Sử dụng thiết bị tự động DAS để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, áp dụng cho lưới điện phân phối TP nam định

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT - CB – Circuit Breaker: Máy cắt - CN – TTCN: Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp - CPU – Center Processing unit: Bộ xử lý trung tâm - FCB – Feeder Circuit Breaker:

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC 1

LỜI CAM ĐOAN 3

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

MỞ ĐẦU 8

CHƯƠNG 1: 11

HIỆN TRẠNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN LỰC THÀNH PHỐ NAM ĐỊNH 11

1.1 Tổng quan chung về kinh tế xã hội Thành phố Nam Định 11

1.1.1 Đặc điểm tự nhiên – kinh tế - xã hội 11

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội 13

1.2 Hiện trạng hệ thống điện của thành phố Nam Định và tình hình cấp điện 17

1.2.1 Nguồn cấp điện 17

1.2.2 Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt 20

1.2.3 Tình hình sử dụng điện hiện tại 20

1.2.4 Tình hình sự cố và qui trình phân vùng sự cố hiện tại đang hoạt động 21

1.2.5 Sự cần thiết phải nâng cấp, hiện đại hoá lưới điện 24

1.3 Các giải pháp phân đoạn tăng cường độ tin cậy đang được sử dụng trong 26

lưới phân phối trung áp 26

1.3.1 Lưới phân phối không phân đoạn 28

1.3.2 Lưới phân phối phân đoạn 29

1.3.3 Độ tin cậy lưới phân phối kín vận hành hở 31

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN DAS 33

2.1 Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối (DAS) 33

2.2 Hệ thống tự động phân phối cho các đường dây trên không 35

2.2.1 Hệ thống các thiết bị và tính năng của DAS – Giai đoạn 1 35

2.2.2 Hệ thống thiết bị và tính năng của DAS - Giai đoạn 2 43

2.3 Hệ thống tự động phân phối áp dụng cho các đường cáp ngầm 47

2.3.1 Cấu trúc hệ thống tự động phân phối ngầm 47

2.3.2 Phương pháp phát hiện sự cố và xử lý sự cố 48

2.3.3 Các thiết bị lắp tại trung tâm điều độ 49

CHƯƠNG 3: 50

SO SÁNH HỆ THỐNG DAS VỚI CÁC HỆ THỐNG 50

VÀ THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG KHÁC 50

3.1 Hiệu quả của DAS 50

3.1.1 Trên phương diện khoa học kỹ thuật 50

3.1.2 Trên phương diện kinh tế 50

3.2 So sánh hệ thống DAS và các hệ thống, thiết bị tự động khác dây trên không 51 3.2.1 Phân vùng sự cố bằng hệ thống tự động khép vòng phối hợp các Recloser 51

3.2.1.1 Giới thiệu chung về hệ thống tự động khép vòng 51

3.2.2 Các phương pháp tự động phân phối lưới điện ngầm khác 59

3.3 So sánh các thiết bị của hệ thống DAS và các thiết bị cùng tính năng 62

3.3.1 Các thiết bị đóng cắt 62

3.3.2 Hệ thống thông tin – thông tin giữa TCR và RTU 65

3.3.3 So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giữa TCM-TCR) 66

Chương 4: 67

ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ DAS CHO LƯỚI ĐIỆN 67

PHÂN PHỐI TP NAM ĐỊNH 67

4.1 Giới thiệu về lưới điện phân phối TP Nam Định 67

4.2 Ứng dụng công nghệ DAS cho một số lộ đường dây điển hình 67

4.2.1 Không phân đoạn 68

4.2.2 Phân đoạn dùng dao cách ly thông thường 70

4.2.3 Phân đoạn dùng Recloser 74

4.2.4 Phân đoạn sử dụng DAS 78

4.3 Nhận xét 84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, những vấn đề được trình bày trong luận văn này là nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, các kết quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ một tài liệu nào Có tham khảo một số tài liệu và bài báo của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác

Tác giả

Nguyễn Hùng Vĩ

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

- CB – Circuit Breaker: Máy cắt

- CN – TTCN: Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp

- CPU – Center Processing unit: Bộ xử lý trung tâm

- FCB – Feeder Circuit Breaker: Máy cắt

- FSI – Fault Detecting Indicator: Thiết bị chỉ thị phần sự cố

- FDR – Fault Detecting Relay: Rơ le phát hiện sự cố

- G - CRT: Màn hình đồ họa

- LBS – Load breaker switch: Cầu dao cắt tải

- LP – Laser printer: Máy in

- LPP: Lưới phân phối

- RTU – Remote terminal unit: Thiết bị đầu cuối

- REC – Reccloser: Thiết bị tự động đóng lại

- RMU – Ring main Switchgear: Tủ cầu dao phụ tải

- RF – Feeder Recloser: Recloser nhánh

- RM – Mid Point Recloser: Recloser trung gian

- RT – Tie Recloser: Recloser phân đoạn

- SCADA – Supervisory control and data Acquition System: Hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát

- SPS – Switch Power Supply: Cầu dao nguồn cấp

- TCM – Telecontrol of master: Máy chủ điều khiển từ xa

- TCR – Tlecontrol of Receiver: Bộ tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ xa

- TRD – Transducer: Bộ biến đổi

- VCB – Vacuum Switch breaker: Máy cắt chân không

- VS – Vacuum Switch: Cầu dao phụ tải chân không

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Lưới hình tia 28

Hình 2.1: Hệ thống tự động phân phối 34

Hình 2.2: Hệ thống tự động phân phối cho đường dây trên không 36

Hình 2.3: Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (hình tia) 38

Hình 2.4: Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (mạch vòng) 41

Hình 2.5 (a): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống hình tia 42

Hình 2.5 (b): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống mạch vòng 42

Hình 2.6: Cấu hình hệ thống của DAS giai đoạn 2 44

Hình 2.7: Điều khiển và giám sát lưới điện phân phối theo thời gian thực 46

Hình 2.8: Tự động phục hồi hệ thống phân phối 47

Hình 2.9: DAS cho lưới phân phối ngầm 48

Hình 3.1: Mô tả hệ thống 51

Hình 3.2: Sự cố tại đoạn CB đến RF 53

Hình 3.3: Sự cố tại đoạn RF đến RM 54

Hình 3.4: Sự cố từ đoạn RM đến RT 56

Hình 3.5: Sự cố phía nguồn cung cấp 57

Hình 4.1: Sơ đồ một sợi lộ 476 - E3.9 không sử dụng phân đoạn 68

Hình 4.2: Sơ đồ một sợi lộ 476 - E3.9 dùng DCL 70

Hình 4.3: Sơ đồ một sợi lộ 476 - E3.9 dùng Recloser 74

Hình 4.4: Sơ đồ một sợi lộ 476 - E3.9 phân đoạn bằng DAS 78

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Tổng hợp quy hoạch sử dụng đất 14

Bảng 1.2: Tổng hợp đơn vị đất ở 15

Bảng 1.3: Các thông số kỹ thuật của các trạm nguồn 110kV 18

Bảng 1.4: Đường dây trung thế hiện tại 2013 19

Bảng 1.5: Trạm biến áp hiện tại 19

Bảng 1.6: Danh sách các lộ trung áp 19

Bảng 1.7: Tình hình tiêu thụ điện năng TP Nam Định 21

Bảng 1.8: Thống kê sự cố trên lưới điện TP Nam Định 22

Bảng 3.1: Các phương pháp tự động phân phối cho các hệ thống ngầm 60

Bảng 3.2: Cầu dao khí SF6 (GS) và cầu dao chân không (VS) 62

Bảng 3.3: Các thiết bị đóng cắt 24kV đường dây phân phối trên không 62

Bảng 3.4: Các thiết bị đóng cắt 24kV cho đường cáp ngầm 64

Bảng 3.5: So sánh đường dây thông tin 65

Bảng 3.6: So sánh các phương pháp thông tin 66

Bảng 4.1: Thống kê số lần sự cố lộ đường dây 476 - E3.9 67

Điện lực TP Nam Định 67

Bảng 4.2: Bảng kết quả không phân đoạn 70

Bảng 4.3: Bảng kết quả phân đoạn bằng dao cách ly 73

Bảng 4.4: Bảng kết quả phân đoạn bằng Recloser 77

Bảng 4.5: Bảng kết quả phân đoạn bằng DAS 81

Bảng 4.6: So sánh kết quả các giải pháp phân đoạn 82

Bảng 4.7: So sánh chi phí đầu tư trong các giải pháp phân đoạn……… 83

Bảng 4.8: So sánh giá tiền do mất điện và chi phí đầu tư 83

trong các giải pháp phân đoạn 83

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Ngày nay, để phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế xã hội của đất nước, vấn đề đảm bảo chất lượng cung cấp điện có một vai trò hết sức quan trọng Việc áp dụng các thành tựu mới, nhất là công nghệ tự động hoá để nâng cao chất lượng quản lý vận hành, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, phát huy hiệu quả kinh tế, tiết kiệm lao động là một yêu cầu rất bức thiết

