Nghiên cứu, đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện Bố Trạch

- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu đánh giá độ tin cậy của lưới điện phân phối Huyện Bố Trạch theo tiêu chuẩn IEEE 1366-2003, từ đó đưa ra một số biện pháp nhằm nâng cao đ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHAN VĂN HÓA

NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO

ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN

PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

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: PGS.TS.NGUYỄN HỮU HIẾU

Phản biện 1: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG

Phản biện 2: TS LÊ ĐỨC TÙNG

Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 27 tháng 10 năm 2018

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu và Truyền thông Trường Đại học Bách khoa

Đại học Đà Nẵng

- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

Điện lực Bố Trạch là đơn vị trực thuộc Công ty Điện lực Quảng Bình, thực hiện nhiệm vụ sản xuất kinh doanh điện năng trên địa bàn 27 xã, thị trấn của huyện

Bố Trạch, với mục tiêu đảm bảo cung cấp điện cho các hoạt động kinh tế - xã hội, an ninh - quốc phòng của huyện nhà

Lưới điện trung áp Điện lực Bố Trạch đa phần là lưới điện được bàn giao từ lưới trung áp nông thôn trước đây do các địa phương quản lý vận hành và được xây dựng từ thập niên 90 nên kết cấu lưới điện và công nghệ rất hạn chế Lưới điện chủ yếu hình tia, vận hành hở, ít mạch vòng liên lạc; đường dây lại đi qua nhiều khu vực hiểm trở, địa hình phức tạp nên xác suất xảy ra sự cố cao và mỗi khi có sự cố mất điện nhiều khách hàng Tại Điện lực Bố Trạch, chỉ số SAIDI trung bình hàng năm khoảng 700 phút (chưa tính các ảnh hưởng do bão, lụt), lớn hơn nhiều so với các Điện lực khác trong cùng Tổng Công ty

Theo lộ trình của Tổng Công ty Điện lực miền Trung, đến năm 2020 chỉ sốSaidi giảm về 400 phút, đây là mục tiêu và thách thức không nhỏ đối với Điện lực

Bố Trạch Vì vậy, việc nghiên cứu dựa trên các phương pháp và tính toán các chỉ tiêu

độ tin cậy cung cấp điện và đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay Đó là lý do tôi chọn đề tài này

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Lưới điện phân phối trung áp

- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu đánh giá độ tin cậy của lưới điện phân phối Huyện Bố Trạch theo tiêu chuẩn IEEE 1366-2003, từ đó đưa ra một

số biện pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

3 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu các chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE 1366-2003

- Áp dụng phần mềm tính toán lưới điện do sự cố bằng Module (DRA) phần mềm PSS/ADEPT

- Tính toán độ tin cậy lưới điện do bảo trì bảo dưỡng bằng phần mềm Excel

- Thu thập số liệu và tính toán độ tin cậy cho các xuất tuyến của lưới điện hiện trạng Từ đó lựa chọn giải pháp phù hợp để nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối huyện Bố Trạch

- Tính toán đánh giá kết quả lưới điện cải tạo

- So sánh kết quả, đánh giá hiệu quả phương án

4 Tên và bố cục đề tài:

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

“NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH”

Nội dung đề tài gồm các chương như sau:

Chương 1 : Các phương pháp đánh giá và tính toán độ tin cậy cung cấp điện Chương 2: Tổng quan về lưới điện phân phối và độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối huyện Bố Trạch

Chương 3: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện Bố Trạch

CHƯƠNG 1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 1.1.Khái niệm về độ tin cậy:

1.1.1.Định nghĩa:

- Độ tin cậy là xác suất để hệ thống (hoặc phần tử) hoàn thành triệt để nhiệm

vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định

- Đối với hệ thống (hay phần tử) không phục hồi, độ tin cậy có tính thống kê từ kinh nghiệm làm việc trong quá khứ Đối với hệ thống (hay phần tử) phục hồi như hệ thống điện và các phần tử của nó, độ tin cậy được đo bởi một đại lượng thích hợp hơn, đó là độ sẵn sàng vì khái niệm khoảng thời gian xác định không có ý nghĩa bắt buộc khi hệ thống làm việc liên tục

- Độ sẵn sàng cũng là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất

kỳ và được tính bằng tỷ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian hoạt động Ngược lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, nó là xác suất để hệ thống hoặc phần tử ở trạng thái hỏng

1.1.2 Độ tin cậy của hệ thống:

Hệ thống điện là một hệ thống phức tạp, gồm nhiều phần tử, các phần tử liên kết với nhau theo những sơ đồ phức tạp Khi các phần tử của hệ thống hư hỏng có thể

dẫn đến ngừng cung cấp điện cho từng vùng hoặc toàn hệ thống

1.1.3 Độ tin cậy của phần tử:

1.1.3.1 Phần tử không phục hồi

a Định nghĩa:

Độ tin cậy P(t) của phần tử là xác xuất để phần tử đó hoàn thành triệt để nhiệm

vụ được giao (làm việc an toàn) suốt thời gian khảo sát nhất định t trong các điều kiện vận hành nhất định

b Độ tin cậy P(t) phần tử không phục hồi:

- Độ tin cậy p(t) của phần tử không phục hồi theo định nghĩa là:

P(t) = P( >t)

- Đó là xác suất để thời gian phục hồi lớn hơn t, nghĩa là xác suất để phần tử

bị hỏng hóc ở sau thời điểm t khảo sát

c Cường độ hỏng hóc (t):

(t) là số lần hỏng hóc trong một đơn vị thời gian trong khoảng thời gian Δt

d Thời gian làm việc an toàn trung bình T lv

Tlv được định nghĩa là giá trị trung bình của thời gian làm việc an toàn dựa trên

số liệu thống kê về của nhiều phần tử cùng loại

Là các giá trị cường độ hỏng hóc và thời gian sửa chữa của phần tử

1.2 Phương pháp đánh giá độ tin cậy lưới điện

1.2.1 Các chỉ số hệ thống để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối:

Đề tài chỉ đề cập đánh giá và tính toán độ tin cậy đối với các chỉ tiêu SAIDI, SAIFI theo yêu cầu của ngành Điện

1.2.2 Chỉ số đánh giá độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối

a SAIFI (Tần suất ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống)

K

N SAIFI

Trong đó:

- K: Tổng số khách hàng sử dụng điện trong năm

- N: Tổng số lần mất điện khách hàng kéo dài trên 5 phút của năm:

n

i i

K N

1

- Ki: Số khách hàng sử dụng điện bị mất điện kéo dài lần thứ i trong năm

b SAIDI (Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình của hệ thống)

K

N T SAIDI

n

i

i i

1

Trong đó:

- Ti: Thời gian mất điện lần thứ i kéo dài trên 5 phút trong năm;

- Ni: Số khách hàng sử dụng điện bị mất điện lần thứ i trong năm;

- n: số lần mất điện kéo dài trên 5 phút trong năm;

- K: Tổng số Khách hàng sử dụng điện trong năm

1.3 Phương pháp tính toán độ tin cậy hệ thống điện:

Trong phạm vi đề tài này, sẽ sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy do sự cố và sử dụng phần mềm Excel để tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy trong chế độ bảo trì bảo dưỡng

1.4 Các bước tính toán chỉ tiêu SAIDI, SAIFI cho lưới điện:

Chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện nói chung bao gồm 2 thành phần phụ thuộc và tình trạng vận hành của lưới điện: độ tin cậy do sự cố và do bảo trì, bảo dưỡng

Theo đó, đề tài tiến hành tính toán chỉ tiêu độ tin cậy do chế độ sự cố bằng cách dùng phần mềm PSS/ADEPT và sử dụng tính toán bằng phần mềm Excel đối với chỉ tiêu độ tin cậy trong chế độ bảo trì bảo dưỡng

1.4.1 Tính toán chỉ tiêu SAIDI, SAIFI ở chế độ sự cố:

1.4.1.1.Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT:

1.4.1.2 Module DRA tính toán độ tin cậy trong chương trình PSS/ADEPT:

a Giới thiệu chung:

b Giao diện đồ hoạ của DRA:

c Trình tự sử dụng DRA:

d Thao tác nhập dữ liệu các thiết bị trong phần mềm PSS/ADEPT:

Những phần tử cần phải nhập thông số: Nguồn, đường dây, máy biến áp, các thiết bị đóng cắt, phụ tải:

1.4.1.3 Tính toán cường độ hỏng hóc và thời gian sữa chữa cho từng thiết bị:

Để tính toán cường độ hỏng hóc và thời gian sửa chữa của từng thiết bị, ta cần thu thập các số liệu thống kê sự cố

- Cường độ hỏng hóc vĩnh cửu được tính toán như sau:

Atq, Avc

:

Tổng số lần sự cố thoáng qua, vĩnh cữu

B: Tổng số thiết bị hiện có trên lưới điện N: Số năm thống kê

- Thời gian sửa chữa được tính toán như sau:

Trong đó:

TSC: Tổng thời gian sửa chữa sự cố vĩnh cữu thống kê

Avc: Tổng số lần sự cố vĩnh cữu trong thời gian thống kê

1.4.2 Tính toán chỉ tiêu SAIDI, SAIFI ở chế độ BTBD dùng thống kê Excel

1.4.2.1 Tính toán thời gian bảo trì bảo dưỡng

- Thời gian TNĐK 01 TBA được tính toán như sau:

