Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối thành phố bảo lộc, tỉnh lâm đồng theo tiêu chuẩn IEEE 1366

Để nhằm nâng cao chất lượng phục vụ cho các hộ tiêu thụ thì tổ chức IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers của Mỹ đã xây dựng bộ tiêu chuẩn IEEE 1366 để đánh giá ĐTC cung

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

Mã số: 60.52.02.02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2018

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS DƯƠNG MINH QUÂN

Phản biện 1: TS ĐOÀN ANH TUẤN

Phản biện 2: TS BẠCH QUỐC KHÁNH

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 03

tháng 3 năm 2018

* 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

Điện năng có vai trò hết sức quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa và phát triển kinh tế xã hội của đất nước Do đó ngành điện cần phải được phát triển mạnh để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao về điện năng của đất nước 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 được đặc biệt quan tâm 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 xảy ra sự cố

Đối với hệ thống điện, đầu tư cho LĐPP là không lớn so với tổng đầu tư của nguồn điện và lưới điện truyền tải, nhưng LĐPP đóng góp phần lớn nhất sự mất điện của khách hàng Theo thống kê có khoảng trên 60% thời gian mất điện của khách hàng do LĐPP, mà chủ yếu tập trung ở LĐPP trung áp

Để nhằm nâng cao chất lượng phục vụ cho các hộ tiêu thụ thì tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) của Mỹ đã xây dựng bộ tiêu chuẩn (IEEE 1366) để đánh giá ĐTC cung cấp điện, bao gồm: các chỉ số đánh giá về mặt mất điện kéo dài (SAIDI, SAIFI, CAIDI,SAIDI, SAIFI, CAIDI, CAIFI, CTAIDI, ASAI, ASIDI, ASIFI, CEMIn) và các chỉ số đánh giá về mặt mất điện thoáng qua (MAIFI, MAIFIE, CEMSMIn)

Dựa trên các chỉ tiêu của IEEE 1366 và cấu trúc lưới điện Việt Nam, Bộ Công Thương đã xây dựng về quy định thực hiện các chỉ tiêu quản lý kỹ thuật hệ thống điện để áp dụng tại các đơn vị với mục đích tăng cường nâng cao chất lượng công tác quản lý kỹ thuật, hướng tới phục vụ khách hàng ngày một tốt hơn, đồng thời phù hợp với những quy định mới Các chỉ tiêu về ĐTC được áp dụng cho LĐPP Việt Nam ban hành theo thông tư số: 39 /2015/TT-BCT ngày 25 tháng 11 năm 2015, cụ thể là:

SAIDI (System Average Interruption Duration Index) là chỉ số về thời gian mất điện trung bình của LĐPP.- SAIFI (System Average Interruption Frequency Index) là chỉ số về số lần mất điện trung bình của LĐPP

SAIFI (System Average Interruption Frequency Index) là chỉ số về số lần mất điện trung bình của LĐPP

MAIFI (Momentary Average Interruption Frequency Index ) là chỉ số về số lần mất điện thoáng qua trung bình của LĐPP

1 Lý do lựa chọn đề tài

Do đặc điểm địa lý cùng với sự phân bố dân cư chưa đồng đều nên LĐPP thành phố Bảo Lộc tỉnh Lâm Đồng có bán kính cung cấp điện lớn nên khả năng cung cấp điện liện tục cũng như chất lượng cung cấp điện của thành phố còn nhiều hạn chế

Với yêu cầu cung cấp điện ngày càng cao, việc nghiên cứu đánh giá cụ thể ĐTC của LĐPP thành phố Bảo Lộc dựa trên các số liệu thực tế vận hành, để từ đó

đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao ĐTC của LĐPP, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về cung cấp điện là rất cần thiết

Vì vậy tôi đã chọn đề tài “ Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối thành phố Bảo Lộc theo tiêu chuẩn IEEE 1366” là nội dung

nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp của mình nhằm góp phần nâng cao ĐTC cung cấp điện cho lưới điện thành phố nói riêng và cho PCLĐ nói chung