Đối với hệ thống điện ở nước ta, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ tự động

từ trước đến nay thường được quan tâm áp dụng cho các nhà máy điện công suất lớn và lưới điện truyền tải 220kV, 500kV Tự động hoá lưới điện phân phối hiện nay sử dụng chủ yếu các rơle tự động đóng lặp lại (F79), tự động sa thải phụ tải theo tần số (F81), tự động điều chỉnh điện áp (F90)

Đề tài này nhằm đi sâu nghiên cứu ứng dụng giải pháp tự động cô lập điểm

sự cố bằng công nghệ DAS (Distribution Automation System) áp dụng cho lưới phân phối trung áp Việt Nam, nhằm khắc phục tình trạng kéo dài thời gian mất điện trên diện rộng của khách hàng do cách xử lý sự cố kiểu thủ công Từng bước nghiên cứu đưa vào chức năng tự động hoá cho từng phần tử, từng bộ phận rồi mở rộng dần cho cả hệ thống

2 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, ở hầu hết các nước có nền kinh tế phát triển, vấn đề chất lượng điện năng không chỉ thể hiện ở các chỉ tiêu điện áp, tần số, suất sự cố mà còn một chỉ tiêu rất quan trọng đó là tổng số giờ mất điện bình quân của khách hàng trong một năm Đối với lưới điện phân phối trung áp Việt Nam hiện nay, khi có sự cố vĩnh cửu thì toàn bộ phụ tải trên tuyến sự cố sẽ bị mất điện sau khi máy cắt đầu nguồn tự đóng lại không thành công Nhiều phụ tải ngoài vùng sự cố sẽ bị ngừng cung cấp điện một cách không cần thiết Nếu trên tuyến có các dao cách ly (DCL) phân đoạn, việc phân vùng sự cố sẽ được thực hiện thủ công làm kéo dài thời gian mất điện của khách hàng

Mục tiêu của đề tài nhằm nghiên cứu ứng dụng công nghệ DAS vào lưới điện phân phối trung áp là cô lập nhanh và chính xác điểm sự cố để cấp điện lại cho các khu vực góp phần giảm thiểu thời gian và phạm vi mất điện của khách hàng

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là tìm hiểu khả năng áp dụng một số thành tựu mới trong lĩnh vực bảo vệ rơle tự động hoá, lĩnh vực thông tin liên lạc để cải thiện chất lượng vận hành lưới điện phân phối trung áp Việt Nam

Phạm vi nghiên cứu gồm các phần: tự động hoá phân vùng sự cố lưới điện trung áp 22 - 35 kV có dạng hình tia và mạch vòng kín vận hành hở Đây là nội dung nghiên cứu trọng tâm của đề tài

4 Mục tiêu và nội dung của luận văn

Luận văn tập trung nghiên cứu tính năng và những ưu việt của công nghệ tự động phân phối DAS Đồng thời xem xét đến hiện trạng, phương hướng phát triển của lưới điện phân phối trong tương lai Từ đó tính đến khả năng ứng dụng của công nghệ này trên lưới phân phối thành phố Nam Định nói riêng và tỉnh Nam Định nói chung nhằm nâng cao chất lượng cung cấp điện

Với mục tiêu và phương pháp nghiên cứu trên, luận văn sẽ bao gồm các nội dung chính như sau:

- Hiện trạng và phương hướng phát triển của lưới điện phân phối thành phố Nam Định

- Một số vấn đề trong vận hành hệ thống tự động phân phối điện DAS

- Nguyên lý làm việc của hệ thống DAS

- Áp dụng DAS cho hệ thống cáp ngầm và đường dây trên không

- Phân tích, tính toán tính kỹ thuật khi áp dụng DAS cho một số lộ đường dây điển hình

Để hoàn thành luận văn này, đầu tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành

và lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Quốc Thống, người đã luôn chu đáo, tận tình và có những nhận xét góp ý, chỉ đạo kịp thời

Tác giả xin chân thành cảm ơn những nhận xét góp ý, tạo điều kiện thuận lợi

và sự giúp đỡ tận tình của Viện SĐH Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các thầy

cô giáo của Bộ môn Hệ thống điện - Viện Điện - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và bạn bè đồng nghiệp trong quá trình làm luận văn

Mặc dù đã hết sức cố gắng song do thời gian và khả năng còn hạn chế, luận văn còn có thiếu sót và hạn chế, tác giả rất mong nhận được sự đánh giá, góp ý của quý thầy cô giáo và bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn này

CHƯƠNG 1:

HIỆN TRẠNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN LỰC

THÀNH PHỐ NAM ĐỊNH 1.1 Tổng quan chung về kinh tế xã hội Thành phố Nam Định

1.1.1 Đặc điểm tự nhiên – kinh tế - xã hội

 Phía Đông Nam tiếp giáp với Nam Trực

 Phía Tây Nam tiếp giáp Vụ Bản

 Phía Tây Bắc tiếp giáp với Mỹ Lộc

 Phía Bắc, Đông Bắc tiếp giáp với Vũ Thư tỉnh Thái Bình

Thành phố Nam Định cách thủ đô Hà Nội 90km về phía Đông Nam Cách thành phố Hải Phòng 100km về phía Tây Nam Giao thông qua thành phố Nam Định tương đối thuận tiện có đường quốc lộ 10 từ Thái Bình đi Ninh Bình chạy qua

và đường quốc lộ 21 nối thành phố với Quốc lộ 1A, ngoài ra còn có các tuyến quốc

lộ 21B đi các Trực Ninh, Hải Hậu, Giao Thuỷ, Xuân Trường Tỉnh lộ 55 đi Nghĩa

Hưng, tỉnh lộ 38 đi Lý Nhân (Hà Nam) Thành phố Nam Định còn có tuyến đường

sắt Bắc Nam chạy qua, ga Nam Định là một trong những ga lớn trên tuyến đường sắt thuận tiện cho hành khách đi trên các thành phố lớn trên cả nước

Phường: Trần Tế Xương, Hạ Long, Ngô Quyền, Vị Xuyên, Vị Hoàng, Nguyễn Du, Bà Triệu, Cửa Bắc, Trần Hưng Đạo, Phan Đình Phùng, Năng Tĩnh, Trần Đăng Ninh, Trường Thi, Văn Miếu, Quang Trung, Lộc Hạ, Lộc Vượng

Xã: Mỹ Xá, Lộc An, Lộc Hoà, Nam Phong, Nam Vân

1.1.1.1.2 Địa hình và địa chất

Thành phố Nam Định hiện có diện tích 4640ha Địa hình tương đối bằng phẳng, dọc theo đường Mạc Thị Bưởi, Vị Xuyên, Lê Hồng Phong là trung tâm Thành phố Các khu vực này đã được xây dựng ổn định và chi tiết khá hoàn chỉnh

Các khu vực dọc theo quốc lộ 10 là các khu công nghiệp và khu đô thị, khu tái định cư mới được xây dựng gần đây

1.1.1.1.3 Khí hậu

Thành phố Nam Định thuộc tỉnh Nam Định nằm trong vùng đồng bằng Bắc

Bộ chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa nhiệt đới ẩm Hàng năm trong vùng có hai mùa rõ rệt là mùa mưa nóng ẩm, mưa nhiều từ tháng 5 đến tháng 10 gió chủ đạo là gió Nam và Đông Nam và mùa ít mưa từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, gió chủ đạo

là gió Bắc và Đông Bắc, lượng mưa trung bình hàng năm là 1.700mm – 1800mm Nhiệt độ trung bình hàng năm là 23,50 nhiệt độ cao nhất trung bình hàng năm là 390 Nhiệt độ thấp nhất trung bình hàng năm là 150 Số giờ nắng trong năm:1.400 – 1.650 giờ

Độ ẩm trung bình hàng năm 84%, là khu vực có độ ẩm cao Mùa mưa cũng

là mùa thường có gió bão xuất hiện, một năm trung bình có 3 đến 4 cơn bão đổ bộ vào Bắc Bộ ảnh hưởng đến Nam Định

