Đánh giá ảnh hưởng của sự phân bổ sự cố đến các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới trung áp tại thành phố Việt Trì

Đánh giá ảnh hưởng của sự phân bổ sự cố đến các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới trung áp tại thành phố Việt Trì Đánh giá ảnh hưởng của sự phân bổ sự cố đến các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới trung áp tại thành phố Việt Trì luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đánh giá ảnh hưởng của sự phân bổ sự cố đến các chỉ tiêu

độ tin cậy của lưới trung áp tại Thành phố Việt Trì

NGUYỄN TUẤN NAM

namnt@npc.com.vn

Giảng viên hướng dẫn: TS Bạch Quốc Khánh

HÀ NỘI - 2019

sự phân bổ sự cố đến các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới trung áp tại thành phố Việt

Trì ” do TS Bạch Quốc Khánh hướng dẫn là nghiên cứu của riêng tôi Tất cả các

tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc và xuất xứ rõ ràng

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Tác giả luận văn

`

Nguyễn Tuấn Nam

nhận được rất nhiều sự hỗ trợ giúp đỡ của các cá nhân và đơn vị Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ đó

Tôi xin chân thành cám ơn các Thầy Cô giáo của Bộ môn Hệ thống Điện - Viện Điện đã nhiệt huyết truyền dạy những kiến thức khoa học chuyên ngành hệ thống

điện trong thời gian qua, đặc biệt Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Bạch Quốc Khánh, người Thầy đã nhiệt tình, chu đáo trực tiếp hướng dẫn, chỉ dẫn Tôi

về kiến thức chuyên môn và những chỉ dẫn khoa học quý báu

Tôi xin chân thành cám ơn bạn bè, đồng nghiệp, đồng môn của Tôi đang công tác tại Tổng công ty Điện lực miền Bắc, Tổng công ty Điện lực Hà Nội và gia đình

đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện và giúp đỡ Tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Một lần nữa Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô, các đồng nghiệp, đồng môn và các đơn vị đã giúp đỡ Tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này Kính mong nhận được thêm sự góp ý của các đồng nghiệp, Quý Thầy Cô, Hội đồng chấm luận văn để luận văn này được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2019

Tác giả luận văn

`

Nguyễn Tuấn Nam

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU iv

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƯỚI TRUNG ÁP 4

1.1 Tổng quan độ tin cậy 4

Độ tin cậy và các khái niệm cơ bản 4

Tổng quan độ tin cậy cung cấp điện 7

1.1.2.1 Các thông số liên quan đến việc tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện 8

1.1.2.2 Các chỉ số đánh giá độ tin cậy về mặt mất điện kéo dài 9

1.1.2.3 Các chỉ số đánh giá độ tin cậy về mặt mất điện thoáng qua 11

1.1.2.4 Các chỉ tiêu độ tin cậy cho lưới điện phân phối Việt Nam 12

1.2 Các phương pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống điện 12

Cách tiếp cận tiền định: 12

Cách tiếp cận xác suất 13

1.2.2.1 Phương pháp đồ thị giải tích 13

1.2.2.2 Phương pháp không gian trạng thái 14

1.2.2.3 Phương pháp cây hỏng hóc 14

1.2.2.4 Phương pháp mô phỏng Monte Carlo 15

1.3 Phương pháp tính toán độ tin cậy cho lưới điện trung áp 15

Giới thiệu chung lưới điện trung áp 15

Tính toán độ tin cậy cung cấp điện cho lưới hình tia không phân đoạn 17

Tính toán độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối hình tia phân đoạn bằng dao cách ly 20

Tính toán độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối hình tia phân đoạn bằng dao cách ly và máy cắt 23

1.4 Kết luận 25

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ VIỆT TRÌ VÀ TÍNH TOÁN ĐIỂN HÌNH 26

