Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lưới điện trung áp thành phố nha trang

Lưới điện trung áp được trải dài dọc 4km bờ biển của Vịnh Nha Trang nên chịu ảnh hưởng rất lớn tới các thiết bị điện môi trường nhiễm mặn do đó việc nghiên cứu các giải pháp nâng cao độ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ VIỆT LINH

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO

ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP THÀNH PHỐ NHA TRANG

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60 52 02 02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017

Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Phản biện 1: PTS.TS ĐINH THÀNH VIỆT

Phản biện 2: GS.TS NGUYỄN HỒNG ANH

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà

Nẵng vào ngày 07 tháng 10 năm 2017

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa

- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài

Căn cứ quyết định số 26/2006/QĐ-TTg ngày 26 tháng 01 năm 2006 của Thủ Tướng Chính phủ về việc

“Phê duyệt lộ trình, các điều kiện hình thành và phát triển các cấp độ thị trường điện lực tại Việt Nam” thì đến sau năm 2022 sẽ phát triển thị trường “bán lẻ điện cạnh tranh” Điều này đặt ra yêu cầu cho ngành điện phải tự nâng cao, đổi mới chính mình nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm khi bán cho khách hàng, cụ thể chính là nâng cao độ tin cậy cung cấp điện (ĐTCCCĐ)

Căn cứ quyết định số: 345 / QĐ – ĐLKH ngày 28/02/2017 về việc giao kế hoạch sản xuất kinh doanh của cả năm 2017 của Tổng Giám Đốc KHPC thì kế hoạch chỉ tiêu độ tin cậy KHPC giao cho ĐLNT được đặc biệt chú trọng, mà trọng tâm chính là chỉ số SAIDI

Thành phố Nha Trang là thành phố biển, lưới điện trung áp được đầu tư xây dựng từ những năm 1999 (thuộc dự án WB của Ngân hàng thế giới) với cấu trúc lưới điện và công nghệ còn nhiều hạn chế, chỉ ứng dụng tự động hóa trong những thiết bị bảo vệ và các trạm biến áp chuyên dùng do khách hàng đầu tư

Với đặc thù là Thành phố du lịch, phụ tải tăng trưởng nhanh vì vậy áp lực cung cấp điện là rất cao Lưới điện trung áp được trải dài dọc 4km bờ biển của Vịnh Nha Trang nên chịu ảnh hưởng rất lớn tới các thiết bị điện (môi trường nhiễm mặn) do đó việc nghiên cứu các giải pháp nâng cao độ tin cậy nhằm đảm bảo cung cấp điện tốt hơn từ đó đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội chính trị của Thành phố cũng như Tỉnh Khánh Hòa

Tại Hội nghị nâng cao độ tin cậy hệ thống điện miền Trung ngày 31/03/2016, EVNCPC định hướng mục tiêu phấn đấu giảm các chỉ số ĐTCCCĐ năm sau giảm ít nhất 10 - 30% so với năm trước Đây là mục tiêu, cũng là thách thức không nhỏ đối với Điện lực Khánh Hòa (KHPC) nói chung và Điện lực Nha Trang (ĐLNT) nói riêng

Công tác nâng cao ĐTCCCĐ là mục tiêu then chốt trong năm 2017 của KHPC cũng như ĐLNT, do đó

để hoàn thành được cần phải có giải pháp và hướng đi cụ thể theo từng giai đoạn sao cho đảm bảo tối ưu và hiệu quả nhất về kỹ thuật – kinh tế

Hiện nay, tại ĐLNT thực hiện đầu tư lưới điện mới chỉ tập trung cho công tác giảm tổn thất điện năng, chống quá tải lưới điện, công tác nâng cao ĐTCCCĐ chỉ thực hiện bằng các giải pháp quản lý vận hành, nâng cao năng lực tay nghề của cán bộ nhân viên để rút ngắn thời gian thao tác, công tác

Vì vậy, nhằm phục vụ cho mục tiêu trong thời gian tới cần đề xuất những phương án phục vụ các giải pháp nâng cao ĐTCCCĐ cụ thể đối với từng tuyến trung áp, từng khu vực phụ tải nhằm giảm thời gian mất điện, số lần mất điện và số khách hàng mất điện qua đó thay đổi trực tiếp đến các chỉ tiêu ĐTCCCĐ

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đề tài nghiên cứu, tính toán đánh giá ĐTCCCĐ theo các chỉ tiêu được KHPC giao cho ĐLNT

- Đánh giá, đề xuất các giải pháp cụ thể để nâng cao ĐTCCCĐ, ứng dụng công nghệ kỹ thuật trong công tác quản lý vận hành (QLVH) lưới điện

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Lưới điện trung áp thuộc ĐLNT quản lý vận hành

- Phạm vi nghiên cứu: Độ tin cậy lưới điện trung áp của TP Nha Trang, từ đó đề ra các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng cung cấp điện, đem lại hiệu quả về kỹ thuật cũng như kinh tế

4 Phương pháp nghiên cứu

- Trên cơ sở lý thuyết về ĐTCCCĐ trong hệ thống điện, các chỉ tiêu được KHPC giao cho ĐLNT, đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện trung áp TP Nha Trang

- Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao ĐTCCCĐ, tính toán thực tế dựa trên chương trình Quản lý lưới điện của EVNCPC, sử dụng phần mềm PowerWorld Simulator version 16 của hãng PTI để mô phỏng lưới điện kiểm tra các phương án tách tải, kết lưới đảm bảo vận hành

- Từ số liệu chi tiết độ tin cậy cung cấp điện thực hiện năm 2016, sử dụng các hàm trong Excel để tính

toán lại các chỉ tiêu độ tin cậy dự kiến năm 2017 dựa trên các sự kiện (sự cố hoặc bảo trì bảo dưỡng)

trong năm 2016

5 Tên và bố cục đề tài

Căn cứ vào mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu, kết quả hướng đến thì đề tài được đặt tên là: “NGHIÊN

CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP THÀNH PHỐ NHA TRANG”

Luận văn gồm các chương sau:

Chương 1: Lưới điện Trung áp TP Nha Trang

Chương 2: Độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối TP Nha Trang

Chương 3: Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

CHƯƠNG 1: LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP TP NHA TRANG 1.1 TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN

1.1.1 Nguồn và phụ tải

a) Giới thiệu:

Lưới điện trung áp TP Nha Trang được nhận từ một TBA 110kV – E27 Mã Vòng với công suất là: (63 + 63) MVA Hiện nay, tình trạng mang tải của trạm E27 đạt ở mức ổn định từ 50 – 70% Ngoài nguồn điện

từ trạm E27 thì tại các xuất tuyến trung áp đều có liên lạc với các TBA 110kV lân cận như EBT; E31; E29

Hình 1.1: Mặt bằng một phần lưới điện TP Nha Trang b) Đặc điểm:

Lưới điện phân phối TP Nha Trang gồm có 14 tuyến trung áp, trong đó có 11 tuyến 22kV và 03 tuyến 35kV Lưới 22kV vận hành 3 pha trung tính trực tiếp nối đất còn lưới 35kV vận hành 3 pha trung tính cách đất

Ở trạng thái hoạt động bình thường của hệ thống điện, lưới điện phân phối khu vực TP Nha Trang là lưới điện mạng kín vận hành hở, chỉ vận hành kín khi thao tác chuyển lưới Khi vận hành ở chế độ kín việc tính toán bảo vệ rơ le tương đối phức tạp dễ phát sinh sự cố trên diện rộng

c) Phụ tải:

Ở TP Nha Trang thì phụ tải thường xuyên biến động theo mùa và thời gian: vào các tháng du lịch, mùa

hè thì tải tăng trưởng rất nhanh làm quá tải cục bộ tại nhiều khu vực tuy nhiên vào mùa đông thì tải lại giảm mạnh khiến cho các TBA vận hành non tải

Thông số kỹ thuật chính của các xuất tuyến trung áp, các trạm biến áp thuộc tuyến theo bảng sau:

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của các tuyến 22kV

1.2 THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ CHỈ THỊ SỰ CỐ CÓ TRÊN LƯỚI ĐIỆN

1.2.1 Dao cách ly, FCO

1.2.2 Recloser, Dao có tải, RMU

rẻ Ngày 22/3/2017, tại Hội đồng Khoa học Công nghệ - Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Khánh Hòa: KHPC

đã bảo vệ thành công Dự án sản xuất thử nghiệm “Đèn chỉ thị và cảnh báo sự cố trên lưới điện phân phối”

CHƯƠNG 2: ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP NHA TRANG 2.1 KHÁI NIỆM CHUNG