TĐZ: Tổng thời gian công tác BTBD đường dây được thống kê

L: Tổng số km đường dây công tác BTBD đường dây thống kê

- Thời gian BTBD 01 khách hàng hạ áp được tính toán như sau:

1.4.2.2 Tổng thời gian mất điện do BTBD đường dây:

- Tổng thời gian thực hiện BTBD:

Lij: chiều dài tuyến nhánh rẽ, trục chính thứ i của phân đoạn thứ j

tbdđz : Thời gian mất điện bình quân do bảo dưỡng trên 1km đường dây

tptđz : Thời gian mất điện bình quân do 1 lần chuyển phương thức

1.4.2.3.Tổng thời gian mất điện do bảo trì bảo dưỡng trạm biến áp:

- Tổng thời gian do thí nghiệm định kỳ TBA: (3 năm 1 lần)

- Tổng thời gian bảo trì:

TTBA = Tđktba+Tbttba+ Tha+Tđkct Trong đó:

N: Tổng số khách hàng sử dụng điện trên lưới điện

Nđkct: Tổng số khách hàng bị thí nghiệm định kỳ công tơ trong năm

tđktba, tbttba:Thời gian mất điện trung bình do TNĐK, BTBD 01 TBA

tha : Thời gian mất điện trung bình do BTBD hạ áp

Tđkct: Thời gian mất điện trung bình do TNĐK 01 công tơ

- Tổng thời gian mất điện do bảo trì bảo dưỡng cả lưới điện:

T= Tđz + TTBA

- Tổng khách hàng mất điện do bảo trì bảo dưỡng cả lưới điện:

∑ ∑

Trong đó: nđz, ntba: Tổng số khách bị mất điện do BTBD đường dây, TBA

Độ tin cậy tính toán:

Tóm tắt chương 1:

- Có nhiều chỉ tiêu để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, phạm vi đề tài chỉ xét chỉ số độ tin cậy SAIFI, SAIDI của lưới điện theo tiêu chuẩn IEEE 1366 hiện đang được ngành điện áp dụng

- Đề tài đã nêu ra các bước để tính toán độ tin cậy cung cấp điện:

+ Giới thiệu và sử dụng Modul DRA trong chương trình PSS/ADEPT để tính

toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện do sự cố

+ Các bước xây dựng và thu thập số liệu thống kê để tính toán chỉ số độ tin cậy

do bão trì bảo dưỡng bằng phần mềm Excel

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP

ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN BỐ TRẠCH 2.1 Tổng quan lưới điện phân phối huyện Bố Trạch

2.1.1 Nguồn và phụ tải

Quy mô: Đường dây trung ápdài 340,43 km;trong đó tài sản khách hàng là 48,79 km Đường dây hạ áp: 705,11 km Trạm biến áp trung gian: 03 trạm với tổng dung lượng 27.100 kVA Trạm biến áp phân phối: 355 trạm biến áp với tổng dung lượng 66.828 KVA, trong đó tài sản khách hàng 116 TBA với dung lượng 24.815 KVA Tụ bù trung áp: 9 cụm với tổng dung lượng 2.250 kVAr Tụ bù hạ áp: 309 cụm với tổng dung lượng 13.180 kVAr, trong đó tài sản khách hàng 68 cụm với dung lượng 7.920 kVAr Thiết bị đóng cắt gồm: 21 máy cắt trong đó khách hàng 1 máy cắt, 07 dao cách ly đóng cắt có tải Sản lượng điện thương phẩm của Điện lực Bố Trạch năm 2017 là 104,6 triệu kWh Phụ tải điện của Điện lực gồm nhiều thành phần với tổng số 50.506 khách hàng

- Lưới điện trung áp được nhận từ 03 TBA 110 kV: E2 Đồng Hới và E3 Ba Đồn

và trạm Bắc Đồng Hới qua 02 xuất tuyến 35 kV và 02 xuất tuyến 22 kV Tổng cộng

có 02 XT 35 kV và 09 XT 22 kV

- Thông số kỹ thuật chính của các xuất tuyến trung áp, các trạm biến áp trên tuyến như sau:

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của các tuyến 35kV

TT Tên xuất tuyến Chiều dài (km)

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của các tuyến 22 kV

TT Tên xuất tuyến Chiều dài (km)

Bảng 2.3: thông số phụ tải của các xuất tuyến trung áp

TT Xuất tuyến Pmax (MW) Pmin (MW) Sản lượng

+ Xuất tuyến 372 E2 cấp điện cho TBA trung gian Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 371 E32 cấp điện cho các TBA trung gian Nam Gianh và Hưng Trạch và 09 TBA phụ tải dọc theo tuyến

