Khoa học công nghệ điện - Số 4 - Năm 2019

 động được sử dụng 
để ngăn không cho các dòng điện sóng hài của các 
Hình 4. Bộ lọc dòng điện sóng hài cộng hưởng nối tiếp 
(Ảnh minh họa)
CHẤT LƯỢNG ĐIỆN
Lưới
Bộ lọc LC
Phụ tải
28 29 KHCN Điện, số 4.2019
một số dòng điện sóng hài bậc nhất định, tùy thuộc 
vào sự sự dịch pha cụ thể do các cuộn dây máy biến áp 
cung cấp.
Các máy biến áp nhiều cuộn dây khác đã được áp 
dụng với các mạch chỉnh lưu để loại bỏ thêm nhiều bậc 
dòng điện sóng hài nữa, đặc biệt là trong các ứng dụng 
chỉnh lưu công suất cao.
Đối với các phụ tải điện tử hoạt động trên các điện 
áp pha-trung tính, một số máy biến áp nhiều cuộn dây 
đã được thiết kế, tạo ra các điện áp nhiều pha, pha-
trung tính.
Máy điều hòa đường dây điện điển hình kết hợp 
một hoặc nhiều công nghệ hiệu chỉnh điện cơ bản để 
bảo vệ đầy đủ hơn khỏi nhiễu điện.
Một số máy điều hòa đường dây điện kết hợp các 
tính năng cắt giảm tiếng ồn của máy biến áp cách ly 
hoặc thiết bị lọc với bộ điều chỉnh điện áp.
Hình 7 mô tả máy điều hòa đường dây điện sử 
dụng bộ điều chỉnh điện áp loại chuyển nấc, máy biến 
áp cách ly và khử đột biến điện áp.
Phụ tải 
phi tuyến
Hình 5. Ứng dụng máy biến áp đấu zigzag điển hình (Ảnh st)
Hình 6. Biến áp dịch pha, nhiều cuộn dây được áp dụng cho 
các phụ tải điện tử pha-trung tính (Ảnh minh họa)
ĐIỀU HÒA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN4
Đầu vào Đầu ra
Đầu vào
Đầu ra
Chuyển mạch 
nấc điều chỉnh
Hình 7. Máy điều hòa đường dây điện (Ảnh minh họa)
THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN CHO MÁY TÍNH (PDU)5
PDU là thiết bị cung cấp một phương pháp thuận 
tiện để phân phối điện năng cho các thiết bị công 
nghệ thông tin (ITE) mà không cần đi dây trong khu 
nhà và thường bao gồm một nguồn riêng để nối đất 
cục bộ.
Các thành phần cơ bản của PDU là một tủ điện có 
phương tiện ngắt mạch đầu vào, máy biến áp cách ly, 
thiết bị theo dõi hệ thống, bảo vệ quá dòng phân phối 
đầu ra và các cáp mềm đầu ra.
Hình 8. Thiết bị PDU (Ảnh minh họa)
Tổ động cơ-máy phát điện (tổ M-G) cung cấp chức 
năng của máy điều hòa đường dây điện và cũng có thể 
chuyển đổi một tần số đầu vào thành một tần số khác mà 
phụ tải cần. Hình 9 mô tả cấu hình của một tổ M-G.
Ví dụ về các tổ M-G này là các bộ biến tần 60Hz thành 
50Hz hoặc 60Hz thành 400Hz. Các tổ M-G này bao gồm 
một động cơ được cấp điện lưới truyền động một máy 
phát điện xoay chiều mà cấp điện áp cho phụ tải. Động 
cơ và máy phát điện được ghép nối bằng trục hoặc ghép 
nối bằng đai.
TỔ ĐỘNG CƠ-MÁY PHÁT ĐIỆN6
Việc ghép nối hoàn toàn cơ khí này giữa đầu vào và đầu ra cho phép tổ 
M-G cách ly toàn bộ tiếng ồn điện của phụ tải khỏi nguồn điện đầu vào.
Động cơ cảm ứng là ít tốn kém nhất trong số các loại động cơ phổ biến 
được sử dụng trong các thiết bị này. Loại động cơ này không quay cùng tốc 
độ với tốc độ quay của trường từ được tạo ra bởi dòng điện đầu vào.
LƯU Ý: Điện áp đầu ra được duy trì bằng cách điều khiển dòng kích thích 
cuộn dây kích từ của máy phát điện và độc lập với những thay đổi nhỏ của 
tốc độ động cơ.
