Đánh giá chất lượng điện năng lưới điện huyện keo IO DOM tỉnh viêng chăn và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp

Phụ tải điện ngày càng lớn lên, quan trọng hơn lên, do đó vấn đề phát triển thêm các nhà máy điện hoặc nhà máy thuỷ điện và hoàn thành lưới điện đang được tiến hành một cách nhanh chóng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-oOo -

Chindaovong TAOCHANXAY

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN

HUYỆN KEO UO DOM - TỈNH VIÊNG CHĂN

VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP

LUẬN VĂN THẶC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Hệ thống điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, gia đình, đồng nghiệp và bạn

bè đã giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện luận

văn Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS TS

Trần Bách người đã tận tình hướng dẫn giúp tác giả hoàn thiện luận văn này

Tác giả luận văn

Chindaovong TAOCHANXAY

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan bản luận văn cao học này với đề tài: “Đánh giá chất

lượng điện năng lưới điện huyện Keo Uo Dom – tỉnh Viêng chăn và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp” hoàn toàn do tác giả tự làm và các số liệu chƣa từng

đƣợc công bố trong các tài liệu nào khác Tác giả có tham khảo một số tài liệu đƣợc

ghi trong mục “Tài liệu tham khảo”

Tác giả luận văn

Chindaovong TAOCHANXAY

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

CĐXL : Chế độ xác lập CSPK : Công suất phản kháng CSTD : Công suất tác dụng HTĐ : Hệ thống điện MBA : Máy biến áp LPP : Lưới phân phối

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

LỜI MỞ ĐẦU……….1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI - CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI PHÂN PHỐI 3

1.1.Tổng quan về lưới phân phối 3

1.1.1.Khái niệm chung về lưới phân phối 3

1.1.2 Phần tử lưới phân phối 4

1.1.3.Khái niệm về cấu trúc lưới phân phối 5

1.1.4 Sơ đồ lưới phân phối trung áp và hạ áp 7

1.1.5.Trạm biến áp phân phối 8

1.1.6 Yêu cầu đối với lưới phân phối 9

1.1.7.Sự biến thiên điện áp của lưới phân phối 10

1.2 Các tiêu chuẩn chất lượng điện áp 14

1.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối 20

1.3.1 Các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới phân phối điện 20

1.3.2 Áp dụng các chỉ tiêu trong thực tế 23

1.3.3 Nguyên nhân gây ra sự cố lưới phân phối 24

1.3.4 Các số liệu thống kê về các nguyên nhân sự cố 24

1.3.5 Các biện pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối 26

1.3.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy 26

1.3.5.2 Phân tích độ tin cậy của lưới cáp ngầm và lưới điện trên không 27

1.3.5.3 Các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới điện 28

Chương 2: CÁC BIỆN PHÁP ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP……… 36

2.1 Diễn biến điện áp trên lưới điện phân phối……… 36

2.1.1 Sụt giảm điện áp và mất điện áp……….36

2.1.1.1 Ảnh hưởng của thiết bị với sự sụt giảm điện áp……… 37

2.1.1.2 Sụt giảm điện áp trong hệ thống phân phối……….37

2.1.2 Các giải pháp làm giảm sụt điện áp và mất điện áp 38

2.1.2.1 Các giải pháp ở mức thiết bị 38

2.1.3 Quá điện áp quá độ 40

2.1.3.1 Nguyên nhân 40

2.1.3.2 Đóng cắt tụ 40

2.1.3.3 Sét 41

2.1.3.4 Cộng hưởng sắt từ 41

2.1.3.5 Quá độ do nguyên nhân đóng cắt khác 42

2.2 Các biện pháp điều chỉnh chất lượng điện áp 43

2.2.1 Các phương pháp điều chỉnh điện áp nói chung 43

2.2.2 Điều chỉnh độ lệch điện áp trong lưới phân phối 43

2.2.2.1 Độ lệch điện áp trên cực thiết bị dùng điện 43

2.2.2.2 Đánh giá chất lượng điện áp trong lưới hạ áp 44

2.2.3 Diễn biến điện áp trong lưới điện 47

2.3 Phương thức điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối 48

2.3.1.Phương thức chung 48

2.3.2.Tiêu chuẩn điều chỉnh điện áp 49

2.4 Điều chỉnh điện áp ở máy biến áp trung gian 49

2.5 Điều chỉnh điện áp bằng bù ngang và bù dọc 55

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ VÀ TÍNH TOÁN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP CHO LỘ NGMF2 57

3.1 Lưới điện Huyện Keo-Ou-Dom 57

3.2 Tính toán đánh giá chất lượng điện áp cho đường dây điện 57

3.3 Phương pháp Newton-Raphson (N-R) 58

3.3.1 Hệ phương trình cân bằng công suất nút 58

3.3.2 Ma trận tổng dẫn 58

3.3.3 Thuật toán giải Newton-Raphson 59

3.3.4 Áp dụng tính toán lưới phân phối 63

3.3.5.Chương trình tính toán MATPOWER 63

3.4 Tính hiệu quả của bù bằng tụ điện trong việc cải thiện chất lượng điện áp 63

3.4.1 Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả cải thiện điện áp 63

3.5 Tính toán áp dụng cho lưới điện lộ NGMF2 64

3.5.2 Thông số lưới phân phối 65

3.5.3 Tính toán điện áp các nút và tổn thất công suất khi chưa bù 69

3.5.4 Tính toán điện áp các nút và tổn thất công suất sau khi đặt tụ bù 74

3.5.4.1 Đặt bộ tụ 2.8 MVAr tại nút 51 75

3.5.4.2 Đặt bộ tụ 2.8 MVAr tại nút 23 75

3.5.4.3 Đặt bộ tụ 1MVAr và 0.9 MVAr tại 2 nút 23 và 51 76

3.5.5 Phân tích độ giảm tổn thất công suất và chất lượng VI 76

3.6 Kết luận 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 80

Phụ lục 1: Đặt bộ tụ 2.8MVAr tại nút 51 80

Phụ lục 2: Đặt bộ tụ 2.8Mvar tại nút 23 82

Phụ lục 3: Đặt bộ tụ 1Mvar và 0.9MVAr tại 2 nút 23 và 51 85

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 a: Lưới phân phối hình tia không phân đoạn 8

Hình 1.1 b: Lưới phân phối hình tia có phân đoạn 8

Hình 1.1 c: Lưới phân phối kín vận hành hở 8

Hình 1.2: Sơ đồ trạm biến áp phân phối 9

Hình 1.3: Phân loại biến thiên điện áp 10

Hình 1.4: các loại biến thiên của sóng điện áp 12

Hình 1.5: Hiện tượng mất điện áp -mất điện 12

Hình 1.6: Hiện tượng giảm áp 12

Hình 1.7: Dao động điện áp 13

Hình 1.8: Biến thiên điện áp nguồn cấp 13

Hình 1.9: sóng hình sin bị biến dạng 13

Hình 1.10: Điện áp chỉ được phép biến thiên trong vùng Immunity 18

Hình 1.11: Biên độ và thời gian kéo dài cho phép của điện áp 19

Hình 1.12: Các chỉ tiêu trong thực tế 23

Hình 1.13: Hệ thống phân phối điện bị thiệt hại 25

Hình 1.14: Đường dây trên không bị thiệt hại 25

Hình 1.15: Trạm biến áp bị hư hỏng 26

Hình 1.16: Cột bê tông bị phá vỡ trong cơn bão 26

Hình 1.17: Nguyên nhân sự cố cáp ngầm 27

Hình 1.18: Nguyên nhân sự cố đường dây trên không 27

Hình 1.19: Sơ đồ tự động đóng nguồn dự phòng 32

Hình 2.1: Hiện tượng quá độ điện áp 40

Hình 2.2: Miền chất lượng điện năng 45

Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn miền giới hạn CLĐA theo tiêu chuẩn 46

