được chuyển dãy nối song song phát ra công suất và điện áp đổi thành điện năng, và do đó mất mát dưới dạng yêu cầu. Các module quang điện được ghép nối tổn thất nhiệt sẽ như sau: thành bảng tấm pin mặt trời (panel), và được lắp - 3% : do phản xạ và che bóng mặt trước của đặt trên mái các công trình hay trên khung đỡ đặt module trên nền đất của HTQĐ (Hình 15). - 23% : do số photon có bước sóng cao, với mức Trong thực tế, các tế bào trong các module năng lượng không đủ để giải phóng các electron có thể không hoàn toàn giống nhau do dung tự do, do đó sẽ mất mát dưới dạng tổn thất nhiệt sai trong quá trình sản xuất và do đó, hai tế bào - 32% : do số photon có bước sóng thấp, với ghép song song sẽ có điện áp khác nhau. Dòng mức năng lượng cao (hơn mức năng lượng cần điện chạy quẩn từ tế bào có điện áp cao hơn tới thiết để giải phóng các electron tự do), do đó sẽ tế bào ở điện áp thấp hơn gây ra tổn thất năng mất mát dạng tổn thất nhiệt lượng. Hiện tượng tổn thất năng lượng cũng xảy ra khi các tế bào nhận bức xạ mặt trời khác nhau, - 8,5% : do hiện tượng các điện tích tự do kết khi một phần bề mặt của các tấm panel bị che hợp lại bóng hay già hóa trong quá trình làm việc. - 20% : do tổn thất điện áp đặc trưng bằng tỉ số Các tế bào bị che bóng khi đó sẽ làm việc Fv= eVB/Eg của mối nối như các diode, chặn dòng phát ra từ các tê bào - 0.5% : do tổn thất nhiệt trên điện trở nối tiếp còn lại được chiếu năng đầy đủ. Mặt khác, điện áp Như vậy còn lại khoảng 14% là năng lượng (ngược) từ các tế bào còn lại đặt lên các diode này điện sử dụng được. có thể gây hiện tượng đánh thủng mối nối của tế bào với tổn thất do quá nhiệt cục bộ và làm hư Trong điều kiện hoạt động tiêu chuẩn (bức xạ hỏng các module. 1 kW/m2 ở nhiệt độ 25° C) một tế bào quang điện tạo ra một dòng điện khoảng 3A với điện áp 0.5V và công suất đỉnh bằng 1.5-1.7 Wp. Các module quang điện trên thị trường có cấu tạo từ tập hợp các tế bào. Phổ biến nhất là loại module gồm 36 hay 72 tế bào nối tiếp, với diện tích từ 0.5 đến 1m2. 1. Các điện tích phân li; 2. Tái hợp; 3. Chuyển dịch; 4. Phản xạ và che bóng mặt trước a. b. c. Hình 14. Lắp ghép các tấm pin mặt trời a. Tế bào quang điện (PV cell) Hình 15. Bảng tấm pin mặt trời b. Module quang điện (PV module) Hình 13. Hiệu ứng quang điện và các thành phần tổn c. Dãy (array) HTQĐ gồm nhiều module quang điện nối tiếp tạo thất năng lượng thành nhánh (string) và nhiều nhánh song song với nhau bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018  11
Hiện tượng tổn thất năng lượng cũng xảy ra khi các tế bào nhận Trong công nghệ màng mỏng, bức xạ mặt trời khác nhau, khi một phần bề mặt của các tấm panel kết nối điện là một phần của bị che bóng hay già hóa trong quá trình làm việc. Các tế bào bị che quy trình của quá trình sản bóng khi đó sẽ làm việc như các diode, chặn dòng phát ra từ các tê xuất các tế bào, được đảm bảo bào còn lại được chiếu năng đầy đủ. Mặt khác, điện áp (ngược) từ bởi một lớp oxid kim loại trong các tế bào còn lại đặt lên các diode này có thể gây hiện tượng đánh suốt, chẳng hạn như oxid kẽm thủng mối nối của tế bào với tổn thất do quá nhiệt cục bộ và làm hoặc oxid thiếc. hư hỏng các module. Để hạn chế hiện tượng tiêu cực này, thường có các diode rẽ nhánh (by-pass diode) song song với các module để ngắn mạch các tế bào bị che bóng hoặc phần module bị hỏng. Hiện tượng tổn thất năng lượng cũng xảy ra khi điện áp của các dãy quang điện trở nên mất cân bằng do hiện tượng bóng che hay sự cố trong các dãy. Thường dùng diode chặn (blocking diode) nối tiếp trên mỗi dãy để chống việc dòng điện chạy theo chiều ngược (Hình 16). Các tế bào trong một module hay một tấm pin năng lượng mặt trời được đóng gói với các đặc tính: • cách điện tế bào với bên ngoài; • bảo vệ các tế bào khỏi các tác nhân xâm hại khí quyển và tác động cơ học; • bảo vệ chống tia cực tím ở nhiệt độ thấp, các thay đổi nhiệt độ đột Hình 17. a. Mặt cắt ngang của một ngột và hiện tượng ăn mòn; module silicon tinh thể • thoát nhiệt dễ dàng để tránh hiện tượng tăng nhiệt độ khi công suất cung cấp bởi module giảm. Nhà sản xuất phải bảo đảm các đặc tính này trong suốt thời gian làm việc của các module. Hình 17. b. Module silicon đơn tinh thể Hình 16. Diode chặn trên mỗi nhánh giúp tránh hiện tượng dòng ngược khi có hiện tượng hư hỏng hay bóng che trên một nhánh, a. Khi không có diode chặn, b. Khi có diode chặn Hình 17 cho thấy mặt cắt ngang của một module silicon tinh thể, được tạo thành bởi: • lớp bảo vệ ngoài cùng có độ trong suốt cao tiếp xúc với ánh sáng (vật liệu được sử dụng nhiều nhất là kính cường lực); • lớp bao bọc bằng Ethylene Vinyl Acetate (EVA) tránh tiếp xúc trực tiếp giữa lớp kính và tế bào, loại bỏ các khe do bề mặt không hoàn hảo của các tế bào và cách điện tế bào với phần còn lại của panel; • mặt đỡ phía sau (thủy tinh, kim loại, nhựa); Hình 17. c. Module silicon đa tinh thể • khung đỡ kim loại, thường bằng nhôm. Trong công nghệ silicon tinh thể, sử dụng công nghệ hàn để kết nối điện các tế bào sau khi được sản xuất; 12  bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018
Hình 17. d. Module màng mỏng gốc CdTe-CdS Công nghệ các tấm pin quang điện (PV) TÀI LIỆU THAM KHẢO PV thế hệ đầu: đã phát triển thương mại, sử dụng công nghệ [1]. “Hiện Trạng và Dự Kiến tinh thể silicon wafer-based (c-Si), hoặc tinh thể đơn (sc-Si) hoặc Phát Triển Ngành Điện Việt đa tinh thể (mc-Si). Hiệu suất thương mại khoảng 16- 22 % (Hình Nam”, Hội Thảo Tích Hợp Nuôi 15). Trồng Thủy Sản với các Hệ Thống Năng Lượng Tái Tạo- PV thế hệ thứ hai: công nghệ PV màng mỏng (thin film), đang Động Lực Thúc Đẩy Phát Triển được triển khai ở quy mô thương mại; nhưng một số khác vẫn Năng Lượng Tái Tạo ở Việt ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển. Hiệu suất thương mại Nam, Tập Đoàn Điện Lực Việt khoảng 7-10 %. Nam EVN, TP HCM ngày 11 Thế hệ thứ ba: bao gồm các công nghệ như PV tập trung (CPV= tháng 05.2018 Concentrated PV) và tế bào quang hữu cơ, công nghệ này vẫn đang [2]. ABB Technical Application trong giai đoạn nghiên cứu, chưa được thương mại hóa rộng rãi. Papers No.10 Photovoltaic Hiệu suất lên đến khoảng 30% . Plants, http://www04.abb. com/global/seitp/seitp202. nsf/c71c66c1f02e6575c125 711f004660e6/d54672ac6e- 97a439c12577ce0038d84 /$FILE/Vol.10.pdf [3]. Gilbert M. Masters , Renewable and Efficient Electric Power Systems, John Wiley & Sons, Inc., ISBN 0-471-28060- 7, 2004 [4]. Yang, Y., & Blaabjerg, F., Overview of Single-Phase Grid-Connected Photovoltaic Systems, Electric Power Components & Systems, 43(12), 1352-1363, 2015 [5]. Ha¨berlin, Heinrich., Photovoltaics : System Design and Practice, translated by Hình 18. Hiệu suất và diện tích/kWp các module QĐ theo các công nghệ khác nhau Herbert Eppel, John Wiley & Sons, Ltd, ISBN 978-1-119- 99285-1, 2012 [6]. http://vsun-solar.com/ san-pham?product_id=65 bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018  13