+ Xuất tuyến 475 và 479 Bắc Đồng Hới cấp điện cho các xã Trung Trạch, Đại Trạch, Nam Trạch, Nhân Trạch, Lý Trạch và một phần thị Trấn Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 471 Hoàn Lão cấp điện cho các xã Tây Trạch, Hòa Trạch, Hoàn Trạch, Vạn Trạch một phần thị Trấn Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 474 Hoàn Lão cấp điện cho các xã Đức Trạch, Đồng Trạch, Phú Trạch, Hải Trạch, Sơn Lộc và một phần thị Trấn Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 471 Nam Gianh cấp điện cho các xã Hạ Trạch, Mỹ Trạch, Liên Trạch

+ Xuất tuyến 472 Nam Gianh cấp điện cho các xã Bắc Trạch, Thanh Trạch + Xuất tuyến 471 Hưng Trạch cấp điện cho các xã Cự Nẫm, Phú Định và một phần xã Hưng Trạch

+ Xuất tuyến 472 Hưng Trạch cấp điện cho một phần xã Hưng Trạch

+ Xuất tuyến 473 Hưng Trạch cấp điện cho các xã Sơn Trạch, Phúc Trạch, Xuân Trạch, Lâm Trạch

- Các xuất tuyến có thể nối mạch vòng liên lạc:

+ Xuất tuyến 372E2 và 371 E3

+ Xuất tuyến 479BĐH và XT 471 Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 479BĐH và XT 474 Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 474 Hoàn Lão và XT 472 Nam Gianh

- Các vị trí liên lạc giữa các xuất tuyến:

+ Xuất tuyến 372E2 và 371 E3 liên lạc với nhau tại vị trí M0 (TTG Hoàn Lão) qua MC 382 Hoàn Lão và DCL 382-1 Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 479 BĐH và XT 471 Hoàn Lão liên lạc với nhau qua MC 473 TTG Hoàn Lão và DCL 473-7 TTG Hoàn Lão đi qua TC C41 đến MC 471 Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 479BĐH và XT 474 Hoàn Lão liên lạc với nhau qua hai vị trí: Thứ nhất qua MC 473 TTG Hoàn Lão và DCL 473-7 TTG Hoàn Lão đi qua TC C41&C42 đến MC 474 Hoàn Lão

Thứ hai liên lạc qua DCL 10-4 Tiểu Khu 8 xuất tuyến 474 Hoàn Lão

+ Xuất tuyến 474 Hoàn Lão và XT 472 Nam Gianh liên lạc qua MC 484 Đá Nhảy và DCL 484-7 Đá Nhảy

2.1.3 Chất lượng vận hành lưới điện:

- Do đặc thù lưới điện và các vật tư, thiết bị vận hành lâu ngày nên lưới có suất

sự cố cao và thời gian khôi phục sau sự cố lớn

2.1.4 Các thiết bị đóng cắt sử dụng trên lưới:

2.1.4.1 Dao cách ly, FCO:

2.1.4.2 Recloser, Dao có tải, RMU

Bảng 2.9: Bảng tổng hợp các thiết bị đóng cắt, phân đoạn

2.2.1 Do sự cố trên lưới điện:

a Sự cố do nguyên nhân khách quan: Như các ảnh hưởng thời tiết…

b Sự cố do nguyên nhân chủ quan: Chủ quan do công tác quản lý vận hành

2.2.2 Do sự bảo trì, bảo dưỡng lưới điện:

- Đại tu, sửa chữa lưới điện (thay xà, sứ, dây dẫn, phụ kiện, ) trên lưới điện, trạm biến áp

- Vệ sinh cách điện và bảo dưỡng lưới điện

- Cắt điện đấu nối lưới điện mới vào lưới điện hiện trạng

- Thí nghiệm dịnh kỳ các thiết bị điện

2.2.3 Do kết cấu lưới điện chưa tối ưu:

- Lưới điện hiện trạng đa số hình tia, vẫn còn 05 xuất tuyến 22 kV chưa có

mạch vòng liên lạc nên khi có sự cố hoặc sửa chữa đầu xuất tuyến dẫn đến mất điện toàn xuất tuyến

- Thiết bị đóng cắt trên các phân đoạn, nhánh rẽ còn quá ít dẫn đến khi có sự cố hoặc sửa chữa, bảo dưỡng lưới điện làm mất điện trên diện rộng;

2.3 Tình hình thực hiện độ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối huyện Bố Trạch:

Hiện nay, EVNCPC quản lý các chỉ tiêu ĐTCCCĐ qua chương trình Quản lý lưới điện (OMS) Chương trình xây dựng sơ đồ 1 sợi, gồm có các thiết bị đóng cắt trên lưới điện, thu thập số liệu số lượng khách hàng từ chương trình CMIS (Hệ thống Thông tin Quản lý Khách hàng) từ đó khi thiết lập các nội dung đóng cắt, nhập thời gian mất điện thì chương trình tính toán được các chỉ tiêu ĐTCCCĐ tương ứng

Giao diện của chương trình theo như hình sau: