Phân tích đánh giá độ tin cậy lưới điện tỉnh Quảng Bình và đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy

Từ yêu cầu thực tiễn của công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối, cần thiết nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối được quy định theo các tiêu chuẩn điện n

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: TS LÊ ĐÌNH DƯƠNG

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 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

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Yêu cầu đảm bảo chất lượng cung cấp điện đối với các Công ty Điện lực ngày càng nghiêm ngặt Chất lượng cung cấp điện ngoài các yêu cầu về điện áp, tần số còn có các yêu cầu về tính liên tục cấp điện cho khách hàng Theo xu thế hội nhập với thế giới, các Công ty Điện lực Việt Nam cần phải đưa ra các cam kết có tính định lượng về tính liên tục cung cấp điện đối với khách hàng, đặc biệt là các nhà đầu

tư nước ngoài Định lượng tính liên tục cung cấp điện thể hiện ở các chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện bình quân và tổng số giờ ngừng cấp điện bình quân của khách hàng trong khoảng thời gian nhất định (thường chọn một quý hoặc một năm) Từ yêu cầu thực tiễn của công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối, cần thiết nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối được quy định theo các tiêu chuẩn điện năng quy định và được các Công ty Điện lực tại một số nước trên thế giới sử dụng để xác định các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện phân phối, từ năm

2013, EVN đã chính thức giao cho các đơn vị thành viên trong đó có Tổng công ty Điện lực miền Trung (EVNCPC) kế hoạch về các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện thông qua chỉ số tần suất mất điện kéo dài bình quân (SAIFI), chỉ số thời gian mất điện khách hàng bình quân (SAIDI) và chỉ số tần suất mất điện thoáng qua (MAIFI)

Từ đó EVNCPC đã giao cho các Công ty Điện lực trực thuộc trong đó có Công ty Điện lực Quảng Bình về kế hoạch thực hiện các chỉ tiêu trên nhằm có cơ sở đánh giá tính liên tục cấp điện và chất lượng cấp điện cho khách hàng

Từ việc tổng hợp, phân tích một cách sâu nhất về độ tin cậy (ĐTC) của HTĐ phân phối tỉnh Quảng Bình từ năm 2013, nhằm đưa ra các giải pháp thực hiện để có thể áp dung cho Công ty Điện lực Quảng Bình với mục tiêu phấn đấu giảm các chỉ

số ĐTCCCĐ: SAIDI, SAIFI, MAIFI, năm sau giảm ít nhất 10 - 30% so với năm trước và đó cũng là cách giảm tối đa thời gian và số lần mất điện của khách hàng vừa làm hài lòng khách hàng, nâng cao uy tín của ngành điện, vừa góp phần vào sự

phát triển kinh tế xã hội của địa phương Vì vậy tôi chọn đề tài: “Phân tích đánh

giá độ tin cậy lưới điện tỉnh Quảng Bình và đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Trên cơ sở tổng hợp, phân tích thực trạng lưới điện phân phối và tính toán đánh giá ĐTCCCĐ trên địa bàn tỉnh Quảng Bình từ các năm trước, nghiên cứu các thuận lợi, khó khăn vướng mắc, từ đó xây dựng cơ sở lý luận để đề xuất các giải pháp cụ thể nhằm nâng cao ĐTCCCĐ cho các năm tiếp theo

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Các chỉ tiêu về độ tin cậy cung cấp điện Lưới

điện trung áp thuộc QBPC quản lý vận hành

Phạm vi nghiên cứu: Độ tin cậy lưới điện trung áp của QBPC, 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, từ các số liệu thống kê, tổng hợp các năm trước về ĐTCCCĐ tính toán thực tế dựa trên chương trình Quản lý lưới điện của EVNCPC (OSM), đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện trung

áp tỉnh Quảng Bình

Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao ĐTCCCĐ cho lưới điện tỉnh Quảng Bình trong các năm tiếp theo

5 Tên và bố cục đề tài

Căn cứ vào mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu đề tài được đặt tên là: “PHÂN

TÍCH ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN TỈNH QUẢNG BÌNH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY”

6 Bố cục đề tài:

Bố cục đề tài chia làm 4 chương như sau:

Chương 1: Cơ sở lý thuyết về độ tin cậy cung cấp điện

Chương 2: Tổng quan về điều kiện tự nhiên kinh tế, xã hội và lưới điện tỉnh Quảng Bình

Chương 3: Độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình

Chương 4: Đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện trong thời gian tới

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN

1.1 Tổng quan về hệ thống điện, bao gồm:

+ Nhà máy điện: Biến đổi năng lượng sơ cấp thành điện năng

+ Mạng điện: TBA, đường dây

+ Hộ tiêu thụ: Biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác

1.2 Tổng quan về lưới phân phối

1.2.1 Định nghĩa và phân loại

Lưới phân phối gồm lưới trung áp và lưới hạ áp Cấp điện áp thường dùng trong lưới phân phối bao gồm 110 kV, 35 kV, 22 kV, 15 kV, 10 kV, 06 kV và 0,4 kV