2.1.1 Định nghĩa về độ tin cậy

2.1.2 Các tham số liên quan

2.2 CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY

- CTADI: Tổng thời gian ngừng cấp điện trung bình của khách hàng

- CAIFI: Tần suất ngừng cấp điện trung bình của khách hàng

- ASAI: Chỉ tiêu sẵn sàng cấp điện trung bình

- ASIFI: Tần suất ngừng cấp điện trung bình của hệ thống

- ASIDI: Khoảng thời gian ngừng cấp điện trung bình của hệ thống

2.3 TÌNH HÌNH THỰC HIỆN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN

2.3.2 Công tác bảo trì bảo dưỡng

Bảng 2.2: Công tác thí nghiệm định kỳ trong quý I năm 2017

2.3.3 Kết quả thực hiện độ tin cậy

Bảng 2.3: Các chỉ tiêu ĐTCCCĐ từ năm 2014 đến năm 2016

2.3.4 Chi tiết ĐTCCCĐ của các tuyến trung áp

Bảng 2.5: Tổng hợp thực hiện ĐTCCCĐ các tuyến năm 2016

Ngoài ra cũng phải có các phương án cho các tuyến 22kV còn lại để dự phòng thực hiện trong thời gian tiếp theo đảm bảo phù hợp với các giai đoạn phát triển của phụ tải, riêng các tuyến 35kV do các chỉ tiêu ĐTCCCĐ đang ở mức thấp nên thì việc thực hiện các giải pháp chưa cần thiết vào thời điểm hiện nay

Các tuyến 22kV có số lượng khách hàng nhiều do đó các giải pháp nâng cao ĐTCCCĐ phải được đặc biệt chú trọng, phải phân vùng các phụ tải giảm bớt ảnh hưởng của việc mất điện ngoài vùng công tác hoặc sự cố bằng cách lắp đặt thêm các thiết bị đóng cắt, kết nối mạch vòng để nâng cao năng lực cấp điện

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN

Nguyên tắc lập các phương án, giải pháp căn cứ theo:

Số lượng khách hàng của các phân đoạn, các nhánh rẽ

Số lượng thiết bị đóng cắt hiện có của các phân đoạn và nhánh rẽ

Khả năng kết nối liên lạc, dự phòng cấp điện của các phân đoạn và nhánh rẽ

Vị trí thường xuyên có thao tác, công tác trên lưới điện mà phải thực hiện tháo, đấu lèo hoặc đóng cắt các thiết bị phân đoạn

Quy hoạch giao thông, các khu dân cư của TP Nha Trang

Các thiết bị đóng cắt lựa chọn để lắp đặt mới như Recloser chọn kiểu Schneider U-series, LBS kín của hãng JinKwang (Hàn Quốc), cả 2 thiết bị này đều có giao thức IEC101 và IEC104 đảm bảo thuận lợi trong việc kết nối lưới điện thông minh, điều khiển từ xa (SCADA)

3.1.1 Bổ sung thiết bị để phân đoạn

Hình 3.1: Vị trí 471-E27/19 và 471-E27/43

Hình 3.2: Vị trí 374-472-E27/31 (472); 472-E27/41-1 và 472-E27/41-11

Hình 3.3: Vị trí 473-E27/25-1

Hình 3.4: Vị trí 473-474-E27/16 (474); 474-E27/46 và 474-E27/54

Hình 3.5: Vị trí 475-476-E27/(24+49+94)

Hình 3.6: Vị trí 475-476-E27/(38+48+78+114)

Hình 3.7: Vị trí 477-E27/24-1

Hình 3.8: Vị trí 477-478-E27/14 (478)

Hình 3.9: Vị trí 479-E27/19-2 và 479-E27/26

Hình 3.10: Vị trí 484-E27/19 và 484-485-E27/49 (484)

Hình 3.11: Vị trí 485-E27/23 và 484-485-E27/48 (485)

Hình 3.12: Vị trí 371-473-E27/67 (371)

Hình 3.13: Vị trí 372-E27/69

3.1.2 Xây dựng mới đường dây liên lạc:

Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý mạch liên lạc 475-479-E27

Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý mạch liên lạc 475-477-E27

3.1.3 Mô phỏng hệ thống điện

hơn 14 MW, tuy nhiên để đảm bảo ổn định của hệ thống, giảm thiểu các nguy cơ sự cố có thể xảy ra do quá tải: ta giả thiết trong chương trình PowerWorld tải lớn nhất mà dây dẫn dẫn trục chính của các tuyến trung áp

- Tương tự, trường hợp tuyến 473-E27 cấp điện cho toàn bộ phụ tải tuyến E27 qua nhánh rẽ E27/24-1