Mặc dù ngày nay hầu hết các nguồn cấp điện cho máy tính đều có 
thể hoạt động với một dải tần số rộng, nhưng một số phụ tải có thể nhạy 
với tần số (ví dụ: dung sai ± 0,5 Hz). Đối với các ứng dụng tần số quan 
trọng, nên sử dụng các động cơ cảm ứng có hệ số trượt nhỏ hoặc động 
cơ đồng bộ. 
Tần số đầu ra của tổ M-G đồng bộ giống như tần số đầu vào. Tuy nhiên, 
điện áp đầu ra M-G đồng bộ không cùng pha với nguồn điện đầu vào và thay 
đổi tỷ lệ thuận với mức tải. Việc chuyển đổi không gián đoạn giữa tổ M-G 
và nguồn nối tắt để bảo trì phải được điều chỉnh sao cho phù hợp với góc 
pha đầu ra luôn thay đổi của tổ 
M-G.
Nguồn điện dự phòng là hệ 
thống điện dự phòng trong đó 
phụ tải bình thường được cấp 
bởi nguồn điện đầu vào. Hình 
10 thể hiện một cấu hình của 
nguồn điện dự phòng.
Nguồn điện dự phòng chỉ 
cấp điện cho phụ tải khi nguồn 
điện đầu vào được xác định là 
không sử dụng được
Các hệ thống điện này được 
thiết kế cho các phụ tải có thể 
chịu được gián đoạn nguồn 
điện trong quá trình chuyển 
đổi nguồn. 
Có sự khác biệt đáng kể về 
thời gian phát hiện sự cố mất 
điện và thời gian chuyển đổi 
nguồn và loại dạng sóng đầu 
ra được cung cấp khi không có 
nguồn điện bình thường.
Dạng đơn giản nhất của 
nguồn điện dự phòng là có 
phụ tải được kết nối với nguồn 
điện đầu vào thông qua cầu 
dao chuyển mạch khi vận hành 
bình thường.
Trong trường hợp mất điện 
đầu vào, phụ tải được chuyển 
đến bộ nghịch lưu phát ra 
dòng điện xoay chiều để cấp 
điện cho phụ tải. Dạng sóng 
điện áp đầu ra của bộ nghịch 
lưu có thể là sóng hình sin, 
sóng vuông, sóng gần vuông 
hoặc dạng sóng không hình sin 
khác được coi là thích hợp để 
cấp điện cho phụ tải. Bộ nghịch 
lưu được cấp nguồn từ acqui 
đã được duy trì ở mức nạp đầy 
từ bộ chỉnh lưu được cấp điện 
từ nguồn điện lưới.
Biên dịch: Nguyễn Thị Dung
Theo “EEP”, số tháng 1/2018
NGUỒN ĐIỆN DỰ PHÒNG7
Đầu vào Đầu ra
Nối tắt
Chạy Đầu ra
Động cơ Máy phát điện
Khởi động
Động cơ 
mồi
Hình 9. Tổ M-G (Ảnh st)
Đầu vào
Đầu ra
Cầu dao chuyển mạch
Bộ nạp acqui Bộ nghịch lưu
Acqui
Hình 10. Nguồn điện dự phòng (Ảnh st)
CHẤT LƯỢNG ĐIỆN
30 
SÁNG KIẾN KỸ THUẬT
31 KHCN Điện, số 4.2019
A. MÔ TẢ GIẢI PHÁP
1. Tình trạng kỹ thuật khi chưa áp 
dụng giải pháp
 Tủ đo lường thủy lực & bảo vệ cánh 
hướng nước tổ máy 0*MKA54GH018 được 
thiết kế để thực hiện một số chức năng 
giám sát, bảo vệ tổ máy về cơ và điện. Tuy 
nhiên sau một thời gian vận hành, thực 
trạng cho thấy:
+ Chức năng giám sát tín hiệu cắt chốt 
cánh hướng: Trong quá trình làm việc, 
chốt cơ khí bị biến dạng nhỏ nhưng chưa 
gãy tác động lên cảm biến giám sát cắt 
chốt cánh hướng làm tiếp điểm cảm biến 
hở ra có thể giải trừ ngay, tổ máy dừng 
sự cố nhưng tín hiệu trên bộ giám sát 
không duy trì, gây khó khăn trong công 
tác tìm cảm biến tác động và chốt cơ khí 
bị khuyết tật, làm tăng thời gian xử lý sự 
cố. Sự cố có thể lặp lại do không tìm được 
cảm biến hỏng làm tăng suất sự cố trong 
quá trình vận hành.