2.1 Giới thiệu tổng quan về lưới điện Tỉnh Phú Thọ và Thành Phố Việt Trì 26

2.2 Hiện trạng và tình hình vận hành của xuất tuyến 35kV 371 E4.6 28

2.2.1 Mô tả chung xuất tuyến 35kV 371 E4.6 28

2.2.2 Mô phỏng phân bố sự cố xuất tuyến 35kV 371 E4.6 31

2.2.2.1 Phân bố suất sự cố các nhánh đường dây 31

2.2.2.2 Phân bố sự cố các các Trạm biến áp 34

2.3 Tính toán độ tin cậy cung cấp điện cho xuất tuyến 35kV 371 E4.6 35

2.3.1 Tính chỉ tiêu mất điện trung bình hệ thống SAIFI 35

2.3.1.1 Tính toán tần suất mất điện của các nút phụ tải 35

2.3.1.2 Tính chỉ tiêu SAIFI 38

2.3.2 Tính chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình hệ thống SAIDI 38

2.3.2.1 Tính toán thời gian mất điện trung bình của các nút phụ tải 38

2.3.2.2 Tính chỉ tiêu SAIDI 41

2.4 Kết luận 43

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN VỚI PHÂN BỐ CHUẨN NHN BIẾN VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CÁC THAM SỐ PHÂN BỐ SỰ CỐ ĐẾN ĐỘ TIN CẬY 44

3.1 Giới thiệu chung 44

3.2 Mô hình hóa suất sự cố theo phân bố chuẩn 45

3.3 Mô phỏng phân bổ sự cố cho các phần tử của hệ thống 49

3.3.1 Thông số lưới điện 49

3.3.1.1 Các thông số thống kê của đường dây 371 E4.6: 49

3.3.1.2 Thông số vị trí các TBA 50

3.3.1.3 Thống kê vị trí các nút trên đường dây: 51

3.3.2 Các tham số đầu vào cho phân bố chuNn 54

3.3.3 Phân bổ tần suất sự cố cho máy biến áp 56

3.3.4 Phân bổ tần suất sự cố cho đường dây 57

3.4 Kết quả tính toán độ tin cậy SAIFI, SAIDI của hệ thống 59

3.5 Đánh gía sự ảnh hưởng các thông số phân bố đến độ tin cậy cung cấp điện 60

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 64

4.1 Kết luận 64

4.2 Hướng phát triển của đồ án trong tương lai 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 67

1.1 Tính toán chỉ số độ tin cậy theo phân bố đều sự cố 67

1.1.1 Tổng hợp tần suất mất điện trung bình tại các nút phụ tải 67

1.1.2 Tổng hợp thời gian mất điện trung bình tại các nút phụ tải 73

1.2 Tính toán chỉ số độ tin cậy theo phân bố chuẩn sự cố 79

1.2.1 Phân bổ tần suất sự cố cho máy biến áp 79

1.2.2 Phân bổ tần suất sự cố cho đường dây 82

1.2.3 Tổng hợp tần suất mất điện trung bình tại các nút phụ tải theo phương pháp phân phối chuNn nhị biến 85

1.2.4 Tổng hợp thời gian mất điện trung bình tại các nút phụ tải theo phương pháp phân phối chuNn 92

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Đồ thị các hàm p(t) và q(t) 5 

Hình 1.2 Đồ thị hàm λ(t) 6 

Hình 1.3 Sơ đồ lưới điện hình tia không phân đoạn 17 

Hình 1.4 Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng dao cách ly 20 

Hình 1.5 Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng dao cách ly và máy cắt 23 

Hình 2.1 Sơ đồ một sợi xuất tuyến 35kV 371 E4.6 30 

Hình 2.2 Quy trình tính tần suất mất điện tại nút phụ tải 36 

Hình 2.3 Quy trình tính thời gian mất điện trung bình tại nút phụ tải 39 

Hình 2.4 Mô tả chỉ số độ tin cậy tại từng nút phụ tải theo phân bố đều sự cố 42 

Hình 3.1 Ví dụ phân bố chuNn nhị biến 45 

Hình 3.2 Minh họa các trường hợp của hàm mật độ xác suất f (x, y) 48 

Hình 3.3 Mô tả chương trình tính tự động các tham số đầu vào được lập trên chương trình excel 56 