Hình 2.4: Diễn biến điện áp trong lưới điện 47

Hình 2.5: Sơ đồ bố trí cơ bản của cuộn dây có điều áp 51

Hình 2.6: Bộ điều áp của các cuộn dây đấu hình sao 51

Hình 2.7: Bố trí bộ điều áp trong cuộn dây tam giác 51

Hình 2.8: Bộ điều áp trong máy biến áp tự ngẫu 52

Hình 2.9: Cấu tạo bộ điều chỉnh điện áp 52

Hình 2.10: Bù công suất phản kháng với nhiều điểm bù 55

Hình 3.1 : Sơ đồ thuật toán phương pháp N-R 61

Hình 3.2: Biểu đồ điện áp nút trên lưới điện 74

Hình 3.3: Biểu đồ phân bố điện áp khi bù 2.8MVAr tại nút 51 75

Hình 3.4: Biểu đồ phân bố điện áp khi bù 2.8MVAr tại nút 23 75 Hình 3.5: Biểu đồ phân bố điện áp khi bù 1MVAr và 0.9MVAr tại 2nút 23 và 51 76

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Phân loại các hiện tƣợng liên quan đến chất lƣợng điện áp theo tiêu chuẩn

IEEE 1159-1995 10

Bảng 1.2: Tiêu chuẩn độ lệch điện áp EN50160 15

Bảng 1.3: Tiêu chuẩn dao động điện áp EN50160 – Flickrer 16

Bảng 1.4: Tiêu chuẩn điện áp không cân bằng EN50160 – Unbalance 16

Bảng 1.5: Tiêu chuẩn sóng hài điện áp EN50160 – Harmonics 17

Bảng 1.6: Tham khảo giá mất điện ở Canada 34

Bảng 3.1: Số liệu nút lộ NGMF2 65

Bảng 3.2: Số liệu nhánh lộ NGMF2 67

Bảng 3.3: Số liệu dây dẫn 68

Bảng 3.4: Kết quả phân bố điện áp 76

LỜI MỞ ĐẦU

Điện năng có vai trò rất quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá và phát triển kinh tế, xã hội của đất nước Do đó ngành điện cần phải được phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu về điện năng ngày càng cao của đất nước Phụ tải điện ngày càng lớn lên, quan trọng hơn lên, do đó vấn đề phát triển thêm các nhà máy điện hoặc nhà máy thuỷ điện và hoàn thành lưới điện đang được tiến hành một cách nhanh chóng cấp thiết, sao cho đáp ứng được sự phát triển không ngừng theo thời gian của phụ tải và ngày càng đòi hỏi cao về chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật từ thiết kế, cũng như vận hành nhà máy điện,

hệ thống điện và lưới điện phải đặc biệt quan tâm một cách triệt để Đảm bảo cho có được các phương án dự phòng hợp lý và tối ưu trong chế độ làm việc bình thường cũng như khi xảy ra sự cố Đối với người làm công tác kỹ thuật ngành điện phải ý thức

rõ được điều đó và luôn luôn cố gắng nhằm góp phần nhỏ bé của mọi người vào công việc chung của ngành Để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện cho khách hàng về chất lượng điện năng, mới có thể phát triển kinh tế xã hội trong tương lai ngày càng cao

Lưới điện phân phối thường có cấp điện áp là 6, 10, 22, 35 kV phân phối cho các trạm phân phối trung áp, hạ áp và phụ tải trung áp Các hộ phụ tải nhận điện trực tiếp thông qua các trạm biến áp phân phối, nên khi xảy ra bất kỳ xự cố nào trong lưới điện và trạm biến áp phân phối đều ảnh hưởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ Để nâng cao được độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện cũng như chất lượng điện năng đảm bảo cho các phụ tải điện luận văn tập trung chủ yếu vào nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp và giảm tổn thất điện năng ở lưới phân phối; phân tích, tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối, từ kết quả tính toán được đưa ra các biện pháp giảm thiệt hại về kinh tế và thời gian mất điện đối với hộ phụ tải

Mục đích nghiên cứu: Cơ sở lý thuyết về lưới phân phối, các vấn đề về chất

lượng điện năng của lưới phân phối và các phương pháp phân tích độ tin cậy lưới phân phối và áp dụng các phương pháp vào các lưới điện cụ thể của Huyện KEO OU DOM

- tỉnh Viêng Chăn

Đối tượng nghiên cứu: Các đường dây phân phối cấp điện áp trung áp, sự ảnh

hưởng của các đường dây đến chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện cho các

hộ phụ tải

Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết về lưới phân phối, về các giải

pháp nâng cao chất lượng điện áp và giảm tổn thất điện năng ở lưới phân phối Phương pháp nghiên cứu, phân tích và tính toán độ tin cậy Vận dụng kết quả nghiên cứu, xây

dựng phương pháp tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối Huyện KEO OU DOM

- tỉnh Viêng Chăn

Tên đề tài: Đánh giá chất lượng điện năng lưới điện phân phối Huyện KEO

OU DOM - tỉnh Viêng Chăn và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp

Bố cục luận văn: Luận văn thực hiện bố cục nội dung như sau:

Lời mở đầu

Chương 1: Tổng quan về lưới phân phối - Các vấn đề chung về chất lượng điện năng

và độ tin cậy của lưới phân phối

Chương 2: Các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp ở lưới phân phối

Chương 3: Áp dụng tính toán cho lưới điện Huyện KEO OU DOM - tỉnh Viêng Chăn Kết luận chung

Sau một thời gian nghiên cứu đến nay luận văn đã hoàn thành Trong quá trình làm đề tài này tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo và các bạn bè

đồng nghiệp đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của thầy PGS.TS Trần

Bách Tôi xin chân thành cảm ơn và xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy PGS.TS Trần Bách, các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện trường Đại Học

Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô giáo của trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình tham gia khoá học và các bạn bè đồng nghiệp và cán

bộ của Công ty Điện lực Nam Định đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Do điều kiện thực hiện luận văn có hạn, khối lượng công việc lớn nên luận văn không thể tránh khỏi sai sót Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô giáo cũng như các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và chân thành cảm ơn !

