Đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy - tỉnh Quảng Bình

Lý do chọn đề tài Độ tin cậy cung cấp điện ĐTC là một chỉ tiêu quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng, đặc biệt trong giai đoạn hiện nay việc đảm bảo ổn định cung cấp điện c

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN ĐỨC HIỀN

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

HUYỆN LỆ THỦY TỈNH QUẢNG BÌNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 8520201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2019

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG

Phản biện 1: GS.TS LÊ KIM HÙNG

Phản biện 2: TS LÊ THỊ TỊNH MINH

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 22 tháng

12 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

Độ tin cậy cung cấp điện (ĐTC) là một chỉ tiêu quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng, đặc biệt trong giai đoạn hiện nay việc đảm bảo ổn định cung cấp điện cho khách hàng là một trong những mục tiêu hàng đầu trong việc hướng tới khách hàng của ngành điện Việt Nam

Lưới điện phân phối (LPP) huyện Lệ Thủy thuộc tỉnh Quảng Bình đã được đầu tư từ những năm 90, đến nay dù đã được cải tạo nhưng về cơ bản kết cấu lưới và nguồn vẫn còn chưa đủ mạnh trong liên kết và khả năng cung cấp điện cho phụ tải Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến ĐTC thì chủ yếu là do sự cố lưới điện và do công tác trên lưới điện, trong đó tỷ lệ ảnh hưởng đến ĐTC do công tác luôn chiếm tỷ lệ cao Thực trạng lưới điện trung áp Lệ Thủy là hầu hết đang có kết cấu hình tia không có liên kết, hoặc mạch vòng vận hành hở nhưng liên kết rất yếu, phân đoạn rời rạc, các thiết bị đóng cắt có tải bố trí thưa thớt, thiết bị điều khiển lạc hậu thiếu đồng bộ, tính dự phòng không cao, … và việc liên tục truyền tải với mật độ dòng điện cao cũng làm giảm độ tin cậy cung cấp điện cho các khách hàng - đặc biệt là không đảm bảo được chế độ N-1 Chính những điều đó là trở ngại rất lớn trong thao tác vận hành lưới điện, chi phối trực tiếp và cơ bản các chỉ số trong bộ chỉ tiêu về ĐTC Do đặc thù như vậy nên các công tác trên lưới thường gây mất điện diện rộng, số lượng lớn khách hàng bị mất điện, vì thế mà ĐTC cũng không được đảm bảo Do vậy cần kiểm soát và thực hiện hợp lý, khoa học khâu này trên cơ sở tái cấu trúc lưới điện phù hợp

ì vậy, việc cải tạo và cấu trúc lại lưới điện trung áp khu vực Lệ Thủy là hết sức cần thiết, tác giả đề uất nghiên cứu thực hiện luận văn thạc sỹ kỹ thuật với tên

đề tài là “Đề xuất giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện

phân phối huyện Lệ Thủy – tỉnh Quảng Bình ” Nội dung nghiên cứu phù hợp

với vị trí công tác của tác giả và cũng là một vấn đề thường uyên được các các kỹ

sư, kỹ thuật viên vận hành lưới điện phân phối quan tâm nghiên cứu hiện nay

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

- Mục tiêu nghiên cứu: Tính toán, xây dựng và cấu trúc lại lưới điện trung

áp Lệ Thủy cải thiện và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, để góp phần đạt

được chỉ tiêu theo lộ trình mà Công ty Điện lực Quảng Bình đã đề ra trong giai đoạn đến năm 2020

- Nhiệm vụ nghiên cứu: Thu thập số liệu, tính toán và phân tích đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống điện phân phối thành phố Lệ Thủy hiện nay, từ đó nghiên cứu đề uất các giải pháp cải thiện, nâng cao ĐTC LPP Lệ Thủy giai đoạn đến năm 2020, mà trong đó chú trọng đến giải pháp tái cấu trúc lưới điện trung áp nhằm đạt được mục tiêu về các chỉ số ĐTC cung cấp điện Đồng thời, luận văn cũng s phân tích và đánh giá hiệu quả đầu tư của giải pháp đề uất để uyết định khả năng thực hiện

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu về ĐTC đối với LPP Lệ Thủy

- Phân tích đánh giá về ĐTC LPP Lệ Thủy , từ đó đề xuất giải pháp tái cấu trúc lưới phân phối nhằm góp phần đạt được mục tiêu về ĐTC cung cấp điện mà ngành điện địa phương đã đặt ra

4 Phương pháp nghiên cứu

- Trên cơ sở lý thuyết về ĐTCCCĐ trong hệ thống điện, các chỉ tiêu được QBPC giao cho ĐL Lệ Thủy, đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện trung áp huyện Lệ Thủy

- Đề uất các giải pháp nhằm nâng cao ĐTCCCĐ, tính toán thực tế dựa trên chương trình Quản lý lưới điện của E NCPC, sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để kiểm tra các phương án tách tải, kết lưới đảm bảo vận hành

- Từ số liệu chi tiết độ tin cậy cung cấp điện thực hiện năm 2017, sử dụng các hàm trong E cel để tính toán lại các chỉ tiêu độ tin cậy dự kiến năm 2018

dựa trên các sự kiện (sự cố hoặc bảo trì bảo dưỡng) trong năm 2017

5 Tên và bố cục của luận văn

- Tên của luận văn được chọn đặt là:“ Đề xuất giải pháp nâng cao độ tin

cậy cung cấp điện cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy – tỉnh Quảng Bình”

- Bố cục của luận văn được chia làm 3 chương, bao gồm nội dung như sau:

 Mở đầu

 Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối và các chỉ tiêu ĐTC lưới

điện phân phối Lệ Thủy;

 Chương 2: Các khái niệm và phương pháp tính toán ĐTC lưới điện

phân phối

 Chương 3: Tính toán, phân tích, đề xuất giải pháp nâng cao ĐTCCCĐ

huyện Lệ Thủy

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ CÁC CHỈ TIÊU

ĐỘ TIN CẬ CỦ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN LỆ THỦY

1.1 ĐẶC ĐIỂM, HIỆN TRẠNG LPP HUYỆN LỆ THỦY

1.1.1 Đặc điểm lưới điện

Hiện nay, LPP Lệ Thủy được cấp điện từ các trạm biến áp TBA 110kV Lệ Thủy và TBA 110kV Áng Sơn và một phần phụ tải khu vực đông nam nhận điện

từ Quảng Trị Do lịch sử để lại nên hai trạm này hiện nằm ở tây bắc và phía tây nam của huyện do vậy các xuất tuyến trung áp 22k đều có bán kính cấp điện lớn trong khi phụ tải lại tập trung ở khu cuối nguồn làm cho khả năng cấp điện không thuận lợi

Các tuyến trung áp ở đây hầu hết đều có liên kết yếu hoặc rời rạc, vẫn còn các tuyến hình tia không liên kết, thiết bị đóng cắt hoặc phân đoạn còn thưa thớt, điều khiển chưa kết nối linh hoạt với nhau, khi công tác vẫn phải thao tác máy cắt đầu nguồn hoặc phân đoạn có tải với số lượng lớn khách hàng bị mất điện, thâm hụt sản lượng điện cao vì không truyền tải được lượng điện năng đến cấp cho khách hàng

1.1.2 Hiện trạng LPP huyện Lệ Thủy: (Hình 3.1 trang 39)

a Về đường dây trung áp: Hiện lưới trung áp Lệ Thủy được cung cấp điện từ các tuyến như sau:

 Trạm 110kV Lệ Thủy (E72):

- Tuyến 471-E72: cấp điện cho khu vực Cam Liên, xã Thanh Thủy, Ngư

Thủy Bắc và khu nuôi tôm thuộc ã Ngư Thủy Bắc

- Tuyến 472-E72: cấp điện cho khu vực các xã Kim Thủy, ăn Thủy,

Trường Thủy và một phần của xã Mai Thủy

- Tuyến 474-E72: cấp điện cho khu vực trung tâm huyện Lệ Thủy bao gồm

các xã Phong Thủy, An Thủy, Lộc Thủy, Xuân Thủy, Cam Thủy

- Tuyến 476-E72: cấp điện cho các xã Mỹ Thuỷ, Dương Thủy, Tân Thủy,

Thái Thủy, Hưng Thủy, Ngư Thủy Trung và một phần xã Sen Thủy

- Tuyến 478-E72: cấp điện cho khu vực xã Mai Thủy, Phú Thủy và Kim

Thủy

- Tuyến 476-E72 nhận điện từ Quảng Trị: cấp điện cho khu vực khai thác

Ti tan và một phần xã Sen Thủy

Chiều dài đường trục (km)

ACKII185 mm2 AC120, 95 mm2AC70, 50 mm2 cho nhánh r

Kết mạch vòng với tuyến 474 E72

AC95mm2 AC70,50mm2 cho nhánh r

Kết mạch vòng với tuyến 478 E72

A/XLPE240, AC120, 95mm2 AC50, 70,95mm2cho nhánh r

Kết mạch vòng với tuyến 471, 476 E72;

474, 476 Áng Sơn

A/XLPE, AC 120,95,70mm2 AC70,50mm2 cho nhánh r

Kết mạch vòng với tuyến 474 E72, 476 NQT

478-E72 40,7 6,6

AC-120mm2 AC120,70,50mm2cho nhánh r

Kết mạch vòng với tuyến 474 E72, 476 Áng Sơn

476

AC240, 185mm2AC120,70,50mm2cho nhánh r

Kết mạch vòng với tuyến 476 E72, 472 ĩnh Linh

476 Áng

AC120mm2AC95,70,50mm2cho nhánh r

Kết mạch vòng với tuyến 474, 478 E72,

478 Áng Sơn

478 Áng

AC2x95, 120, 95,70,50mm2 ; AC95,70,50mm2cho nhánh r

Kết mạch vòng với tuyến 476 Áng Sơn

Bảng 1.2: Thống kê số vị trí liên lạc của các tuyến trung áp

Tuyến 471 472 474 476 478 476AS 478AS 476 LT-VL

b Về trạm biến áp phân phối:

Chi tiết các TBA phân phối của huyện Lệ Thủy như Bảng 1.3 dưới đây

Bảng 1.3 Bảng tổng hợp các TBA phân phối trên các tuyến trung áp

22kV

Tổng chiều dài đường dây(km)

MBA

Dung lượng (kVA)

1.2 CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT TRÊN LƯỚI TRUNG ÁP

Chi tiết các thiết bị đóng cắt trên lưới trung áp của huyện Lệ Thủy như Bảng 1.4

Bảng 1.4 Bảng tổng hợp các thiết bị đóng cắt trên lưới trung áp

1.3 TÌNH HÌNH THỰC HIỆN CÁC CHỈ TIÊU VỀ ĐTC CUNG CẤP ĐIỆN LPP LỆ THỦ CÁC NĂM 2015 – 2017

Tình hình thực hiện các chỉ tiêu ĐTC của LPP Lệ Thủy

Các số liệu thống kê, báo cáo về thực hiện chỉ tiêu ĐTC cung cấp điện của LPP Lệ Thủy ua các năm được trình bày thể hiện ua các năm 2015 đến 2017 như sau:

tác 0 0,14 0 1.739,57 1.862,24 93,41 4,144 5,803 71,41 Toàn

tác 0 0,04 0

1.256,7

6 1.410 89,13 4,075 5,38 75,74 Toàn

tác 0 0,04 0 759,0 803,212 94,5 3,66 4,5 81,33 Toàn

bộ 3,72 4,37 81,4 816,33 961,11 84,9 4,53 5,73 79,05

Chi tiết ĐTCCCĐ của các xuất tuyến trung thế:

Bảng 1.20: Tổng hợp thực hiện ĐTCCCĐ các tuyến năm 2017

Từ bảng trên ta thấy các tuyến 474-110k Lệ Thủy, 476-110k Lệ Thủy

có chỉ tiêu SAIDI rất lớn, vậy để giảm chỉ tiêu SAIDI của toàn ĐLLT thì cần phải tập trung đề uất các phương án tại tuyến này

Ngoài ra cũng phải có các phương án cho các tuyến còn lại để đảm bảo phù hợp với các giai đoạn phát triển của phụ tải

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

Chỉ tiêu ĐTC cung cấp điện LPP Lệ Thủy đến 2020

Theo kế hoạch và chủ trương của Công ty Điện lực Quảng Bình thì đến năm 2020, LPP Lệ Thủy nói riêng và LPP Quảng Bình nói chung phải thực hiện nhiều các giải pháp đồng bộ nhằm thực hiện được các chỉ tiêu về ĐTC cung cấp điện, lộ trình thực hiện các chỉ tiêu về ĐTC đến năm 2020 như trình bày ở bảng

sau (theo chương trình giảm SSC và nâng cao ĐTC cung cấp điện huyện Lệ

Thủy giai đoạn 2016-2020 của Điện lực Lệ Thủy ) Số liệu như bảng sau:

Bảng 1.20 Bảng chỉ tiêu thực hiện các chỉ số ĐTC LPP Lệ Thủy

Từ chỉ tiêu thực hiện từ năm 2018 đến 2020 và kết quả thực hiện được năm

2017, đòi hỏi phải có các giải pháp nâng cao ĐTCCCĐ cấp bách để đặt được chỉ

Từ những dữ liệu, phân tích cho thấy, để thực hiện đạt được chỉ tiêu về ĐTC cung cấp điện đến năm 2020 cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy do Công ty Điện lực Quảng Bình đề ra, nhằm từng bước thỏa mãn nhu cầu, tính liên tục trong cung cấp điện của người tiêu dùng, thì cần phải nghiên cứu tìm giải pháp để nâng cao ĐTC của lưới phân phối Trong đó ngoài các giải pháp quản lý vận hành LPP Lệ Thủy, việc tái cấu trúc lưới, tối ưu vận hành LPP Lệ Thủy là ưu tiên em t, làm cơ sở cho việc đề uất các giải pháp vận hành được trình bày ở chương

CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ

TIN CẬ LƯỚI ĐIỆN PH N PHỐI

2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN

2.1.1 Khái niệm chung về độ tin cậy

2.1.2 Các chỉ tiêu độ tin cậy của các n t phụ tải

2.1.3 Độ tin cậy của hệ thống điện phân phối

2.2 CÁC CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY THEO TIÊU CHUẨN IEEE-1366 2.2.1 Khái niệm

2.2.2 Ý nghĩa các thông số cơ bản

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐTC CUNG CẤP ĐIỆN

2.3.1 Phương pháp cấu trúc

2.3.2 Phương pháp cây hỏng hóc

2.3.3 Phương pháp Monte – Carlo

2.3.4 Phương pháp không gian trạng thái

2.4 KẾT LUẬN

CHƯƠNG 3: T NH T ÁN PH N T CH ĐỘ TIN CẬ LƯỚI ĐIỆN HIỆN

TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP N NG C ĐỘ TIN CẬ

3.1 PH N T CH VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP N NG C ĐỘ TIN

CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN

LỆ THỦY

Các biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện được chia thành hai biện

pháp chính: Các biện pháp giảm suất sự cố và các biện pháp giảm thời gian mất

điện

3.1.1 Các giải pháp giảm suất sự cố:

- Củng cố thiết bị: Sử dụng các thiết bị có chất lượng tốt Thay thế các

thiết bị có chất lượng kém bằng các thiết bị có chất lượng tốt hơn

- Trong thiết kế, lắp đặt sử dụng các vật tư, thiết bị và giải pháp phù hợp

nhằm giảm sự cố có tác nhân từ bên ngoài, ví dụ như:

+ Sử dụng dây bọc cách điện để ngăn ngừa sự cố do tiếp xúc với vật khác

+ Sử dụng các thiết bị phù hợp với môi trường vận hành như sử dụng sứ

chống nhiễm mặn khi các đường dây đi ua khu vực gần biển bị nhiễm mặn

+ Lắp đặt các chống s t đường dây, mỏ phóng cho các đường dây đi ua

các vùng có mật độ sét lớn, suất sự cố do sét cao

+ Lắp bọc cách điện thiết bị để tránh sự cố do tác nhân bên ngoài tác động

(bọc đầu cực máy biến áp, cầu chì tự rơi, )

+ Sơn phủ Silicon lên bề mặt sứ, bề mặt các thiết bị đóng cắt để tránh bị

phóng điện khi trời mưa phùn, ẩm ướt

- Tăng cường công tác bảo dưỡng đường dây, thiết bị để ngăn ngừa các sự

cố chủ quan

- Cần cập nhật thường xuyên các thông số kỹ thuật của thiết bị, dữ liệu

thống kê xác suất xảy ra hư hỏng và tuổi thọ của thiết bị nhằm duy trì hoạt động

thường uyên và đảm bảo năng suất hoạt động cao của thiết bị

- Trang bị phương tiện phục vụ cho công tác quản lý vận hành, bảo dưỡng

như e thang, thiết bị kiểm tra phát nóng

* Ưu điểm:

+ ốn đầu tư ít

+ Khi thực hiện giải pháp ít cắt điện

* Nhược điểm:

+ Không tối ưu hóa vận hành lưới điện

+ Thời gian mất điện không giảm nhiều do độ tin cậy sự cố chỉ chiếm ấp

ỉ 20% chỉ số độ tin cậy

+ Không đảm bảo lộ trình nâng cao độ tin cậy của Công ty và EVNCPC giao

3.1.2 Các giải pháp giảm thời gian mất điện - hạn chế mất điện:

- Nhanh chóng khoanh vùng sự cố bằng cách áp dụng công nghệ tự động

hoá lưới điện phân phối nhằm tự động phân vùng sự cố

- Đồng bộ hoá các thiết bị đóng cắt trên lưới để tăng độ chính xác trong

bảo vệ

- Khắc phục sự cố nhanh:

+ Xác định nhanh điểm sự cố bằng các thiết bị chuyên dùng để dò điểm

sự cố như bộ chỉ thị sự cố (Fault indicator)

+ Trang bị các thiết bị chuyên dùng để xử lý sự cố

+ Tăng cường công tác bồi huấn, huấn luyện nhân viên vận hành về trình

độ và kỹ năng ử lý sự cố nhằm giảm thời gian thao tác và công tác trên lưới

điện

- Sử dụng các công nghệ mới như công nghệ hotline, ứng dụng hệ thống

SCADA

- Khi đăng ký cắt điện công tác phải tính toán các chỉ tiêu SAIDI, SAIFI,

theo dõi việc thực hiện để đánh giá, điều chỉnh kịp thời

- Khi cắt điện công tác phải kết hợp nhiều công việc, tập trung toàn bộ nhân lực, nhiều đội thi công để hạn chế thời gian mất điện

- Vệ sinh cách điện bằng nước áp lực cao, công tác sửa chữa, bảo trì bảo dưỡng bằng công nghệ Hotline

* Ưu điểm:

+ ốn đầu ít

+ Khi thực hiện giải pháp ít cắt điện

+ Khai thác nguồn nhân lực, phương tiện hiện có để nâng cao độ tin cậy

* Nhược điểm:

+ Không tối ưu hóa vận hành lưới điện

+ Không đảm bảo lộ trình nâng cao độ tin cậy của Công ty và E NCPC giao

3.1.3 Các giải pháp thay đổi cấu tr c lưới điện:

+ Lựa chọn, bố trí hợp lý các thiết bị đóng cắt REC, LBS, DCL phù hợp với tính năng sử dụng, phù hợp với mục đích người vận hành đảm bảo hạn chế ảnh hưởng khách hàng bị mất điện khi thao tác, sự cố và phù hợp trong sơ đồ tổng thể LPP của huyện Lệ Thủy

+ Lắp đặt thêm các thiết bị đóng cắt vào các vị trí thích hợp trên tổng sơ đồ LPP huyện Lệ Thủy sao cho đảm bảo về phương thức vận hành tối ưu và thuận lợi cho người vận hành

+ Đồng bộ lại các thiết bị theo hướng điều khiển a, thao tác a…và theo định hướng lưới điện thông minh mà Công ty Điện lực Quảng Bình đang triển khai

+ Xây dựng phương án kh p vòng các uất tuyến để vận hành hở cho mạng điện kín đảm bảo về tổn thất điện năng, tổn thất điện áp

* Nhược điểm:

+ Khi thực hiện phương án phải cắt điện trên nhiều uất tuyến

+ Phải có lộ trình – thời gian để thực hiện phương án

* Ưu điểm:

+ Tối ưu hóa được lưới điện

+ ùng mất điện nhỏ nhất – Khách hàng mất điện là ít nhất dẫn đến độ tin cậy đạt được cao nhất

+ Đảm bảo lộ trình nâng cao độ tin cậy của Công ty và E NCPC giao

3.1.4 Lựa chọn giải pháp sử dụng cho lưới điện Lệ Thủy

Hiện nay, có rất nhiều giải pháp nâng cao ĐTCCCĐ tuy nhiên thực tế lưới điện hiện có tại Điện lực Lệ Thủy có mật độ khách hàng tập trung ở một vài khu vực cụ thể, số lượng thiết bị đóng cắt phân đoạn còn ít, các thiết bị bảo vệ phân đoạn chưa có nhiều và còn chưa có đường dây liên lạc tại các khu tập trung đông dân cư … do đó các giải pháp nhằm nâng cao ĐTCCCĐ phải tập trung ở các nội dung chính gồm “phân đoạn” lại lưới điện và “kết nối liên lạc” giữa các tuyến trung áp Từ các phân tích ở trên cho thấy giải pháp thay đổi cấu trúc lưới điện