Hình 3.4 Quy trình tính phân bố suất sự cố cho TBA theo phân bố chuNn 57 

Hình 3.5 Quy trình tính phân bố suất sự cố cho TBA theo phân bố chuNn 58 

Hình 3.6 Thống kê chỉ số SAIFI theo các trường hợp tính toán 60 

Hình 3.7 Thống kê chỉ số SAIDI theo các trường hợp tính toán 60 

Hình 3.8 Minh họa tần suất mất điện tại các nút phụ tải theo các trường hợp thay đổi độ tán xạ , khi giả thiết vị trí sự cố trung bình ở đầu nguồn (Trường hợp 1) 61 

Hình 3.9 Minh họa tần suất mất điện tại các nút phụ tải theo các trường hợp thay đổi độ tán xạ, khi giả thiết vị trí sự cố trung bình ở cuối nguồn (Trường hợp 3) 62 

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thông số giả thiết đường dây để tính toán 18 

Bảng 1.2 Bảng tính tần suất mất điện và thời gian mất điện trung bình cho từng nút phụ tải đối với lưới không phân đoạn 19 

Bảng 1.3 Bảng tính tần suất mất điện và thời gian mất điện trung bình cho từng nút phụ tải đối với lưới phân đoạn bằng dao cách ly 22 

Bảng 1.4 Bảng tính tần suất mất điện và thời gian mất điện trung bình cho từng nút phụ tải đối với lưới phân đoạn bằng máy cắt và dao cách ly 24 

Bảng 2.1 Giới thiệu đường dây điện của Điện lực thành phố Việt Trì quản lý 27 

Bảng 2.2 Giới thiệu khối lượng thiết bị phân đoạn, thiết bị điện thông minh của Điện lực thành phố Việt Trì quản lý 27 

Bảng 2.3 Bảng thông số đường dây 371 E4.6 lựa chọn để tính toán trong luận văn 29 

Bảng 2.4 Thống kê chiều dài các đoạn đường dây thuộc lộ 371 E4.6 và phân bố đều sự cố các đoạn đường dây 31 

Bảng 2.5 Thống kê chiều dài các đoạn đường dây thuộc lộ 371 E4.6 và phân bố đều sự cố các đoạn đường dây 34 

Bảng 2.6 Bảng mô tả trạng thái mất điện của các phụ tải trên các phân đoạn trong các trường hợp xảy ra sự cố trên đường dây 371 E4.6 37 

Bảng 2.7 Bảng thống kê tác động thời gian mất điện lên từng phụ tải của từng phân đoạn trong các trường hợp xảy ra sự cố trên đường dây 371 E4.6 40 

Bảng 3.1 Bảng thông số đầu vào và các giả thiết của đường dây 371 E4.6 để tính toán độ tin cậy 49 

Bảng 3.2 Thống kê tọa độ vị trí các MBA trên lộ 371 E4.6 theo hệ tọa độ VN 2000 50 

Bảng 3.3 Thống kê tọa độ vị trí các nút trên đường dây 371 E4.6 theo hệ tọa độ

VN 2000 51 

Bảng 3.4 Các trường hợp lựa chọn điểm trung bình gây ra sự cố 55 

Bảng 3.5 Bảng tính toán độ tán xạ theo các trường hợp điểm trung bình sự cố và theo hệ số của độ tán xạ 55 

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp kết quả tính toán các chỉ số SAIFI, SAIDI theo các trường hợp 59 

Bảng phụ lục 1.1 Tổng hợp tần suất mất điện của các nút phụ tải (nút phụ tải 1 – nút phụ tải 28) theo phân bố đều sự cố 67 