+ Chức năng giám sát lưu lượng nước 
qua buồng xoắn: Cảm biến làm việc theo 
nguyên lý áp lực, chỉ có một điểm đo, điều 
kiện làm việc ở nước động nên cảm biến có 
sai số lớn, không áp dụng được trong thực 
tế. Bộ hiển thị lưu lượng nước qua tổ máy 
làm việc không ổn định.
0*CMA00GH001 qua bộ nhân dòng (1 đầu vào 4 – 20 mA, 2 đầu 
ra 4 – 20 mA). Tín hiệu đo lường lưu lượng buồng xoắn của tủ 
0*CMA00GH001 được lấy từ tủ 0*MEA11CF101T làm việc ổn định 
và chính xác, sơ đồ đấu nối dược thể hiện trên bản vẽ kèm theo;
+ Tín hiệu giám sát lưu lượng qua buồng xoắn 4 – 20 mA được 
đưa vào modul Input Analog PLC và được lập trình hiển thị trên 
màn hình HMI.
- Giải pháp đo lường cột áp nước đặt vào tổ máy:
+ Thay thế cảm biến CP109 bằng cảm biến của hãng Siemens 
chức năng tương tự có độ ổn định và chính xác cao. 
THAY THẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT 
ĐO LƯỜNG THỦY & BẢO VỆ CÁNH 
HƯỚNG NƯỚC TỔ MÁY BẰNG PLC & HMI 
LTS: Ban biên tập ấn phẩm Khoa 
học Công nghệ Điện xin giới thiệu 
giải pháp “Thay thế hệ thống 
giám sát đo lường thủy & bảo vệ 
cánh hướng nước Tổ máy bằng 
PLC & HMI” do tác giả Phạm Ngọc 
Du của Công ty Thủy điện Sơn La 
thực hiện. Sáng kiến này đã giúp 
ngăn ngừa sự cố cắt chốt cánh 
hướng thoáng qua; giảm thời 
gian xử lý sự cố tìm cảm biến cắt 
chốt cánh hướng bị đứt nhưng 
không có tín hiệu duy trì
Bài và ảnh: PHẠM NGỌC DU, Công ty Thủy điện Sơn La
Cửa sổ giao diện vận hành chính HMI
Cửa sổ giao diện bố trí 24 cảm biến cắt chốt cánh hướng nước
+ Chức năng giám sát chênh áp trước và sau cánh 
hướng: Cảm biến và bộ hiển thị làm việc không ổn định, 
sai số lớn cần chuyển sang dùng chủng loại khác;
+ Chức năng giám sát độ mở cánh hướng nước: Độ 
mở cánh hướng giữa hệ thống điều tốc và hệ thống điều 
khiển không giống nhau do dải đo lường không đồng 
nhất, bộ giám sát độ mở cánh hướng làm việc không ổn 
định (Hệ thống điều tốc hiệu chỉnh độ mở cánh hướng từ 
0% đến 100% tương ứng với tín hiệu từ 4,2 - 17,6 mA, do 
servomotor không đi hết hành trình);
+ Các bộ giám sát bảo vệ cắt chốt cánh hướng, giám 
sát độ mở cánh hướng, giám sát lưu lượng nước qua cánh 
hướng, giám sát chênh áp trước và sau cánh hướng là thiết 
bị chuyên dụng của Alstom không có trên thị trường. Phụ 
thuộc vào nhà thầu Alstom Trung Quốc, giá thành cao, 
thời gian cấp hàng lâu.
2. Nội dung của giải pháp
a. Mục tiêu đạt được sau cải tiến
- Ngăn ngừa sự cố cắt chốt cánh hướng thoáng qua;
- Giảm thời gian xử lý sự cố tìm cảm biến cắt chốt cánh 
hướng bị đứt nhưng không có tín hiệu duy trì;
- Tăng độ ổn định và chính xác của bộ giám sát độ mở 
cánh hướng, và các tín hiệu xác lập độ mở cánh hướng 
đưa sang hệ thống điều khiển, điều khiển tuần tự tổ máy;
- Tăng độ ổn định và chính xác của bộ giám sát lưu 
lượng nước qua tổ máy;
- Tăng độ ổn định và chính xác của bộ giám sát chênh 
áp trước và sau cánh hướng.
b. Mô tả giải pháp
- Cải tiến kỹ thuật, sử dụng PLC và màn hình HMI để 
thu thập, hiển thị và gửi tín hiệu đến hệ thống điều khiển 
tổ máy các tín hiệu.