477-Hình 3.16: Mô phỏng tình trạng vận hành tuyến 473-E27

Tình trạng mang tải khi thay đổi phương thức cấp điện (chuyển tuyến 473-E27 cấp điện cho 477-E27

và tuyến 477-E27 cấp cho tuyến 473-E27):

Bảng 3.1: Tình hình mang tải khi thao tác Recloser 473-E27/25-1

Hình 3.17: Mô phỏng tình trạng vận hành tuyến 474-E27 (2)

Tình trạng mang tải khi thay đổi phương thức cấp điện (chuyển tuyến 484-E27 cấp điện cho 474- E27):

Bảng 3.2: Tình hình mang tải khi thao tác Recloser 473-474-E27/16 (2)

(%)

Chuyển tải sau Recloser 474-E27/16 đến

Hình 3.18: Mô phỏng tình trạng vận hành tuyến 484-E27

Tình trạng mang tải khi thay đổi phương thức cấp điện (chuyển tuyến 485-E27 cấp điện cho tuyến 484-E27):

Bảng 3.3: Tình hình mang tải khi thao tác Recloser 484-E27/19

Hình 3.19: Mô phỏng tình trạng vận hành tuyến 485-E27

Tình trạng mang tải khi thay đổi phương thức cấp điện (chuyển tuyến 484-E27 cấp điện cho tuyến 485-E27):

Bảng 3.4: Tình hình mang tải khi thao tác Recloser 485-E27/23

3.2 TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY SAU KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP

3.2.1 Độ tin cậy sau khi thực hiện các giải pháp

Do lưới điện trung áp TP Nha Trang gồm nhiều tuyến và có nhiều mạch vòng liên lạc nên không sử dụng chương trình PSS/ADEPT để tính toán ĐTCCCĐ Trong phần này chỉ sử dụng chương trình EXCEL của Microsoft để phục vụ tính toán

Bảng 3.5: Tổng hợp các chỉ tiêu ĐTCCCĐ trước và sau giải pháp

Từ bảng trên ta thấy các chỉ tiêu ĐTCCCĐ sau khi thực hiện các giải pháp đều giảm đạt yêu cầu của

kế hoạch 2017 Vì các số liệu tính toán dựa trên thông tin mất điện trong năm 2016 nên đối với thời gian tiếp theo ngoài thực hiện các giải pháp đầu tư còn có các giải pháp trong vận hành, quản lý từ đó sẽ rút ngắn được thời gian mất điện, số lần mất điện nên các chỉ tiêu ĐTCCCĐ cũng sẽ thay đổi theo chiều hướng giảm đảm bảo thực hiện đúng mục tiêu đề ra Các thiết bị mới lắp đặt phải có tính đồng bộ với hệ thống lưới điện hiện có, tránh trường hợp lắp quá nhiều loại thiết bị, chủng loại, cách vận hành khác nhau gây khó khăn cho người thao tác, kéo dài thời gian thao tác, có khả năng mất an toàn cho lưới điện và con người

Tính toán kinh tế đối với tuyến 471-E27 như sau:

Giá trị đầu tư của tuyến 471-E27 là:

ĐT471-E27 = 2 x 280 + 0 x 70 + 2 x 10 = 580 tr.đ Trong đó:

Recloser : 280 tr.đ /1c; LBS kín : 70 tr.đ/1c; DCL : 10 tr.đ/1c,

Theo “Bảng 3.12: So sánh ĐTCCCĐ tuyến 471-E27 trước và sau giải pháp” thì tổng thời gian mất

điện giảm sau khi thực hiện giải pháp là:

T(-)471-E27 = 20,465 x 61.494 = 1.258.501 phút Trong đó:

Tth471-E27 = ĐT471-E27 / LN471-E27 = 580 tr.đ / 44,23 tr.đ / năm = 13,11 năm Tương tự đối với các tuyến khác, ta có bảng sau:

Bảng 3.7: Tổng hợp lợi nhuận, chi phí đầu tư, thời gian thu hồi vốn

Giai đoạn 1: Thực hiện đầu tư với các tuyến 473,477,478, 484,485-E27

Giai đoạn 2: Thực hiện đầu tư với các tuyến 471,472,474,475,476,479-E27

Giai đoạn 3: Thực hiện đầu tư với các tuyến 371,372-E27

Theo “Bảng 3.37: Tổng hợp các chỉ tiêu ĐTCCCĐ trước và sau giải pháp” thì sự thay đổi chỉ tiêu độ

tin cậy của tất cả các tuyến thì các giải pháp đề ra đã hoàn thành vượt chỉ tiêu yêu cầu, đảm bảo nâng cao độ tin cậy của toàn khu vực trung tâm TP Nha Trang Các thiết bị đóng cắt như Recloser, LBS kín… sẽ nâng cao được ĐTCCCĐ do đã hạn chế khu vực bị ảnh hưởng bởi mất điện do sự cố hoặc công tác, việc nhanh chóng khôi phục cấp điện lại cho các khu vực ngoài điểm sự cố cần phải thiết lập nhiều hơn nữa mạng lưới điện thông minh có khả năng tự điều khiển khi cần thiết

Với giả thiết về công suất tải max, từ đó mô phỏng các trường hợp vận hành theo giải pháp đã để xuất bằng chương trình PowerWorld Simulator, các tuyến trung áp đều đã vận hành ổn định tuy vẫn phải có một

số thao tác chuyển lưới, sa thải phụ tải để tránh quá tải… Thực tế dây dẫn hiện nay lắp đặt khu vực ĐLNT đều có thể vận hành lớn hơn nhiều so với giả thiết, vì vậy các giải pháp đã đề xuất khi thực hiện trên lưới hiện có đảm bảo an toàn, ổn định cho lưới điện phân phối trung áp TP Nha Trang

Về tính kinh tế, các giải pháp yêu cầu vốn đầu tư tương đối lớn vì vậy để đạt được mục tiêu nâng cao ĐTCCCĐ đồng thời đạt hiệu quả trong sản xuất kinh doanh cần phải chia làm các giai đoạn đầu tư khác nhau, ưu tiên các tuyến có sự thay đổi tốt về các chỉ tiêu ĐTCCCĐ, thời gian thu hồi vốn nhanh

Ngoài các giải pháp cần vốn đầu tư, cần xây dựng các phương án cụ thể thì cũng có những giải pháp tức thời có thể thực hiện ngay đảm bảo hiệu quả nhất định trong công tác nâng cao ĐTCCCĐ

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Luận văn đã đề cập đến lưới điện phân phối của khu vực Trung tâm TP Nha Trang, đánh giá phân tích các nguyên nhân ảnh hưởng trực tiếp đến ĐTCCCĐ từ đó đề xuất các giải pháp cụ thể để cải thiện trực tiếp các chỉ tiêu SAIDI, SAIFI, MAIFI nhằm thực hiện tốt yêu cầu của Công ty giao cho đơn vị

Từ các giải pháp đã đề xuất, sử dụng chương trình PowerWorld Simulator để mô phỏng hệ thống điện, qua đó thấy được việc áp dụng các giải pháp để nâng cao ĐTCCCĐ có làm ảnh hưởng đến sự ổn định của lưới điện, tuy nhiên không lớn và trong tầm kiểm soát Với thực tế lưới điện hiện có thì đảm bảo tất cả các giải pháp đều không dẫn tới sự mất an toàn, ổn định của hệ thống

Độ tin cậy cung cấp điện là một yêu cầu cấp thiết của hệ thống điện trong thời gian tới, do đó việc thực hiện các giải pháp nhanh chóng và hiệu quả là một mục tiêu trên hết Để đáp ứng được yêu cầu đó không chỉ cần đầu tư về thiết bị còn phải nâng cao năng lực quản lý của con người, đây chính là giải pháp quan trọng nhất trong công tác nâng cao ĐTCCCĐ và đảm bảo hiệu quả sản xuất kinh doanh

Để mang tính thực tiễn cao hơn, phương án được đề xuất trong luận văn này cần được khảo sát cụ thể, hiệu chỉnh phù hợp với tình trạng thiết bị điện, lưới điện hiện có

Số liệu thu thập trong luận văn được tổng hợp từ trong vòng 03 năm gần nhất tuy nhiên do còn chưa được áp dụng rộng rãi trong đơn vị nên các thông tin mất điện của khách hàng để tính toán chỉ chính xác 70 – 80%, vì vậy số liệu thực tế về các chỉ tiêu ĐTCCCĐ cao hơn nhiều so với kết quả thực hiện thu thập được trong chương trình OMS của CPC Do điều kiện thời gian cũng như khả năng có hạn do đó nội dung luận văn vẫn còn những mặt thiếu sót cần phải nghiên cứu khắc phục thêm