Bảng phụ lục 1.2 Tổng hợp tần suất mất điện của các nút phụ tải (nút phụ tải 29 – nút phụ tải 51) theo phân bố đều sự cố 70 

Bảng phụ lục 1.3 Tổng hợp thời gian mất điện trung bình của các nút phụ tải (nút

1 – nút 28) theo phân bố đều sự cố 73 

Bảng phụ lục 1.4 Tổng hợp thời gian mất điện trung bình của các nút phụ tải (nút

29 – nút 51) theo phân bố đều sự cố 76 

Bảng phụ lục 2.1 Tính toán phân bổ suất sự cố cho MBA thuộc lộ 371 E4.6 theo phân bố chuNn nhị biến 79 

Bảng phụ lục 2.2 Tính toán phân bổ suất sự cố cho các đoạn đường dây thuộc Lộ

371 E4.6 theo phân bố chuNn nhị biến 82 

Bảng phụ lục 2.3 Tổng hợp tần suất mất điện của các nút phụ tải (nút phụ tải 1 – nút phụ tải 28) theo phân bố chuNn nhị biến 86 

Bảng phụ lục 2.4 Tổng hợp tần suất mất điện của các nút phụ tải (nút phụ tải 29 – nút phụ tải 51) theo phân bố chuNn nhị biến 89 

Bảng phụ lục 2.5 Tổng hợp thời gian mất điện trung bình của các nút phụ tải (nút

1 – nút 28) theo phân bố chuNn nhị biến 92 

Bảng phụ lục 2.6 Tổng hợp thời gian mất điện trung bình của các nút phụ tải (nút

29 – nút 51) theo phân bố chuNn nhị biến 95 

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Thuật ngữ tiếng Việt

LĐPP Lưới điện phân phối

- Tuy nhiên bên cạnh đòi hỏi phát triển nhanh chóng về quy mô và cấu trúc của lưới phân phối điện thì các yêu cầu về chất lượng điện năng cũng như việc đảm bảo độ tin cậy trong vận hành hệ thống điện đã được nâng cao

và đặt ra các chỉ tiêu cụ thể Thông tư 39 của Bộ Công thương năm 2015 quy định về việc vận hành lưới điện phân phối cũng đặt ra các yêu cầu cụ thể đối với chất lượng vận hành của lưới điện phân phối

- Việc đánh giá độ tin cậy cung cấp điện được thực hiện qua số liệu thống

kê thực tế vận hành cũng như các phần mềm hệ thống tự động hóa, tuy nhiên trong các điều kiện hiện nay lưới phân phối chưa thực sự có đầy đủ trang thiết bị để ghi nhận, hoặc các ghi nhận chỉ mang tính thống kê chưa thực sự phục vụ cho việc nghiên cứu phân tích do đó cần có phương pháp

mô hình hóa hỗ trợ việc đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện

- Chính vì những lý do đó, đề tài của bản luận văn được chọn nghiên cứu đánh gía mức độ ảnh hưởng của phân bố sự cố đến các chỉ tiêu mất điện các phụ tải, của hệ thống mà chỉ cần dựa trên những số liệu mất điện có sẵn của hệ thống để từ đó chủ động trong công tác nghiên cứu nâng cao

độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải và hệ thống điện

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu cụ thể là xuất tuyến lưới phân phối trung áp (35kV) Thành phố Việt Trì - Phú Thọ với số liệu vận hành thực tế năm 2018

- Phạm vi nghiên cứu của luận văn là đánh gía ảnh hưởng của sự phân bố

sự cố đến chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện Thành phố Việt Trì - Phú Thọ

3 Mục đích nghiên cứu luận văn

Luận văn đặt ra mục đích nghiên cứu chính như sau:

- Thống kê và thu thập dữ liệu thực tế về sự cố của lưới điện phân phối của Thành phố Việt Trì - Phú Thọ

