Máy biến áp - Máy phát điện
Trạm biến thế (Substation)
Trạm biến thế là một phần quan trọng của hệ thống truyền tải và phân phối điện, có chức năng thay đổi mức điện áp để phù hợp với nhu cầu sử dụng của nhà máy.
1. Mục đích sử dụng:
Tiếp nhận điện từ lưới điện quốc gia: Các nhà máy lớn thường mua điện từ lưới điện quốc gia (hoặc lưới điện khu vực) ở mức điện áp cao (ví dụ: 110kV, 220kV) để giảm tổn thất truyền tải.
Hạ áp: Trạm biến thế sẽ hạ điện áp cao này xuống các cấp điện áp thấp hơn phù hợp với các thiết bị trong nhà máy (ví dụ: 33kV, 11kV, 6.6kV, 0.4kV).
Phân phối điện: Từ trạm biến thế trung tâm, điện được phân phối đến các trạm biến thế phụ ở từng khu vực hoặc đơn vị sản xuất trong nhà máy.
Bảo vệ hệ thống: Các thiết bị đóng cắt, máy cắt, rơle bảo vệ trong trạm biến thế giúp bảo vệ nhà máy khỏi các sự cố như quá tải, ngắn mạch, sét đánh.
Điều khiển và giám sát: Trạm biến thế hiện đại được trang bị hệ thống điều khiển và giám sát để vận hành và theo dõi tình trạng lưới điện nội bộ.
2. Cấu hình và Công suất:
Công suất: Công suất của trạm biến thế được xác định bởi tổng nhu cầu tiêu thụ điện của toàn nhà máy, bao gồm tất cả các động cơ, lò sưởi, thiết bị chiếu sáng, điều khiển, v.v.
Nhà máy lọc dầu: Một nhà máy lọc dầu quy mô trung bình đến lớn có thể có công suất tiêu thụ điện từ 50 MW đến 200 MW
Nhà máy chế biến Alumina: từ 100 MW đến 500 MW hoặc hơn cho các nhà máy lớn. Trạm biến thế chính sẽ có công suất rất lớn (ví dụ: nhiều máy biến áp 100 MVA, 200 MVA).
Cấp điện áp:
Điện áp vào: Thường là cấp truyền tải cao thế (110kV, 220kV, hoặc thậm chí 500kV ở các nhà máy cực lớn).
Điện áp ra (trung áp): Thường là 33kV, 11kV, 6.6kV (để cấp cho các động cơ lớn).
Điện áp ra (hạ áp): Thường là 0.4kV (400V/230V) để cấp cho các động cơ nhỏ, chiếu sáng, thiết bị điều khiển.
Số lượng máy biến áp: Thường có nhiều máy biến áp song song để đảm bảo độ tin cậy
II. Máy phát điện (Generators)
Máy phát điện đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện dự phòng hoặc bổ sung, và trong một số trường hợp, là nguồn điện chính của nhà máy.
1. Mục đích sử dụng:
Cung cấp điện dự phòng (Standby Power): Đây là mục đích phổ biến nhất. Máy phát điện dự phòng sẽ tự động khởi động khi có sự cố mất điện từ lưới, đảm bảo nguồn điện cho các tải quan trọng (critical loads) để duy trì hoạt động an toàn và tránh thiệt hại sản xuất.
Cung cấp điện khẩn cấp (Emergency Power): Đảm bảo nguồn điện cho các hệ thống an toàn (đèn chiếu sáng khẩn cấp, hệ thống chữa cháy, hệ thống điều khiển dừng khẩn cấp) khi có sự cố lớn.
Cung cấp điện tải đỉnh (Peak Shaving): Trong những giờ cao điểm khi giá điện lưới cao, nhà máy có thể sử dụng máy phát điện để cung cấp một phần tải, giảm chi phí điện.
Nguồn điện chính (Base Load Power): Một số nhà máy (đặc biệt là ở các khu vực xa xôi hoặc nơi lưới điện không ổn định) có thể tự sản xuất toàn bộ hoặc phần lớn điện năng tiêu thụ thông qua các nhà máy điện riêng biệt (nhà máy điện đồng phát - cogeneration/CHP, hoặc nhà máy điện chu trình hỗn hợp).