1.1.1.1.4 Thủy văn

Thành phố có hai con sông lớn chảy qua là sông Hồng và sông Đào (Sông Nam Định) nối từ sông Hồng và chảy qua giữa lòng thành phố là một trong những nút giao thông quan trọng về đường thuỷ cũng như có vị trí quan trọng trong việc phát triển thành phố trong tương lai, thường về mùa mưa dòng sông này chịu ảnh hưởng trực tiếp của mực nước lũ sông Hồng

Qua số liệu thuỷ văn thống kê từ năm 1904 đến năm 1986, mực nước lớn nhất sông Đào hàng năm về mùa mưa thường cao hơn mức 4,7 mét đến 5,3 mét Đặc biệt có những năm mực nước dâng cao như năm 1945 là 5,7 mét, năm 1996 là 5,9 mét, năm 1986 là 6,15 mét

Trung tâm thành phố còn có Hồ Vị Xuyên và Hồ Truyền Thống, tổng diện tích các hồ khoảng 15 ha Mực nước max về mùa mưa từ 3,5 đến 4,5 mét, sâu trung bình 2 đến 2,4 mét Cả hai hồ này bị ô nhiễm nặng nề do không có không có nước đối lưu và có một số cống nước thải chảy vào hai hồ này

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội

1.1.2.1 Công nghiệp:

Trước đây trên địa bàn thành phố Nam Định chỉ có nhà máy liên hợp Dệt, trong chiến tranh nơi đây là một trong những mục tiêu tấn công của không quân Hoa Kỳ Tại nơi này quân ta đã bắn rơi nhiều máy bay và bắt sống nhiều phi công

Vì thế Nam Định còn biết đến với cái tên “ Thành phố dệt anh hùng”

Hiện nay, thành phố được biết đến như là một khu trung tâm phát triển chiến lược của ngành Dệt – may Với trên hai mươi doanh nghiệp dệt may đang hoạt động trên địa bàn có một số doanh nghiệp có tiềm lực lớn như: Công ty THHH dệt Nam Định, công ty CP may Sông Hồng, Công ty CP may Nam Định, công ty THHH Youngone (Hàn Quốc)… Ngoài ra hiện nay nhiều khu công nghiệp đã được quy hoạch và đi vào hoạt động như khu công nghiệp Hoà Xá, khu công nghiệp Mỹ Trung, cụm công nghiệp An Xá Đó là những cơ sở tạo nhiều công ăn việc làm cho đội ngũ lao động trong tỉnh Sản xuất công nghiệp chiếm tỉ trọng không nhỏ trong

cơ cấu kinh tế của thành phố

Ngoài ra còn một số doanh nghiệp, xí nghiệp may nhỏ khác ở trong tình trạng sản xuất cầm chừng, kém hiệu quả, vốn hạn hẹp, chưa đáp ứng được nhu cầu thị trường trong nước và xuất khẩu

1.1.2.2 Thương mại và dịch vụ:

Trong những năm gần đây ngành thương mại và dịch vụ của thành phố phát

tăng nguồn thu ngân sách, giải quyết việc làm cho thành phố và cho tỉnh Đặc biệt các hoạt động dịch vụ, nhất là hoạt động thương mại đã góp phần thúc đẩy các ngành kinh tế, cung ứng dịch vụ cho sản xuất và đời sống nhân dân trong thành phố theo xu hướng ngày càng tăng và thuận tiện

Để đáp ứng nhu cầu phát triển chung, những năm vừa qua đã xuất hiện nhiều ngành nghề, cửa hàng kinh doanh theo hình thức tự chọn cả của doanh nghiệp nhà nước và doanh nghiệp ngoài quốc doanh

Thành phố Nam Định là nơi tập trung nhiều di tích lịch sử văn hoá như khu văn hoá di tích lịch sử Đền Trần thờ các vua đời Trần, khu văn hoá di tích lịch sử Tức Mạc xưa là phủ Thiên Trường là quê hương các vua Trần và danh nhân Hưng Đạo Vương Trần Quốc Tuấn

1.1.2.3 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội đến năm 2015

1.1.2.3.1 Một số nét về quy hoạch phát triển đô thị thành phố Nam Định

a) Quy hoạch không gian phát triển kinh tế xã hội

 Vài nét về tổng quan:

Thành phố Nam Định tập trung các cơ quan đầu não của tỉnh như tỉnh Uỷ,

Uỷ ban nhân dân Tỉnh, tập trung các cơ quan đầu não của Đảng, Nhà nước

2 Đất công trình công cộng (y tế, giáo dục, văn hoá ) 283.04 6.10

3 Đất cây xanh – thể dục thể thao 245.92 5.30

4 Đất giao thông – quảng trường – bãi đỗ xe 190.24 4.10

5 Đất trồng trọt 1,396.64 30.10

1 Đất cơ quan không thuộc quản lý hành chính thành phố 477.92 10.30

2 Đất các trường Đại học, Cao đẳng, Trung học CN 306.24 6.60

1 Đất công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp 88.16 1.90

b) Phát triển hệ thống giao thông

Các chỉ tiêu phát triển:

Mạng giao thông trên địa bàn thành phố được nghiên cứu, quy hoạch trên cơ

sở thống nhất với mạng lưới giao thông của cả tỉnh, đã được xác định tại quy hoạch chung của cả tỉnh Nam Định

Việc quy hoạch phát triển mạng lưới giao thông của thành phố phải tuân thủ các yêu cầu của khu vực, đồng thời phải đảm bảo được các yêu cầu trước mắt và lâu dài

c) Phát triển hệ thống cấp nước

Phát triển hệ thống cấp nước đảm bảo cho nhu cầu hiện tại và đáp ứng được

sự phát triển trong tương lai

Hệ thống cấp nước phải từng bước hiện đại hóa, công nghệ tiên tiến đảm bảo chất lượng, tiết kiệm và thoả mãn được nhu cầu đa dạng của người dân Hình thành các tổ chức kinh doanh và quản lý nước có đủ năng lực, huy động mọi thành phần kinh tế tham gia phát triển ngành nước Cải tạo, nâng cấp xây mới hệ thống hiện có, đảm bảo chất lượng cấp nước

Đảm bảo tất cả người dân được cấp nước sạch với bình quân đầu người vào năm 2011 là 20 lít/người/ ngày

Tăng cường công tác quản lý sao cho giảm tỉ lệ thất thoát nước kỹ thuật xuống còn 14% đến 19%, giảm tỉ lệ thất thu tài chính xuống dưới 10%

d) Phát triển hệ thống thông tin liên lạc

Hiện nay, ngành bưu chính viễn thông phát triển không ngừng, đó là do sự cạnh tranh giữa các tập đoàn bưu chính viễn thông làm gia tăng số lượng, chất lượng đảm bảo đáp ứng được nhu cầu thông tin liên lạc của nhân dân trên địa bàn thành phố

e) Phát triển nhà ở và các khu đô thị mới

Trên địa bàn thành phố ngoài những khu phố cũ đã hình thành nhiều khu dân

cư, đô thị mới Được xây dựng trên cơ sở quy hoạch chi tiết hoàn chỉnh như:

Khu đô thị Hoà Vượng, Khu đô thị Hoà Xá, trung tâm thương mại Nam Đồng bằng Sông Hồng

1.1.2.3.2 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020

a) Các quan điểm chủ đạo phát triển kinh tế xã hội

Chủ động kết hợp hài hoà trong quản lý xây dựng đô thị, phát triển kinh tế xã hội thành phố phù hợp với định hướng quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế của tỉnh

Phát huy mọi tiềm năng sẵn có và lợi thế của thành phố, khai thác và kết hợp

có hiệu quả các nguồn lực trên địa bàn, thúc đẩy sự hợp tác và liên kết cao với các địa phương khác trong và ngoài tỉnh, cùng tham gia tích cực vào quá trình hội nhập kinh tế

Kết hợp hài hoà giữa yêu cầu đẩy nhanh quá trình phát triển kinh tế và đô thị hoá, với phương châm phát triển bền vững, bảo vệ môi trường sinh thái, giải quyết các vấn đề xã hội, giữ gìn văn hoá truyền thống của con người Việt Nam Tăng cường vai trò lãnh đạo của Đảng, củng cố hệ thống chính trị, đảm bảo an ninh trật

tự đô thị, không ngừng nâng cao vật chất tinh thần của nhân dân và xã hội

Dựa trên các quan điểm chỉ đạo trên, phương hướng phát triển kinh tế xã hội thành phố được dự báo trên hai phương án:

