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

Để giảm thiểu số lần mất điện và tăng thời gian cung cấp điện cho phụ tải, việc tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện thuộc Điện lực Tuyên Hóa quản lý và từ đó đư

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

,

ĐỖ VIỆT LÂM

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN

PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC TUYÊN HÓA,

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS PHAN ĐÌNH CHUNG

Phản biện 1: PGS.TS NGÔ VĂN DƯỠNG

Phản biện 2: GS.TS NGUYỄN HỒNG ANH

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 - ĐHĐN

Để giảm thiểu số lần mất điện và tăng thời gian cung cấp điện cho phụ tải, việc tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện thuộc Điện lực Tuyên Hóa quản lý và từ đó đưa ra các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cho Điện lực Tuyên Hóa là hết sức cần thiết Vì vậy, luận văn này sẽ thực hiện tính toán và đề xuất giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy của lưới điện thuộc Điện lực Tuyên Hóa

2 Mục đích nghiên cứu

- Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện hiện trạng

- Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy làm việc của lưới điện Điện lực Tuyên Hóa – tỉnh Quảng Bình

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Lưới điện phân phối Điện lực Tuyên Hóa

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện thuộc Điện lực Tuyên Hóa

4 Phương pháp nghiên cứu

- Tìm hiểu về đặc điểm kinh tế xã hội và kết cấu lưới điện hiện trạng trên địa bàn của Điện lực Tuyên Hóa quản lý

- Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối Điện lực Tuyên Hóa – tỉnh Quảng Bình

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài đặt trọng tâm vào việc tính toán, đánh giá và đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện Tuyên Hóa sẽ góp phần quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho Công ty Điện lực Quảng Bình nói chung và Điện lực Tuyên Hóa nói riêng Việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lưới điện Tuyên Hóa góp phần phát triển kinh tế - xã hội của huyện Tuyên Hóa

6 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần Mở đầu và Kết luận kiến nghị, luận văn gồm 4 chương:

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

Chương 2: Hiện trạng và độ tin cậy lưới điện thuộc Điện lực Tuyên Hóa

Chương 3: Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cho lưới điện Điện lực Tuyên Hóa bằng phần mềm PSS/ADEPT

Chương 4: Các Giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối huyện Tuyên Hóa

Kết luận và kiến nghị

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI

ĐIỆN PHÂN PHỐI

1.1 TỔNG QUAN 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

1.1.2 Các chỉ tiêu độ tin cậy các phần tử

Các chỉ tiêu độ tin cậy lưới phân phối được đánh giá khi dùng

3 khái niệm cơ bản, đó là cường độ mất điện trung bình  (do sự cố hoặc theo kế hoạch), thời gian mất điện (sữa chữa) trung bình t, thời gian mất điện hằng năm trung bình T của phụ tải

1.1.2.1 Đối với phần tử không phục hồi

1.1.2.2 Đối với phần tử có phục hồi

1.1.3 Biểu thức tính toán độ tin cậy và các chỉ tiêu độ tin cậy

1.1.3.1 Các chỉ tiêu ngừng cấp điện vĩnh cửu

- Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình hệ thống SAIFI

- Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình hệ thống (SAIDI)

- Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình của khách hàng

4

1.1.3.2 Các chỉ tiêu dựa theo phụ tải

- Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình hệ thống

(ASIFI)

- Chỉ tiêu khoảng thời gian ngừng cấp điện trung bình hệ thống (ASIDI)

1.1.3.3 Các chỉ tiêu đối với ngừng điện thoáng qua

- Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình thoáng qua (MAIFI)

- Chỉ tiêu tần suất trung bình sự kiện ngừng cấp điện thoáng

LỰC TUYÊN HÓA

2.1 HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC TUYÊN HÓA

2.1.1 Giới thiệu chung lưới điện trên địa bàn Điện lực

Tuyên Hóa quản lý

Tuyên Hóa là huyện miền n i Tuyên Hóa, nằm ở phía Tây Tỉnh Quảng Bình, như hình 2.1 Địa hình Tuyên Hóa khá phức tạp,

bị chia cắt mạnh bởi các khối n i và sông suối chằng chịt trong các thung lũng nhỏ hẹp N i ở đây có độ dốc rất lớn, dễ gây sạt lở Khối lượng lưới điện do Điện lực Tuyên Hóa quản lý Bảng 2.1:

