Nâng Cao Độ Tin Cậy Và Hiệu Quả Vận Hành Bằng Các Giải Pháp Tự Động Trên Lưới Phân Phối 35kV

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT LĐPP Lưới điện phân phối CLĐA Chất lượng điện áp CCĐ Cung cấp điện CSPK Công suất phản kháng CSTD Công suất tác dụng TTĐN Tổn thất điện năng MBA Má

Trang 1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

–––––––––––––––––––––––––––––

CAO DIỄM THANH

NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY VÀ HIỆU QUẢ VẬN HÀNH

BẰNG CÁC GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 35kV TỈNH BẮC KẠN

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu về lý thuyết và tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu tham khảo khác nhau: Sách, báo, tạp chí chuyên ngành, internet, thư viện các trường, cơ quan Qua số liệu thu thập thực tế, tổng hợp lại, không sao chép bất kỳ luận văn nào trước đó và dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Trương Tuấn Anh - Giảng viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên

Dữ liệu nghiên cứu được thu thập thực tế tại Công ty Điện lực Bắc Kạn Các

số liệu và kết quả tính toán trong luận văn là trung thực; các đánh giá, kiến nghị đưa

ra xuất phát từ thực tiễn, kinh nghiệm và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác

Tác giả luận văn

Cao Diễm Thanh

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian học tập, nghiên cứu chương trình cao học kỹ thuật điện của trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, đã giúp tác giả nhận thức sâu sắc về cách thức nghiên cứu, phương pháp tiếp cận các đối tượng nghiên cứu và lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp cao học; đồng thời góp phần nâng cao kiến thức chuyên môn vững vàng, nâng cao năng lực thực hành, khả năng thích ứng cao trước sự phát triển của khoa học, kĩ thuật và kinh tế; có khả năng phát hiện, giải quyết độc lập những vấn đề thuộc chuyên ngành được đào tạo và phục vụ cho công tác được tốt hơn Việc thực hiện nhiều bài tập nhóm trong thời gian học đã giúp tác giả sớm tiếp cận được cách làm, phương pháp nghiên cứu, tạo tiền đề cho việc độc lập trong nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

TS Trương Tuấn Anh đã giúp đỡ, hướng dẫn hết sức chu đáo, nhiệt tình trong quá trình thực hiện để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ này;

Các cán bộ nhân viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình tiến hành bảo vệ luận văn thạc sĩ;

Các đồng chí lãnh đạo và tập thể cán bộ công nhân viên của Công ty Điện lực Bắc Kạn đã giúp đỡ tác giả thực hiện việc nghiên cứu, thu thập các số liệu để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ này; các đồng nghiệp là những người đã hoàn thành chương trình cao học, đã dành thời gian đọc, đóng góp, chỉnh sửa cho luận văn thạc

sĩ này hoàn thiện tốt hơn;

Gia đình, bạn bè của tác giả đã giúp đỡ, tạo điều kiện về thời gian, động viên tác giả trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn;

Tác giả mong muốn tiếp tục nhận được sự chia sẻ, hỗ trợ và tạo điều kiện của Hội đồng Chấm luận văn thạc sĩ, các bạn bè, đồng nghiệp, gia đình và người thân để bản luận văn này hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cảm ơn!

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN TỈNH BẮC KẠN VÀ LƯỚI ĐIỆN 35 KV ĐIỆN LỰC THÀNH PHỐ BẮC KẠN 7

1 1 Mô hình Điều độ tại Công ty Điện lực Bắc Kạn 7

1.1.1 Sơ đồ tổ chức Điều độ chung 7

1.1.2 Mô hình phòng Điều độ Công ty Điện lực Bắc Kạn 7

1.1.3 Phân cấp quyền điều khiển, quyền kiểm tra của các cấp điều độ 8

1.1.4 Mô hình quản lý Đội quản lý vận hành lưới điện cao thế Bắc Kạn 9

1.1.5 Mô hình quản lý Điện lực thành phố Bắc Kạn 10

1.1.6 Mô hình quản lý các Điện lực còn lại 10

1.2 Lưới điện tỉnh Bắc Kạn 11

1.2.1 Nguồn điện 11

1.2.2 Lưới điện 11

1.3 Lưới điện 35kV thành phố Bắc Kạn 13

1.3.1 Xuất tuyết đường dây ĐDK 372 13

1.4 Kết luận chương 1 18

Chương 2 CẤU TRÚC LƯỚI PHÂN PHỐI TRUNG ÁP VÀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 20

2.1 CẤU TRÚC LƯỚI PHÂN PHỐI TRUNG ÁP 20

2.1.1 Phương án nối dây trong lưới điện phân phối 20

2.1.2 Sơ đồ lưới điện phân phối trung áp trên không 21

Trang 5

2.1.3 Sơ đồ lưới điện phân phối cáp trung áp 22

2.1.4 Sơ đồ hệ thống phân phối điện 25

2.2 ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 26

2.2.1 Khái niệm chung về độ tin cậy 26

2.2.2 Độ tin cậy của hệ thống 26

2.2.3 Độ tin cậy của phần tử 34

2.2.4 Chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối 46

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN CHỈ SỐ ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THEO SƠ ĐỒ 55

3.1 Khái niệm chung 55

3.2 Sơ đồ lưới điện hình tia không phân đoạn 56

3.3 Sơ đồ lưới điện hình tia có phân đoạn 58

3.3.1 Sơ đồ lưới điện hình tia có phân đoạn rẽ nhánh được bảo vệ bằng cầu chì 58

3.3.2 Lưới điện hình tia phân đoạn bằng các dao cách ly và rẽ nhánh có bảo vệ bằng cầu chì 59

3.3.3 Lưới điện hình tia phân đoạn bằng các máy cắt và rẽ nhánh có bảo vệ bằng cầu chì 60

3.4 Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở 61

3.5 Các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối 65

3.5.1 Sử dụng các thiết bị điện có độ tin cậy cao 65

3.5.2 Sử dụng các thiết bị tự động, các thiết bị điều khiển từ xa 65

3.5.3 Sử dụng linh hoạt các sơ đồ đi dây, kết dây 66

3.5.4 Tổ chức và sửa chữa nhanh sự cố 66

3.6 Nâng cao hiệu quả vận hành bằng các giải pháp tự động hóa trên lưới điện trung thế 67

3.6.1 Thiết bị chỉ thị phân đoạn sự cố (FPIs) 67

3.6.2 Thiết bị tự động đóng lặp lại (Automatic Recloser - AR) 69

3.6.3 Chức năng tự động khép mạch vòng (Loop Automation- LA) 71

3.6.4 Recloser và thiết bị tự động phân đoạn sự cố (Sectionalisers Automation - SA) 72

Trang 6

Chương 4 TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP 35KV THÀNH

PHỐ BẮC KẠN 74

4.1 Giới thiệu về phần mềm PSS/ADEPT 74

4.1.1 Cài đặt đặt các thông số cơ bản của lưới điện 75

4.1.2 Lập sơ đồ và nhập các thông số của các phần tử trên sơ đồ 76

4.2 Thiết kế sơ đồ tính toán trên phần mềm PSS/ADEPT 77

4.2.1 Thông số đường dây 77

4.2.2 Thông số máy biến áp 78

4.2.3 Thông số nút tải 78

4.2.4 Giao diện cài đặt thông số bài toán tính toán độ tin cậy 79

4.3 Tính toán độ tin cậy của lưới điện 35kV thành phố Bắc Kạn 79

4.3.1 Tính toán các chỉ số độ tin cậy phương án 1 82

4.3.4 Tổng hợp kết quả tính toán các chỉ số độ tin cậy 83

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

PHỤ LỤC 89

Trang 7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

LĐPP Lưới điện phân phối CLĐA Chất lượng điện áp CCĐ Cung cấp điện CSPK Công suất phản kháng CSTD Công suất tác dụng TTĐN Tổn thất điện năng MBA Máy biến áp TBA Trạm biến áp ĐDK Đường dây trên không TVH Trực vận hành

QLVH Quản lý vận hành

PSS/ADEPT Power System Simulator/Advanced

Distribution Engineering Productivity Tool DRA Analysis Tính toán độ tin cậy lưới điện

SAIFI

Tần suất ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống (System Average Interruption Frequency Index)

SAIDI

Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình của

hệ thống (System Average Interruption Duration Index)

CAIFI

Tần suất mất điện trung bình của khách hàng (Customer Average Interruption Frequency Index)

CAIDI

Thời gian mất điện trung bình của khách hàng (Customer Average Interruption Duration Index)

MAIFI

Tần suất trung bình của mất điện thoáng qua của hệ thống (Momentary Average Interruption Frequency index)

Trang 8

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Trạm phân phối xuất tuyến đường dây ĐDK 372 13

Bảng 1.2 Đường dây 35kV xuất tuyến ĐDK 372 14

Bảng 3.1 Thông số của hệ thống 57

Bảng 3.2 Số liệu về khách hàng và tải trung bình ở các nút phụ tải 57

Bảng 3.3 Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của lưới điện hình tia không phân đoạn rẽ nhánh không được bảo vệ bằng cầu chì 57

Bảng 3.4 Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của lưới điện hình tia không phân đoạn rẽ nhánh được bảo vệ bằng cầu chì 58

Bảng 3.5 Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của lưới điện hình tia phân đoạn bằng dao cách ly và rẽ nhánh được bảo vệ bằng cầu chì 60

Bảng 3.6 Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của lưới điện hình tia phân đoạn bằng máy cắt và rẽ nhánh được bảo vệ bằng cầu chì 61

Bảng 3.7 Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của lưới điện kín vận hành hở 62

Bảng 3.8 Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống Hình 2.5 trong trường hợp hạn chế công suất chuyển tải 63

Bảng 3.9 Tổng hợp các chỉ tiêu độ tin cậy của các hệ thống từ hình 3.1 đến hình 3.5 64

Bảng 4.1 Số liệu tính toán độ tin cậy cung cấp điện 80

Bảng 4.2 Tổng hợp các chỉ số độ tin cậy của lưới phân phối 35kVthành phố Bắc Kạn 81

Bảng 4.3 Vị trí lắp đặt các thiết bị lộ 372 - E26.1 81

Bảng 4.6 Tổng hợp kết quả tính toán các chỉ số độ tin cậy phương án 1 82

Bảng 4.9 Tổng hợp kết quả tính toán các chỉ số độ tin cậy lộ 372 - E26.1 83

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức điều độ chung 7

Hình 1.2 Mô hình phòng điều độ Công ty điện lực Bắc Kạn 7

Hình 1.3 Mô hình quản lý Đội quản lý vận hành lưới điện cao thế Bắc Kạn 9

Hình 1.4 Mô hình quản lý Điện lực thành phố Bắc Kạn 10

Hình 1.5 Mô hình quản lý các Điện lực còn lại 10

Hình 2.1 Sơ đồ lưới phân phối trên không hình tia không phân đoạn 21

Hình 2.2 Sơ đồ lưới phân phối cáp mạch vòng kín 23

Hình 2.3 Cung cấp điện bằng hai đường dây song song 23

Hình 2.4 Mạch liên nguồn 24

Hình 2.5 Cung cấp điện thông qua trạm cắt 24

Hình 2.6 Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung 24

Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống phân phối điện 25

Hình 2.8 Trạng thái hỏng hóc của hệ thống điện 29

Hình 2.9 Cấu trúc độ tin cậy của hệ thống điện 32

Hình 2.10 Đường quan hệ R(t) theo thời gian 35

Hình 2.11 Quan hệ (t) 38

Hình 2.12 (t) khi xét đến bảo dưỡng định kỳ 39

Hình 2.13 Mô tả trạng thái của phần tử 41

Hình 2.14 Graph trạng thái 43

Hình 2.15 Sửa chữa sự cố thực tế và bảo dưỡng định kỳ 45

Hình 2.16 Sơ đồ tự động đóng nguồn dự phòng 48

Hình 3.1 Sơ đồ lưới điện hình tia không phân đoạn 56

Hình 3.2 Sơ đồ lưới điện hình tia có phân đoạn rẽ nhánh được bảo vệ bằng cầu chì 58

Hình 3.3 Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng dao cách ly và rẽ nhánh được bảo vệ bằng cầu chì 59

Hình 3.4 Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng máy cắt và rẽ nhánh được bảo vệ bằng cầu chì 60

Hình 3.5 Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở 62

Hình 3.6 Nguyên tắc phân đoạn sự cố dựa trên thiết bị FPIs 68

Hình 3.7 Giải pháp giám sát xa các thiết bị FPIs 69

Hình 3.8 Thiết bị tự động đóng lặp lại (Automatic Recloser) 69

Trang 10

Hình 3.9 Sơ đồ mô tả chức năng tự động khép mạch vòng của các AR 71

Hình 3.10 Sơ đồ minh họa phương thức phối hợp giữa recloser và các thiết bị SA 72

Hình 4.1 Giao diện phần mềm PSS/ADEPT 5.0 75

Hình 4.2 Thẻ thiết lập thông số lưới điện 76

Hình 4.3 Thanh công cụ Diagram 76

Hình 4.4 Thư viện thiết lập thông số đường dây 77

Hình 4.5 Thẻ thiết lập thông số đường dây 77

Hình 4.6 Thẻ thiết lập thông số máy biến áp 78

Hình 4.7 Thiết lập thông số phụ tải 78

Hình 4.8 Thiết lập số khách hàng tính độ tin cậy đường dây 78

Hình 4.9 Thiết lập thông số tính toán độ tin cậy 79

Hình 4.10 Xuất kết quả tính toán độ tin cậy 79

Trang 11

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Phân phối điện là khâu cuối cùng của hệ thống điện đưa điện năng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ điện Trong quá trình sản xuất, truyền tải và phân phối điện thường xảy các sự cố lưới điện đặc biệt là sự cố ngắn mạch

Nhiệm vụ kỹ thuật và mục tiêu nói chung đặt ra cho các Công ty Điện lực/Tổng Công ty Điện lực trực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) là phải đưa ra các giải pháp tối ưu nhằm quản lý vận hành ổn định hệ thống điện… Trong

đó, việc ứng dựng các giải pháp tự động sẽ mang lại hiệu quả vận hành an toàn, nâng cao tin cậy cho lưới điện, đảm bảo cấp điện liên tục, ổn định

Trải qua các giai đoạn xây dựng và phát triển, hiện nay lưới điện phân phối tỉnh Bắc Kạn đang khai thác có hai cấp điện áp là 22kV cho khu vực thành phố Bắc Kạn, cấp điện áp 35kV cấp điện cho khu vực vùng ven thành phố Bắc Kạn và các huyện trên địa bàn Tỉnh

Với đặc điểm lưới điện phân phối trung áp phân bố rộng trong không gian, nhiều cấp điện áp, chiều dài đường dây lớn, nhiều rẽ nhánh và nhiều chủng loại dây dẫn khác nhau Trong những năm qua, khối lượng đường dây và trạm biến áp phân phối cấp điện của Công ty Điện lực Bắc Kạn đưa vào vận hành khai thác ngày càng lớn, cụ thể như sau:

2 Đường dây trung thế 22÷35kV 1.762,5 km

4 Trạm biến áp 110kV 02 TBA dung lượng 75 MVA

5 TBA phân phối 1.055 trạm với tổng dung lượng: 166.232,5

kVA

8 Tụ bù trung thế 21 bộ với tổng dung lượng 12.600 kVAr

9 Tụ bù hạ thế 338 bộ với tổng dung lượng 14.410 kVAr

12 MBA tự ngẫu giữ ổn định điện áp

Trang 12

Trong đó:

- Lộ đường dây 371 trạm E26.1 có chiều dài 716,94km, sử dụng dây dẫn AC120; AC95; AC70 và AC50 cấp điện cho phụ tải huyện Pác Nặm, huyện Ngân Sơn, phần lớn phụ tải các xã của huyện Ba Bể, một số xã của huyện Bạch Thông (các xã Nguyên Phúc, Cẩm Giàng, Sỹ Bình, Vũ Muộn, Cao Sơn, Phương Linh, Tú Trĩ, Vi Hương và Thị trấn Phủ Thông) và một phần thành phố Bắc Kạn Lộ liên kết cấp điện với lộ 371 trạm 110 kV Chợ Đồn, liên hệ mạch vòng với lộ 373, 376 trạm

110 kV Bắc Kạn

- Lộ đường dây 372 trạm E26.1 có chiều dài 52,54km, sử dụng dây dẫn AC120 cấp điện cho một phần phụ tải thành phố Bắc Kạn và huyện Bạch Thông, liên kết cấp điện với lộ 371 trạm 110 kV Chợ Đồn

- Lộ đường dây 373 trạm E26.1 có chiều dài 485,38km, sử dụng dây dẫn AC120; AC95; AC70 và AC50 cấp điện cho phụ tải huyện Chợ Mới và huyện Na

Rì và một phần phụ tải khu vực thành phố Bắc Kạn Lộ liên kết cấp điện với lộ 371,

374 trạm 110 kV Bắc Kạn

- Lộ đường dây 374 trạm E26.1 có chiều dài 49,28km, sử dụng dây dẫn AC120; AC70 và AC50 cấp điện cho phụ tải khu vực thành phố Bắc Kạn và huyện Chợ Mới

- Lộ đường dây 376 và 378 trạm E26.1 chiều dài 12,3km, sử dụng dây dẫn AC120 cấp điện cho phụ tải huyện Bạch Thông

- Các lộ đường dây 371, 373, 375, 377, 379 trạm E26.2 có chiều dài 341,71km, sử dụng dây dẫn AC120; AC95; AC70 và AC50 cấp điện cho phụ tải huyện chợ Đồn Với lộ 371 liên kết mạch vòng với lộ 371 Trạm E26.1, lộ 373 liên kết mạch vòng với lộ 372 Trạm 110kV Bắc Kạn

- Các lộ đường dây 471, 472, 474 Trạm E26.1 có chiều dài 55,78km sử dụng dây dẫn AC 70, AC 120 và M120, M240 cấp điện cho khu vực thành phố Bắc Kạn Cùng với khối lượng quản lý vận hành đường dây và trạm biến áp ngày càng lớn, việc hư hỏng, sự cố xảy ra trên lưới điện của Công ty Điện lực Bắc Kạn nhìn chung tăng so với năm trước, đặc biệt trên lưới điện trung thế

Thống kê sự cố đường dây cao thế và TBA lũy kế đến hết năm 2018 như sau:

Trang 13

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng này:

- Nguyên nhân khách quan như tình hình thời tiết diễn biến xấu bất thường cùng với địa hình đồi núi phức tạp trên địa bàn tỉnh Cụ thể là do mưa, sét gây ra đứt dây dẫn, cây đổ vào đường dây Các sự cố chủ yếu xảy ra ở lưới 35 kV do lưới điện tỉnh Bắc Kạn chủ yếu là cấp 35 kV, đi qua địa hình đồi núi phức tạp, chiều dài đường trục lớn

- Các nguyên nhân chủ quan liên quan do thiếu kinh phí đầu tư đổi mới thiết bị

và đặc biệt là do công tác vận hành

Bất cứ sự hư hỏng nào trên lưới điện phân phối trung áp, gây gián đoạn việc cung cấp điện đều ảnh hưởng trực tiếp đến các phụ tải, giảm độ tin cậy cung cấp điện cho khách hàng Tổng hợp kết quả thực hiện chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện năm 2018 của Công ty Điện lực Bắc Kạn như sau:

Trang 15

Do vậy cần khắc phục các nhược điểm trong công tác vận hành, nhằm đảm bảo cấp điện an toàn, ổn định, liên tục Ngoài việc khảo sát các chế độ lưới điện, sự thay đổi phụ tải… để làm cơ sở nghiên cứu tính toán lựa chọn các thông số cài đặt phù hợp cho thiết bị trên lưới điện, có biện pháp nâng cao chất lượng công tác quản

lý vận hành thì việc áp dụng các giải pháp tự động hóa trên lưới điện phân phối trung áp là một yêu cầu rất cần thiết

Với các lý do trên, đề tài “Nâng cao độ tin cậy và hiệu quả vận hành bằng các giải pháp tự động trên lưới phân phối 35kV tỉnh Bắc Kạn” là thiết thực, góp

phần vào nâng cao hiệu quả trong vận hành, chủ động hơn trong việc phân vùng sự

cố lưới điện, giảm thiểu thời gian và phạm vi mất điện do sự cố, nâng cao độ tin cậy, chất lượng cung cấp điện và đề xuất các hướng đầu tư khai thác hiệu quả các chức năng tự động hóa trên lưới điện phân phối trung áp tỉnh Bắc Kạn

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu hiện trạng lưới điện phân phối 35kV gồm các lộ đường dây 372,

373 và 374 trạm biến áp 110kV E26.1 lưới điện thành phố Bắc Kạn

Trang 16

- Ứng dụng các phần mềm PSS/ADEPT, ETAP mô phỏng lưới điện phân phối tỉnh Bắc Kạn và tính toán các số liệu phục vụ nghiên cứu của đề tài

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Lưới điện phân phối 35kV thành phố Bắc Kạn gồm các lộ đường dây 372,

373 và 374 trạm biến áp 110kV E26.1

- Phần mềm PSS/ADEPT với chức năng tính toán độ tin cậy

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích đánh giá và hệ thống hóa các công trình

nghiên cứu được công bố thuộc lĩnh vực liên quan: Bài báo, sách tham khảo, tài liệu hướng dẫn…

- Nghiên cứu thực tiễn: Nghiên cứu thực tế thiết bị, các số liệu kỹ thuật cần

thiết của các lộ đường dây 35kV lưới điện thành phố Bắc Kạn

5 Tên và bố cục của đề tài

Tên đề tài: " Nâng cao độ tin cậy và hiệu quả vận hành bằng các giải pháp tự động trên lưới phân phối 35kV tỉnh Bắc Kạn "

Chương 1 Tổng quan về lưới điện tỉnh Bắc Kạn và lưới điện 35kV điện lực thành phố Bắc Kạn

Chương 2 Cấu trúcc lưới phân phối trung áp và độ tin cậy cung cấp điện

Chương 3 Phương pháp phân tích và tính toán chỉ số độ tin cậy của lưới điện phân phối theo sơ đồ

Chương 4 Tính toán độ tin cậy lưới điện trung áp 35kV thành phố Bắc Kạn

Trang 17

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN TỈNH BẮC KẠN VÀ LƯỚI ĐIỆN 35 KV ĐIỆN LỰC THÀNH PHỐ BẮC KẠN

1 1 Mô hình Điều độ tại Công ty Điện lực Bắc Kạn

1.1.1 Sơ đồ tổ chức Điều độ chung

Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức điều độ chung

1.1.2 Mô hình phòng Điều độ Công ty Điện lực Bắc Kạn

Hình 1.2 Mô hình phòng điều độ Công ty điện lực Bắc Kạn

- Chỉ huy điều độ lưới điện thuộc quyền điều khiển, nhân lực:

Trang 18

- Bộ phận trực điều độ: Đi ca theo chế độ 3 ca - 5 kíp, nhiệm vụ chỉ huy điều độ lưới điện thuộc quyền điều khiển và theo dõi tính toán các chỉ số độ tin cậy lưới điện

- Tổng số lao động hiện tại tại phòng Điều độ Công ty Điện lực Bắc Kạn: 11 người (01 trưởng phòng, 01 phó phòng, 08 điều độ viên, 01 học kèm cặp điều độ viên)

- Công ty Điện lực Bắc Kạn trang bị các thiết bị Recloser với tổng số lượng 59 trạm, trong đó lộ đường dây 371 có 28 trạm với 02 loại là Cooper và Nulec Trong

đó đại đa số các Recloser đã được kết nối từ xa bằng sóng 3G và đường truyền có dây, các kết nối đến Phòng điều độ Công ty tuy nhiên tại phòng điều độ chưa có phần mềm theo dõi online đồng thời thể hiện hết các MC, muốn khai thác và cài đặt các thông số trên MC các điều độ viên phải thực hiện thao tác vào từng MC mới làm được

- Sau các sự cố việc xác định đúng nguyên nhân phân vùng sự cố còn gặp nhiều khó khăn do công tác cài đặt các thông số bảo vệ trên Recloser còn bất cập, các Recloser còn có các tác động bảo vệ đồng thời và vượt cấp

1.1.3 Phân cấp quyền điều khiển, quyền kiểm tra của các cấp điều độ

- Tuân thủ theo quy định tại thông tư 40/TT – BCT do Bộ Công thương ban hành ngày 05/11/2015 và tại công văn 342/EVN-ĐĐQG-KTSX của Tập đoàn Điện lực Việt Nam

- Phân cấp quyền điều khiển cụ thể như sau: Các thiết bị từ máy cắt tổng trung

áp và thiết bị đóng cắt đi kèm đến cấp 110kV thuộc quyền của A1; thiết bị bù, các thiết bị đóng cắt phía hạ áp của các MBA 110kV cấp điện cho khu vực địa phương thuộc quyền điều khiển của Điều độ lưới điện phân phối

- Chỉ huy thao tác:

+ Cấp điều độ có quyền điều khiển (A1, Bx) viết phiếu, duyệt phiếu và chỉ huy thực hiện thao tác khi phải phối hợp thao tác thiết bị tại nhiều trạm điện, nhà máy điện hoặc trong trường hợp thao tác xa từ cấp điều độ có quyền điều khiển

+ Đơn vị quản lý vận hành viết phiếu, duyệt phiếu và thực hiện thao tác trong nội bộ phạm vi 01 trạm điện Trước khi thực hiện phiếu thao tác phải được cấp điều

độ có quyền điều khiển cho phép

Trang 19

+ Thực hiện thao tác: Điều độ viên chỉ huy thao tác trên thiết bị thuộc quyền điều khiển tương ứng với trực ca vận hành các đơn vị QLVH

- Giao nhận lưới điện:

+ Đối với các thao tác do A1 lập, phê duyệt và chỉ huy trực tiếp: Giao/nhận thiết bị qua điều độ Bx, sau đó điều độ Bx giao/nhận với đội quản lý lưới điện cao thế hoặc trực trạm 110kV hoặc TVH các Điện lực để bàn giao/tiếp nhận với đơn vị công tác

+ Đối với thao tác trong phạm vi nội bộ 01 trạm điện (110kV): Sau khi thao tác xong và làm các biện pháp an toàn cần thiết, việc giao nhận thiết bị với đội công tác do trực chính TBA thực hiện (có thông báo cho cấp điều độ có quyền điều khiển

để nắm thông tin)

+ Đối với các thao tác do B26 lập, phê duyệt và chỉ huy trực tiếp: Giao/nhận thiết bị qua trực ban các đơn vị QLVH thiết bị như trực ca TBA 110kV, trực ban các tổ trực vận hành các Điện lực… để bàn giao/tiếp nhận với đơn vị công tác

1.1.4 Mô hình quản lý Đội quản lý vận hành lưới điện cao thế Bắc Kạn

- Tổng số lao động: 28

Hình 1.3 Mô hình quản lý Đội quản lý vận hành lưới điện cao thế Bắc Kạn.

ĐỘI TRƯỞNG (01)

(01)

NV kinh tế (01)

NV Lái xe (01)

Tổ QLVH

ĐZ 110kV (01TT và

07 CN))

Trạm 110kV Bắc Kạn - E26.1 (01 TT và

06 trực HV)

Trạm 110kV Chợ Đồn

- E26.2 (01 TT và

06 trực VH)

Trang 20

1.1.5 Mô hình quản lý Điện lực thành phố Bắc Kạn

- Tổng số lao động: 99 người

Hình 1.4 Mô hình quản lý Điện lực thành phố Bắc Kạn.

1.1.6 Mô hình quản lý các Điện lực còn lại

Hình 1.5 Mô hình quản lý các Điện lực còn lại.

GIÁM ĐỐC (01)

Tổ trực vận hành

Tổ kiểm tra giám sát mua bán điện

PHÓ GIÁM ĐỐC PHỤ TRÁCH KT

(01)

01 đội sản xuất

GIÁM ĐỐC (01)

PHÓ GIÁM ĐỐC PHỤ TRÁCH KT (01)

Phòng

Tổng

hợp

Phòng KH-KT-

AT

Phòng Kinh doanh

Tổ trực vận hành

Tổ kiểm tra giám sát mua bán điện

PHÓ GIÁM ĐỐC PHỤ TRÁCH KD (01)

03 đội sản xuất

Trang 21

1.2 Lưới điện tỉnh Bắc Kạn

1.2.1 Nguồn điện

Hiện tại, tỉnh Bắc kạn được cấp điện từ các nguồn:

- Nguồn điện 110kV cấp từ trạm biến áp 220kV Cao Bằng qua đường dây 171-E26.1 Bắc Kạn - 171 E16.2 Cao Bằng

- Nguồn điện 110kV cấp từ trạm biến áp 220kV Phú Lương Thái Nguyên qua đường dây 173E26.1 Bắc Kạn - 172E6.6 Phú lương

- Nguồn điện 35kV cấp từ Thái Nguyên qua mạch vòng đường dây 373 Thái Nguyên - Bắc Kạn (Điểm đo đếm 104 tại huyện Chợ Mới tỉnh Bắc Kạn)

- Nguồn điện 35kV cấp từ Lạng Sơn qua mạch vòng đường dây 373 Lạng Sơn

- Bắc Kạn (Điểm đo đếm mạch vòng Lạng Sơn - Bắc Kạn tại huyện Na Rì)

- Ngoài ra trên đại bàn tỉnh còn có nhà máy thuỷ điện: Thuỷ điện Tà Làng, Thuỷ điện Thượng Ân, Thuỷ điện Nặm Cắt các nhà máy phát lên lưới 35kV

Lộ liên kết cấp điện với lộ 371 trạm 110 kV Chợ Đồn, liên hệ mạch vòng với lộ

373, 376, 378 trạm 110 kV Bắc Kạn với tổng chiều dài đường dây 712,5 km gồm

484 TBA với tổng công suất đặt là 43.197kVA

Trang 22

- Lộ đường dây 372 cấp điện cho phụ tải một phần cho khu vực thành phố Bắc Kạn và một phần cho huyện Bạch Thông Lộ liên kết cấp điện với lộ 371 trạm 110

kV Chợ Đồn và liên kết với lưới điện thuỷ điện Nặm Cắt với tổng chiều dài đường dây 50,8km gồm 27TBA với tổng công suất đặt là 2.680kVA

- Lộ đường dây 373 cấp điện cho phụ tải một phần phần cho khu vực thành phố Bắc Kạn và cho toàn huyện Chợ Mới, huyện Na Rì với tổng chiều dài đường dây 520km gồm 301TBA với tổng công suất đặt là 34.068kVA

- Lộ đường dây 374 cấp điện cho phụ tải một phần cho khu vực thành phố Bắc Kạn và huyện Chợ Mới với tổng chiều dài đường dây 49,28km, với tổng công suất đặt các TBA là 10.090 kVA

- Lộ đường dây 376 cấp điện cho phụ tải một phần phần cho khu vực huyện Bạch Thông với tổng chiều dài đường dây 8,8km

- Lộ đường dây 378 cấp điện cho phụ tải một phần huyện Bạch Thông với tổng chiều dài đường dây 4km với tổng công suất đặt là 250kVA

- Lộ đường dây 471 cấp điện cho khu vực thành phố Bắc Kạn với tổng chiều dài đường dây 10,51km gồm 22TBA với tổng công suất đặt là 10.040kVA

- Lộ đường dây 472 cấp điện cho phụ tải khu vực thành phố Bắc Kạn với tổng chiều dài đường dây 20,4km gồm 57TBA với tổng công suất đặt là 13.447kVA

- Lộ đường dây 474 cấp điện cho phụ tải khu vực thành phố Bắc Kạn với tổng chiều dài đường dây 24,33km gồm 59TBA với tổng công suất đặt là 12.905kVA b) TBA 110kV - E26.2 Chợ Đồn:

Trạm biến áp 110kV Chợ Đồn đặt tại huyện Chợ Đồn với công suất 1x25MVA -110/35/22kV với các xuất tuyến ngăn lộ đường dây:

- Lộ đường dây 371 cấp điện cho phụ tải khu vực huyện Chợ Đồn với tổng chiều dài đường dây 125km gồm 79TBA với tổng công suất đặt là 9.809kVA

- Lộ đường dây 373 cấp điện cho phụ tải khu vực Nam Cường, huyện Chợ Đồn với tổng chiều dài đường dây 96,266km gồm 46TBA với tổng công suất đặt là 10.282kVA

- Lộ đường dây 375 cấp điện cho phụ tải khu vực Nghĩa Tá, huyện Chợ Đồn với tổng chiều dài đường dây 57,266km gồm 42TBA với tổng công suất đặt là 19.267,5kVA

Trang 23

- Lộ đường dây 377 cấp điện cho phụ tải khu vực Bản Thi, huyện Chợ Đồn với tổng chiều dài đường dây 41,734km gồm 17TBA với tổng công suất đặt là 1.451,5kVA

- Lộ đường dây 379 cấp điện cho phụ tải khu công nghiệp Bản Thi, huyện Chợ Đồn với tổng chiều dài đường dây 30,491km gồm 6TBA với tổng công suất đặt là 3.031,5kVA

1.3 Lưới điện 35kV thành phố Bắc Kạn

1.3.1 Xuất tuyết đường dây ĐDK 372

1.3.1.1 Trạm phân phối xuất tuyến đường dây ĐDK 372

Bảng 1.1 Trạm phân phối xuất tuyến đường dây ĐDK 372

7 Dương Quang 100 Y/Yo-12 35/0,4 6 540 2100 3,5

8 Sông Cầu 4 75 Y/Yo-12 35/0,4 5,7 400 1500 3,5

9 Đôn Phong 1 75 Y/Yo-12 35/0,4 5,45 257 1270 0,59

10 Đôn Phong 2 50 Y/Yo-12 35/0,4 4,0 148 552 0,62

11 Đôn Phong 3 75 Y/Yo-12 35/0,4 5,7 400 1500 3,5

12 Quan Nưa 100 Y/Yo -12 35/0,4 5,6 346 1898 2,61

Trang 24

1.3.1.2 Đường dây 35kV xuất tuyến ĐDK 372

Bảng 1.2 Đường dây 35kV xuất tuyến ĐDK 372

1 Đường trục Bắc Kạn - Đo đếm 102A-3 22,97 AC-120

8 Nhánh rẽ TBA UBND xã Dương Quang VT15R3 0,32 AC - 50

9 Nhánh rẽ TBA Sông Cầu 4 VT 35 BK - CĐồn 0,093 AC - 50

10 Nhánh rẽ TBA Đôn Phong 1 VT 35 Đôn Phong +3 0,11 AC - 50

11 Nhánh rẽ TBA Đôn Phong 2 VT 35 Đôn Phong+7 1,035 AC - 50

12 Nhánh rẽ TBA Đôn Phong 3 VT 30 -372+ R65 8,812 AC - 70

13 Nhánh rẽ TBA Quan Nưa VT 13 nhánh Đ Phong 0,02 AC - 50

14 Nhánh rẽ TBA Bản Mún VT 81đoạn B Kạn - B

15 Nhánh rẽ TBA Nà Pịt VT 81đoạn B Kạn - B Lũng

16 Nhánh rẽ TBA Sông cầu 10 VT 27R2 nội trú + 3 0,228 AC - 50

26 Nhánh rẽ TBA Cty CP Đóng tàu Phương Đông 0,04 AC - 50

27 Nhánh rẽ TBA Hồ chứa nước Nặm Cắt 0,6000 AC - 70

Tổng chiều dài: 50,8700 km

Trang 25

Tổ nối dây Uđm (kV) UN % P0 PN

i0 %

1 Xuất Hoá 180 Y/Yo-12 35/0,4 6,64 989 4090 3,4

2 Đăng Kiểm 180 Y/Yo-12 35/0,4 6,2 540 2100 5,4

5 Nông Thượng 1 75 Y/Yo-12 35/0,4 5,7 395 1450 3,2

6 Nông Thượng 2 160 YD/Yn-12-11 35/0,4 5,7 400 1450 3,2

7 Nông Thượng 3 75 Y/Yo-12 35/0,4 5,7 400 1450 3,2

8 Xuất Hoá 1 50 Y/Yo - 12 35/0,4 4,95 228 1185 0,97

10 TBA Khuổi Cuồng 180 Y/Yo - 12 35/0,4 4,66 295 1937 0,2

11 TBA Xuất Hoá 2 100 Y/Yo - 12 35/0,4 5,1 248 1415 1,85

12 TBA Nông Thượng 4 75 Y/Yo - 12 35/0,4 5,18 266 1380 2,03

13 TBA Nông Thượng 5 75 Y/Yo - 12 35/0,4 5,18 265 1390 2,02

20 TBA Phiêng My 100 Y/Yo-12 35/0,4 5,1 204 1215 2

21 TBA Nam Đội Thân 75 Y/Yo - 12 35/0,4 5,18 265 1390 2,02

Trang 26

6 Nhánh rẽ TBA N Thượng 1 VT 22 nhánh N Thượng 3 CDt 0,15 AC - 50

7 Nhánh rẽ TBA N Thượng 2 VT 35 nhánh N Thượng 3 CDt 0,158 AC - 50

8 Nhánh rẽ TBA Nông Thượng 3 VT 38R49 CDt 6,435 AC - 50

10 Nhánh rẽ TBA Thôn Thác Giềng VT trạm cắt TG 0,03 AC - 70

11 Nhánh rẽ TBA Xuất Hoá 1 VT 02 nhánh Xuất Hoá 2,238 AC - 50

12 Nhánh rẽ TBA Nà Cà VT đầu TBA Mỹ Thanh 2,97 AC - 50

13 Nhánh rẽ TBA Khuổi Cuồng VT 54 ĐDK Bắc Kạn - Cao Kỳ 0,75 AC - 50

14 Nhánh rẽ TBA Xuất Hoá 2 VT 85 Lộ 373 Bắc Kạn - Cao Kỳ 0,02 AC - 50

15 Nhánh rẽ TBA Nông Thượng 4 VT 25 nhánh rẽ Nông Thượng 0,065 AC - 50

17 Nhánh rẽ TBA Huyền Tụng 4 VT 8 đi Mỹ Thanh 0,450 AC - 50

18 Nhánh rẽ TBA Mỹ Thanh 2 VT 3 đi Nà Cà 1,450 AC - 50

19 Nhánh rẽ TBA Nông Thượng 5 VT 8 Nhánh rẽ Nông Thượng -

24 Đoạn từ MC Thác Giềng đến vị trí 40 đi Na Rì 7,611 AC - 95

25 Nhánh rẽ TBA Tân Sơn 1(vị trí 5B đoạn TG-NR) 3,6 AC - 50

26 Nhánh rẽ Tân Sơn 2 (vị trí 39 đoạn TG-NR) 0,046 AC - 50

27 Nhánh rẽ Nà Khu (vị trí 38 đoạn TG-NR)(Tân Sơn 4) 2,523 AC - 50

37 Nhánh rẽ TBA Xưởng SXBT VT 53 BK – CK 0,151 AC - 35

38 Nhánh rẽ TT điều dưỡng người có công VT5 N.Thượng 0,02 AC - 50

39 Nhánh rẽ TBA khu TT NM Xi Măng VT 90 BK – CK 0,02 AC - 50

40 Nhánh rẽ TBA Tinh bột sắn (VT 5A TG-NR) 0,15 AC - 50

41 Nhánh rẽ TBA Cầu thác Giềng (VT 5A TG-NR) 0,015 AC - 50

42 Nhánh rẽ TBA Xưởng CB Gừng (VT 9NR Tân Sơn 1) 0,167 AC - 50

43 NR TBA Nhà máy thủy điện Thác Giềng 1 ( VT 16 ) 0,08 AC - 50 Tổng chiều dài: 64,939 km

Trang 27

4 Tân Cư 1 75 Y/Yo - 12 35/0,4 5,18 265 1390 2,02

5 Đài Việt 320 Y-Yo-12 35/0,4 4,01 900 5460 0,58

6 Xuất Hóa 3 75 Y/Yo - 12 35/0,4 5,18 265 1390 2,02

7 Tập thể NMXM 50 Y/Yo-12 35/0,4 4,87 465 1599 1,9

8 Mỏ đá Suối Viền 250 Y/Yo-12 35/0,4 6,6 850 3516 2,6

9 Nhà máy gạch không nung 100 Y/Yo - 12 35/0,4 5,1 248 1415 1,85

19 Tân Sơn 1 75 Y/Yo-0 35/0,4 5,5 254 1328 0,37

20 Xưởng chế biến gừng 100 Y/Yo - 12 35/0,4 5,1 248 1415 1,85

21 Thác Giềng 1 50 Y/Yo-12 35/0,4 5,2 340 1250 3,1

22 Cầu thác giềng 160 Y/Yo - 12 35/0,4 4,36 395 1537 0,5

23 NM TĐ Thác giềng 1 320 Y-Yo-12 35/0,4 4,01 900 5460 0,58

24 Tân Sơn 4 (Nà khu) 31,5 Y/Yo-12 35/0,4 4,6 178 890 1,7

25 Tân Sơn 2 31,5 Y/Yo-12 35/0,4 4,6 178 890 1,7

26 Trại lợn giống 100 Y/Yo - 12 35/0,4 5,1 248 1415 1,85

27 NM Miến dong Tân Sơn 560 Y-Yo-12 35/0,4 5,6 1030 5660 1,95

Trang 28

(km) Loại dây

1 Xuất tuyến 35kV khu công nghiệp Xuất Hoá 18,114 AC - 120

2 Nhánh rẽ TBA NM Ôtô TRALAS VT 78A BK – CK 0,055 AC - 70

3 Nhánh rẽ TBA cấp điện cho NMSX đá vôi trắng và đá kiềm 0,14 AC - 50

4 Nhánh rẽ TBA ôtô TraLas VT 111-ĐDK-374 1,25 AC - 70

5 Nhánh rẽ nhà máy xi măng( Từ CD 90-31ữVT 13) 2,545 AC - 70

6 Nhánh cấp điện cho khu CN Thanh Bình 0,93 AC - 120

11 Nhánh rẽ TBA NM Xi Măng VT13 nhánh Xi Măng 0,02 AC - 50

12 Nhánh Trạm trộn bê tông phúc Lộc VT 64 0,115 AC - 50

17 Nhánh rẽ nhà máy miến dong Tân Sơn 0,068 AC - 50

Trang 29

từng lộ xuất tuyến đường dây và các trạm biến áp phân phối cho từng huyện và thành phố Bắc Kạn

Lưới điện phân phối 35kV có những ưu điểm như: Đường dây trung áp chỉ cần kéo 3 dây pha, không cần kéo dây trung tính; Thiết bị rơ le bảo vệ đơn giản; Dòng sự cố 1 pha, điện áp bước, điện áp tiếp xúc nhỏ Khi xảy ra sự cố chạm đất trên một phần tử (sự cố chạm đất 1 pha) thì vẫn có thể cho phép lưới điện tiếp tục được vận hành trong một thời gian (khoảng 2 giờ) và trong khoảng thời gian này người ta đủ để xác định được điểm sự cố và tách điểm sự cố ra khỏi lưới, không phải cắt điện trên diện rộng, tăng khả năng cung cấp điện cho các hộ phụ tải

Lưới điện phân phối 35kV có những nhược điểm: Khi chạm đất, điện áp pha không bị sự cố tăng lên 1,73 lần, dẫn tới việc phải lựa chọn tăng mức cách điện của thiết bị ở điện áp dây Một số trường hợp phát triển thành sự cố 2 pha chạm đất Mức cách điện của thiết bị phải chịu ở điện áp dây, có khả năng gây quá áp nội bộ

do hồ quang chập chờn, khó tìm điểm sự cố, việc thực hiện bảo vệ có chọn lọc khi một pha chạm đất phức tạp Gây nguy hiểm cho người và súc vật khi đến gần chỗ chạm đất khi sự cố chạm đất chưa được loại trừ Khi có nhu cầu dùng trạm phân phối 1 pha thì đường dây trung áp vẫn phải kéo 2 pha, điện áp sơ cấp MBA là điện

áp dây (Đặc biệt khi đầu tư cấp điện cho các khu vực vùng sâu vùng xa với phụ tải nhỏ, suất đầu tư lớn, gây lãng phí vốn đầu tư) Với đường dây 35kV có chiều dài lớn, dòng điện dung khi chạm đất lớn (quá 10A) dễ sinh ra quá điện áp nội bộ, dễ làm sự cố lan rộng

- Như vậy để đánh giá và có giải pháp quản lý vận hành tốt hơn đối với lưới điện phân phối trung áp 35kV của Công ty Điện lực Bắc Kạn nói chung và Điện lực Thành phố Bắc Kạn nói riêng cần phân tích rõ cấu trúc, các phương án đấu nối lưới điện; độ tin cậy của hệ thống điện, ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc hệ thống điện và các biện pháp nâng cao độ tin cậy của hệ thống lưới điện

Trang 30

Chương 2 CẤU TRÚC LƯỚI PHÂN PHỐI TRUNG ÁP VÀ ĐỘ TIN

CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 2.1 CẤU TRÚC LƯỚI PHÂN PHỐI TRUNG ÁP

Lưới điện phân phối thực hiện nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm biến

áp trung gian, thanh cái nhà máy điện cung cấp cho các phụ tải như một địa phương, một thành phố, quận, huyện có bán kính cung cấp điện nhỏ Điện áp sử dụng thường là 6, 10, 22, 35 kV và phân phối điện cho các trạm phân phối trung áp/ hạ

áp, phụ tải trung áp và lưới hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220V

Lưới điện phân phối có chiều dài tương đối lớn, đường dây phân nhánh, hình tia hoặc mạch vòng, cung cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ Do đó những nguyên nhân ảnh hưởng đến quá trình chuyển tải của lưới phân phối đều có liên quan trực tiếp đến các hộ tiêu thụ

2.1.1 Phương án nối dây trong lưới điện phân phối

Sơ đồ nối dây của mạng điện phân phối có thể sử dụng một trong các hình thức nối dây như: hình tia, phân nhánh hoặc mạch vòng kín Việc sử dụng sơ đồ nối dây nào tuỳ thuộc vào mức độ yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện của mỗi một loại

hộ phụ tải và tuỳ thuộc vào cấp điện áp mà sử dụng sơ đồ cho phù hợp

- Sơ đồ hình tia một lộ dùng nhiều nhất cho các mạng thắp sáng hoặc động lực

ở điện áp thấp Các trạm 6, 10, 22, 35 kV cũng thường hay dùng loại sơ đồ hình tia

bị sự cố còn lại sẽ được đóng điện trở lại để tiếp tục vận hành cung cấp điện cho các

hộ phụ tải Chỉ có đoạn lưới bị sự cố là mất điện và mất điện cho đến khi sự cố được

xử lý xong

Đối với các phụ tải quan trọng đòi hỏi mức độ tin cậy cao, phải có phương án

dự phòng riêng bằng đường dây trung áp hay hạ áp

Trang 31

2.1.2 Sơ đồ lưới điện phân phối trung áp trên không

Lưới điện phân phối trung áp trên không sử dụng ở mạng điện nông thôn thường không đòi hỏi cao về độ tin cậy, không bị hạn chế vì điều kiện an toàn và

mỹ quan như ở lưới phân phối khu vực thành phố Mặt khác, mật độ phụ tải của mạng điện nông thôn không cao, phân tán, đường dây khá dài, do đó sử dụng lưới điện phân phối trên không sẽ giúp cho việc dễ dàng nối các dây dẫn, tìm điểm sự cố

và khắc phục sự cố không khó khăn như lưới phân phối cáp

Phương án nối dây thường áp dụng theo sơ đồ hình tia, các trạm biến áp phân phối được cung cấp điện từ thanh cái hạ áp của trạm biến áp trung gian thông qua các đường trục chính

Lưới phân phối hình tia không phân đoạn, Hình 2.1: Đơn giản, rẻ tiền nhưng

độ tin cậy thấp, không đáp ứng được các nhu cầu của các phụ tải quan trọng

- Biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ:

+ Lưới phân phối hình tia có phân đoạn: Các đường trục chính được phân đoạn bằng các thiết bị phân đoạn như: máy cắt, máy cắt có tự động đóng lại có thể

Hình 2.1 Sơ đồ lưới phân phối trên không hình tia không phân đoạn

1 Máy cắt có tự động đóng lại, điều khiển từ xa;

2 Máy cắt nhánh; 3 Dao cách ly

1

2

3

Trang 32

tự động cắt ra khi sự cố… các thiết bị này có thể thao tác tại chỗ hoặc điều khiển từ

xa Lưới này có độ tin cậy cao hay thấp phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn và thiết bị điều khiển chúng

+ Lưới điện kín vận hành hở: Lưới này có cấu trúc mạch vòng kín hoặc hai nguồn, có các thiết bị phân đoạn trong mạch vòng Bình thường lưới điện vận hành

hở, khi có sự cố hoặc sửa chữa đường dây người ta sử dụng các thiết bị đóng cắt để điều chỉnh hồ sơ cấp điện, lúc đó phân đoạn sửa chữa bị mất điện, các phân đoạn còn lại vẫn được cấp điện bình thường

Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở có độ tin cậy cao hơn các sơ đồ trước Về mặt nguyên tắc lưới có thể vận hành kín song đòi hỏi thiết bị bảo vệ, điều khiển phải đắt tiền và hoạt động chính xác Vận hành lưới hở đơn giản và rẻ hơn nhiều so với lưới điện kín

Lưu ý: các dây dẫn đường trục phải được kiểm tra theo điều kiện sự cố để có thể tải điện dự phòng cho các trục khác khi bị sự cố

2.1.3 Sơ đồ lưới điện phân phối cáp trung áp

Lưới phân phối cáp trung áp sử dụng ở mạng điện thành phố do mức độ đòi hỏi cao về độ tin cậy, mật độ phụ tải lớn, đường dây ngắn, bị hạn chế vì điều kiện

an toàn và mỹ quan đô thị do đó không được phép đi dây trên không mà phải chôn xuống đất tạo thành lưới phân phối cáp

Nhược điểm của lưới phân phối cáp là đắt tiền, sơ đồ phức tạp dẫn đến việc tìm điểm sự cố khó khăn, sửa chữa sự cố lâu và việc đấu nối được hạn chế đến mức tối đa vì xác suất hỏng các chỗ nối là rất cao

2.1.3.1 Sơ đồ lưới phân phối cáp trung áp mạch vòng kín

Sơ đồ lưới phân phối cáp mạch vòng kín cung cấp điện cho các trạm phân phối có một máy biến áp Các trạm phân phối được đấu liên thông, mỗi máy biến áp đều có hai dao cách ly ở hai phía và có thể được cấp điện từ hai nguồn khác nhau lấy từ hai phân đoạn thanh cái hạ áp của trạm biến áp trung gian, bình thường các máy biến áp được cấp điện từ một phía

Trang 33

Ký hiệu chỉ dao cách ly được mở ra để vận hành hở Ưu điểm của vận hành

hở làm cho lưới điện rẻ hơn, độ tin cậy vẫn đảm bảo yêu cầu Còn vận hành kín có lợi hơn về tổn thất điện năng nhưng đòi hỏi cao hơn về hệ thống bảo vệ rơle và thiết

bị đóng cắt nếu muốn đạt độ tin cậy cao

2.1.3.2 Cung cấp điện bằng hai đường dây cáp song song

Hai đường dây song song cung cấp điện cho các trạm biến áp phân phối Các đường dây có thể được lấy điện từ hai trạm nguồn khác nhau để tạo thành mạch liên nguồn

Hình 2.3 Cung cấp điện bằng hai đường dây song song

2.1.3.3 Mạch liên nguồn

Các trạm phân phối được cung cấp từ nhiều nguồn lấy điện từ thanh góp hạ áp của các trạm biến áp trung gian Trong chế độ làm việc bình thường được tách ra để vận hành hở mạch

Trang 34

Hình 2.4 Mạch liên nguồn

2.1.3.4 Mạng phân phối được cung cấp điện thông qua trạm cắt

Khi trạm biến áp trung gian ở xa trung tâm phụ tải thì mạng điện phân phối được cung cấp điện thông qua trạm cắt Người ta sử dụng hai đường dây liên lạc giữa trạm cắt và hai phân đoạn thanh cái hạ áp của trạm biến áp trung gian, sau đó các đường dây phân phối được cung cấp điện trực tiếp từ trạm cắt

Sơ đồ này áp dụng cho cả lưới phân phối cáp và lưới phân phối trên không

2.1.3.5 Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung

Khi mật độ các trạm phân phối nhiều, để tiết kiệm vốn đầu tư mà vẫn đảm bảo được độ tin cậy có thể sử dụng sơ đồ như sau:

2

Hình 2.6 Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung

Thanh cái TBA

Trang 35

Dây dẫn các đường dây phân phối chọn đủ cho các trạm phân phối mà nó cấp điện, vì đã có đường dây dự phòng chung cho tất cả các đường dây phân phối

2.1.4 Sơ đồ hệ thống phân phối điện

Hệ thống phân phối điện bao gồm nhiều trạm trung gian được nối liên thông với nhau bởi mạng lưới đường dây phân phối tạo thành nhiều mạch vòng kín Trong quá trình vận hành bình thường các mạch kín này được tách ra tại các điểm cắt của lưới để vận hành hở mạch thông qua các thiết bị phân đoạn Các điểm cắt này được thay đổi thường xuyên trong quá trình vận hành khi đồ thị phụ tải thay đổi

Để lựa chọn được sơ đồ vận hành tối ưu nhất thường sử dụng tính toán trên máy tính điện tử từ các số liệu đo xa đặt trên các điểm kiểm tra của hệ thống phân phối điện Khi xảy ra sự cố, máy tính điện tử sẽ tính toán đưa ra phương án vận hành thay thế tốt nhất Nhân viên vận hành thực hiện các sơ đồ tối ưu đó bằng các thiết bị điều khiển từ xa

Nếu không có thiết bị điều khiển và đo lường từ xa thì vẫn có thể vận hành kinh tế nhưng theo mùa trong năm, bằng cách tính chọn sơ đồ vận hành tối ưu cho khoảng thời gian trong đó phụ tải gần giống nhau sau đó thao tác các thiết bị phân đoạn để thực hiện

TG4

TG2 TG1, TG2, TG3, TG4: thanh góp hạ áp của các trạm biến áp trung gian

điểm tách lưới

: điểm tách lưới tạo thành mạch hở trong vận hành

Trang 36

2.2 ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN

2.2.1 Khái niệm chung về độ tin cậy

Trong sự phát triển về khoa học và kỹ thuật, độ tin cậy đã trở thành chỉ tiêu then chốt, đặc biệt đối với những hệ có cấu trúc phức tạp nhằm hoàn thành những chức năng quan trọng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau

Các phương pháp nghiên cứu về độ tin cậy theo những hướng như sau:

- Nghiên cứu cơ sở toán học về độ tin cậy: nhằm đưa ra quy luật và những tính toán

định lượng về độ tin cậy Đây là hướng xuất phát để tạo nên khoa học về độ cậy

- Nghiên cứu thống kê về độ tin cậy: nhằm thu thập xử lý số liệu và đưa ra

những đặc trưng thống kê về những chỉ tiêu độ tin cậy Dựa trên tính chất đám đông của số liệu thông kê, nhằm đưa ra những yếu tố ảnh hưởng đến những chỉ tiêu cơ bản về độ tin cậy

- Nghiên cứa bản chất vật lý về độ tin cậy: nhằm khảo sát nguyên nhân của sự

cố, hiện tượng già cỗi, điều kiện môi trường, độ bền vật liệu v.v ảnh hưởng đến độ tin cậy trong các quá trình vật lý và hoá học khác nhau

Độ tin cậy bao gồm các vấn đề về lý thuyết và thực tế nhằm nghiên cứu những nguyên nhân, quy luật của sự cố, những phương pháp tính toán và biện pháp nâng cao độ tin cậy Ngoài ra khi lựa chọn độ tin cậy của hệ phải quan tâm đến hành vi kinh tế để đạt được lời giải tối ưu tổng thể

Mô hình toán học đánh giá định lượng độ tin cậy dựa trên nền tảng lý thuyết xác suất vì các sự cố xảy ra là một sự kiện ngẫu nhiên, cũng như khoảng thời gian làm việc, khoảng thời gian cần thiết để sửa chữa sự cố v.v đều là những đại lượng ngẫu nhiên

Như vậy nghiên cứu về độ tin cậy cung cấp điện là một chỉ tiêu chất lượng quan trọng của hệ thống điện Mô tả, đánh giá và điều khiển hành vi đó là một trong những nhiệm vụ chủ yếu khi thiết kế và điều khiển hệ thống điện

2.2.2 Độ tin cậy của hệ thống

2.2.2.1 Khái niệm về độ tin cậy của hệ thống điện

Hệ thống điện là tập hợp các phần tử như: máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện… tương tác trong một cấu trúc nhất định và có sự điều khiển thống nhất trong hoạt động nhằm thực hiện nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện

Trang 37

năng đến các hộ tiêu thụ Đảm bảo các yêu cầu về chất lượng điện năng, độ tin cậy hợp lý, phát triển tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất

Hệ thống điện là một hệ thống phục hồi, các phần tử trong hệ thống sau khi bị hỏng sẽ được phục hồi và đưa trở lại làm việc, do đó trạng thái hỏng hóc của hệ thống cũng được phục hồi sau một thời gian nhất định

Độ tin cậy của hệ thống được xác định theo độ tin cậy của các phần tử

Độ tin cậy của hệ thống: 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

Hệ thống điện làm việc liên tục do đó khái niệm khoảng thời gian không có ý nghĩa bắt buộc Như vậy độ tin cậy được đo bằng đại lượng thích hợp hơn đó là độ sẵn sàng:

- Độ sẵn sàng là xác suất để hệ thống hay phần tử hoàn thành hoặc sẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ trong thời điểm bất kỳ Độ sẵn sàng được tính bằng tỷ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian hoạt động

- Ngược lại độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng: là xác suất để hệ thống hoặc phần tử ở trạng thái hỏng

2.2.2.2 Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện

- Xác suất thiếu điện cho phụ tải: xác suất phụ tải lớn hơn công suất của nguồn điện

- Xác suất thiếu điện trong thời gian phụ tải cực đại

- Điện năng thiếu cho phụ tải, đó là kỳ vọng điện năng phụ tải bị cắt do hỏng hóc hệ thống trong một năm

- Thiệt hại kinh tế tính bằng tiền do mất điện

- Thời gian mất điện trung bình cho một phụ tải trong một năm

- Số lần mất điện trung bình cho một phụ tải trong một năm

2.2.2.3 Trạng thái và hỏng hóc của hệ thống điện

1 Trạng thái của phần tử

- Phần tử của hệ thống điện có thể ở các trạng thái khác nhau phụ thuộc vào tình trạng kỹ thuật và chức năng của chúng Mỗi trạng thái kéo dài trong một khoảng thời gian nhất định

Trang 38

- Thông số đặc trưng trạng thái của phần tử: thời gian trạng thái, xác suất trạng thái và tần suất trạng thái

- Tất cả các trạng thái có thể xảy ra của một phần tử tạo thành một tập đủ các trạng thái, phần tử ở trạng thái nào trong tập đủ là đại lượng ngẫu nhiên và được đo bởi xác suất phần tử ở trạng thái đó gọi tắt là xác suất trạng thái

Tổng xác suất trạng thái của tập đủ các trạng thái bằng 1

Xác suất trạng thái tốt của phần tử chính là độ sẵn sàng, còn xác suất trạng thái hỏng là độ không sẵn sàng của phần tử

2 Trạng thái và hỏng hóc của hệ thống

Trạng thái của hệ thống điện là tổ hợp các trạng thái của tất cả các phần tử tạo thành nó Xác suất trạng thái của hệ thống điện chính là tích của các xác suất trạng thái của các phần tử nếu các phần tử của hệ thống điện độc lập với nhau

- Số trạng thái của hệ thống điện rất lớn: 2n trạng thái, n là số phần tử

- Thông số đặc trưng trạng thái của hệ thống điện: thời gian trạng thái (Ti); tần suất trạng thái (fi); xác suất trạng thái (Pi)

- Tập các trạng thái của hệ thống điện:

+ Tập trạng thái tốt: hệ thống điện làm việc tốt

+ Tập trạng thái hỏng: hệ thống điện bị hỏng theo tiêu chuẩn đã chọn

Tổng xác suất của tập đủ các trạng thái của hệ thống điện: Pi = 1

Mô tả mối quan hệ trạng thái hỏng máy phát và đường dây (gồm cả máy biến áp) với các trạng thái hỏng hóc của hệ thống điện (hình 2.8)

- Trạng thái không hoàn thành nhiệm vụ:

+ Phụ tải bị mất điện

+ Hệ thống điện bị sụp đổ, mất điện một phần hoặc toàn hệ thống

- Nguyên nhân trực tiếp khiến phụ tải mất điện :

+ Thiếu công suất phát

+ Nút tải bị cô lập do sự cố đường dây cấp điện trực tiếp

+ Đường dây bị quá tải hoặc điện áp nút không đạt yêu cầu

+ Hệ thống điện bị phân rã

Trang 39

- Trạng thái hỏng máy phát và đường dây có gây nên trạng thái hỏng của hệ thống điện hay không còn tuỳ thuộc vào cấu trúc của hệ thống điện:

+ Độ dư thừa công suất phát

+ Độ dư thừa khả năng tải của lưới điện

2.2.2.4 Tổn thất kinh tế do mất điện và ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc của hệ thống điện

1 Tổn thất kinh tế do mất điện

Điện năng là động lực chính của toàn bộ nền kinh tế quốc dân, việc mất điện

sẽ gây ra các hậu quả xã hội và kinh tế rất lớn

- Theo hậu quả mất điện phụ tải được chia làm hai loại:

+ Phụ tải mà khi mất điện gây ra các hậu quả mang tính chính trị - xã hội: cần phải được cấp điện với độ tin cậy cao nhất có thể

+ Phụ tải mà khi mất điện gây ra các hậu quả kinh tế: bài toán kinh tế - kỹ thuật trên cơ sở cân nhắc giữa vốn đầu tư vào hệ thống điện và tổn thất kinh tế do mất điện

- Hai khái niệm về tổn thất kinh tế do mất điện:

Đường dây quá tải hoặc điện

Trang 40

+ Tổn thất kinh tế mà các cơ sở sản xuất, kinh doanh phải chịu khi mất điện đột ngột (sản phẩm bị hỏng, sản xuất bị ngừng trệ) hay theo kế hoạch (tổn thất nhỏ

do cơ sở sản xuất đã được chuẩn bị)

Phục vụ cho thiết kế cung cấp điện cho các cơ sở sản xuất, kinh doanh

+ Tổn thất kinh tế nhìn từ quan điểm hệ thống: được tính toán từ tổn thất thật

ở phụ tải, nhằm phục vụ công việc thiết kế, quy hoạch hệ thống điện sao cho thoả mãn được nhu cầu về độ tin cậy của phụ tải và đảm bảo hiệu quả kinh tế của hệ thống điện

2 Ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc của hệ thống điện

- Cấu trúc nguồn điện: độ dự trữ công suất, các tổ máy dự trữ lạnh…

- Cấu trúc lưới: mạch vòng kín, nhiều lộ song song, trạm nhiều máy biến áp,

sơ đồ trạm và nhà máy điện phức tạp

- Cấu trúc hệ thống điều khiển: thiết bị bảo vệ, thiết bị chống sự cố, hệ thống thông tin, hệ thống điều khiển tự động, phương thức vận hành…

- Cấu trúc hệ thống quản lý: hệ thống sẵn sàng can thiệp sự cố, dự trữ thiết bị, phương tiện đi lại, tổ chức sửa chữa sự cố và bảo dưỡng định kỳ

2.2.2.5 Đặc điểm và các biện pháp nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện

1 Đặc điểm của hệ thống điện về mặt độ tin cậy

- Có nhiều phần tử, các phần tử đa dạng, có nhiều trạng thái làm việc và có thể phục hồi

- Mối liên hệ giữa các phần tử phức tạp

- Hệ thống điện là hệ thống có dự phòng về: công suất, năng lượng sơ cấp, số phần tử và khả năng tải của chúng, sơ đồ nối dây

- Hệ thống điện có khả năng phục hồi do các phần tử của nó có khả năng phục hồi

- Hệ thống điện có nhiều trạng thái làm việc, mỗi trạng thái tương ứng với mức độ hoàn thành công việc khác nhau

- Hệ thống điện có bảo dưỡng định kỳ: tiểu tu, trung tu và đại tu Khi phần tử hết hạn sử dụng sẽ được loại bỏ và thay bằng phần tử mới, do đó hệ thống điện luôn luôn ở trong giai đoạn làm việc bình thường với cường độ hỏng hóc trung bình là

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	2,81 MB