• Phương án 1: là phương án khả thi, được chọn với mục tiêu ổn định, phát triển kinh tế, từng bước nâng cao vai trò, vị trí của thành phố trong tổng thể nền kinh tế của tỉnh Thành phố có những chủ trương chính sách phát triển kinh tế đảm bảo phát huy các nguồn lực, tiềm năng thế mạnh, lợi thế so sánh của địa phương với việc khai thác triệt để và hiệu quả các nguồn lực kinh tế trung ương, thành phố trên địa bàn, đảm bảo sự phát triển ổn định bền vững theo mục tiêu phát triển chung của tỉnh

• Phương án 2: có tính tới sự phát triển kinh tế ở nhịp độ tương đối cao trên địa bàn toàn thành phố, tình hình kinh tế khu vực, có sự phát triển tích cực, sự kết hợp hài hoà giữa thành phố với các địa phương khác có hiệu quả, đầu tư nước ngoài vào thành phố tăng mạnh

1.2 Hiện trạng hệ thống điện của thành phố Nam Định và tình hình cấp điện

1.2.1 Nguồn cấp điện

1.2.1.1 Hiện trạng nguồn cấp điện

a) Nguồn trạm 110kV và trạm trung gian

Lưới điện thành phố Nam Định nằm trong hệ thống lưới điện tỉnh Nam Định, được cung cấp từ hệ thống điện miền Bắc Các phụ tải tiêu thụ điện của thành phố được nhận từ các trạm 110kV sau:

- Trạm biến áp 110kV Phi Trường (E3.4) gồm 2 máy biến áp có công suất 2x25MVA, có các cấp điện áp 110/35/22kV

 Cấp 35 kV: Cung cấp cho thành phố Nam Định gồm xuất tuyến: 374-E3.4

 Cấp 22kV: Cung cấp cho thành phố Nam Định gồm các xuất tuyến:

472 Trạm biến áp 110 kV Khu Tám (E3.7) có 1 máy biến áp công suất 25MVA Trạm có cấp điện áp 110/22 kV

- Trạm Khu Tám cung cấp điện cho thành phố Nam Định bằng các xuất tuyến 471-E3.7, 472-E3.7, 475-E3.7, 476-E3.7 từ thanh góp 22 kV của trạm

- Trạm biến áp 110 kV Mỹ Xá (E3.9) có 1 máy biến áp công suất 40MVA với cấp điện áp 110/22 kV

- Trạm Mỹ Xá cấp điện cho thành phố Nam Định bằng các xuất tuyến: E3.9, 474-E3.9, 476-E3.9, 477-E3.9

473 Trạm biến áp 110 kV Trình Xuyên (E3.1) có 2 máy biến áp công suất 1x25+1x40MVA Trạm có cấp điện áp 110/22 kV

- Trạm E3.1 cấp điện cho thành phố Nam Định bằng xuất tuyến: 476-E3.1

b) Đường dây cấp điện cho trạm

Trạm Mỹ Xá E3.9 được cấp điện từ 2 trạm 220kV: E3.7 (qua hai lộ 174 và 175)

Trạm E3.7 được cấp tại thanh cái 110kV C11 và C12 của trạm qua 2 MBA AT1 và AT2

Trạm E3.4 được cấp điện từ trạm 220kV: E3.7 (lộ 174)

Trạm E3.1 được cấp điện từ trạm 220kV Ninh Bình qua 2 lộ 171 và 175

1.2.1.2 Thông số trạm nguồn

Thông số kỹ thuật và mang tải của các trạm 110kV cấp điện cho Thành phố Nam Định cho trong bảng sau:

Bảng 1.3: Các thông số kỹ thuật của các trạm nguồn 110kV

Tên trạm Công suất (MVA) Điện áp (kV) Tổng CS (MVA)

Phi trường (E3.4) T1:25 115/35/22 50

T2:25 115/35/22 Khu tám (E3.7) T3:25 115/22 25

Trình Xuyên T1:40 115/22 40

1.2.1.3 Hiện trạng lưới điện trung thế

Hệ thống lưới điện Thành phố Nam Định bao gồm các cấp điện áp 35, 22kV

Bảng 1.4: Đường dây trung thế hiện tại 2013

TT T/C

Đường dây trung thế (km) Tổng cộng 35kV 22kV

1 374 - E3.4 Đường Thanh Niên

2 471 - E3.7 Ô 17, Đường Cù Chính Lan, Đường Thanh Niên

3 473 - E3.7 Lộc Hạ, Hàn Thuyên, Sân vận động, Ô 18

4 475 - E3.7 Thượng Lỗi, Hàn Thuyên, Mạc Thị Bưởi, Bờ Hồ, Ng.Trãi

5 477 - E3.7 Vĩnh Mạc, Đường 38, Quang Trung,Trần Hưng Đạo, Hàng Cau, Bến

Ngự

6 471 - E3.9 Giải Phóng, Văn Miếu, Ngã Sáu, Trần Đăng Ninh

7 473 - E3.9 Văn Miếu, Nguyễn Văn Trỗi, Hàng Thao

8 476 - E3.9 Trần Nhân Tông, Kênh Gia, Đò Quan, Nam Vân, Nam Phong

9 477 - E3.9 Đường 10, Mỹ Xá, Mỹ Trọng

10 479 - E3.9 Khu công nghiệp Hoà Xá

11 476 - E3.1 Cụm Công nghiệp An Xá, Khu công nghiệp Hoà Xá

12 472 - E3.4 Trần Đăng Ninh, Hoàng Hoa Thám, Chợ Rồng

Trần Đăng Ninh, Đê Rặng Xoan, Đường Thanh Niên, Hồ Truyền

Nhận xét: Các tuyến đường dây trên không đặc biệt là những tuyến trong

khu vực nội thành hiện vẫn tồn tại tình trạng hành lang tuyến bị vi phạm, ảnh hưởng rất nhạy cảm khi thời tiết thay đổi, thường xuyên xảy ra sự cố trong mùa mưa bão Các tuyến cáp ngầm đang vận hành chất lượng không đồng đều, những tuyến mới được cải tạo xây dựng mới từ năm 1993 đến nay là đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật và khả năng cung cấp điện Đại đa số các tuyến xây dựng trước đây đều đã xuống cấp, không đảm bảo chất lượng (cách điện kém, tiết diện nhỏ ) nên mỗi khi

bị sự cố thời gian mất điện thường bị kéo dài

1.2.2 Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt

Đối với lưới phân phối 22kV, 35kV thiết bị đóng cắt chủ yếu được sử dụng

là dao cắt tải (LBS), tại nhiều trạm biến áp phân phối 22kV có lắp đặt thiết bị mở vòng chính (Ring main Unit- RMU)

Ngoài ra, tại một số vị trí trên lưới điện phân phối có sử dụng một số thiết bị đóng cắt khác như: Reclosed, cầu chì tự rơi

Nhận xét:

Trong những năm gần đây lưới điện phân phối trên địa bàn TP Nam Định được xây dựng và phát triển với tốc độ cao, phù hợp với nhu cầu tăng trưởng phụ tải Lưới điện phân phối TP Nam Định đã cải thiện đáng kể tình trạng vận hành, giảm tổn thất điện năng Tuy nhiên, cân đối với khả năng về vốn đầu tư hàng năm

và trên cơ sở lập kế hoạch cấp điện để đảm bảo duy trì cấp điện cho khách hàng với thời gian cắt điện ít nhất, quá trình chuyển đổi về 1 cấp điện áp phân phối chuẩn 22kV cũng cần được thực hiện trong thời gian dài

1.2.3 Tình hình sử dụng điện hiện tại

Theo số liệu thống kê, điện năng thương phẩm trên địa bàn TP Nam Định năm sau đều cao hơn năm trước Các mức tăng này tập trung vào chủ yếu ở các thành phần ánh sáng sinh hoạt, công nghiệp và thương mại dịch vụ Quy luật này phù hợp với cơ chế thị trường và chính sách đổi mới của nền kinh tế của tỉnh Nam Định nói chung và Thành phố nói riêng

Bảng 1.7: Tình hình tiêu thụ điện năng TP Nam Định

cố có những đường dây liên quan đến nhiều các đơn vị khác nhau nên quá trình điều tra và phân tích sự cố gặp nhiều khó khăn