PHÁT HIỆN TRỰC TUYẾN BIẾN DẠNG TRONG CUỘN DÂY MÁY BIẾN ÁP LỰC SỬ DỤNG CẢM BIẾN SỢI QUANG Peter Kung, Robert Idsinga, Jian Bin Fu, H.-Chaska V.-Durand, Chang Shui Yang QPS Photronics, Montreal, Canada. (peter@qpscom.com) PGS.TS. PHẠM ĐÌNH ANH KHÔI Trường ĐH Bách Khoa – ĐH Quốc Gia TP. HCM Lời tựa: T rong lần dự hội nghị quốc tế về kỹ thuật điện cao áp ở độ điểm nóng cục bộ (hot spot). Buenos Aires, Argentina năm 2017, tôi có nghe một bài báo Đây là giải pháp giám sát – chẩn cáo về chủ đề sử dụng các cảm biến hiện đại để giám sát đoán chi phí hiệu quả để kéo trực tuyến tình trạng máy biến áp lực của ông Peter Kung, dài tuổi thọ máy biến áp lực. giám đốc công ty QPS Photronics, Canada. Đây sẽ là một trong những chủ đề thú vị trong tương lai cho các nhà sản xuất máy biến I Giới thiệu áp lực (và máy phát), vì tình trạng các máy biến áp có tích hợp hệ Gần đây, các nguồn năng thống này sẽ được giám sát trực tuyến và chính xác, không cần các lượng tái tạo (gió, mặt trời) đã phép thử nghiệm hiện trường vừa rất khó khăn để thực hiện, lại được phát triển nhanh chóng vừa ảnh hưởng đến chế độ làm việc của thiết bị. Tôi xin giới thiệu trên phạm vi toàn thế giới bài viết dưới đây, trích dịch từ các bài báo liên quan xuất bản trong nhằm giảm hiệu ứng nhà kính, các năm gần đây của các tác giả thuộc công ty QPS Photronics. nhưng do tình trạng vận hành Tóm tắt: không liên tục dẫn đến nhu cầu cần phải phát triển nguồn điện Biến dạng cơ khí cuộn dây trong máy biến áp lực có thể hình để có sự cân bằng trên lưới. Ở thành trong quá trình vận chuyển, do quá trình co giãn dần của hệ Bắc Mỹ, khí đá phiến (shale gas) thống cơ khí trong quá trình vận hành, hoặc do dòng điện lớn gây rất dư thừa và rẻ, cho phép các bởi phóng điện sét hay sự cố ngắn mạch. Biến dạng cuộn dây làm công ty phát điện chuyển sử gia tăng lực điện từ trong vùng không gian giữa các cuộn dây và lõi dụng nguồn năng lượng sơ cấp thép bên trong máy biến áp lực, làm các “tín hiệu” rung động trở từ than đá sang khí. Mặt khác, nên rõ nét hơn, do đó có thể ứng dụng để giám sát trực tuyến tình một số công ty điện lực khác trạng biến dạng cuộn dây. sẵn sàng đầu tư nâng cao độ tin Trong thực tế, nếu sử dụng các cảm biến điện gắn lên thành vỏ cậy và hiệu năng của lưới điện, máy biến áp, sẽ rất khó khăn để ghi nhận các tín hiệu rung động thông qua việc xây dựng các lưới phát sinh do ảnh hưởng của nhiều yếu tố như vị trí gắn cảm biến, điện truyền tải hiện đại. Tuy vậy, tạp âm nhiễu từ tiếng ồn quạt làm mát, hệ thống bơm dầu… Để đa số các chuyên gia đều thống khắc phục, một cảm biến sợi quang mảnh dày 2 mm, dài 50 mm, nhất, rằng điểm mấu chốt của rộng 20 mm đã được nghiên cứu bởi công ty QPS để chèn vào một lưới điện tin cậy và ổn định khoảng cách giữa các cuộn dây bên trong máy biến áp lực nhằm phụ thuộc lớn vào các máy biến đo lường