- Giải pháp giám sát tín hiệu đứt chốt cánh hướng: 
+ 24 cảm biến cắt chốt cánh hướng được đưa 
tới đầu vào modul Input digital PLC, tín hiệu sự cố 
cắt chốt cánh hướng thông qua chương trình PLC 
gửi sang hệ thống điều khiển tổ máy, đảm bảo 
yêu cầu kỹ thuật;
+ Khi có tín hiệu cảm biến lỗi (có thể thoáng 
qua), tín hiệu sẽ báo và hiển thị trên màn hình 
HMI (tên cảm biến và vị trí lắp đặt). Tín hiệu được 
giải trừ khi bấm nút reset trên cửa tủ;
+ Khi cảm biến báo lỗi thoáng qua tín hiệu vẫn 
hiển thị trên màn hình HMI nhưng chưa gửi tín 
hiệu sự cố dừng tổ máy rơi cửa nhận nước, nhân 
viên vận hành có cơ sở giảm công suất tổ máy xin 
dừng máy để đơn vị sửa chữa kiểm tra xử lý ngăn 
ngừa sự cố tổ máy;
+ Nếu tín hiệu từ cảm biến duy trì 5s sẽ gửi tín 
hiệu dừng sự cố tổ máy và rơi cửa nhận nước (tín 
hiệu trễ có thể thay đổi phù hợp, đảm bảo yêu 
cầu kỹ thuật).
- Giải pháp giám sát độ mở cánh hướng: 
+ Tín hiệu độ mở cánh hướng 4 – 20 mA tại tủ 
0*MKA54GH018 được đưa vào modul Input ana-
log PLC;
+ Lập trình hiển thì độ mở cánh hướng, và các 
vị trí xác lập độ mở cánh hướng 19%, 
< 50%, đóng hoàn toàn, mở hoàn toàn trên màn 
hình HMI;
+ Tín hiệu logic và analog lập trình trong PLC 
và giao tiếp với hệ thống điều khiển thông qua 
modul đầu ra số và đầu ra tương tự.
- Giải pháp đo lường lưu lượng nước qua cánh 
hướng: 
+ Không dùng tín hiệu từ cảm biến CP108, 
lấy tín hiệu đo lường lưu lượng buồng xoắn từ tủ 
33 KHCN Điện, số 4.2019
SÁNG KIẾN KỸ THUẬT
+ Tín hiệu cột áp 4 – 20 mA được 
đưa vào modul Input Analog PLC 
và được lập trình hiển thị tại màn 
hình HMI.
B. KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CỦA 
GIẢI PHÁP
- Sáng kiến này hiện đã được áp 
dụng tại tổ máy H2 và H4 tại Sơn La 
(20/5/2017 trung tu H2) tiến tới thay 
thế toàn bộ cho các tổ máy còn lại 
tại Sơn La; 
- Sáng kiến này cũng có thể áp 
dụng thay thế cho tất cả các tủ đo 
lường thủy lực tổ máy tại Lai Châu 
hoặc các nhà máy thủy điện trong 
EVN do nhà thầu Alstom Trung 
Quốc cung cấp thiết bị; 
- Sáng kiến này giúp thiết kế 
và lập trình cho các hệ thống khác 
theo yêu cầu công nghệ, tiến tới 
đồng bộ phần mềm điều khiển, 
phần cứng PLC và HMI của tất cả 
các hệ thống trong nhà máy (Hệ 
thống PLC trạm dầu điều tốc, hệ 
thống PLC và HMI đập tràn xả sâu, 
đập tràn xả mặt, hệ thống tất cả các 
trạm bơm trong nhà máy, hệ thống 
máy nén khí cao áp và hạ áp).