Trong các vụ sự cố vĩnh cửu chủ yếu xảy ra do các điều kiện khách quan (chủ yếu là tài sản khách hàng) như: thời tiết diễn biến bất thường, hay xảy ra mưa giông, nắng nóng, chất lượng thiết bị không ổn định Mặt khác địa bàn TP Nam Định đang trong cao điểm thực hiện giải phóng mặt bằng, các đường dây trung thế đều đang đi qua các dự án đang san lấp mặt bằng ảnh hưởng không nhỏ đến vận hành các đường dây: Cao trình bị giảm thấp, xe chở đất san lấp mặt bằng thường xuyên quệt vào đường dây gây sự cố thoáng qua và vĩnh cửu, các đường dây và thiết bị lưới điện bị bám bụi bẩn ảnh hưởng đến cách điện của lưới điện Đặc biệt các tuyến cấp ngầm đi qua các khu giải phóng mặt bằng thường xuyên bị các đơn vị thi công cuốc vào cáp ngầm mặc dù đã được thông báo an toàn và treo biển cảnh giới Các nguyên nhân chủ yếu gây sự cố:

- Với đường dây trên không phần lớn là do vỡ sứ - chiếm khoảng 55-60% Trường hợp sự cố dẫn đến đứt dây, đứt lèo chiếm đến: 40% tổng số sự cố

- Với cáp ngầm nguyên nhân chính là do hỏng cáp, các đơn vị thi công đào vào cáp: chiếm 74,5%

Số liệu thống kê sự cố lưới điện TP Nam Định các năm gần đây được trình bày trong các bảng 1.8:

Bảng 1.8: Thống kê sự cố trên lưới điện TP Nam Định

- Trong Công ty Điện lực Nam Định, điều độ B3 là nơi chỉ huy, điều hành xử

lý sự cố bất thường cao nhất trên hệ thống lưới điện cao áp và trung áp Điều độ các Điện lực là nơi thừa hành mọi mệnh lệnh của B3 về xử lý sự cố lưới trung áp và là nơi chỉ huy cao nhất mọi sự cố bất thường trên lưới hạ áp

- Các đơn vị chịu trách nhiệm về chất lượng xử lý sự cố của mình trên lưới trung và hạ áp, không thể để một điểm sự cố phải sửa chữa nhiều lần

b) Xử lý sự cố:

- Khi máy cắt đường dây nhảy, trực trạm báo với trưởng ca điều độ biết và trưởng ca điều độ phải biết các thông tin như: bảo vệ Rơle nào tác động, tín hiệu nào báo, dòng cắt ngắn mạch nếu đo được có giá trị bao nhiêu; đường dây có còn điện hay không, máy cắt nhảy bao nhiêu lần, tình trạng dầu máy cắt, áp lực khí máy cắt, các thông tin từ khách hàng, thời tiết địa phương, áptômat hạ thế nhảy do quá tải hay do chạm chập

- Sau khi máy cắt nhảy 5 phút mới được đóng lại, nếu xấu phải phân đoạn xử

lý sự cố Trong một ca không được đóng điện quá hai lần Không được đóng điện

lại đường dây nếu máy cắt nhảy trong khi có gió cấp 6 trở lên, có hỏa hoạn ở vùng đường dây đi qua, hoặc có khách hàng báo có đứt dây

- Đối với những đường dây bị sự cố thoáng qua thì sau khi đóng lại tốt, điều

độ viên B3 căn cứ vào tình hình cụ thể giao Điện lực kiểm tra bằng mắt toàn tuyến

- Đối với máy cắt đường dây nhảy không tín hiệu, nhảy vượt cấp, tín hiệu báo sai B3 phải giao phân xưởng thí nghiệm kiểm tra sửa chữa

- Đối với những đường dây bị sự cố vĩnh cửu (ngắn mạch nhiều pha hay chạm đất) phải tiến hành phân đoạn, khoanh vùng, tách điểm sự cố, nhanh chóng cấp điện lại cho khách hàng

+ Khi phân đoạn phải dựa vào tín hiệu của Rơle bảo vệ, dòng cắt ngắn mạch (nếu đo được) khi máy cắt nhảy hoặc chất lượng từng đoạn đường dây để chọn điểm phân đoạn hợp lý

+ Đối với đường dây không đi qua khu vực dân cư đông đúc phải tiến hành kiểm tra sơ bộ bằng mắt từ đầu nguồn đến điểm phân đoạn không phát hiện gì mới được đóng điện vào đường dây

+ Đối với đường dây dài đi qua đồng ruộng, ao hồ, khu vực không có dân cư cho phép đến thẳng điểm phân đoạn tách đường dây không và đóng điện kiểm tra đường dây

+ Đối với đường cáp ngầm, phân đoạn tại các trạm điểm nút Phải kiểm tra cách điện bằng Mêgaôm tách đoạn cáp xấu mới đóng điện vào đường dây

+ Sau khi tách phần (điểm) sự cố, có thể dùng nguồn khác cấp điện lại cho phụ tải đang mất điện nhưng phải xem xét công suất lúc cao điểm, tránh quá tải Sau khi sửa chữa xong phải đưa về phương thức cơ bản vào giờ thấp điểm

hơn yêu cầu của khách hàng và phù hợp với xu hướng phát triển chung của lưới điện thì cần có giải pháp nhằm giải quyết vấn đề này

1.2.5 Sự cần thiết phải nâng cấp, hiện đại hoá lưới điện

1.2.5.1 Sự cần thiết thực hiện nâng cấp, hiện đại hoá lưới điện

Như các phần trên đã trình bày, lưới phân phối trung thế TP Nam Định đang được vận hành với 2 cấp điện áp khác nhau, kết cấu lưới đan xen giữa cáp ngầm và đường dây nổi gây khó khăn cho việc quản lý vận hành

Thiết bị đóng cắt phần lớn là cầu dao phụ tải hoặc tủ cầu dao phụ tải RMU Đây là những thiết bị thao tác đóng cắt bằng tay, khả năng xử lý cấp điện khi sự cố hoàn toàn phụ thuộc vào người vận hành dẫn đến thời gian xử lý sự cố kéo dài chưa đáp ứng được các chỉ tiêu về tổn thất của Công ty giao Ngoài ra còn gây ra các thiệt hại khác về chính trị và xã hội, thiệt hại về kinh tế Đây là một hạn chế của lưới điện TP Nam Định cần được khắc phục trong thời gian gần nhất

Sự tăng trưởng của mức sống cũng như sự phát triển của sản xuất đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện ngày càng cao của lưới điện Để nâng cao chất lượng phục vụ, cấp điện ổn định với độ tin cậy cao, để phục vụ hoạt động chính trị, văn hoá, xã hội của nhân dân và đáp ứng cho nhu cầu cuộc sống ngày càng cao của nhân dân đang

là đòi hỏi rất khắt khe đối với chi nhánh điện TP Nam Định Phương pháp đáp ứng hiệu quả nhất là áp dụng các tiến bộ khoa học để cải tiến cấu trúc và vận hành lưới điện

Ngày nay, có nhiều biện pháp để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu thời gian mất điện sự cố như nâng cao chất lượng quy hoạch, phát triển hợp lý

mô hình, kết cấu của các phần tử mạng phân phối, cải tiến công nghệ… Hệ thống DAS - Distribution Automation System, là một giải pháp công nghệ hợp lý và có hiệu quả của mạng phân phối ở khu vực đô thị phát triển cần nghiên cứu áp dụng DAS cho phép người vận hành có thể quản lý và điều khiển hệ thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại trung tâm điều độ Cụ thể như sau:

1- Toàn bộ lưới điện được hiển thị trên màn hình theo bản đồ địa lý, các thông tin chi tiết về thiết bị lưới điện được quản lý và theo dõi liên tục

2 - Giám sát và điều khiển lưới điện trên máy tính theo thời gian thực Có thể

đo các thông số dòng điện và điện áp của lưới điện tại các điểm nút Điều khiển đóng cắt thiết bị

3 - Tự động phân vùng và xử lý sự cố

4 - Mô phỏng hệ thống điện

5 - Quản lý cơ sở dữ liệu của hệ thống điện

1.2.5.2 Phương hướng phát triển lưới điện TP Nam Định

- Từng bước ngầm hoá, cải tạo sang lưới 22kV nhằm hạn chế những khó khăn trong công tác quản lý vận hành, đặc biệt khi xảy ra sự cố

- Tăng cường củng cố, đại tu và bảo dưỡng các thiết bị điện để kiện toàn lưới trung, hạ thế

- Tái cấu trúc lại hệ thống các thiết bị sẵn có trên lưới nhằm phát huy hết tối

ưu khả năng trên điều kiện hiện có

- Đẩy nhanh việc xây dựng mới các trạm biến áp hạ thế để san tải, giảm bán kính cấp điện cho các trạm hiện có