trực tiếp rung động cuộn dây trong vùng tần số từ 1 Hz áp lực tăng áp (step-up power đến 2 kHz. transformers). Hiện tại, đa số Bài báo cũng giới thiệu các kết quả mô phỏng số tương tác lực từ các máy biến áp (MBA) này đều và rung động bên trong một máy biến áp lực thực hiện bởi trường có thời gian vận hành từ 30 đến đại học Tây Úc (Western Australia), và các nhận xét từ các thử 50 năm và tiệm cận đến mốc nghiệm hiện trường, thực hiện bởi QPS, trường đại học Manchester, “tuổi thọ vòng đời”; hiện tại đã Vương quốc Anh, và công ty kỹ thuật tự động hóa Xian E-Sys, có nhiều vụ nổ MBA xảy ra hàng Trung Quốc, để kết luận tính ứng dụng khả thi của cảm biến tuần ở Mỹ. Cộng đồng nghiên trong việc phát hiện các kiểu biến dạng cuộn dây như cong oằn cứu trên thế giới đều đã thống (buckling), phình lồi (bulging), ngắn và hở mạch, chùng kết cấu nhất, rằng giám sát phóng điện cơ khí, thiếu miếng chêm bên trong cuộn dây (inter-winding cục bộ (PD – Partial Discharge) seperation). Ngoài ra, cảm biến đặc biệt này còn có thể đo nhiệt là dấu hiệu tốt nhất để xác định tuổi thọ còn lại của MBA.Tuy 14  bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018
nhiên, các cảm biến đo PD này bằng phép so sánh các đáp ứng tần số, trước và sau khi nghi ngờ có được chế tạo dựa trên nền công sự cố. Tuy nhiên, việc phân tích các kết quả đo rất khó khăn, do các nghệ áp điện (piezoelectric) MBA không hoàn toàn giống nhau và cách đánh giá hiện tại chưa ;chúng có chứa các phần dẫn được tiêu chuẩn hóa, trong khi MBA cần phải được tháo ra khỏi điện và không thể đưa vào bên lưới điện để thực hiện phép đo, làm gián đoạn vận hành. Vì vậy, trong MBA nên vì vậy chỉ được hiện nay người ta đang quan tâm đến giải pháp giám sát các rung treo trên ngoài thành vỏ MBA. động, đặc biệt thực hiện bên trong thùng dầu để có kết quả chính Do chúng làm việc ở tình trạng xác nhất [4, 6-9]. cộng hưởng, nên việc thu nhận Các nghiên cứu mô phỏng tại trường đại học Tây Úc [4] phân tín hiệu không được tốt, và khó tích các mô hình rung động (vibration model) và cộng hưởng cấu phán đoán chính xác về mức độ trúc (structural resonance) trong MBA sử dụng phương pháp phần già hóa cách điện trong MBA. tử hữu hạn; theo đó, ứng suất hệ thống cơ khí (clamping pressure) Vì vậy, việc dự đoán chính xác và độ chặc (stiffness) có thể làm dịch chuyển các vị trí cộng hưởng tuổi thọ còn lại của MBA dựa (resonance peaks), ví dụ như ở các chế độ (mode) với tần số 36.7, trên giám sát PD thông qua các 48.3, 82.3 và 115.8 Hz theo minh họa ở hình 1. cảm biến này sẽ không được đảm bảo. II Giải quyết vấn đề Mục tiêu nghiên cứu là nhằm gia tăng thời gian vận hành của máy biến áp lực và tránh các phí tổn ngừng cung cấp điện do các sự cố tiềm ẩn [1-3]. Một báo cáo của CIGRE đã tổng hợp có 41 % sự cố trong MBA liên quan đến bộ điều áp dưới tải và 19 % có liên quan đến các cuộn dây. Do đó, giám sát rung động trong MBA có thể là công cụ thích hợp, vì các rung động theo thời gian là hệ quả của sự già hóa cách điện hay dấu hiệu sự xuống cấp của hệ thống cơ khí. Sự cố ngắn mạch do vậy có thể xảy ra do các cuộn dây bị chùng, làm tăng dần cường độ rung động. Sự dịch chuyển cuộn dây rất khó phát hiện, Hình 1 – Các chế độ cộng hưởng khác nhau trong MBA. bởi vì các cuộn dây được bọc ẩn bên trong thùng dầu. Phép Các tần số dao động tự nhiên này có xu hướng giảm khi ứng thử nghiệm “Phân tích khí hòa suất hệ thống cơ khí giảm và các cuộn dây chùng dần, nhưng sự tan” (Dissolved Gas Analysis chuyển dịch này rất nhỏ. Nếu cảm biến rung động có khả năng – DGA) có thể đưa ra một kết thu thập được tín hiệu trong dãy tần số rộng và có độ phân giải luận cụ thể, nhưng không đánh tần số tốt sẽ phát hiện sự thay đổi này. Bài báo giới thiệu công giá được quy trình xuống cấp nghệ của QPS sử dụng cảm biến rung động nhỏ nhất trên thế giới của cuộn dây theo thời gian; “VibroFibre” để chèn vào khoảng hẹp giữa các cuộn dây bên trong muốn vậy, cần đo lường trực MBA (xem hình 2). tiếp rung động để có thể phát hiện biến dạng cuộn dây, gây ra bởi quá trình vận chuyển MBA đến công trường và/hay bởi các xung dòng điện lớn do ngắn mạch hay sét đánh [4]. Phép thử nghiệm “Phân tích đáp ứng tần số” (Frequency Response Analysis – FRA) [5] cũng có thể ứng dụng để khảo sát sự Hình 2 – Cảm biến rung động đặc biệt được thiết kế bên trong miếng chêm chuyển dịch cấu trúc cuộn dây giấy bìa cứng cách điện cuộn dây. bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018  15
III. Công nghệ cảm biến đo “VibroFibre” dạng sợi dài Hình 5 giới thiệu cách đấu nối cảm biến được thiết kế đặc Cảm biến VibroFibre nguyên bản là một cảm biến dạng biệt này vào giữa miếng chêm khe (cavity sensor) chứa một bộ giao thoa kế kép (twin grating cách điện giữa các cuộn dây interferometer) dựa trên công nghệ “fiber Bragg grating” (FBG), được trong một MBA 110 kV, vốn bố trí cách nhau một đoạn d từ 5 mm đến 20 mm, trên một sợi được thiết kế tuân theo quy quang đơn tia (single mode fiber), dùng để đo các tín hiệu rung động chuẩn sản xuất trong khi có từ cuộn dây trong các máy phát điện công suất lớn, xem hình 3. thêm tác dụng bảo vệ cảm biến khỏi các tác dụng cơ học. Việc bố trí này không ảnh hưởng đến dòng dầu làm mát tuần hoàn bên trong MBA. Hình 3 – Cấu trúc cảm biến VibroFiber và minh họa các vân giao thoa đo được [10]. Nghiên cứu sau đó cho thấy, bằng cách nối đoạn sợi quang đơn Hình 5 – Cách bố trí cảm biến bên tia này với chiều dài xác định nào đó vào một khe cộng hưởng trong các miếng chêm cách điện quang (Fabry-Perot cavity) sẽ hình thành một bộ cảm biến rung trong quá trình sản xuất MBA. động mới. Điều này sẽ làm giảm kích thước của cảm biến VibroFibre Nguyên lý làm việc cơ bản ban đầu (có sử dụng bộ “diving board” dày 8 mm) sang một cấu của bộ cảm biến như sau: một trúc chỉ cần khe cộng hưởng quang mỏng hơn (dày 2 mm, xem bộ nguồn phát ra tín hiệu hình 4), rất thích hợp để bố trí vào bên trong các miếng chêm cách laser băng tần hẹp có tần số điện (spacer) giữa các đĩa dây trong MBA. Cấu trúc này sẽ tạo ra trung tâm được điều hợp bước một bộ cảm biến rung động dạng phân bố (distributed vibration sóng (wavelength matched) sensor), chi tiết xem trong [10, 11]. với khe cộng hưởng, sinh ra các thành phần vân giao thoa (interference fringes). Các tác nhân ảnh hưởng như rung động và nhiệt độ sẽ làm dịch chuyển các vân giao thoa và được ghi lại dưới dạng tín hiệu điện áp (xem hình 6a). Theo đó, các rung động sẽ làm thay đổi (giá trị) thành phần theo chu kỳ, trong khi nhiệt độ sẽ gây chuyển