2.1.3 Phụ tải:

Thông số kỹ thuật chính của các xuất tuyến trung áp, các trạm biến áp thuộc tuyến theo bảng 2.2:

Loại dây Trạm biến áp Dây

trần (km)

Dây bọc (km)

Số lƣợng

Công suất đặt (KVA)

Chỉ tiêu Tổng Công ty Điện lực miền Trung giao cho các công ty

điện lực thành viên theo lộ trình đến năm 2020 như Bảng 2.3

năm 2015-2017 của Điện lực Tuyên Hóa như Bảng 2.4

Bảng 2.4: Thực hiện độ tin cậy của Điện lực Tuyên Hóa năm

2015-2018

8

Nhận xét:Từ Bảng 2.4 cho thấy: năm 2015 đến năm 2017: các chỉ

tiêu ĐTCCCĐ có xu hướng giảm dần đều theo từng năm Việc chỉ tiêu giảm cho thấy các giải pháp nâng cao ĐTCCCĐ hiện nay đều đã phát huy được hiệu quả, tuy nhiên vẫn chưa ổn định, các chỉ số độ tin cậy chưa đạt mục tiêu của Công ty Điện lực Quảng Bình giao Do

đó, cần có đề xuất các giải pháp để tiếp tục cải thiện ĐTCCCĐ trong thời gian tới

Mục tiêu của đề tài là sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán và đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện hiện trạng của Điện lực Tuyên Hóa thông qua các chỉ số SAIFI, SAIDI, CAIDI Từ đó đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy làm việc của lưới điện Điện lực Tuyên Hóa

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY CHO LƯỚI ĐIỆN ĐIỆN LỰC TUYÊN HÓA BẰNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT

3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PSS/ADEPT

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, ngày

nay hàng loạt các sản phẩm phần mềm hữu hiệu phục vụ cho việc tính toán, phân tích lưới điện lần lượt ra đời Đặc biệt là một số phần mềm tính toán, phân tích và đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối như Delphi, Visual Basic, PSS/ADEPT

3.1.1 Chức năng cơ bản của phần mềm

Tính độ tin cậy trên lưới điện (DRA- Distribution Reliability Analysis): tính toán các thông số độ tin cậy trên lưới điện như SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI…

3.1.2 Các cửa sổ ứng dụng của PSS/ADEPT

* Cửa số ứng dụng của PSS/ADEPT bao gồm nhiều thành phần chính sau:

9

- Cửa sổ View: bao gồm các thông tin cho các ứng

dụng, đồ họa và 3 cửa sổ chính để thiết kế và phân tích một sơ đồ mạch diện

+ Diagram View

+ Equipment List View

+ Progress View

+ Report Preview:

- Thanh trạng thái (StatusBar):

- Thanh menu chính (Main Menu):

- Thanh công cụ (ToolBar):

3.1.3 Dữ liệu phục vụ tính toán độ tin cậy

- Sơ đồ nguyên lý lưới điện: Sơ đồ nguyên lý 1 sợi, sơ đồ vận hành, các phương thức vận hành

- Số liệu tính toán: gồm số liệu Quản lý Kỹ thuật và kinh doanh của các tuyến dây nổi, cáp ngầm trung thế và trạm biến áp, cụ thể là:

Thông số quản lý kỹ thuật của đường dây và thiết bị như: Tiết diện, khoảng cách chiều dài, thông số dây dẫn, máy biến áp, thiết bị bảo vệ đóng cắt, tụ bù, máy điều áp,…

Thông số vận hành, đo đạc định kỳ của đơn vị: Các thông số vận hành dòng, áp, cos , công suất,…

Các bước khai báo, nhập dữ liệu trên phần mềm PSS/ADEPT

* Bước 1 Thiết lập thông số mạng lưới

Khai báo cho phần mềm PSS/ADEPT biết thư viện thông số các tuyến dây của lưới điện áp dụng

+ Cách thao tác: Vào meu File\ Program Settings (hộp thoại Program Settings)

- Số liệu cần chuẩn bị nhập vào nút nguồn-Source:

- Số liệu cần chuẩn bị nhập vào n t:

- Số liệu cần chuẩn bị nhập vào đoạn dây:

- Số liệu cần chuẩn bị nhập vào máy biến áp:

- Số liệu cần chuẩn bị nhập vào n t tải

- Số liệu cần chuẩn bị nhập vào thiết bị đóng cắt

Bước 3: Chạy các chức năng tính toán

Bước 4: Báo cáo kết quả tính toán

3.1.4 Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT

a.Tập tin từ điển dữ liệu cấu trúc

Tập tin từ điển dữ liệu cấu tr c có tên là pti.con

11

Bảng 3.1: Thanh ghi dữ liệu độ tin cậy

b.Phương pháp tính toán các thông số từ các sự cố xảy ra: b1.Trường hợp mất điện do sự cố:

b.2 Trường hợp mất điện do kế hoạch:

Sơ đồ khối tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm SS/ADEPT như hình 3.10

Hình 3.1: Sơ đồ khối tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần

mềm PSS/ADEPT

và đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho lưới điện phân phối

3.2.1 Dữ liệu tính toán

Để tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối bằng phần mềm PSS/ADEPT cần có những dữ liệu đầu vào sau:

3.2.1.1 Sơ đồ lưới điện

Sơ đồ các xuất tuyến của lưới điện phân phối được lấy từ các file dữ liệu sơ đồ trong phần mềm PSS/ADEPT do Điện lực Tuyên Hóa và Công ty Điện lực Quảng Bình xây dựng và quản lý Tổng số các loại thiết bị được thống kế như Bảng 3.2

Bảng 3.2: Thống kê số lượng thiết bị trên lưới điện 22kV Điện lực Tuyên Hóa

3.2.1.2 Thông số độ tin cậy của các phần tử do sự cố

Để tính các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện phân phối do sự

cố, trong phần mềm PSS/ADEPT cần phải nhập các thông số sau:

- Cường độ sự cố (Sustained failure rate per year, λ) của các phần tử;

Riêng về số lượng khách hàng (phục vụ bài toán tính toán độ tin cậy) được lấy từ hồ sơ quản lý kinh doanh của Điện lực Tuyên Hóa, và nhập vào hộp thoại DRA của các phụ tải

3.2.1.3 Thông số độ tin cậy của các phần tử bảo trì bảo dưỡng

Dựa vào số liệu thống kê trong những năm vừa qua của một

số đơn vị thuộc Điện lực Quảng Bình (Phụ Lục), thông số độ tin cậy của các phần tử trên lưới điện phân phối được nhập như Bảng 3.3 và Bảng 3.4 Số liệu này sẽ được sử dụng để tính toán độ tin cậy cho các xuất tuyến trên lưới điện Điện lực Tuyên Hóa

Bảng 3.3: Thông số ĐTC của các phần tử trên LĐPP do sự cố

14

Bảng 3.4: Thông số ĐTC của các phần tử trên LĐPP do BQĐK

3.2.2 Tính toán độ tin cậy cho các xuất tuyến

3.2.2.1 Tính toán độ tin cậy xuất tuyến 471 Đồng Lê

Bảng 3.5: Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 471 Đồng Lê

3.2.2.2 Tính toán độ tin cậy xuất tuyến 472 Đồng Lê

Bảng 3.6: Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 472 Đồng Lê

3.2.2.3 Tính toán độ tin cậy xuất tuyến 471 Minh Cầm

Bảng 3.7: Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 471 Minh Cầm

15

3.2.2.4 Tính toán độ tin cậy xuất tuyến 472 Minh Cầm

Bảng 3.8: Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 472 Minh Cầm

3.2.2.5 Tính toán độ tin cậy xuất tuyến 475 Văn Hóa

Bảng 3.9: Kết quả tính toán độ tin cậy Xuất tuyến 475 Văn Hóa

3.2.3 Độ tin cậy toàn lưới điện phân phối Điện lực Tuyên Hóa:

Tần suất mất điện và tổng thời gian mất điện cho khách hàng

do sự cố và BQDK trên các xuất tuyến của Điện lực Tuyên Hóa được tổng kết như Bảng 3.10 và Bảng 3.11

Bảng 3.10: Độ tin cậy trên các xuất tuyến do sự cố

16

Bảng 3.11: Độ tin cậy trên các xuất tuyến do BQĐK

Các chỉ tiêu SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI cho toàn lưới phân phối của Điện lực Tuyên Hóa được tổng kết như Bảng 3.12

Bảng 3.12: Kết quả tính toán ĐTC cho toàn Điện lực Tuyên Hóa

CHƯƠNG 4 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY TRONG LƯỚI

ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC TUYÊN HÓA

4.1 PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN NHÂN ẢNH HƯỞNG ĐẾ

ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN ĐIỆN LỰC TUYÊN HÓA 4.1.1 Yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới điện

• Độ tin cậy của lưới điện:

• Cấu tr c lưới điện:

• Công tác tổ chức quản lý và vận hành:

• Ảnh hưởng môi trường bên ngoài:

• Yếu tố con người: Trình độ của nhân viên quản lý vận hành, quản lý kỹ thuật

4.1.2 Nguyên nhân sự cố ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới điện phân phối Điện lực Tuyên Hóa

- Sự cố hành lang tuyến công tác phát quang chưa triệt để nên khi có gió lốc cây quệt vào đường dây gây sự cố

- Do sự cố thiết bị (FCO,LBFCO,LA,TU,TI…)

- Nổ chì thiết bị phân đoạn bật vượt cấp

4.2.1 Xuất tuyến 471 Đồng Lê

Đề xuất đặt các dao cách ly và FCO, Rec tai trục chính và các đầu nhánh rẽ, cụ thể lắp LBSFCO tại các nhánh rẻ: đi TBA Lưu Thuận, đi TBA bản Hà Lắp Rec tại M31 trục chính, tại M356/1 Thay thế các dao các ly bằng LBSFCO: DCL 1-4 Huyện Ủy; 41-4

Ba Tâm, 356-4 Hương Hóa và 449-4 Thanh Lạng

Bảng 4.1: Kết quả tính toán độ tin cậy cho xuất tuyến 471 Đồng

Lê sau khi áp dụng các giải pháp

4.2.2 Xuất tuyến 472 Đồng Lê

Đề xuất đặt các dao cách ly và FCO, Rec tai trục chính và các đầu nhánh rẽ, cụ thể lắp LBSFCO tại các nhánh rẻ: đi TBA Thuận Hoa, đi TBA Thiết Sơn Lắp Rec tại M73/1 nhánh rẻ đi Xuân canh

19

Bảng 4.2: Kết quả tính toán độ tin cậy cho xuất tuyến 471 Đồng Lê

sau khi áp dụng các giải pháp

4.2.3 Xuất tuyến 471 Minh Cầm

Đề xuất đặt các dao cách ly và FCO, Rec tai trục chính và các đầu nhánh rẽ, cụ thể lắp LBSFCO tại các nhánh rẻ: đi TBA Liên Sơn, đi TBA Phong Hóa 1 Lắp Rec tại M37/1 nhánh rẻ đi Gạch Sơn Trang