- Tiến hành lắp đặt tụ bù hạ thế mà trước hết trong năm 2013 sẽ là các trạm xây công cộng

- Từng bước nghiên cứu áp dụng các giải pháp công nghệ hiện đại theo định hướng của Công ty và Tập đoàn Điện lực Việt Nam

- Đối với các đường trục hạ thế từng bước sử dụng đồng bộ cáp ngầm hoặc cáp vặn xoắn ABC kết hợp sử dụng hệ thống công tơ mới nhằm nâng cao độ an toàn cung cấp điện và mỹ quan đô thị

- Bên cạnh đó, cần kết hợp với các biện pháp kinh doanh như lắp công tơ điện tử, hoán vị người ghi chỉ số v.v nhằm hạn chế những tổn thất thương mại, nâng cao hiệu quả kinh doanh điện

- Điện lực cùng chính quyền địa phương tăng cường tuyên truyền công tác bảo vệ an toàn cho người dân nhằm giảm thiểu tình trạng vi phạm hành lang lưới điện trong địa bàn dân cư

1.3 Các giải pháp phân đoạn tăng cường độ tin cậy đang được sử dụng trong lưới phân phối trung áp

Độ tin cậy cung cấp điện ở Việt Nam hiện nay còn rất thấp, do các nguyên nhân chính:

- Nguồn điện chưa đủ đáp ứng yêu cầu phụ tải

- Lưới điện không được hoàn chỉnh, từ lưới điện truyền tải 220 - 500kV đến lưới phân phối

Để nâng cao dần độ tin cậy của hệ thống điện cần thực hiện các biện pháp đồng bộ theo một trình tự nhất định, làm sao cho mức tin cậy đáp ứng được yêu cầu phụ tải với chi phí nhỏ nhất có thể

Để làm được việc này cần phải tiến hành nghiên cứu cẩn thận hiện trạng về

độ tin cậy của hệ thống điện, rút ra các thông số tin cậy đặc trưng của từng loại phần

tử Đồng thời nghiên cứu tìm giải pháp hợp lý nâng cao độ tin cậy, lập lộ trình thực hiện và đánh giá các chi phí liên quan Khi lựa chọn giải pháp cần chú ý đến việc tính toán chi phí thực hiện Chi phí này nhiều khi lớn đến mức làm cho giải pháp được lựa chọn trở thành không hiệu quả

Các phương pháp giải tích độ tin cậy hợp lý rất cần thiết để giải quyết vấn đề này

Điều quan trọng đầu tiên là xác định được mức độ tin cậy đáp ứng được yêu cầu của phần lớn phụ tải và cũng phù hợp với khả năng kinh tế của hệ thống điện

Phương pháp chia phụ tải ra làm 3 loại hộ 1, 2 và 3 như của Liên Xô cũ là khó áp dụng trong cơ chế thị trường Các doanh nghiệp dù là của nhà nước cũng họat động độc lập, theo đuổi lợi nhuận riêng của mình Không thể yêu cầu họ chấp nhận chi phí do mất điện để giảm bớt đầu tư cho ngành điện được Các phụ tải đều phải được đảm bảo độ tin cậy như nhau nếu họ trả cùng một giá điện Vấn đề này có thể khắc phục bằng cách định giá bán điện khác nhau cho các loại hộ tương ứng với

độ tin cậy và chất lượng của nguồn điện cung cấp

Phương pháp phân chia phụ tải thành các loại với giá chi phí khác nhau hợp

lý hơn, nhưng vấn đề nan giải nhất là định ra giá mất điện hợp lý cho các loại phụ tải

Như đã tổng kết hiện trạng độ tin cậy của lưới phân phối điện Việt Nam hiện nay, mới chỉ đưa ra các suất sự cố trên đường dây và trạm biến áp

Trong quy hoạch, thiết kế lưới điện, độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng chưa được xét một cách đầy đủ, cũng như chưa có biện pháp cụ thể hay đề xuất một

lộ trình cho việc tăng cường độ tin cậy Do còn hạn chế về các số lượng thống kê chính xác các lần mất điện của khách hàng, hậu quả mỗi lần mất điện và một số các

số liệu khác nên ở đây đưa ra một vài biện pháp nâng cao độ tin cậy lưới phân phối

Đối với lưới phân phối hiện nay ở Việt Nam các giải pháp có thể áp dụng để tăng cường độ tin cậy là:

 Giảm cường độ hỏng hóc 0 của các thiết bị, các đường dây trung áp… nhờ

sử dụng các thiết bị tốt hơn, tăng cường duy tu bảo dưỡng, thay thế đường dây, sử dụng cáp ngầm…

 Phân đoạn đường dây bằng cách lắp đặt thêm các máy cắt, dao cách ly phân đoạn trên cơ sở tính toán việc phân bố tối ưu các thiết bị này

 Tăng cường lộ dự phòng cấp cho phụ tải nhờ sử dụng các sơ đồ lưới điện kín vận hành hở, hay sử dụng mạch kép

 Ứng dụng hệ thống đo lường, điều khiển, giám sát tự động SCADA, sử dụng

hệ thống thông tin địa lý (GIS) làm cho việc phát hiện sự cố và thời gian công tác đóng cắt được nhanh hơn

 Xây dựng hệ thống thông tin khách hàng

 Xây dựng hệ thống quản lý sự cố mất điện

Trong các phương pháp trên, phương pháp phân đoạn đường dây bằng cách lắp thêm các máy cắt, dao cách ly các thiết bị phân đoạn tự động có thể coi là một phương pháp có tính khả thi cao đối với hiện trạng LPP đa phần là hình tia của nước

ta

1.3.1 Lưới phân phối không phân đoạn

Sơ đồ lưới không phân đoạn được thể hiện như hình 1.1a

Lưới phân phối trên hình 1.1a là lưới phân phối hình tia không phân đoạn Đối với lưới phân phối này, hỏng hóc ở bất kể chỗ nào cũng gây mất điện toàn bộ lưới phân phối Khi ngừng cấp điện công tác cũng vậy, toàn lưới phân phối xem như một phần tử

Cường độ hỏng hóc toàn lưới phân phối là:

Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4

Tmax1 Tmax2 Tmax3 Tmax4

Tmax1

Tmax1

Tmax1

Pmax1 Pmax2 Pmax3 Pmax4

Tmax1 Tmax2 Tmax3 Tmax4

Tmax1

Tmax1

Tmax1

Thiết bị phân đoạn

Thiết bị phân đoạn

Đo ạ n lướ i I , L I Đoạn lưới II, LII

TNĐSC = SC TSC (1.3)

TSC là thời gian sửa chữa sự cố

Thời gian ngừng điện công tác là:

TCT là thời gian trung bình một lần ngừng điện công tác

Tổng thời gian ngừng điện là:

P

T P T

1.3.2 Lưới phân phối phân đoạn

Để tăng cường độ tin cậy, lưới phân phối hình tia được chia làm nhiều đoạn bằng thiết bị đóng cắt có thể là dao cách ly hoặc máy cắt điện điều khiển bằng tay tại chỗ hoặc điều khiển từ xa

Trong trường hợp phân đoạn bằng dao cách ly, nếu xảy ra sự cố ở một phân đoạn nào đó, máy cắt điện đầu nguồn tạm thời nhảy, cắt toàn bộ lưới phân phối Dao cách ly phân đoạn được tách ra cô lập phần tử bị sự cố với nguồn Sau đó nguồn được đóng lại cấp điện cho phân đoạn nằm trước dao cách ly về phía nguồn

Như vậy khi xảy ra sự cố ở một phân đoạn nào đó thì phụ tải ở phân đoạn sự

cố và các phân đoạn sau nó (tính từ phía nguồn) bị mất điện trong suốt thời gian sửa chữa Còn phụ tải nằm trên phân đoạn trước phân đoạn sự cố về phía nguồn thì chỉ mất điện trong thời gian thao tác cô lập phân tử sự cố

Trong trường hợp phân đoạn bằng máy cắt điện, khi một phần tử bị sự cố máy cắt phân đoạn ở đầu phần tử sự cố sẽ cắt và cô lập phần tử sự cố, các phần tử nằm trước phần tử sự cố hoàn toàn không bị ảnh hưởng

Giải pháp phân đoạn làm tăng đáng kể độ tin cậy của lưới phân phối, giảm được tổn thất kinh tế do mất điện nhưng cần phải đầu tư vốn Do đó phân đoạn là một bài toán tối ưu, trong đó cần tìm số lượng, vị trí đặt và loại thiết bị phân đoạn

sử dụng sao cho được hiệu quả kinh tế cao nhất

Để tính toán độ tin cậy của lưới phân phối có phân đoạn, trước tiên cần đẳng trị các đoạn lưới thành đoạn lưới chỉ có một phụ tải nhờ sử dụng các công thức (1.5), (1.6) Các thông số độ tin cậy đẳng trị của các đoạn lưới tính theo (1.1) đến (1.4) Trên hình 1.1b là lưới phân phối phân đoạn gồm 2 đoạn và trên hình 1.1c là lưới phân phối đẳng trị của nó Tính từ nguồn, đoạn lưới I đứng trước, đoạn lưới II đứng sau

Ta tính độ tin cậy từng đoạn lưới

Đoạn lưới I: Đoạn I có thể bị ngừng điện do bản thân nó hỏng hoặc do ảnh

hưởng của sự cố trên đoạn lưới sau

- Đoạn I có cường độ ngừng điện là I và thời gian ngừng điện năm là TI (Nếu ngừng điện sự cố, ngừng điện công tác thì dùng công thức tương ứng để tính)

- Ảnh hưởng của sự cố trên các đoạn sau nó (đoạn II) phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn

- Nếu dùng máy cắt điện thì đoạn II hoàn toàn không ảnh hưởng đến đoạn I do đó:

Đoạn lưới II Đoạn II có thể ngừng điện do chính nó sự cố hoặc do ảnh

hưởng bởi sự cố các đoạn đứng trước nó Cụ thể ở đây là đoạn I

- Cường độ hỏng hóc của đoạn lưới II là 'II và thời gian ngừng điện năm là T'II

- Ảnh hưởng của đoạn I lên đoạn II là toàn phần không phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn, nghĩa là đoạn II chịu cường độ hỏng hóc và thời gian ngừng điện của đoạn I

I>II = 'I ; TI>II = T'ITổng số lần ngừng điện và tổng thời gian mất điện của đoạn II là:

II = 'II + I ; TII = T''II + TI

Do đó có thể rút ra kết luận chung như sau:

Các đoạn lưới phía sau chịu ảnh hưởng toàn phần của đoạn lưới phía trước, còn các đoạn lưới phía trước chịu ảnh hưởng không toàn phần của các đoạn lưới phía sau, ảnh hưởng này phụ thuộc thiết bị phân đoạn

Trong tính toán trên bỏ qua hỏng hóc của thiết bị phân đoạn và sử dụng thiết

bị phân đọan không phải bảo dưỡng định kỳ

1.3.3 Độ tin cậy lưới phân phối kín vận hành hở

Lưới phân phối hình tia phân đoạn nâng cao khá nhiều độ tin cậy so với lưới phân phối không phân đoạn Nhưng độ tin cậy vẫn còn rất thấp so với yêu cầu phụ tải Ở lưới phân phối phân đoạn khi một đoạn lưới ngừng điện, tất các các đoạn lưới phía sau nó phải ngừng cấp điện theo

Lưới phân phối kín vận hành hở gồm nhiều nguồn và nhiều đường dây phân đoạn tạo thành lưới kín nhưng khi vận hành thì máy cắt điện phân đoạn cắt ra để tạo thành lưới hở Khi một đoạn ngừng cấp điện thì chỉ phụ tải ở đoạn đó mất điện, còn các đoạn khác chỉ tạm ngừng cấp điện trong thời gian ngắn để thao tác, sau đó được cấp điện bình thường Lưới phân phối kín vận hành hở có độ tin cậy nâng cao rất nhiều, đặc biệt khi thao tác bằng thiết bị đóng cắt và phân đoạn được điều khiển từ

xa hoặc tự động hóa

Trong hệ thống lưới phân phối có thể chọn được các phương án đóng cắt, bắt

chọn cấu trúc lưới sau sự cố nhờ các thông số đo tức thời ở các thời điểm quan sát được trên lưới điện

Tính toán độ tin cậy của lưới phân phối khá phức tạp, phải sử dụng các mô hình tính toán lưới điện phức tạp, phải dùng máy tính điện tử Các bước tính toán như sau:

a) Khi xảy ra sự cố một hoặc hai đoạn lưới đồng thời nào đó, trước hết phải tìm xem thao tác như thế nào để có sơ đồ lưới sau sự cố tốt nhất theo thứ tự ưu tiên các chỉ tiêu sau:

- Không có phân đoạn nào quá tải

là công suất bị mất do sự cố Biết xác suất sự cố và công suất mất sẽ tính được các chỉ tiêu độ tin cậy cần thiết

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN DAS 2.1 Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối (DAS)

Tự động phân phối điện (DAS - Distribution Automation System) là hệ thống tự động kiểm soát chế độ làm việc của mạng phân phối, phát hiện và tách khỏi vận hành phần tử sự cố, phục hồi việc cấp điện cho phần còn lại của mạng phân phối Hệ thống này cho phép người vận hành có thể quản lý và điều khiển hệ thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại trung tâm điều độ DAS được áp dụng khá phổ biến ở các nước phát triển, đặc biệt ở Nhật DAS được áp dụng cho phép nâng cao một cách cơ bản độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu thời gian sự cố ở mạng phân phối Theo thực tế vận hành và đầu tư của Nhật Bản, mô hình dự án lắp đặt hệ thống DAS được phát triển qua 3 giai đoạn như sau:

Phát triển qua 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1:

Nhiệm vụ của giai đoạn này là phát hiện, loại trừ sự cố và nhanh chóng khôi phục cung cấp điện Để đạt được điều đó cần tiến hành lắp đặt các cầu dao tự động (Switch-SW) và các rơle phát hiện sự cố (FDR-Fault Detecting Relay) cho các đường dây trung thế Lắp đặt các thiết bị chỉ thị phần bị sự cố ở các trạm 110 kV

Trong giai đoạn 1, vùng bị sự cố được tự động cách ly bằng các thiết bị trên đường dây trung thế, không có các thiết bị giám sát quản lý tại Trung tâm điều độ (ADC)

Giai đoạn 2:

Lắp bổ sung các thiết bị đầu cuối (RTU - Remote Terminal Unit- RTU) và đường thông tin để tiếp nhận thông tin tại các vị trí lắp cầu dao tự động ở các đường dây trung thế

Tại các trạm trung gian lắp các bộ thu nhận điều khiển từ xa (TCR- Telecontrol Remote Unit) và các thiết bị khác để điều khiẻn và giám sát máy cắt đầu nguồn (FCB-Fault Circuit Breaker) Tại trung tâm điều độ lắp đặt hệ thống máy tính để hiển thị lưới trung thế dưới dạng đơn giản Dựa trên các thông tin thu được

từ xa, nhân viên vận hành tại trung tâm điều độ sẽ điều khiển đóng cắt các cầu dao

tự động để cách ly phần bị sự cố trên máy tính

Giai đoạn 3:

Giai đoạn 3 là nâng cấp các chức năng của Giai đoạn 2 Tại trung tâm điều

độ lắp đặt các máy tính mạnh để quản lý vận hành lưới phân phối trung thế hiển thị theo bản đồ địa lý và điều chỉnh tính toán tự động thao tác Sau khi triển khai xong giai đoạn 2 và 3 thì lưới điện có thể được giám sát và điều khiển từ xa

Các giai đoạn này và mối quan hệ giữa chúng được thể hiện trên hình 2.1

Hình 2.1: Hệ thống tự động phân phối Chú thích trong hình vẽ:

CPU - Center Processing unit: Bộ xử lý trung tâm

LP - Máy in kết dây

HC - Sao lưu ổ cứng

G - CRT CRT đồ họa

FCB - Feeder circuit breaker: Máy cắt đường dây

SW - Switch: Cầu dao

FDR - Fault detecting Relay: Rơle phát hiện sự cố

SPS - Cầu dao nguồn cấp

RTU - Remote terminal unit: Thiết bị đầu cuối

TCM - Máy chủ điều khiển từ xa

- Distribution Automation with remote control and supervision function:

Tự động phân phối bằng điều khiển và chức năng giám sát từ xa

- Computer-based Distribution Automation System: Hệ thống tự động phân phối bằng máy tính

- Hệ thống DAS được áp dụng khác nhau đối với mô hình lưới điện cụ thể trên không và cáp ngầm

2.2 Hệ thống tự động phân phối cho các đường dây trên không

2.2.1 Hệ thống các thiết bị và tính năng của DAS – Giai đoạn 1

2.2.1.1 Hệ thống thiết bị:

* Thiết bị lắp trên cột đường dây:

- SW (SWitch): cầu dao cắt tải tự động Tính năng của nó là:

+ Tự cắt mạch khi mất điện áp nguồn

+ Tự đóng lại khi điện áp phục hồi bằng Rơle tách sự cố-FDR, thời gian tác động được chỉnh định trước

+ Nếu sau khi đóng điện áp lại xuống mức nào nhất định nào đó (cài đặt theo

tỷ lệ % so với Udd), trong khoảng thời gian cài đặt trước thì SW sẽ tự động khoá bộ đóng lại

- SPS (Switch Power Supply): Máy biến điện áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động

* Thiết bị lắp trong trạm 110kV:

- FSI (Fault Section Indicator): Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố

- REC: Rơle tự động đóng lại

- FCB: máy cắt đường dây - FCB có tính năng sau:

+ Cắt được sự cố ở bất cứ thời điểm nào trong mạng phân phối thuộc xuất tuyến đó

+ Đóng lại và cắt nhanh sau TĐL nhờ trang bị REC

Sơ lược tổ hợp hệ thống trong Giai đoạn 1 được mô tả trên hình 2.2

Hình 2.2: Hệ thống tự động phân phối cho đường dây trên không

2.2.1.2 Tính năng

Quá trình phát hiện và cách ly vùng sự cố trên lưới trung thế bằng các thiết bị DAS được mô tả riêng cho đường dây trên không đối với hai loại mạch hình tia và mạch vòng

Hệ thống dây trên không hình tia - hình 2.3 và 2.5 (a):

Mạng trên không hình tia là mạng một nguồn, gồm một xuất tuyến có 01 máy cắt đầu nguồn nối tới đường dây phân phối trên không Trên tuyến dây đó có nhiều nhánh rẽ để cung cấp điện cho các phụ tải

+ Khi làm việc bình thường:

- Hệ thống ĐDK trung thế hình tia được mô tả điển hình gồm đường trục được phân thành 3 vùng a, b, d tại các điểm A, B, D và hai đường nhánh c, e tại các

điểm đầu nhánh C, E Trong đó A là vị trí tủ máy cắt đường dây tại các trạm 110

KV - FCB; các điểm còn lại là các vị trí đặt cầu dao tự động trên cột đường dây -

SW Trạng thái cấp điện bình thường, FCB và các SW ở trạng thái đóng

+ Khi có sự cố:

- Giả thiết sự cố xảy ra trên đường dây tại nhánh c, FCB thực hiện tác động cắt lần đầu tiên Khi FCB cắt, tất cả các SW trên đường dây trung thế tự động mở

do tín hiệu điện áp không còn

Tiếp theo, FCB tự động đóng lặp lại Khi FCB đóng lại - vùng a được cấp điện, tín hiệu điện áp xuất hiện ở phía cấp nguồn của SW tại vị trí - B Thiết bị FDR lắp đặt trong SW-B có điện áp sẽ tự động đưa ra lệnh đóng SW-B sau khoảng thời gian đặt trước: t1 =7s Cùng lúc đó, thiết bị FDR lắp trong SW-B cũng bắt đầu đếm thời gian xác nhận trạng thái t2 =5s SW-B đóng lại - vùng b được cấp điện Tín hiệu điện áp xuất hiện ở phía cấp nguồn của SW tại 2 vị trí: C, D Thời gian đặt trước tại vị trí đường trục D là 7 s và tại vị trí đầu nhánh C là 14 s Sau 7s từ khi vùng b có điện, SW- D đóng Vùng d được cấp điện Sau 14s từ khi vùng b có điện, SW- C đóng Nhánh c được cấp điện Nếu sự cố vẫn còn xảy ra ở nhánh c, rơle bảo

vệ của trạm phát hiện ra sự cố lần nữa và cắt nhanh FCB lần thứ hai SW-C tự động

mở do mất điện áp

Để phát hiện vùng sự cố, thiết bị cầu dao SW có chức năng tự động khoá ở vị trí mở - trong trường hợp khoảng thời gian giữa hai lần đóng và cắt nhỏ hơn thời gian đặt trước t2=5s Như vậy, SW-C bị khoá ở vị trí mở và vùng sự cố c được cô lập một cách tự động

Tiếp theo, FCB tự động đóng lặp lại lần nữa: SW-B, SW-D và SW-E lần lượt

tự động đóng lại theo nguyên lý trên và phần đường dây không bị sự cố được phục hồi hoạt động

- Thời gian quá độ để xử lý, tách điểm sự cố nhanh (chƣa đến 01 phút) Điều này là phù hợp với các mạng phân phối hiện đại

- Máy cắt xuất tuyến - FCB chỉ phải cắt và tự đóng lại hai lần cho một chu trình sự cố, khả năng cung cấp đủ hay không

Hình 2.3: Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (hình tia)

Hệ thống dây trên không mạch vòng - Hình 2.4 và 2.5 (b)

Mạng phân phối mạch vòng là mạng hai nguồn Để nâng cao khả năng an toàn cung cấp điện, mạng thường được chọn một điểm mở vòng, có bố trí tự động đóng lại khi mất điện đầu ra Việc bố trí DAS cho mạng phân phối hai nguồn cũng tương tự như mạng một nguồn

Hệ thống ĐDK trung thế mạch vòng được mô tả điển hình gồm đường trục được phân thành 6 vùng tại các điểm A, B, D, E, F Trong đó A là vị trí tủ máy cắt đường dây tại các trạm 110 kV: FCB; các điểm còn lại là các vị trí đặt cầu dao tự động trên cột đường dây: SW Điểm E là điểm mở của mạch vòng Thiết bị SW tại điểm E được cài đặt chức năng luôn mở khi có tín hiệu điện áp ở cả hai phía, chỉ đóng sau khi mất tín hiệu điện áp một phía với thời gian trễ tính toán trước lớn hơn tổng thời gian trễ của các phần tử SW có trên mạch vòng

Tự đóng lại lần đầu được thực hiện - FCB đóng (3) Sau 7 s, thiết bị SW tại

B đóng (4) Sau 7s tiếp theo, thiết bị SW tại C đóng (5) Do sự cố ở phần c, FCB của trạm tác động cắt lần thứ hai Khi FCB cắt, SW tại B và C tự động mở

Vì điện áp đường dây đã mất sớm hơn khoảng thời gian đặt trước t2=5s, nên SW-C bị khoá ở trạng thái mở Đối với SW-D, dao này sẽ bị khoá ở trạng thái mở

do người vận hành ra lệnh thực hiện (6)

Như vậy, vùng sự cố trong khoảng C và D đã được tự động cách ly.(7) FCB

tự đóng lại lần thứ hai, SW-B đóng (8) SW-E ở điểm nối vòng tự động đóng sau thời gian XL - time =60s cấp điện đến điểm D

Theo cách trên phần bị sự cố được cách ly tự động và điện áp được cấp lại Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố FSI của trạm có khả năng hiển thị một cách tự động vị

Tuy nhiên, việc điều khiển đóng SW-E trên thực tế sẽ không thực hiện tự động như vậy mà sẽ thông qua khâu kiểm tra của Điều độ viên tại trung tâm điều

độ Sau khi kiểm tra chính xác khả năng tải hỗ trợ của nguồn 2 có đủ cấp hay không, Điều độ viên mới cho phép đóng hay không đóng SW-E

Nhận xét:

- Trang bị hệ thống DAS cho mạng phân phối trên không mạch vòng cũng tương tự như mạng phân phối trên không hình tia Tuy nhiên, giữa chúng có điểm khác là trong mạch vòng có trang bị thêm Rơle đóng nguồn dự phòng ở trạng thái

mở vòng

-Phạm vi sự cố được thu hẹp rất nhiều Khi bị sự cố chỉ có phân vùng nằm giữa hai cầu dao tự động SW là mất điện cho tới khi khắc phục xong sự cố còn các phân đoạn còn lại chỉ mất điện trong thời gian tác động của hệ thống

- Do được cung cấp từ hai nguồn nên có xảy ra sự phân bố lại công suất trong mạch

- Thời gian xác định và cô lập vùng sự cố cũng tương tự như trong mạng hình tia nhưng có thêm khoảng thời gian cần thiết để đóng nguồn dự phòng Thực

tế, để đóng nguồn dự phòng trong các trường hợp này thì điều độ viên tại Trung tâm điều độ phải xác định năng lực mang tải hiện tại xem có đủ khả năng cung cấp đủ hay không