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Là LĐPP thành phố Bảo Lộc

Phạm vi nghiên cứu: Tập trung nghiên cứu ĐTC của LĐPP thành phố Bảo lộc theo 03 chỉ tiêu (SAIDI, SAIFI, MAIFI) từ đó đưa ra giải pháp nhằm nâng cao ĐTC cung cấp điện của lưới điện phân phối thành phố Bảo Lộc

3 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết ĐTC LĐPP

Nghiên cứu, áp dụng các phần mềm vận hành sơ đồ lưới điện và phần mềm tính toán phân tích lưới điện phân phối PSS/ADEPT

Thu thập số liệu và tính toán ĐTC cho các xuất tuyến của lưới điện hiện trạng Từ đó lựa chọn giải pháp phù hợp để nâng cao ĐTC LĐPP TPBL

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

Ý nghĩa khoa học: Tìm hiểu về lý thuyết phân bố công suất, ĐTC cung cấp điện trong LĐPP

Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần tích cực trong vấn đề nâng cao tăng ĐTC LĐPP TPBL, giúp ích trong công tác vận hành lưới điện, định hướng thiết kế cải tạo và phát triển LĐPP

5 Tên và bô cục luận văn

Căn cứ và mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, đề tài được đặt tên như sau:

“ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ BẢO LỘC THEO TIÊU CHUẨN IEEE 1366”

Bố cục luận văn

Chương 1: Tổng quan về độ tin cậy của lưới điện phân phối

Chương 2: Độ tin cậy cung cấp điện lưới điện thành phố Bảo Lộc

Chương 3: Các giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối thành phố Bảo Lộc

TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI Chương 1:

Nhiệm vụ của LĐPP là cấp điện cho phụ tải đảm bảo chất lượng điện năng và ĐTC cung cấp điện trong giới hạn cho phép Tuy nhiên do điều kiện kinh tế và kỹ thuật, ĐTC của LĐPP cao hay thấp phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải và chất lượng của LĐPP

Điện năng bị mất do sự cố và ngừng điện kế hoạch trong LĐPP chiếm 98% Ngừng điện (sự cố hay kế hoạch) trên lưới phân trung áp có ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động kinh tế xã hội

Tóm lại, do tầm quan trọng nên LĐPP 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 LĐPP trung áp Sự quan tâm đến LĐPP 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

Phần tử của LĐPP

1.1.2.

Các phần tử của LĐPP bao gồm:

Máy biến áp trung gian và máy biến áp phân phối

Thiết bị dẫn điện: Đường dây điện (dây dẫn và phụ kiện)

Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Máy cắt, DCL, cầu chì, chống sét van, áp tô mát, hệ thống bảo vệ rơ le, giảm dòng ngắn mạch

Thiết bị điều chỉnh điện áp: Thiết bị điều áp dưới tải, thiết bị thay đổi đầu phân áp ngoài tải, tụ bù ngang, tụ bù dọc, thiết bị đối xứng hóa, 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 ĐTC: Thiết bị tự động đóng lại, thiết bị tự đóng nguồn dự trữ, máy cắt hoặc DCL phân đoạn, các khớp nối dễ tháo trên đường dây, kháng điện hạn chế ngắn mạch,

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

bị truyền, thu và xử lý thông tin, thiết bị điều khiển xa, thiết bị thực hiện,

Nói chung các phần tử chỉ có 2 trạng thái: Làm việc và không làm việc Tổng quan về ĐTC

Các khái niệm về ĐTC

1.1.3.

ĐTC là xác suất để đối tượng (hệ thống hay phần tử) hoàn thành nhiệm vụ chức năng cho trước, duy trì được giá trị các thông số làm việc đã được thiết lập trong một giới hạn đã cho, ở một thời điểm nhất định, trong những điều kiện làm việc nhất định

ĐTC của phần tử

1.1.4.