- N ghiên cứu các chi tiêu độ tin cậy, độ tin cậy cung cấp lưới điện phân phối

- Phương pháp mô phỏng phân bố sự cố và quy trình tính toán độ tin cậy cung cấp điện SAIFI, SAIDI

- Áp dụng tính toán SAIFI, SAIDI với phân bố đều cho lưới điện phân phối Thành phố Việt Trì - Phú Thọ

- Ứng dụng tính toán SAIFI, SAIDI với phân bố chuNn nhị biến và đánh giá ảnh hưởng của các tham số phân bố sự cố đến SAIFI, SAIDI cho lưới điện phân phối Thành phố Việt Trì - Phú Thọ

4 Phương pháp nghiên cứu

Trên cơ sở lý thuyết tính toán độ tin cậy lưới điện phân phối và các chỉ tiêu

độ tin cậy lưới điện phân phối thực hiện:

- Mô phỏng phân bố đều sự cố cho đường dây, máy biến áp và tính toán độ tin cậy hệ thống điện SAIFI, SAIDI cho xuất tuyến 35kV 371 E4.6 của Thành phố Việt Trì

- ứng dụng cơ sở lý thuyết phân bố chuNn nhị biến đưa ra mô phỏng phân

bố sự cố cho đường dây và máy biến áp để tính toán SAIDI, SAIFI cho xuất tuyến 35kV 371 E4.6 của Thành phố Việt Trì

- Đánh giá và nhận xét các ảnh hưởng độ tin cậy hệ thống điện khi ứng dụng phân bố chuNn

5 Tên đề tài và bố cục luận văn

- Trên cơ sở mục tiêu nghiên cứu, đề tài được đặt tên: "Đánh giá ảnh hưởng của sự phân bổ sự cố đến các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới trung áp tại thành phố Việt Trì "

- Bố cục đề tài như sau:

+ Chương 1: Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện và các phương pháp đánh giá độ tin cậy trong lưới trung áp

+ Chương 2: Giới thiệu tổng quan độ tin cậy lưới điện thành phố Việt Trì

và tính toán điển hình

+ Chương 3: Tính toán độ tin cậy cung cấp điện với phân bố chuNn nhị biến và đánh giá ảnh hưởng các tham số phân bố sự cố đến độ tin cậy + Chương 4: Kết luận

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƯỚI TRUNG ÁP 1.1 Tổng quan độ tin cậy

Độ tin cậy và các khái niệm cơ bản

a) Độ tin cậy

- Độ tin cậy: là khả năng của đối tượng thực hiện đầy đủ chức năng của mình, đảm bảo các chỉ tiêu vận hành trong giới hạn cho trước tương ứng với điều kiện và chế độ sử dụng, chế độ bảo hành kỹ thuật, sửa chữa, tàng trữ và chuyên chở đã được quy định

- Khả năng làm việc: là trạng thái của đối tượng có thể thực hiện chức năng của mình, đảm bảo các thông số trong giới hạn đã được ghi trong tài liệu định mức kỹ thuật

- Hỏng hóc: là sự kiện phá hoại khả năng làm việc của đối tượng

- Khả năng có thể sửa chữa được: là tính chất của đối tượng thích ứng với việc đề phòng và phát hiện nguyên nhân gây hỏng hóc, với việc khắc phục hậu quả của hỏng hóc bằng cách tiến hành sửa chữa và phục vụ kỹ thuật

b) Xác suất làm việc tin cậy

- là xác suất không xảy ra hỏng hóc trong giới hạn thời gian làm việc đã cho Xác suất này có thể tính được cho khoảng thời gian (0,t) bất kỳ theo công thức

p(0.t) = p(t) = P (T ≥ t) ( 1-1)

+ trong đó T - đại lượng ngẫu nhiên đặc trưng cho khoảng thời gian từ khi bắt đầu làm việc đến lần hỏng hóc đầu tiên (gọi là thời gian làm việc tin cậy)