dịch hay trôi toàn bộ tín hiệu. Các tác động này có thể được tách rời sử dụng các kỹ thuật lọc điện và sau đó được hiển thị tương ứng. Trong quá trình làm việc, một quy trình tự hiệu chuẩn (self calibration routine) sẽ dò tìm lại điểm làm việc (operating point), qua đó gián tiếp xác định nhiệt độ theo sự thay đổi này. Dạng tín hiệu “rung động” tuần hoàn sẽ được tự động tạo ra dựa trên Hình 4 – Các kích thước của bộ cảm biến rung động mới. giá trị các cận, xác định tại điểm làm việc (xem hình 6a và 6b). 16  bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018
ghép chồng xếp đồng tâm với lõi thép, phân cách bởi các thanh gỗ và chêm cách điện. Số lượng các đĩa của cuộn dây sơ và thứ cấp phụ thuộc vào quy cách thiết kế, và chúng được ép chặt bằng các ốc bu-lông (screws) nẹp hệ thống cơ khí bằng gỗ (wooden clamping). Cuộn dây bên trong thường là cuộn dây hạ áp trong khi cuộn bên ngoài là cuộn cao áp. Trong hình này, các lực xuyên trục (radial forces), và dọc trục (axial forces) do dòng sự cố tương tác với từ thông trong MBA cũng được biểu diễn, cùng với lực cố định cơ khí (clamping forces) của kết cấu. Hình 8 – Cấu trúc cơ khí và các loại lực phân bố trong MBA. Hình 6 – Đo lường các đáp ứng của cảm biến: chuyển sự dịch chuyển vân giao thoa sang V. Phương pháp đo rung động truyền thống tín hiệu điện áp ngõ ra. Các cảm biến rung động truyền thống thường có các Hình 7 giới thiệu các kết quả đo thực phần dẫn điện và được gắn bên ngoài thành vỏ MBA, như nghiệm tỷ số tín hiệu trên nhiễu (signal- minh họa ở hình 9. Do vậy, chúng thường bị tác động bởi to-noise ratio) của cảm biến trong vùng các nhiễu rung động từ các thiết bị ngoại vi gần đó như tần số từ 1 Hz đến 2 kHz. Kết quả cho bơm và quạt làm mát, và đặc biệt, vị trí cảm biến có ảnh thấy cảm biến làm việc tốt và ổn định hưởng rất lớn đến chất lượng tín hiệu thu thập [2, 9]. Các trong vùng tần số này. nghiên cứu trước đây cho thấy, tín hiệu rung động thu được là khác nhau khi cảm biến gắn ở phần đỉnh và đáy của thành vỏ MBA [8]. Khi đó, cần phải phân tích tăng cường các tín hiệu thu thập trong miền thời gian, như theo [7] để phân loại tình trạng MBA (mới, cũ). Hình 10 giới thiệu các kết quả đo rung động sử dụng các cảm biến áp điện gắn ngoài thành vỏ MBA; theo đó, các tín hiệu ghi nhận đối với các MBA cũ (hình 10b) bị méo dạng và có nhiều nhiễu, so với các MBA mới (hình 10a). Hình 7 – Đáp ứng tần số của cảm biến trong vùng tần số từ 1 Hz đến 2 kHz. IV. Kết cấu phần tích cực máy biến áp lực và các loại lực cơ học Hình 8 mô tả kết cấu phần tích cực (active part) của một MBA ba pha điển hình: các cuộn dây bao gồm các trụ đĩa Hình 9 – Bố trí các cảm biến áp điện ngoài thành vỏ MBA để đo rung động. bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018  17