ĐTC của phần tử có ý nghĩa quyết định ĐTC của hệ thống Các khái niệm cơ bản về ĐTC của phần tử cũng đúng cho hệ thống Do đó nghiên cứu kỹ những khái niệm cơ bản về ĐTC của phần tử là điều rất cần thiết Ở đây sẽ xét cụ thể ĐTC của phần tử phục hồi và phần tử không phục hồi

1.1.4.1 Phần tử không phục hồi

Phần tử không phục hồi chỉ làm việc cho đến lần hỏng đầu tiên Thời gian làm việc của phần tử từ lúc bắt đầu hoạt động cho đến khi hỏng hay còn gọi là thời gian phục vụ (là đại lượng ngẫu nhiên), vì thời điểm hỏng của phần tử là ngẫu nhiên không biết trước

1.1.4.2 Đối với phần tử có phục hồi

Trong hệ thống điện phần lớn các phần tử là phục hồi.Đối với những phần tử

có phục hồi, trong thời gian sử dụng, khi bị sự cố sẽ được sửa chữa và phần tử được phục hồi Trong một số trường hợp để đơn giản thường giả thiết là sau khi phục hồi phần tử có ĐTC bằng khi chưa xảy ra sự cố Những kết luận ở mục trên ta đã xét đều đúng với phần tử có phục hồi khi sự làm việc của nó trong khoảng thời gian đến lần

sự cố đầu tiên

Yếu tố ảnh hưởng đến ĐTC của lưới điện

1.2.

ĐTC của các phần tử tạo nên lưới điện :

Cấu trúc lưới điện:

Hệ thống tổ chức quản lý và vận hành:

Ảnh hưởng môi trường

Yếu tố con người:

Các nguyên nhân làm giảm ĐTC

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

Các số liệu thống kê về các nguyên nhân sự cố

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

Cơn bão đã trở thành một chủ đề quan trọng đối với ĐTC 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

Các chỉ tiêu đánh giá ĐTC LĐPP theo tiêu chuẩn IEEE 1366

1.5.

Các chỉ số đánh giá ĐTC về mặt mất điện kéo dài

1.5.1.

Trong đó : λi là cường độ mất điện trong năm

Ni là số lượng khách hàng tại nút phụ tải thứ i

Chỉ số tần suất mất điện trung bình của khách hàng (Customer Average

Interruption Frequency Index – CAIFI)

Chỉ số này cung cấp thông tin về số lần mất điện trung bình của những lần mất điện cho những khách hàng thực tế bị ảnh hưởng bởi mất điện trong một năm

=

Tổng số lần khách hàng bị mất điện Tổng số khách hàng bị ảnh hưởng mất điện CAIFI

Tổng số lần khách hàng bị mất điện Tổng số khách hàng có điện SAIFI

i N i

Qua đó còn cho ta biết được số lượng khách hàng bị mất điện trung bình trên một lần mất điện của một vùng

Chỉ số thời gian mất điện trung bình của hệ thống (System Average

Interruption Duration Index – SAIDI): Chỉ số này cung cấp thông tin về thời gian mất điện trung bình của một khách hàng trong 1 năm

Trong đó:

Ti là thời gian mất điện hàng năm

Ni là số lượng khách hàng tại nút phụ tải thứ i

Chỉ số thời gian mất điện trung bình của khách hàng (Customer Average

Interruption Duration Index – CAIDI): Chỉ số này cung cấp thông tin về tổng số thời gian bị mất điện trung bình trong một vụ mất điện

Trong đó: λi là cường độ mất điện

Ti là thời gian mất điện hàng năm

Ni là số khách hàng tại nút phụ tải thứ i

Chỉ số sẵn sàng cấp điện trung bình (Average Service Availability Index -

ASAI): Chỉ tiêu này thể hiện thời gian trung bình (thường tính bằng %) mà khách

hàng được cung cấp điện trong vòng một năm Được định nghĩa là tỉ số giữa tổng số giờ của khách hàng được cung cấp trong năm và tổng số giờ khách hàng yêu cầu

Chỉ số tổng thời gian mất điện trung bình của khách hàng (Customer Total

Average Interruption Duration Index – CTAIDI): Đối với khách hàng thực tế đã mất điện, chỉ số này thể hiện tổng thời gian trung bình khách hàng trong thông báo bị mất

Số giờ khách hàng được cung cấp điện

Số giờ khách hàng cần cung cấp điện ASAI

điện Chỉ số này được tính toán như chỉ số CAIDI, trừ việc khách hàng bị mất điện nhiều lần chỉ được tính một lần