Sử dụng khí thải (Waste Heat Recovery): Trong các nhà máy lọc dầu, nhiệt thải từ các quá trình sản xuất hoặc từ tuabin khí có thể được thu hồi để tạo hơi nước, sau đó hơi nước này chạy tuabin hơi để phát điện (nhà máy điện chu trình nhiệt).
2. Loại máy phát điện và Công suất:
Động cơ Diesel Generator Sets:
Công suất: Thường từ vài trăm kVA đến vài MVA (ví dụ: 500 kVA, 1 MW, 5 MW). Nhà máy lớn có thể có nhiều tổ máy diesel phát điện.
Mục đích: Chủ yếu dùng làm nguồn điện dự phòng hoặc khẩn cấp do khả năng khởi động nhanh và độ tin cậy cao.
Tuabin khí (Gas Turbines):
Công suất: Từ vài MW đến vài chục MW (ví dụ: 10 MW, 20 MW, 50 MW).
Mục đích: Thường được sử dụng làm nguồn điện chính hoặc nguồn điện đồng phát (CHP) trong các nhà máy lớn. Chúng có thể đốt khí tự nhiên (có sẵn từ quy trình lọc dầu) hoặc các sản phẩm khí khác từ nhà máy.
Tuabin hơi (Steam Turbines):
Công suất: Từ vài MW đến vài chục MW (tùy thuộc vào lượng hơi có sẵn).
Mục đích: Sử dụng để phát điện từ hơi nước được tạo ra bởi nhiệt thải từ các lò nung, lò phản ứng hoặc từ các nhà máy điện đồng phát.
Tổ hợp Chu trình hỗn hợp (Combined Cycle Gas Turbine - CCGT):
Công suất: Rất lớn, từ vài chục MW đến hàng trăm MW.
Mục đích: Nếu nhà máy tự sản xuất điện chính, đây là một lựa chọn hiệu quả cao. Khí thải từ tuabin khí được dùng để tạo hơi, sau đó hơi chạy tuabin hơi, tăng hiệu suất tổng thể.
Cấu hình điển hình trong nhà máy lọc dầu và Alumina:
Nhà máy lọc dầu:
Trạm biến thế: Tiếp nhận điện 110kV/220kV từ lưới, hạ xuống 33kV/11kV/6.6kV cho các động cơ lớn (máy nén chính, bơm công suất lớn) và 0.4kV cho động cơ nhỏ, chiếu sáng. Tổng công suất có thể từ 100 MVA đến 300 MVA tùy quy mô nhà máy.
Máy phát điện:
Thường có một số tổ máy diesel phát điện dự phòng (tổng công suất vài MW đến 10 MW) để cấp điện cho hệ thống an toàn, hệ thống điều khiển và các bơm thiết yếu khi mất điện lưới.
Một số nhà máy lớn có thể có tuabin khí hoặc tuabin hơi (tổng công suất vài chục MW) để tự sản xuất một phần điện, tận dụng khí đốt nội bộ hoặc nhiệt thải.
Nhà máy chế biến Alumina:
Trạm biến thế: Tiếp nhận điện 110kV/220kV/500kV, hạ xuống các cấp điện áp tương tự. Do nhu cầu năng lượng cao hơn, công suất trạm biến thế có thể lớn hơn, từ 200 MVA đến 600 MVA hoặc hơn cho các nhà máy rất lớn. Đặc biệt, các lò nung alumina tiêu thụ điện năng lớn, cần các máy biến áp công suất cao chuyên dụng.
Máy phát điện:
Tương tự lọc dầu, có các tổ máy diesel dự phòng (tổng công suất vài MW đến 15 MW) để đảm bảo hoạt động an toàn.
Vì nhu cầu hơi nước và điện năng rất lớn, các nhà máy alumina lớn thường có nhà máy điện đồng phát (CHP) riêng sử dụng tuabin khí và tuabin hơi (tổng công suất vài chục đến hàng trăm MW). Họ sử dụng khí tự nhiên hoặc các nguồn nhiên liệu khác để sản xuất cả điện và hơi nước cho quy trình, tăng cường hiệu quả năng lượng và độ tự chủ.