Hình 10 – Tín hiệu ghi nhận từ cảm biến thường chứa nhiễu và bị méo dạng: a) Hình bên trái – cho MBA mới, và b) Hình bên phải – cho MBA cũ. VI. Các thử nghiệm hiện trường Các nghiên cứu liên quan trước đây cho thấy, bên trong MBA sẽ được điều chỉnh chế tạo theo rằng các rung động bên trong một MBA cách điện cách trên. dầu có tần số trong vùng từ 20 Hz đến 1 kHz. Các giải pháp tương tự có thể ứng dụng để Để phát hiện tốt các rung động này, cảm biến đo giám sát các MBA của lưới điện phân phối trên phải có băng tần gấp đôi, tức mở rộng đến 2 kHz. không, thông qua các cảm biến rung động quấn Kết quả đo thực nghiệm ở hình 7 đã xác nhận xung quanh thùng vỏ MBA. Các cảm biến sẽ tầm đo của cảm biến VibroFibre là phù hợp. Các được kết nối tới một bộ thu thập dữ liệu treo kết quả đo trước đây phối hợp với trường đại học trụ, có các cổng truy xuất dữ liệu với chức năng Manchester, Vương quốc Anh, đã xác nhận cảm truy cập từ xa để truyền dữ liệu đo về trung tâm biến VibroFibre có đặc tính ưu việt hơn so với qua hệ thống thu thập và điều khiển giám sát cảm biến áp điện truyền thống trong vùng tần (Supervisory Control And Data Acquisition – số thấp hơn 20 Hz; thậm chí chúng tôi đã thử SCADA). Chúng tôi đang phát triển công nghệ nghiệm xuống tần số giới hạn 1 Hz. Các thử cảm biến để đo thêm các thông số quan trọng nghiệm hiện trường với công ty Xian E-Sys, Trung khác như nhiệt độ và độ ẩm (cho MBA) và rung Quốc, đã cho phép kết luận, cảm biến này có thể độ do phóng điện trong các máy phát làm mát được lắp đặt giữa các đĩa cuộn dây bên trong bằng không khí. MBA để đo rung động do các biến dạng dọc trục sinh ra. VIII. Kết luận và hướng phát triển Ngoài ứng dụng giám sát rung động cho MBA VII. Tóm tắt công nghệ và máY phát điện, công nghệ cảm biến Vibro- Cảm biến đo cần phải rất mảnh để có thể đưa Fibre hướng đến nhiều đối tượng khác như đầu được vào giữa các cuộn dây bên trong vỏ thùng sứ, máy cắt và bộ điều áp dưới tải. Các bộ cảm MBA. Thêm vào đó, dây cáp nối (đến cảm biến) biến được chế tạo từ thủy tinh và không bị tác không được chứa không khí, được thực hiện theo động bởi trường điện từ. Chúng có giá thành hiện quy trình sau: sợi quang (từ cảm biến) nằm trong không cao và có thời gian vận hành lâu dài. Cảm khe rãnh sẽ nối trực tiếp đến một cáp nối có biến hiện tại có thể đo lường nhiệt độ tại các điểm bọc bảo vệ (tight buffer patch cord). Cáp nối này nóng cục bộ, ngoài chức năng đo rung động do sự lại được bao phủ bởi một ống dạng lò xo PEEK cố cơ học liên quan đến cuộn dây và hệ thống cơ (Polyetheretherketone) để khi nhà sản xuất đưa khí. Dựa vào thiết kế hiện tại, chúng tôi sẽ hướng bộ “cuộn dây – cáp cảm biến” vào lò nhiệt đến đến đến việc giám sát nồng độ ẩm trong dầu cách 150 °C, không khí sẽ được loại ra. Quy trình trên điện và sự tuần hoàn của hơi ẩm chuyển dịch qua có thể điều chỉnh sử dụng epoxy hay các vật liệu lại giữa dầu, kết cấu khung gỗ và giấy cách điện, ghép khác để cố định sợi quang trong ống cáp, vốn phụ thuộc vào nhiệt độ vận hành, nhiệt độ được đúc trong PEEK để có thể chịu được nhiệt môi trường xung quanh và chế độ tải. Cuối cùng, độ lên đến 300 °C. Các kiểu ống cáp khác có chúng tôi muốn xây dựng một hệ thống giám thể được thiết kế theo quy trình tương tự để đo sát tích hợp tiên tiến có thể dự báo thời gian vận lường rung động hướng xuyên tâm qua trục cuộn hành còn lại của MBA: vượt quá giới hạn của các dây và dọc theo các lá của lõi thép. Thật vậy, các phép thử nghiệm truyền thống (như phân tích cảm biến tương lai của chúng tôi, bao gồm các mẫu dầu) nhưng lại không cần thêm các kết quả biến đo nồng độ ẩm và PD vốn cần phải vận hành đo nhiệt độ vận hành và chế độ tải. 18  bản tin hội ĐIỆN LỰC miền nam - tháng 4 / 2018