C. HIỆU QUẢ DỰ KIẾN CÓ THỂ 
THU ĐƯỢC KHI ÁP DỤNG 
GIẢI PHÁP
1. Hiệu quả dự kiến
- Hệ thống hoạt động tin cậy và 
ổn định hơn;
 - Khắc phục được các khiếm 
khuyết đang tồn tại của hệ thống;
- Mạch điện nhị thứ, chương 
trình logic PLC đơn giản, khoa học, 
thuận tiện cho công tác bảo dưỡng, 
sửa chữa hệ thống;
- Màn hình HMI tích hợp được 
nhiều bộ giám sát (bộ giám sát cắt 
chốt cánh hướng, bộ giám sát lưu 
lượng nước qua tổ máy, bộ giám sát 
chênh áp trước và sau cánh hướng), 
cảm biến cắt chốt nên xác định 
chốt nào bị kẹt chặt để đưa ra 
phán đoán chốt cơ khí bị hỏng 
(4 người thực hiện mất 45 phút);
Bước 5: Đóng các chốt cơ khí 
cảm biến bị kẹt nên để kiểm tra 
rạn nứt (6 người mất từ 2 đến 3 
giờ mỗi chốt tùy thuộc mức độ 
kẹt cứng);
Bước 6: 
+ Đối với những chốt không 
nhìn thấy rạn nứt bằng mắt 
thường cần mang về siêu âm 
kiểm tra rạn nứt bên trong (như 
sự cố ngày 02/11/17 H5);
+ Trường hợp siêu âm chốt cơ 
khí không rạn nứt, tạm thời lắp 
lại chốt để đưa tổ máy vào làm 
việc và sửa chương trình điều 
khiển để tín hiệu Alarm theo dõi 
và xử lý lại;
+ Những sự cố thoáng qua 
không duy trì tín hiệu đòi hỏi 
phải làm hết các bước trên như 
sự cố H5 ngày 2/11/17 thời gian 
xử lý từ 5 giờ 08 phút đến 13 giờ 
mới hoàn thiện trả máy (tổng 
thời gian xử lý mất 8 giờ);
+ Nhân lực xử lý sự cố: Phân 
xưởng tự động 04 người, phân 
xưởng sửa chữa máy 06 người;
- Khi phương án cải tiến được 
áp dụng, nhân viên vận hành xác 
định chính xác cảm biến và chốt 
cánh hướng bị lỗi, khi đó chỉ còn 
thời gian xử lý thay chốt cơ khí 
(thời gian xử lý mất từ 2 – 3 giờ, 
tùy thuộc mức độ kẹt chốt cơ 
khí), thời gian làm lợi xử lý sự cố 
là từ 5 – 6 giờ;
- Tính toán làm lợi kinh tế: 
Trong mùa lũ phải xả nước nếu 
dừng tổ máy thời gian dài để xử 
lý tìm sự cố thì thổn thất về kinh 
tế sẽ rất lớn;
giảm chi phí mua thiết bị;
- Thiết bị sử dụng thông dụng, thuận tiện cho việc thay thế;
- Giảm thời gian xử lý sự cố (tìm cảm biến cắt chốt cánh hướng lỗi khi 
tín hiệu không duy trì);
- Nâng cao được chất lượng điều khiển, ngăn ngừa được sự cố, góp 
phần vào việc đảm bảo vận hành an toàn, liên tục, ổn định của các tổ máy.
2. Tính toán giá trị làm lợi
- Giảm suất sự cố dừng tổ máy trong năm của nhà máy, nâng cao tính 
khả dụng của tổ máy (những sự cố thoáng qua năm 2017 như H5 ngày 
18/09/2017, ngày 02/11/2017, H1 ngày 17/10/2017 có tín hiệu cảnh báo 
cho phân xưởng vận hành chủ động xin A0 dừng xử lý, tổ máy không bị 
dừng sự cố);
- Giảm thời gian xử lý sự cố: Những sự cố thoáng qua không duy trì mất 
rất nhiều thời gian để xử lý, trình tự thực hiện xử lý như sau:
Bước 1: Kiểm tra lần lượt từng hàng kẹp 24 cảm biến cắt chốt cánh 
hướng tại tủ MKA54GH018, CVA13 xem có dấu hiệu lỏng hàng kẹp (2 người 
thực hiện mất 30 phút);
Bước 2: Kiểm tra từng mối hàn cảm biến xem có dấu hiệu tuột mối hàn 
(2 người thực hiện mất 40 phút);
Bước 3: Xả cân bằng áp lực buồng xoắn để phục vụ đóng mở cánh 
hướng xem tín hiệu cắt chốt nào xuất hiện (1,5 giờ đợi cân bằng và đóng 
mở cánh hướng);
Bước 4: Nếu các bước trên chưa phát hiện ra, tiến hành đóng lần lượt 24 
Cửa sổ hiển thị thông tin lỗi cắt chốt cánh hướng nước
Cửa sổ hiển thị thông tin độ mở CHN
Cửa sổ hiển thị thông tin lưu lượng nước qua CHN
Cửa sổ hiển thị thông tin chênh trước và sau CHN
Địa chỉ: Tầng 15, tháp A, tòa nhà EVN, 11 Cửa Bắc, Ba Đình, Hà Nội
Điện thoại: 04.66946700 / 04.66946733 - Fax: 04.37725192
Email: evneic@evn.com.vn / tapchidienluc@gmail.com