Tác giả luận văn

Chindaovong TAOCHANXAY

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI - CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CHẤT

LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI PHÂN PHỐI

1.1 Tổng quan về lưới phân phối

1.1.1 Khái niệm chung về lưới phân phối

Lưới phân phối là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian (hoặc trạm khu vực hay thanh cái nhà máy điện) cho các phụ tải Lưới phân phối nói chung được hiểu là lưới điện trung áp 6 - 35kV Trong đề tài sẽ nghiên cứu cả lưới phân phối trung áp và hạ áp với các tính chất và đặc điểm riêng biệt

Lưới phân phối điện gồm 2 thành phần:

- Lưới phân phối trung áp có điện áp trung bình từ 6-22-35 kV, đưa điện năng từ trạm trung gian hoặc trạm khu vực tới trạm phân phối hạ áp

- Lưới phân phối hạ áp có điện áp thấp (380/220V hay 220/110V) đưa điện năng tới hộ dùng điện

Lưới phân phối trung áp có tầm quan trọng đặc biệt đối với hệ thống điện:

1) Trực tiếp đảm bảo chất lượng điện áp cho phụ tải

2) Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải Có đến 98% điện năng bị mất là do sự cố và ngừng điện kế hoạch lưới phân phối Mỗi sự cố trên lưới phân phối trung áp đều có ảnh hưởng rất lớn đến sinh hoạt của nhân dân và các hoạt động kinh tế, xã hội

3) Sử dụng tỷ lệ vốn rất lớn: khoảng 50% vốn cho hệ thống điện (35% cho nguồn điện, 15% cho lưới hệ thống và lưới truyền tải)

4) Tỷ lệ tổn thất điện năng rất lớn: khoảng 40-50% tổn thất điện năng xảy ra trên lưới phân phối Và tổn thất kinh doanh cũng chỉ xảy ra trên lưới phân phối

5) Lưới phân phối gần với người dùng điện, do đó vấn đề an toàn điện cũng rất

là quan trọng

*Phân loại lưới phân phối trung áp theo 3 dạng:

- Theo đối tượng và địa bàn phục vụ: có 3 loại

+ Lưới phân phối thành phố + Lưới phân phối nông thôn + Lưới phân phối xí nghiệp

- Theo thiết bị dẫn điện:

+ Lưới phân phối trên không

+ Lưới phân phối cáp ngầm

- Theo cấu trúc hình dáng:

+ Lưới phân phối hở (hình tia) có phân đoạn và không phân đoạn

+ Lưới phân phối kín vận hành hở (LPP K/H)

+ Hệ thống phân phối điện

Chính những lý do trên, lưới phân phối trung áp được quan tâm nhiều nhất trong quy hoạch cũng như vận hành Các tiến bộ khoa học thường được áp dụng vào việc điều khiển vận hành lưới phân phối trung áp Sự quan tâm đến lưới phân phối trung áp còn được thể hiện trong tỷ lệ rất lớn các công trình nghiên cứu khoa học được công bố trên các tạp chí khoa học

Để làm cơ sở xây dựng cấu trúc lưới phân phối về mọi mặt cũng như trong quy hoạch và vận hành lưới phân phối người ta đưa ra các chỉ tiêu đánh giá chất lượng lưới phân phối

*Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng lưới phân phối:

1) Sự phục vụ đối với khách hàng

- Chất lượng điện áp

- Độ tin cậy cung cấp điện

2) Độ an toàn (an toàn cho người, cho thiết bị phân phối)

3) Ảnh hưởng đến môi trường (cảnh quan, môi sinh, ảnh hưởng đến các đường dây điện thoại…)

4) Hiệu quả kinh tế đối với các doanh nghiệp điện (giá thành tải điện nhỏ nhất)

1.1.2 Phần tử lưới phân phối

Các phần tử lưới phân phối bao gồm:

- Máy biến áp trung gian, máy biến áp phân phối

- Thiết bị dẫn điện: đường dây điện gồm dây dẫn và phụ kiện

- Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Máy cắt, dao cách ly, cầu chì, hệ thống bảo vệ rơle, aptômát, bảo vệ chống quá điện áp, giảm dòng ngắn mạch

- Thiết bị điều chỉnh điện áp: thiết bị điều áp dưới tải trong trạm trung gian, thiết bị thay đổi đầu phân áp ngoài tải ở máy biến áp phân phối, tụ bù ngang, tụ bù dọc, thiết

bị đối xứng hoá, thiết bị lọc sóng hài bậc cao…

- Thiết bị đo lường: Công tơ đo điện năng tác dụng, điện năng phản kháng, đồng

hồ đo điện áp và dòng điện…, thiết bị truyền thông tin đo lường

- Thiết bị giảm tổn thất điện năng: Tụ bù

- Thiết bị nâng cao độ tin cậy: thiết bị tự đóng lại, thiết bị tự đóng nguồn dự trữ, máy cắt hoặc dao cách ly phân đoạn, các khớp nối dễ tháo trên đường dây, kháng điện hạn chế ngắn mạch…

- Thiết bị điều khiển xa hoặc tự động: Máy tính điện tử, thiết bị đo xa

Mỗi phần tử trên đều có các thông số đặc trưng (như công suất, điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, điện trở, điện kháng, điện dung, dòng điện cho phép, tần số định mức, khả năng đóng cắt, kích thước…) được chọn trên cơ sở tính toán kỹ thuật

Những phần tử có dòng công suất đi qua (như máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, máy biến dòng, tụ bù…) thì thông số của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến thông số chế độ (điện áp, dòng điện, công suất) nên được dùng để tính toán chế độ làm việc của lưới phân phối

Nói chung các phần tử chỉ có 2 trạng thái: làm việc và không làm việc Một số ít phần tử có nhiều trạng thái như: hệ thống điều áp, tụ bù có điều khiển, mỗi trạng thái ứng với khả năng làm việc

Một số phần tử có thể thay đổi trạng thái trong khi đang mang điện (dưới tải) như: máy cắt, aptomat, các thiết bị điều chỉnh dưới tải Một số khác có thể thay đổi trạng thái khi cắt điện như: dao cách ly, đầu phân áp cố định Máy biến ápvà đường dây nhờ

có các máy cắt có thể thay đổi trạng thái dưới tải Nhờ các thiết bị phân đoạn, đường dây điện được chia làm nhiều phần tử lưới

Không phải lúc nào các phần tử của lưới phân phối cũng tham gia vận hành, một

số phần tử có thể nghỉ vì lý do sự cố hoặc lý do kỹ thuật, kinh tế khác Ví dụ như tụ bù

có thể bị cắt lúc phụ tải thấp để giữ điện áp, một số phần tử lưới không làm việc để lưới phân phối vận hành hở theo điều kiện tổn thất công suất min

1.1.3 Khái niệm về cấu trúc lưới phân phối

+ Các phần tử tạo thành lưới phân phối

+ Sơ đồ lưới phân phối

- Sơ đồ trạm: là sự ghép nối các phần tử với nhau của các trạm biến áp và trạm phân phối

- Sơ đồ lưới phân phối: là các đường dây nối các trạm biến áp phân phối với nguồn và từ các trạm phân phối với các hộ dùng điện

Sơ đồ nối điện còn được gọi là hình dáng của lưới phân phối, có ảnh hưởng rất lớn đến các tiêu chuẩn chất lượng của lưới phân phối Do đó, việc lựa chọn sơ đồ lưới phân phối là nội dung quan trọng của quy hoạch lưới phân phối Còn trong vận hành chọn được sơ đồ tối ưu sẽ cho hiệu quả kinh tế rất lớn