Chỉ số tần suất mất điện trung bình của hệ thống (Average System

Interruption Frequency Index – ASIFI) về mặt phụ tải: Được định nghĩa là tỉ số giữa tổng số công suất (KVA) bị gián đoạn trên tổng số công suất (KVA) được cung cấp

Đây là chỉ số quan trọng đối với các khu vực cấp điện chủ yếu cho công/thương nghiệp Chỉ số này cũng được sử dụng bởi các công ty không có hệ thống theo dõi khách hàng

Chỉ số thời gian trung bình mất điện của hệ thống (Average System

Interruption Duration Index – ASIDI) về mặt phụ tải: Được định nghĩa là tỉ số giữa tổng điện năng không cung cấp được (do bị gián đoạn cung cấp điện) trên tổng số công suất (KVA) được cung cấp

Chỉ số tần suất mất điện trung bình của khách hàng (Customers

Experiencing Multiple Interruption – CEMIn): Chỉ số này để theo dõi số sự kiện (n) những lần mất điện đối với một khách hàng nào đó: Mục đích là xác định sự phiền toái cho khách hàng mà giá trị trung bình không thấy được

Các chỉ số đánh giá ĐTC về mặt mất điện thoáng qua

1.5.2.

Chỉ số tần suất mất điện trung bình thoáng qua của hệ thống (Momentary

Average Interruption Frequency Index – MAIFI): Chỉ số này cung cấp thông tin về số lần mất điện thoáng qua trung bình của một khách hàng (trong một khu vực) trong một năm

Chỉ số tần suất trung bình sự kiện mất điện thoáng qua của hệ thống

(Momentary Average Interruption Event Frequency Index – MAIFIE): Chỉ số này cung cấp thông tin về con số trung bình của các sự kiện mất điện thoáng qua của một khách hàng (trong một khu vực) trong một năm

Các chỉ số nói trên đều là các đại lượng có tính xác suất, vì thế nó gắn liền với các số liệu thống kê về ĐTC của lưới điện

ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ Chương 2:

BẢO LỘC Tổng quan về lưới điện TPBL

2.1.

Đặc điểm tự nhiên, kinh tế TPBL

2.1.1.

2.1.1.1 Đặc điểm tự nhiên xã hội

Bảo Lộc có VT địa lý, các điều kiện phát triển kinh tế lợi thế vượt trội để phát triển toàn diện về các lĩnh vực: công nghiệp-nông nghiệp-lâm nghiệp-thương mại-

dịch vụ-du lịch và đầu tư Là tâm điểm cách thành phố Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Đồng Nai - vùng kinh tế trọng điểm phía nam của cả nước - 200km, cách thành phố

Đà Lạt 115km, cách thành phố Phan Thiết 200km và cách sân bay Liên Khương (Đức Trọng) 90km

2.1.1.2 Đặc điểm kinh tế

Bảo Lộc được khai thác mạnh về nông nghiệp, công nghiệp

Ở Bảo Lộc đã hình thành vùng sản xuất tập trung chuyên môn hoá cao, gắn được sản xuất nguyên liệu với công nghiệp chế biến, đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng trong và ngoài nước Cây chè gần như chiếm VT độc quyền ở các tỉnh phía Nam Thị trường xuất khẩu chè được tiếp tục mở sang các nước Cộng hoà Liên bang Nga, Pháp, châu Á - Thái Bình Dương, Ấn Độ, Xin-ga-po, Hồng Công, Đài Loan, Ả Rập,

Công nghiệp của TPBL chiếm trên 40% tỉ lệ công nghiệp của cả tỉnh Lâm Đồng, bao gồm các ngành chế biến trà, cà phê, se tơ, dệt, may mặc Các nhà máy, xí nghiệp tập trung ở Khu Công nghiệp Lộc Sơn, Phường II và khu vực xã Đại Lào

Tình hình thực hiện kế hoạch sản xuất kinh doanh ĐLBL trong

trong trạm 220kV với các xuất tuyến 472, 474, 476, 478 và 480

Hình 2 1 Sơ đồ mặt bằng lưới điện TPBL

Ở trạng thái hoạt động bình thường của hệ thống điện, lưới điện phân phối khu vực TPBL là lưới điện mạng kín vận hành hở các phát tuyến có bán kính cung cấp điện lớn trải dài theo đìa hình thành phố

2.1.3.1 Đường dây 22kV

Lưới điện trung áp ĐLBL quản lý vận hành gồm 05 phát tuyến: 472, 474,

476, 478, 480 thuộc trạm 110KV Bảo Lộc

Tuyến 472 Bảo Lộc: xuất phát từ thanh cái 22kV đi cấp điện cho phường 1,

2, phường Lộc Sơn, xã Đam Bri và cấp điện cho công trình thủy điện Đam Bri và liên

kết với xuất tuyến 474 tại VT trụ 2 qua LTD và LBS

Tuyến 474 Bảo Lộc: cấp điện cho phường Lộc Tiến, phường B’Lao, xã Lộc Châu và xã Đại Lào và liên kết với xuất tuyến 472 tại trụ 02 qua LTD và LBS

Tuyến 476 Bảo Lộc: Tuyến 476: cấp điện cho phường Lộc Sơn, Lộc Phát, xã Lộc Thanh

Tuyến 478 Bảo Lộc: cấp điện cho phường Lộc Sơn, xã Lộc Nga và xã Lộc

An, xã Lộc Nam, xã Lộc Thành huyện Bảo Lâm và liên kết với xuất tuyến 480 qua LTD và LBS tại VT trụ 478/5 Ngoài ra còn liên kết với lưới điện của huyện Di Linh

(xuất tuyến 471 trạm 110kV Di Linh)

Tuyến 480 Bảo Lộc: cấp điện cho phường B’Lao, xã Lộc Châu, liên kết với xuất tuyến 478 qua LTD và LBS và liên kết với lưới huyện Đa Huoai

2.1.3.2 Trạm biến áp

Bảng 2 1: Thông số kỹ thuật của các tuyến 22kV (tổng hợp từ báo cáo quản lý kỹ thuật ĐLBL quý IV/2017)

S

TT Xuất tuyến

Tổng chiều dài (km)

Trạm biến áp

Số lượng (máy)

Công suất đặt (kVA)

Liên lạc Phân đoạn Nhánh rẽ

2.1.4.2 Cầu chì tự rơi –LBFCO, FCO:

Bảng 2 3 Tổng hợp số lượng FCO, LBFCO (thống kê từ chương trình quản lý lưới điện phân phối- SPC.GIS)

VT lắp đặt 472 474 476 478 480 Tổng cộng FCO

cộng Trục

Nhánh

b) Dao cắt có tải (LBS):

Bảng 2 5 Tổng hợp số lượng LBS

cộng Trục

Lưới điện khu vực TPBL vận hành theo cấu trúc dạng hình tia, phân đoạn đa

số bằng DCL hoặc cầu chì tự rơi Môi trường sương muối, mưa giông nhiều đặc biệt địa hình nhiều rừng, đồi, núi trải dài

Hiện trạng lưới điện còn thiếu các thiết bị đóng cắt VT đầu nhánh rẽ và một

số VT hiện hữu các thiết bị đóng cắt đặt còn chưa hợp lý dẫn đến việc sa thải phụ tải

Bảng 2 6 Chỉ tiêu kế hoạch ĐTC năm 2017 của PCLĐ

SAIFI (lần)

MAIFI (lần)

SAIDI (phút)

SAIFI (lần)

Chỉ tiêu 2017 0,570 678 4,140 1,220 15,95 0,260 Thực hiện 2016 0,146 863,706 5,746 0,152 9,013 0,223

So sánh KH 2017 và

TH 2016 291,5% -21,5% -27,9% 702,1% 77,0% 16,7%

Trong năm 2017, các chỉ số SAIDI, SAIFI do công tác kế hoạch và MAIFI do

sự cố lưới trung, hạ áp chiếm tỉ trọng cao Như vậy, Công ty cần chú trọng các giải pháp để giảm số lần và thời gian mất điện do công tác kế hoạch và giảm số lần xảy ra

sự cố thoáng qua