1.2.2 Phần tử của lưới điện phân phối, 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, dao cách ly, cầu chì, chống sét van, áp tô mát, hệ thống bảo vệ rơ le, giảm

dòng ngắn mạch Các thiết bị phụ trợ khác

1.3 Mục đích, ý nghĩa của độ tin cậy cung cấp điện: Độ tin cậy cung cấp điện của lưới

điện được hiểu là khả năng của hệ thống cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho hộ tiêu

thụ, với chất lượng điện năng (điện áp và tần số) đảm bảo (đúng quy định)

1.3.1 Định nghĩa về độ tin cậy: Độ tin cậy của hệ thống điện được hiểu là khả năng của đối tượng đảm bảo cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho các hộ tiêu thụ điện với chất lượng (gồm tần số, điện áp) hợp chuẩn.

1.3.2 Các tham số liên quan

Một số khái niệm cơ bản liên quan đến ĐTCCCĐ như sau:

- Nguồn: là các nhà máy, trạm điện có chức năng phân phối – truyền tải đến các hộ

sử dụng điện của hệ thống

- Phụ tải: là các hộ sử dụng điện tại các điểm đấu nối của hệ thống điện hay còn gọi

là những nơi tiêu thụ điện năng Phụ tải thể hiện khả năng tiêu thụ điện năng của

một hay nhiều khách hàng

- Hệ thống điện phân phối: là hệ thống điện nhận điện từ lưới truyền tải sau đó truyền dẫn đến các phụ tải phía sau

1.4 Chỉ tiêu về độ tin cậy cung cấp điện

1.4.1 Tần suất mất điện trung bình của hệ thống, SAIFI (System average interruption

frequency index): SAIFI cho biết thông tin về tần suất trung bình các lần mất điện duy trì trên mỗi khách hàng của một vùng cho trước

i N i

N i i

N c

đ

đ iÖn cã hµng kh¸ch sè

Tæng

iÖn mÊt bÞ hµng kh¸ch lÇn

sè Tæng

- i – cường độ sự cố

- Ni – số lượng khách hàng tại nút thứ i

1.4.2 Tần suất mất điện trung bình của khách hàng, CAIFI (Customer average interruption frequency index): CAIFI cho biết tần suất trung bình của các lần mất điện duy trì đã xảy ra đối với khách hàng Trong phép tính này ta chỉ quan tâm tới số lượng khách hàng và lờ đi số lần mất điện

i N i i N i u a

N c

đ

điÖnmÊt bÞhµng kh¸chsè

Tæng

iÖnmÊt bÞhµng kh¸chlÇn

sèTæng

1.4.3 Thời gian mất điện trung bình của hệ thống, SAIDI: cho biết thời gian trung bình của mất điện duy trì

i N i N i u i

N

d c

đ

điÖncãhµng kh¸chsè

Tæng

iÖnmÊt bÞhµng kh¸chgian

i N i

N i u c

N

d c

đ

đhµngcña kh¸chiÖn

mÊt bÞlÇnsèTæng

iÖnmÊt bÞhµng kh¸chgian

Thêi

1.5 Các ví dụ tính toán độ tin cậy cho sơ đồ lưới điện phân phối hình tia:

1.5.1 Sơ đồ lưới điện hình tia không phân đoạn

Xét sơ đồ lưới điện như Hình 1.1, các sự cố xảy ra trên mỗi đoạn

1,2,3,4 hoặc trên các nhánh rẽ a, b, c, d đều làm máy cắt đầu nguồn tác động và toàn

hệ thống sẽ bị mất điện sau khi sự cố được khắc phục máy cắt sẽ được đóng lại để phục hồi việc cấp điện Trên cơ sở các số liệu về suất sự cố trung bình và thời gian mất điện trung bình ta tính được các chỉ tiêu về độ tin cậy cho các nút tải A, B, C, D và sẽ được kết quả các

trị số , t, T ở các nút tải là như nhau

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n)

b 0,6 2 1,2 0,6 2 1,2 0,6 2 1,2 0,6 2 1,2

c 0,4 2 0,8 0,4 2 0,8 0,4 2 0,8 0,4 2 0,8

d 0,2 2 0,4 0,2 2 0,4 0,2 2 0,4 0,2 2 0,4

Cộng 2,2 2,73 6,0 2,2 2,73 6,0 2,2 2,73 6,0 2,2 2,73 6,0

Khi đó các chỉ tiêu về độ tin cậy của hệ thống trên là:

SAIFI = 2,2 lần mất điện/khách hàng.năm

SAIDI = 6,0 giờ /khách hàng.năm

CAIDI = 2,73 giờ /lần mất điện

ASAI = 0,999315

ENS = 84,0 MWh/năm

AENS = 28,0 kWh/khách hàng.năm

1.5.2 Sơ đồ lưới điện hình tia có phân đoạn

1.5.2.1 Lưới điện hình tia rẽ nhánh có bảo vệ bằng cầu chì

CAIDI = 3,39 giờ /lần mất điện

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n)

T (g/n)

(l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n)

(l/n)

t (g/l)

T (g/n)

SAIFI = 1,15 lần mất điện/khách SAIDI = 2,58 giờ /khách hàng.năm

CAIDI = 2,23 giờ /lần mất điện

Hình 1.4: Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng máy cắt

SAIFI = 0,77 lần mất điện/khách hàng.năm

SAIDI = 2,39 giờ /khách hàng.năm

CAIDI = 3,09 giờ /lần mất điện

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n)

1.5.3 Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở

Hình 1.5: Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở

Bảng 1.7: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống Hình 2.5 trong trường

hợp không hạn chế công suất chuyển tải

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n)

SAIFI = 1,15 lần mất điện/khách hàng.năm

SAIDI = 1,80 giờ /khách hàng.năm

CAIDI = 1,56 giờ /lần mất điện

Bảng1.8: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống Hình 1.5 trong trường hợp

hạn chế công suất chuyển tải

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n) (l/n)

t (g/l)

T (g/n)

=

=

1,15 lần mất điện/khách 1,80 giờ 1,80 giờ /khách hàng.năm

CAIDI = 1,83 giờ /lần mất điện

t (giờ/lần) 2,73 3,60 1,50 3,00 1,50

T (giờ/năm) 6,00 3,60 1,50 1,20 1,50

Nút tải B (lần/năm) 2,20 1,40 1,40 0,90 1,40

t (giờ/lần) 2,73 3,14 1,89 2,67 1,39

T (giờ/năm) 6,00 4,40 2,65 2,40 1,95

Nút tải C (lần/năm) 2,20 1,20 1,20 1,00 1,20

t (giờ/lần) 2,73 3,33 2,75 3,20 1,88

T (giờ/năm) 6,00 4,00 3,30 3,20 2,25

Nút tải D (lần/năm) 2,20 1,00 1,00 1,00 1,00

t (giờ/lần) 2,73 3,60 3,60 3,60 1,50

T (giờ/năm) 6,00 3,60 3,60 3,60 1,50

Toàn hệ thống SAIFI 2,20 1,15 1,15 0,77 1,15 SAIDI 6,00 3,91 2,58 2,39 1,80

Theo kết quả trên chúng ta thấy rằng, lưới điện được phân đoạn sẽ có các chỉ tiêu

về độ tin cậy tốt hơn không phân đoạn, phân đoạn bằng máy cắt tốt hơn dao cách ly, hệ

thống mạch vòng có nhiều nguồn sẽ tốt hơn một nguồn và có thời gian mất điện ít nhất

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ, XÃ HỘI VÀ LƯỚI ĐIỆN

TỈNH QUẢNG BÌNH

2.1 Đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội của tỉnh Quảng Bình

Quảng có khu vực địa hình núi: có tổng diện tích là 5236,16 km2, chiếm 65,1% diện tích đất tự nhiên của tỉnh Khu vực địa hình gò đồi: có diện tích 1576,14 km2, chiếm 19,6% diện tích đất tự nhiên của tỉnh Khu vực đồng bằng: có tổng diện tích 866,9 km2, chiếm 10,8% diện tích đất tự nhiên của tỉnh Theo quy hoạch phát triển kinh tế xã hội của tỉnh, dự kiến Tổng sản phẩm địa phương GRDP sẽ ở mức 7,5-9,0% trong giai đoạn 2016-2025 và 5,0-7,0% trong giai đoạn 2026-2035 Ước tính đến năm 2020 Quảng Bình sẽ có tổng cộng 8 khu công nghiệp tập trung với tổng diện tích hơn 2.100 ha, trong đó nổi bật là các khu công nghiệp nằm trong Khu kinh tế Hòn La

2.2 Hiện trạng nguồn và lưới điện trung áp tỉnh Quảng Bình:

2.2.1 Nguồn nhận

Phụ tải của tỉnh Quảng Bình được cấp điện từ lưới điện Quốc gia qua 02 trạm nguồn 220kV: TBA 220kV Đồng Hới có công suất 2x125MVA, TBA 220kV Ba Đồn có công suất 1x125MVA

Các đường dây 110kV cấp điện tới 08 trạm biến áp 110kV với tổng công suất đặt

là 380MVA

Hình 2.1: Sơ đồ mặt bằng lưới điện tỉnh Quảng Bình

* Tình trạng mang tải của các TBA 220kV và 110kV

Bảng 2.1: Tình trạng mang tải các trạm 220-110kV hiện có của tỉnh Quảng Bình

(MVA)