+ Hệ thống điều khiển lưới phân phối

Cấu trúc lưới phân phối bao gồm: cấu trúc tổng thể và cấu trúc vận hành

Cấu trúc tổng thể của lưới bao gồm các phần tử và sơ đồ lưới đầy đủ Muốn lưới

điện có độ tin cậy cung cấp điện cao thì cấu trúc tổng thể phải là cấu trúc thừa Thừa

về số phần tử, về khả năng tải của các phần tử, và thừa về khả năng lập sơ đồ Ngoài ra trong vận hành còn phải dự trữ các thiết bị thay thế và vật liệu để sửa chữa, trong đó

quan trọng nhất là các máy biến áp tự hành, để thay thế cho bất kỳ máy biến áp phân phối nào bị hỏng hóc hoặc cần phải đưa ra bảo dưỡng

Ví dụ: Để cung cấp điện cho một phụ tải chỉ cần 1 đường dây, 1 máy biến áp, nhưng muốn có độ tin cậy cao thì phải dùng 2 đường dây và 2 máy biến áp, như vậy là thừa về số phần tử mỗi đường dây hoặc máy biến áp phải có đủ khả năng tải để khi sự

cố có thể tải được cả công suất, như vậy là thừa về khả năng tải các hệ thống phân phối điện hiện đại người ta còn làm nhiều mạch vòng, mỗi trạm phân phối có thể được cấp điện từ nhiều nguồn, và như vậy là thừa về sơ đồ

Trong một chế độ vận hành nhất định chỉ cần một phần của cấu trúc tổng thể là đủ đáp ứng nhu cầu, đa phần đó là cấu trúc vận hành Mỗi cấu trúc vận hành gọi là một trạng thái của lưới điện

Có cấu trúc vận hành bình thường gồm các phần tử tham gia vận hành và các sơ đồ vận hành do người vận hành lựa chọn Khi có thể có nhiều cấu trúc vận hành thoả mãn điều kiện kỹ thuật, người ta phải chọn cấu trúc vận hành tối ưu theo điều kiện kinh tế,

ví dụ: sao cho tổn thất điện năng nhỏ nhất

Khi xảy ra sự cố, một phần tử đang tham gia vận hành bị hỏng thì cấu trúc vận hành bị rối loạn, người ta phải nhanh chóng chuyển sang cấu trúc vận hành sự cố bằng cách thay đổi trạng thái các phần tử cần thiết cấu trúc vận hành sự cố có chất lượng vận hành thấp hơn so với cấu trúc vận hành bình thường Trong chế độ vận hành sau

sự cố có thể xảy ra mất điện phụ tải Cấu trúc vận hành sự cố chọn theo độ an toàn cao

và khả năng thao tác thuận lợi

Cấu trúc lưới phân phối có thể là:

- Cấu trúc tĩnh, trong cấu trúc này lưới phân phối không thể thay đổi sơ đồ vận

hành Ở cấu trúc này khi cần bảo dưỡng hay sự cố thì toàn lưới phân phối hoặc một phần lưới phân phối phải ngừng điện Đó là lưới phân phối hình tia không phân đoạn

và hình tia phân đoạn bằng dao cách ly hoặc máy cắt

- Cấu trúc động không hoàn toàn, trong cấu trúc này lưới phân phối có thể thay

đổi sơ đồ vận hành ngoài tải, tức là trong khi lưới phân phối bị cắt điện, đó là cấu trúc lưới kín vận hành hở

- Cấu trúc động hoàn toàn, Trong cấu trúc này lưới phân phối có thể thay đổi sơ

đồ vận hành ngay cả khi đang làm việc, đó là hệ thống phân phối điện

Cũng 2 mức cấu trúc động hoàn toàn, ở mức thấp trong khi thay đổi cấu trúc gây

ra mất điện tạm thời ngắn hạn, còn ở mức cao sự thay đổi cấu trúc không gây ra mất điện Lưới điện phân phối của các nước phát triển cao hiện đang ở mức thấp và đang thử nghiệm ở mức cao

Cấu trúc động được áp dụng là do nhu cầu ngày càng cao về độ tin cậy cung cấp điện

Ngoài ra cấu trúc động cho phép vận hành kinh tế lưới phân phối, trong đó cấu trúc động không hoàn toàn và cấu trúc động hoàn toàn mức thấp cho phép vận hành kinh tế lưới điện theo mùa, khi đồ thị phụ tải thay đổi đáng kể Còn cấu trúc động ở mức cao cho phép vận hành kinh tế lưới điện trong thời gian thực, lưới phân phối trong cấu trúc này phải được thiết kế sao cho có thể vận hành kín trong thời gian ngắn trong khi thao tác sơ đồ

Cấu trúc của lưới phân phối còn chia ra:

- Cấu trúc phát triển: Đó là lưới phân phối cấp điện cho phụ tải đang còn tăng

trưởng theo thời gian và trong không gian Khi thiết kế quy hoạch lưới này sơ đồ của

nó được chọn theo tình huống cụ thể và tính đến sự phát triển trong tương lai

- Cấu trúc bão hoà: Đó là lưới phân phối hoặc bộ phận của nó cấp điện cho phụ tải

bão hoà, không tăng thêm theo thời gian và không gian, ví dụ lưới phân phối của một

xí nghiệp không có dự kiến phát triển, của một phân xưởng, của một nhà cao tầng, của một nhà ở gia đình, chiếu sáng một đường phố, cấp điện một khu dân cư đã hoàn chỉnh (ở các nước phát triển)…

Đối với lưới phân phối bão hoà người ta có các sơ đồ thiết kế chuẩn, mẫu đã được tính toán tối ưu Khi lưới phân phối bão hoà bắt đầu hoạt động, có thể phụ tải của nó chưa bão hoà mà còn tăng trưởng, nhưng khi thiết kế đã tính cho phụ tải cuối cùng của trạng thái bão hoà

Lưới phân phối phát triển luôn có các bộ phận bão hoà

Cấu trúc của lưới phân phối nhằm đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng, mỗi tiêu chuẩn chất lượng ảnh hưởng chủ yếu đến việc lựa chọn một số phần tử hoặc sơ đồ lưới phân phối Nói khác đi, khi chọn một phần tử nào đó phải tính toán theo tiêu chuẩn chất lượng tương ứng

1.1.4 Sơ đồ lưới phân phối trung áp và hạ áp

Lưới phân phối gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp

- Lưới phân phối trung áp có cấp điện áp trung bình từ 6-35kV, đưa điện năng từ các trạm trung gian hoặc trạm khu vực tới trạm phân phối hạ áp

- Lưới phân phối hạ áp có cấp điện áp 380/220 V hay 220/110 V, cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ điện

Nhiệm vụ của lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải với chất lượng điện năng tiêu chuẩn và độ tin cậy cung cấp điện trong giới hạn cho phép Tuy nhiên do những nguyên nhân về kinh tế và điều kiện kỹ thuật, độ tin cậy của lưới phân phối hiện nay cao hay thấp phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải và chất lượng của lưới phân phối

Về cấu trúc lưới phân phối thường là:

- Lưới phân phối hình tia không phân đoạn: hình 1a, đặc điểm của nó là đơn giản, rẻ tiền nhưng có độ tin cậy thấp, không đáp ứng được nhu cầu của các phụ tải quan trọng