Bảng 4.3: Kết quả tính toán độ tin cậy cho xuất tuyến 471 Minh

Cầm sau khi áp dụng các giải pháp

4.2.4 Xuất tuyến 472 Minh Cầm

Đề xuất đặt các dao cách ly và FCO, Rec tai trục chính và các đầu nhánh rẽ, cụ thể lắp LBSFCO tại các nhánh rẻ: đi TBA Châu Hóa, đi TBA UB Cao Quảng Lắp Rec tại M145 trục chính, tại M127/22 nhánh rẻ đi Cao Quảng Thay thế các dao các ly bằng LBSFCO: DCL 126-4 Tiến Hóa

20

Bảng 4.4: Độ tin cậy cho xuất tuyến 472 Minh cầm sau khi áp

dụng các giải pháp

4.2.5 Xuất tuyến 475 Văn Hóa

Đề xuất đặt các dao cách ly và FCO, Rec tai trục chính và các đầu nhánh rẽ, cụ thể lắp Rec tại M52 trục chính

Bảng 4.5: Độ tin cậy cho xuất tuyến 475 Văn Hóa sau khi áp

Hình 4.1: So sánh SAIFI của lưới điện Điện lực Tuyên Hóa

23

Kết luận, ở chương này tác giả đã đề xuất giải bổ sung/thay thế

các thiết bị phân đoạn trên xuất tuyến để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện thuộc Điện lực Tuyên Hóa Tác giả đã tính toán và đánh giá hiệu quả của phương pháp đề xuất thông qua việc tính toán lại độ tin cậy sau khi bổ sung thiết bị và so sánh kết quả này với độ tin cậy hiện trạng Kết quả so sánh cho thấy giải pháp đề xuất

đã nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và đáp ứng được yêu cầu độ tin cậy mà Điện lực Quảng Bình yêu cầu Điện lực Tuyên Hóa phải đạt được

KẾT LUẬN

Trong chương này, tác giả đã ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT để phân tích đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy của các xuất tuyến chính trên lưới điện phân phối 22 kV do Điện Lực Tuyên Hóa quản lý vận hành trên cơ sở số liệu thu thập hiện tại

Do chỉ tiêu độ tin cậy thấp, nên từ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy tác giả đã đề xuất một số giải pháp chính nhằm đạt được mục tiêu nâng cao độ tin cậy do Tổng Công ty Điện lực

Hình 4.2: So sánh SAIDI của lưới điện Điện lực Tuyên Hóa

24

miền Trung đưa ra cho lưới điện Công ty Điện lực Quảng Bình Cũng bằng phần mềm PSS/ADEPT tác giả đã phân tích hiệu quả của các giải pháp đề xuất Về cơ bản, giải pháp đã đáp ứng được yêu cầu, nhưng để nâng cao chất lượng phục vụ khách hàng hơn nữa, ngành điện còn phải tiếp tục ứng dụng các giải pháp quản lý và công nghệ tốt hơn, nhất là ứng dụng công nghệ tự động và giải pháp bảo quản định kỳ, có kế hoạch cắt điện và bảo dưỡng định kỳ hợp lý hơn

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Độ tin cậy cung cấp điện ngày càng được khách hàng cũng như ngành điện quan tâm, đặc biệt trong lĩnh vực phân phối điện năng, khi mà các Công ty Điện lực có quan hệ trực tiếp với khách hàng trong việc mua bán điện Những thiệt hại do mất điện không những là của khách hàng mà còn tác động trực tiếp vào quá trình sản xuất kinh doanh của các Công ty Điện lực Do vậy, cần thiết phải nâng cao

độ tin cậy cung cấp điện mà trước hết là độ tin cậy của lưới điện phân phối

Trên cơ sở lý thuyết cơ bản về độ tin cậy cung cấp điện, các chỉ tiêu và các phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện Đề tài đã thu thập dữ liệu về sự cố trên lưới điện phân phối thuộc Điện lực Quảng Bình để tính được cường độ hỏng hóc của các thiết bị, từ đó tính toán và đánh giá độ tin cậy của lưới điện phân phối Điện lực Tuyên Hóa thông qua các chỉ tiêu mà nhiều nước trên thế giới đang

cấu lưới phân phối ở các Điện lực khác