Pmax (MW)

Tình trạng vận hành

2.2.2 Các trạm biến áp trung gian:

Bảng 2.2: Tình trạng mang tải các trạm biến áp trung gian

TT Tên trạm Máy Uđm

(kV)

Sđm (kVA)

Pmax (kW)

Tình trạng vận hành

1 TG Quy Đạt T1 35/22 3200 2990 Đầy tải

5 TG Nam Gianh T1 35/22 4000 2200 Bình thường

T2 35/22 6300 3800 Bình thường

2.2.3 Lưới điện trung áp

Bảng 2.3: Thông kê đường dây trung áp và hạ áp hiện trạng

2.2.4 Quản lý vận hành lưới điện:

- Công ty Điện lực Quảng Bình gồm 07 Điện lực trực thuộc

+ Điện lực thành phố Đồng Hới (quản lý trên địa bàn Thành phố Đồng Hới, Thị trấn Nông trường Việt Trung – huyện Bố Trạch; xã Trường Sơn huyện Quảng Ninh)

+ Điện lực Lệ Thủy (quản lý trên địa bàn huyện Lệ Thủy)

+ Điện lực Quảng Ninh (quản lý trên địa bàn huyện Quảng Ninh)

+ Điện lực Bố Trạch (quản lý trên địa bàn huyện Bố Trạch)

+ Điện lực Quảng Trạch (quản lý trên địa bàn huyện Quảng Trạch và Thị xã Ba Đồn) + Điện lực Tuyên Hóa (quản lý trên địa bàn huyện Tuyên Hóa)

+ Điện lực Minh Hóa (quản lý trên địa bàn huyện Minh Hóa)

2.3 Kết luận

Qua thực tế tình hình lưới điện và phụ tải của tỉnh Quảng Bình thì nhận thấy được tầm quan trọng của việc nâng cao ĐTCCCĐ đảm bảo việc cấp điện liên tục ổn định cho các khách hàng nhằm phục vụ các nhu cầu sinh hoạt, sản xuất, kinh doanh hướng tới phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Quảng Bình

Hành lang tuyến

Sứ Giông

Sét

Sương muối, bụi bẩn

3.2 Công tác bảo trì bảo dưỡng

Bảng 3.2: Chi tiết công tác năm 2017 STT Nội dung công tác QBPC

STT Nội dung công tác QBPC

3.3 Kết quả thực hiện độ tin cậy

Bảng 3.3: Các chỉ tiêu ĐTCCCĐ từ năm 2015 đến năm 2017

3.2.2 Chương trình tính toán ĐTCCĐ OMS

Bảng 3.4: ĐTCCCĐ các xuất tuyến trung thế năm 2017

vì vậy để nâng cao ĐTCCCĐ thì giải pháp áp dụng với các tuyến này phải được đặt lên hàng đầu Từ nhiệm vụ được giao trong năm 2018 thấy được thách thức không nhỏ trong thời gian tới, yêu cầu đặt ra với các giải pháp nâng cao ĐTCCCĐ là phải nhanh chóng và chính xác nhất

CHƯƠNG 4 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH QUẢNG BÌNH TRONG

THỜI GIAN TỚI 4.1 Ngăn ngừa sự cố

4.2 Công tác xử lý sự cố

4.3 Công tác bảo trì, bảo dưỡng

4.4 Các giải pháp khác

4.5 Đánh giá hiểu quả mang lại từ giải pháp: Bổ sung, thay thế các thiết bị đóng cắt trên

trục chính, nhánh rẽ, ưu tiên trục chính, các nhánh rẽ có xác suất sự cố lớn, nhiều khách hàng cho các xuất tuyến có độ tin cậy cao, chiếm tỷ trọng lớn và tính toán qua phần mềm PSS/ADEPT:

4.5.1 Tổng quan về phần mềm PSS/ADEPT

4.5.3 Lựa chọn các xuất tuyến để đưa vào tính toán:

Bảng 4.1: Dữ liệu độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Quảng Bình

- Dữ liệu mất điện trung bình 5 năm do sự cố:

4.5.4 Tính toán độ tin cậy cho từng XT sau khi áp dụng các giải pháp:

- Xuất tuyến 472 Áng Sơn: Bổ sung DCL phân đoạn tại M41 nhánh rẽ Trường Xuân;

bổ sung DCL tại M89 nhánh rẽ Phúc Long; tại M119 lắp DCL phân đoạn; Bổ sung LBS tại 43; Thay L68 Hàm Ninh bằng Reclose; thay LBS 108 Hiền Ninh bằng Recolse

Bảng 4.2: Các chỉ tiêu độ tin cậy của tuyến 472 Áng Sơn khi chưa có giải pháp và sau