- Lưới phân phối hình tia có phân đoạn: (hình 1b) là lưới phân phối hình tia được chia làm nhiều đoạn nhờ thiết bị phân đoạn Thiết bị phân đoạn có thể là dao cách ly, cầu dao phụ tải, máy cắt phân đoạn… các thiết bị này có thể đóng cắt tại chỗ bằng tay hoặc được trang bị hệ thống điều khiển từ xa Lưới này có độ tin cậy cao hay thấp phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn và thiết bị điều khiển chúng

- Lưới kín vận hành hở: (hình 1c) Lưới này có cấu trúc mạch vòng kín hoặc 2 nguồn, có các thiết bị phân đoạn trong mạch vòng Bình thường, lưới vận hành hở, khi

có sự có hoặc sửa chữa đường dây người ta sử dụng các thiết bị đóng cắt để điều chỉnh

hồ sơ cấp điện, lúc đó phân đoạn sửa chữa bị mất điện còn các phân đoạn còn lại vẫn được cấp điện bình thường

MC

Hình 1.1b: Lưới phân phối hình tia có phân đoạn

Hình 1.1c: Lưới phân phối kín vận hành hở

Hình 1.1a: Lưới phân phối hình tia không phân đoạn

Sơ đồ lưới kín vận hành hở có độ tin cậy cao hơn các sơ đồ trước đây Về mặt nguyên tắc lưới có thể vận hành kín, nhưng thiết bị bảo vệ, điều khiển đòi hỏi phải là các thiết bị tốt và đắt tiền Vận hành lưới hở đơn giản và rẻ hơn nhiều

1.1.5 Trạm biến áp phân phối

Các trạm biến áp phân phối có nhiệm vụ biến đổi điện áp trung áp xuống hạ áp

để cấp điện cho lưới phân phối hạ áp Các trạm này thường chỉ có một máy biến áp Phía cao thế được đóng cắt bằng cầu dao cao thế, bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì (hình 2a) hoặc sử dụng cầu chì tự rơi (hình 2b) Bảo vệ chống quá điện thế do sóng sét lan truyền từ đường dây vào trạm dùng chống sét van Phía hạ thế đóng cắt và bảo vệ bằng Aptômát; có hệ thống đo lường các đại lượng: dòng điện, điện áp, điện năng hữu công,

vô công

Về kết cấu thường là trạm treo trên cột hoặc trạm kiểu kiốt nếu ở trong thành phố Độ tin cậy cung cấp điện của các trạm biến áp này không cao, thời gian sửa chữa thay thế lớn không đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng

1.1.6 Yêu cầu đối với lưới phân phối

Có 4 yêu cầu chính đối với lưới phân phối là:

1-Đảm bảo chất lượng điện áp theo các tiêu chuẩn qquy định

2-Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao cho các hộ tiêu thụ

3-Đảm bảo an toàn cho người và cho lưới điện

4-Đảm bào tổn thất điện năng ở mức hợp lý sao cho giá thành phân phối điện nhỏ nhất

AB1 AB2

A B

BI

MBA

CC CSV

§-êng d©y trung ¸p

A A A V kWh

b)

AB3 AB1 AB2

AB BI

MBA CC

CD CSV

§-êng d©y trung ¸p

Chất lượng điện áp và độ tin cậy cung cấp điện được gói lại trong chất lượng phục vụ của lưới phân phối đối với khách hàng

Dưới đây sẽ trình bày kỹ về chất lượng phục vụ là chất lượng điện áp và độ tin cậy cung cấp điện

Trong phần tính áp dụng sẽ tính chất lượng điện áp

1.1.7 Sự biến thiên điện áp của lưới phân phối

Điện áp trên lưới điện biến đổi không ngừng do quá trình hoạt động tiêu thụ điện năng của các thiết bị dùng điện và các loại hiện tượng bất thường tác động lên điện áp

Diễn biến điện áp theo thời gian được phân loại như sau:

Hình 1.3: Phân loại biến thiên điện áp

Và được cụ thể hóa trong bảng sau:

Bảng 1.1: Phân loại các hiện tượng liên quan đến chất lượng điện áp theo tiêu

chuẩn IEEE 1159-1995

1.Quá độ

1.1.Quá độ xung

2.Biến đổi ngắn hạn

2.1 Biến đổi tức thời

2.3.Biến đổi tạm thời

3.Biến đổi dài hạn

5.Biến đổi sóng điện áp

5.4.Các xung nhọn xuất hiện

theo chu ký (Notching)

Trạng thái ổn định

5.5.Do các thành phần khác () Trạng thái ổn định -1 %

Dưới đây là hình ảnh của các biến thiên điện áp:

Hình 1.4: các loại biến thiên của sóng điện áp

Hình 1.5: Hiện tượng mất điện áp -mất điện

Hình 1.6: Hiện tượng giảm áp

các van điện tử công suất, do hồ quang của các điện cực vì vậy chỉ có thể lan truyền trong phạm vi và thời điểm nhất định Cũng như vậy sự biến đổi tần số thường do các

lò trung, cao tần sinh ra và mức độ lan truyền cũng không lớn Đối với hiện tượng điện

áp thấp và điện áp cao thì có thể xảy ra ở mọi nơi và xuất hiện dài hạn

1.2 Các tiêu chuẩn chất lượng điện áp

Chất lượng điện năng của hệ thống điện gồm có chất lượng tần số và chất lượng điện áp

Biến thiên điện áp ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của thiết bị dùng điện : làm hư hỏng bản thân thiết bị dùng điện hay làm hỏng công việc của thiết bị dùng điện

Do đó người ta đưa ra các tiêu chuẩn điện áp mà nhà cung cấp điện phái đáp ứng các tiêu chuẩn này cũng có tác dụng cho các nhà sản xuất thiêt bị phân phối điện, thiết bị bảo vệ cho các thiết bị dùng điện , cũng như sản xuất các thiết bị dùng điện có khả năng thích nghi ngày càng cao đối với biến thiên điện áp

Phổ biến nhất là tiêu chuẩn sau của châu Âu

Bảng 1.2: Tiêu chuẩn độ lệch điện áp EN50160

Bảng 1.4: Tiêu chuẩn điện áp không cân bằng EN50160 - Unbalance Bảng 1.3: Tiêu chuẩn dao động điện áp EN50160 - Flickrer

THD-độ méo tổng

Tiêu chuẩn châu Âu EN50160 chỉ rõ các đặc điểm của điện áp ở các đầu cuối cung cấp cho khách hàng dưới các điều kiện vận hành bình thường Các đầu cuối cung cấp được định nghĩa là điểm kết nối của khách hàng nối vào hệ thống cộng cộng EN61000 chỉ ra rằng, trong các thành viên của Eropean Communities - Cộng đồng Châu Âu, dải biến đổi giá trị hiệu dụng (RMS) của điện áp cung cấp trong 10 phút (điện áp pha hoặc điện áp dây) là Vn ± 10% với 95% thời gian trong tuần Với hệ thống 3 pha 4 dây, Vn = 230 V giữa pha và trung tính Nói đúng ra, điều này có nghĩa

là mỗi tuần có hơn 8 giờ không có giới hạn cho giá trị của điện áp cung cấp Cũng có một số chỉ trích rằng dung sai điện áp Vn ± 10% là quá rộng Đến năm 2006, điện áp danh định và dung sai có thể sẽ khác, các giá trị đ bắt đầu cao hơn phù hợp hơn với HD472S1 Trong thời gian chuyển tiếp, các vùng có hệ thống 220/380V có thể sẽ đưa

ra điện áp 230/400 V +6%/-10%, các vùng khác có hệ thống 240/415V sẽ đưa ra điện

áp 230/400 V +10%/-6%

Bảng 1.5: Tiêu chuẩn sóng hài điện áp EN50160 – Harmonics

Tần số của hệ thống cung cấp phụ thuộc sự tương tác giữa các máy phát và phụ tải, giữa dung lượng các máy phát và nhu cầu của phụ tải Điều này có nghĩa là sẽ khó khăn hơn cho các hệ thống nhỏ, cô lập, để duy trì chính xác tần số so với các các hệ thống nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận Trong Eropean Communities - Cộng đồng Châu Âu tần số danh định (định mức) của điện áp cung cấp được quy định là 50Hz Theo EN50160 giá trị trung bình của tần số cơ bản đo được trong thời gian hơn 10s với hệ thống phân phối nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận là 50Hz±1% trong suốt 95% thời gian trong tuần và 50Hz+4% /-6% trong 100% thời gian trong tuần Hệ thống phân phối không nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận có dải dung sai tần số là ±2% Dung sai tần số của EN50160 cũng giống với quy định hiện thời của các nước thành viên

Đối với các thiết bị dùng điện nhậy cảm với sự biến thiên nhanh của điện áp như thiết bị điện tử, máy tính… còn có các tiêu chuẩn riêng như trên hình dưới:

Hình 1.10: Điện áp chỉ được phép biến thiên trong vùng Immunity

Hình 1.11: Biên độ và thời gian kéo dài cho phép của điện áp

Bảng sau đấy cho biết nguyên nhân của các loại biến thiên điện áp và các giải pháp khắc phục của công ty điện và người dùng điện

SAG-thấp

áp ngắn hạn

-Sự cố chạm đất,-khởi động động cơ,-Đóng cắt đường dây,máy biến áp ,-sự cố phần tử,-sét đánh

Tụ bù, DVR: dynamic voltage restorer

SWELL-cao áp ngắn

hạn

-Đóng cắt phần tử,-giảm tải nhanh

DVR: dynamic voltage restorer,-bảo

vệ Interuption-

mất điện

-Sự cố chạm đất,-Sự cố phần tử,-Sự cố thiết bị,-sét đánh

dẫn,-Bộ lọc , tụ bù, DVR,

truyền radio,-sét,-Nối đất kém,-Điều khiển động cơ

Bộ lọc,-bảo vệ

Undervoltag

e- thấp áp

-Sự cố chạm đất,- Tải tăng nhanh,-sự cố lưới điện ,-Lưới điện kém

Tại Việt Nam, chất lượng điện năng được quy định trong Luật Điện lực, Quy

phạm Trang bị điện và Tiêu chuẩn kỹ thuật điện (TCKTĐ) như sau:

Trong trường hợp lưới điện chưa ổn định, điện áp được dao động từ +5% đến 10%

-2-Về tần số: trong điều kiện bình thường, tần số hệ thống điện được dao động trong phạm vi 0,2Hz so với tần số định mức là 50Hz Trường hợp hệ thống chưa ổn định, cho phép độ lệch tần số là 0,5Hz

3-Trong trường hợp bên mua cần chất lượng điện năng cao hơn tiêu chuẩn quy định tại các khoản 1 và 2, điều này, các bên phải thỏa thuận trong hợp đồng

Với các quy định trên ta nhận thấy tiêu chuẩn chất lượng điện năng của nước ta khá cao so với tiêu chuẩn của cộng đồng châu Âu

1.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối

1.3.1 Các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới phân phối điện

Các chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện phân phối được đánh giá khi dùng 3 khái niệm

cơ bản, đó là cường độ mất điện trung bình  (do sự cố hoặc theo kế hoạch), thời gian mất điện (sửa chữa) trung bình t, thời gian mất điện hàng năm trung bình T của phụ tải

Tuy nhiên, những giá trị này không phải là giá trị quyết định mà là giá trị trung bình của phân phối xác suất, vì vậy chúng chỉ là những giá trị trung bình dài hạn Mặc

dù 3 chỉ tiêu trên là quan trọng, nhưng chúng không đại diện một cách toàn diện để thể hiện độ tin cậy của hệ thống Chẳng hạn các chỉ tiêu trên được đánh giá không thể hiện được tương ứng với 1 khách hàng hay 100 khách hàng, tải trung bình tại điểm đánh giá

là 10kW hay 10MW Để đánh giá được một cách toàn diện về sự mất điện của hệ thống, người ta còn đánh giá thêm các chỉ tiêu sau:

1 Tần suất (số lần) mất điện trung bình của hệ thống:

Bằng tổng số lần mất điện trên tổng số phụ tải SAIFI (system average frequency index)

N

N vu

phuc duoc hang khach so

Tong

hang khach cua

dien mat lan so

2 Tần suất mất điện trung bình của khách hàng: CAIFI (Customer average

interruption frequency index):

CAIFI =

huong anh

bi hang khach so

Tong

hang khach cua

dien mat lan so Tong

Chỉ tiêu này xác định số lần mất điện đối với khách hàng bị ảnh hưởng

3 Thời gian trung bình mất điện của hệ thống: SAIDI (system average duration index)

bằng tổng thời gian mất điện của phụ tải trên tổng số phụ tải Chỉ tiêu này xác định thời gian mất điện trung bình của hệ thống trong một năm

NT ( giờ / phụ tải.năm ) Trong đó: Ti : Thời gian mất điện trung bình hàng năm

Ni : Số khách hàng của nút phụ tải thứ i

T i N i : Tổng số thời gian mất điện của khách hàng

4 Thời gian mất điện trung bình của khách hàng: CAIDI (Customer average

interruption duration index):

i i

N

N T hang

khach cua

dien mat lan so Tong

hang khach cua

dien mat gian thoi so Tong

5 Độ sẵn sàng (không sẵn sàng) phục vụ trung bình, ASAI (ASUI) (Average

service availability (unavailability) index):

Với: N i*8760T i N i : Số giờ khách hàng đƣợc cung cấp điện

N i*8760: Số giờ khách hàng cần cung cấp điện

Chỉ tiêu này xác định mức độ sẵn sàng hay độ tin cậy (không sẵn sàng) của hệ thống

6 Năng lượng không được cung cấp, ENS (Energy not supplied index):

ENS = Tổng số điện năng không đƣợc cung cấp bởi hệ thống

= Pi Ti

Ở đây Pi là tải trung bình đƣợc nối vào nút tải thứ i Chỉ tiêu này xác định sản lƣợng điện bị mất đối với hệ thống trong một năm

7 Điện năng trung bình không được cung cấp, AENS hay mất điện hệ thống trung

bình (Average Energy not supplied index):

Với PiT i : Tổng điện năng không cung cấp đƣợc

N i : Tổng số khách hàng đƣợc phục vụ

Chỉ tiêu này xác định sản lƣợng điện bị mất trung bình đối với một khách hàng trong một năm

8 Chỉ số mất điện khách hàng trung bình, ACCI (Average customer curtailment index):

Chỉ tiêu này xác định sản lượng điện bị mất trung bình đối với một khách hàng

bị ảnh hưởng trong một năm

1.3.2 Áp dụng các chỉ tiêu trong thực tế

Hình dưới đây cho thấy mức độ áp dụng các chỉ tiêu trên trong thực tế

Hình 1.12: Các chỉ tiêu trong thực tế

Có 4 chỉ tiêu được dùng nhiều nhất : SAIDI – SAIFI – CAIDI - ASAI

Các chỉ tiêu độ tin cậy trên được tiêu chuẩn hóa khi áp dụng cho quy hoạch lưới phân phối điện, ví dụ:

a.) ASAI ≥ 9998, SAIFI < 1, CAIDI < 2h

b.) ASAI ≥ 99975 cho thành phố, ASAI ≥ 99973 cho nông thôn,CAIDI < 270 phút, SAIDI < 187 phút

c.) SAIFI = 0,75 cho nhà ở; 0,6 cho thương mại, SAIDI = 65 phút cho nhà ở,

45 phút cho thương mại, SAIDI = 1, SAIFI = 80 phút cho các cửa hàng lớn

Các hệ thống điện khác nhau có các chỉ tiêu độ tin cậy khác nhau căn cứ vào tình hình địa phương, trên cơ sở phân tích kinh tế cụ thể

1.3.3 Nguyên nhân gây ra sự cố lưới phân phối

Độ tin cậy cung cấp điện bị giảm là do các nguyên nhân gây ra gián đoạn dịch vụ bao gồm các nguyên nhân sau:

- Do các nguyên nhân chưa biết hoặc chưa rõ ràng: Sự gián đoạn của khách hàng là

do không có nguyên nhân rõ ràng đã góp phần vào việc cắt điện

- Lịch trình mất điện: Sự gián đoạn của khách hàng là do ngắt điện ở một thời gian biết trước với mục đích để bảo trì, bảo dưỡng hoặc sửa chữa nguồn điện

- Mất nguồn cung cấp: Sự gián đoạn của khách hàng là do các vấn đề trong hệ thống điện cung cấp với số lượng lớn

- Hệ thống kết nối điện: Sự gián đoạn của khách hàng là do lỗi từ kết nối điện tự do với các mạch năng lượng

- Do các nguyên nhân từ sét: Sự gián đoạn của khách hàng là do sét gây ra hỏng ở hệ thống phân phối dẫn đến sự cố mất điện hoặc bị hỏng ở đèn điện

- Do các nguyên nhân từ thiết bị bảo vệ: Sự gián đoạn của khách hàng là do lỗi của thiết bị đã được sử dụng trong một thời gian dài mà không được bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên liên tục

- Do thời tiết bất lợi: Sự gián đoạn của khách hàng là do các yếu tố về thời tiết như mưa, băng, tuyết, gió, nhiệt độ khắc nghiệt, mưa lạnh, sương giá hoặc các điều kiện bất lợi khác

- Do các yếu tố về con người: Sự gián đoạn của khách hàng là do sự kết nối hoặc sự làm việc của các nhân viên với hệ thống điện

- Do các yếu tố ngoại cảnh khác: Sự gián đoạn của khách hàng là do sự kiểm soát của các thành phần như động vật, xe cộ và các đối tượng khác

1.3.4 Các số liệu thống kê về các nguyên nhân sự cố

Nguyên nhân từ các loài động vật và thời tiết bất lợi cũng làm ảnh hưởng đáng kể đến độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện cụ thể như sau:

- Sóc

Sóc là một mối quan tâm đáng tin cậy cho tất cả các hệ thống phân phối trên không gần rừng khu vực Sóc sẽ không leo lên cột điện mà chúng sẽ nhảy vào từ những cây cối gần đó và nguyên nhân gây ra lỗi bằng cách chuyển tiếp các thiết bị căn cứ với giai đoạn dây dẫn Trong số hơn 365 loài trên khắp thế giới độ tin cậy mối quan tâm chủ yếu là với nhũng con sóc màu xám và màu đỏ Dưới đây là một số hình ảnh lỗi do sóc

- Chim

Chim là nguyên nhân phổ biến nhất của các đứt gãy động vật trên hệ thống truyền tải, trạm biến áp cách điện không khí Các loại khác nhau của các loài chim gây ra các lỗi khác nhau, có nhiều loại chim khác nhau như chim làm tổ, chim ăn thịt, chim gõ kiến…Chim lồng thường làm tổ trên tháp lưới mắt cáo, cột, và trong trạm biến áp Vật liệu làm tổ có thể gây ra lỗi và phân chim có thể gây ô nhiễm chất cách điện

- Thời tiết bất lợi chủ yếu là do mưa bão gây nên

Trong mùa mưa bão năm 2004 và 2005 các cơn bão đã đổ bộ và gây ra thiệt hại lan rộng hệ thống phân phối, cơn bão đã trở thành một chủ đề quan trọng đối với độ tin cậy phân phối điện Dưới đây là hình ảnh của hệ thống phân phối bị thiệt hại gây ra bởi cơn bão Điều này nhấn mạnh phạm vi thiệt hại mà cơn bão có thể không bao gồm

hệ thống chi phí thiệt hại, tổn thương hệ thống ngầm và lũ lụt

H 1.13: Hệ thống phân phối điện bị thiệt hại H 1.14: Đường dây trên không bị thiệt hại

H 1.15: Trạm biến áp bị hư hỏng H 1.16: Cột bê tông bị phá vỡ trong cơn bão

1.3.5 Các biện pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối

1.3.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy

1 Các yếu tố bên trong

- Sơ đồ kết dây lưới phân phối: Có ý nghĩa rất lớn đối với độ tin cậy của lưới vì nó

ảnh hưởng đến khả năng dự phòng khi sự cố hoặc bảo dưỡng đường dây, khả năng thay đổi linh hoạt sơ đồ kết dây Một sơ đồ lưới phân phối hợp lý và có khả năng kết

nối linh hoạt có thể giảm cường độ hỏng hóc và giảm thời gian mất điện cho phụ tải

- Chất lượng thiết bị phân phối: Ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ hỏng hóc của

lưới phân phối Các thiết bị đóng cắt như máy cắt điện, dao cách ly…trước đây có cường độ hỏng hóc và thời gian bảo dưỡng lớn Ngày nay với công nghệ hiện đại các thiết bị đóng cắt có độ bền cao, cường độ hỏng hóc nhỏ làm tăng đáng kể độ tin cậy

của lưới phân phối

- Mức độ hiện đại hóa của các thiết bị điều khiển và tự động hóa: Với các thiết bị thế

hệ cũ không có khả năng điều khiển từ xa, việc điều khiển lưới mất nhiều thời gian do phải đi thao tác tại chỗ đặt thiết bị Hiện nay áp dụng các thiết bị đo lường, điều khiển

từ xa và với sự trợ giúp của máy tính các chế độ vận hành được tính toán tối ưu giúp cho việc điều khiển lưới điện nhanh chóng và hiệu quả, do đó độ tin cậy của lưới phân

phối có thể tăng lên rất nhiều

- Mặt khác các thiết bị tự động như tự động đóng lại ( TĐL ), tự động đóng nguồn dự

phòng ( TĐN )… có thể loại trừ ảnh hưởng của các sự cố thoáng qua hoặc kịp thời cấp

nguồn dự phòng, do đó giảm cường độ hỏng hóc của lưới điện

- Kết cấu đường dây và trạm biến áp: Thời gian sửa chữa bảo dưỡng đường dây và

trạm biến áp phụ thuộc nhiều vào kết cấu, nếu kết cấu hợp lý có thể làm giảm thời gian

sửa chữa phục hồi thiết bị do đó làm giảm thời gian mất điện cho các phụ tải

- Trình độ đội ngũ cán bộ, công nhân làm công tác vận hành và sửa chữa sự cố: Thời

gian tìm và xử lý sự cố phụ thuộc nhiều vào trình độ tổ chức và tay nghề công nhân trong hệ thống quản lý vận hành lưới phân phối Để giảm thời gian sửa chữa phục hồi cần có phương pháp tổ chức khoa học và đội ngũ cán bộ công nhân có tay nghề cao

2 Các yếu tố bên ngoài

- Thời tiết: Thời tiết bất thường như mưa, sét ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn vận

hành đường dây và trạm biến áp: mất điện đường dây, hư hỏng cách điện đường dây,

hư hỏng trạm biến áp…Hàng năm số lần mất điện do sét đánh ở lưới phân phối rất

nhiều, nhất là ở vùng núi, vùng có mật độ sét cao

- Môi trường: Môi trường ô nhiễm hoặc những vùng ven biển cũng ảnh hưởng đến

độ bền cách điện của các thiết bị phân phối, đường dây và trạm biến áp, do đó có thể làm tăng cường độ hỏng hóc của lưới phân phối

1.3.5.2 Phân tích độ tin cậy của lưới cáp ngầm và lưới điện trên không

Sự khác biệt giữa lưới cáp ngầm và đường dây trên không

- Đường dây trên không chịu tác động của môi trường là chính

Ta thấy nguyên nhân sự cố 2 loại đường dây khác nhau nhiều

Vật liệu già hóa là nguyên nhân cao nhất gây sự cố cáp Hư hại do đào bới vào cáp

và phá hoại là nguyên nhân quan trọng thứ 2 gây sự cố, tiếp theo là quá tải hoặc liên quan đến tải Các yếu tố ảnh hưởng đến hỏng cáp cần lưu ý là: yếu tố sản xuất, công nghệ sản xuất, năm sản xuất, lịch sử bảo quản cáp và cách thức đào lấp cáp Sự cố đường dây trên không do các yếu tố khách quan là chính, liên quan đến cây cối và thời tiết

Về thời tiết yếu tố ảnh hưởng là vị trí địa lý, nhiệt độ trung bình và lượng mưa hàng năm

1.3.5.3 Các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới điện

Mục đích nâng cao độ tin cậy: Nâng cao độ tin cậy là một trong những việc làm rất cần thiết nhằm đáp ứng yêu cầu của phụ tải điện, đạt được mức tin cậy hợp lý của lưới phân phối điện

1 Các giải pháp hoàn thiện cấu trúc lưới điện

a Tái cấu trúc hệ thống phân phối điện

Tái cấu trúc bao gồm các công việc nhằm nâng cao khả năng tải, nâng cao độ tin cậy

Khả năng tải của lưới phân phối điện thể hiện ở giới hạn điện áp các nút tải, giới hạn tải theo nhiệt độ ở đường dây và máy biến áp

Độ tin cậy thể hiện ở các chỉ tiêu đã nêu trên Nâng cao khả năng tải cũng là nâng cao độ tin cậy vì khi khả năng tải cao hơn thì nguy cơ vi phạm khả năng tải trong vận hành dẫn đến cắt điện cũng thấp hơn

Tái cấu trúc bao gồm các loại công việc sau:

- Đặt tụ điện

- Tăng tiết diện dây, làm thêm đường dây mới

- Thay đổi sơ đồ lưới điện, đặt thêm thiết bị phân đoạn, thiết bị tự động như tự đóng lại, dao cách ly tự động

- Tự động hóa điều khiển vận hành

- Cải tiến hệ thống điều chỉnh điện áp

- Đặt thêm nguồn phân tán (ĐG)

b Khôi phục phục vụ (service restoration) nhanh

Hệ thống khôi phục phục vụ bao gồm các thiết bị thực hiện đặt trên lưới điện như: máy cắt, dao cách ly, tự đóng lại…và bộ phận điều khiển nhằm khôi phục nhanh cung cấp điện cho khách hàng

Tùy theo cấu trúc mà hệ thống phục hồi có thể:

- Phục hồi cấp điện một phần hay toàn phần phụ tải điện

- Thời gian phục hồi có thể rất nhanh hoặc chậm

Một công việc khó khăn là phải tìm kiếm sự cố gồm phần tử sự cố và vị trí sự cố

Có 2 phương pháp tìm sự cố: chẩn đoán và kiểm tra

Chẩn đoán dùng thiết bị đo đánh giá khách quan tình hình, kiểm tra có tính chủ quan dựa vào kinh nghiệm của kiểm tra viên

Đối với lưới điện nhiều cáp ngầm phương pháp khách quan hiệu quả hơn Một nửa

số hư hỏng cáp là do già hóa Dùng phương pháp chẩn đoán có thể thấy trước nguy cơ

sự cố và khắc phục trước khi xảy ra sự cố Tuy nhiên không thể dùng phương pháp này để chẩn đoán các sự cố do yếu tố khách quan như sét đánh, quá tải…đối với đường dây trên không

Đối với đường dây trên không phương pháp kiểm tra có hiệu quả vì các sự cố có tính ngẫu nhiên, do hoàn cảnh xung quanh đường dây gây ra Kiểm tra cây cối , sinh vật, thiết bị chống sét…có thể góp phần hạn chế sự cố Đối với cáp không thể kiểm tra được vì cáp nằm ngầm dưới đất

Tổn thất sự cố tăng khi thời gian khắc phục tăng

Cáp ngầm tin cậy hơn nhưng thời gian sự cố lâu hơn so với đường dây trên không

Do đó các chủ đường dây thường chú ý đến biện pháp chẩn đoán để hạn chế sự cố cáp,

dù chi phí chẩn đoán cao

* Phương pháp kiểm tra

Giám định hình ảnh: Dùng mắt thường quan sát đường dây từ mặt đất hay trực thăng từ trên không, quan sát cây cối, sinh vật…xem có nguy cơ xâm hại đường dây không Có thể quay camera để xem xét kỹ hơn Giám định âm thanh: đối với vầng quang, phóng điện bề mặt hay với đầu nối cáp Giám định nhiệt độ: đo nghiệt độ các chỗ nối…

Kết quả giám định được so với điều kiện giới hạn, nếu quá giới hạn thì sử lý, ví dụ ngọn cây gần đường dây hơn giới hạn cho phép thì phải chặt đi