+ Xác suất làm việc tin cậy là một trong những đặc trưng định lượng quan trọng của sản phNm Đối lập với xác suất làm việc tin cậy là xác suất hỏng hóc

không tăng theo thời gian và p(t) → 0 khi t → ∞ Đồ thị biến thiên của các

hàm p(t) và q(t) trình bày trên hình 1 1

- Hàm p(t) của một đối tượng cho trước có thể tìm được bằng phương pháp

thống kê theo công thức đánh giá xác suất của sự kiện

+ n(t) - số đối tượng làm việc tin cậy cho đến thời điểm t

+ N - số đối tượng cùng loại được mang ra thử nghiệm

+ Việc thử nghiệm cần được tiến hành trong những điều kiện giống nhau

sao cho hỏng hóc không phụ thuộc lẫn nhau Mức chính xác của việc

xác định xác suất làm việc tin cậy sẽ càng cao nếu số đối tượng được

mang ra thử nghiệm càng lớn

+ Cho trước các trị số t = ti khác nhau có thể tìm được bằng thực nghiệm

các điểm p(t) tương ứng và xây dựng đồ thị của hàm p(t)

d) Mật độ xác suất của thời gian làm việc tin cậy

- Mật độ xác suất của thời gian làm việc tin cậy T là đạo hàm của hàm q(t):

+ Đại lượng f(t) dt (phần tử xác suất) là xác suất mà đại lượng ngẫu nhiên

T rơi vào đoạn t < T <t +dt, nghĩa là hỏng hóc của đối tượng xảy ra trên

đoạn chính này

Hình 1.1: Đồ thị các hàm p(t) và q(t) Hình 1.1 Đồ thị các hàm p(t) và q(t)

+ Hàm f(t) có thể xác định bằng phương pháp thống kê như một biểu đồ

xác suất như sau: có N đối tượng cùng loại được đưa ra thử nghiệm, số

lượng hỏng hóc ∆n(t) xảy ra trong khoảng thời gian (t ; t + ∆t) được ghi

lại Tung-độ f*(t) của biểu đồ xác suất trên mỗi đoạn đơn vị của trục

hoành t xác định theo công thức

( )

+ Khi số lượng đối tượng được mang ra thử nghiệm N lớn công thức này

cho ta giá trị gần đúng của f(t) N ếu biết được mật độ f(t) có thể dễ dàng

tìm được số đối tượng hỏng hóc sau khoảng thời gian cho trước

e) Cường độ hỏng hóc

- Là mật độ xác suất có điều kiện của việc phát sinh hỏng hóc của các phần

tử (đối tượng) không phục hồi, xác định đối với thời điểm đã cho với điều

kiện là trước đó hỏng hóc chưa xảy ra Cường độ hỏng hóc λ(t) xác định

bằng:

( )( )( )

f t t

+ n(t) - số đối tượng còn làm việc tốt cho đến thời điểm t đang khảo sát

+ Hàm λ(t) là mật độ xác suất có điều kiện để phát sinh hỏng hóc của đối

tượng ở thời điểm t tính với giả thiết là trước đó nó làm việc tin cậy

Hình 1.2 Đồ thị hàm λ(t)

+ Từ ( 1 - 6) suy ra:

+ Vế trái của đẳng thức là xác suất hỏng hóc xảy ra trên đoạn ( t ; t + dt), còn vế phải có thể xem như tích của xác suất làm việc tin cậy đến thời điểm t với xác suất có điều kiện phát sinh hỏng hóc trên đoạn ( t ; t + dt

) tính với giả thiết rằng hỏng hóc đã không xảy ra trước thời điểm t

+ Cường độ hỏng hóc có thể xác định bằng thống kê như là tỉ số giữa số hỏng hóc xảy ra trong một đơn vị thời gian với số đối tượng còn chưa

hỏng hóc

Tổng quan độ tin cậy cung cấp điện

- Độ tin cậy cung cấp điện là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng điện năng N ếu các chỉ tiêu về điện áp, tần số được đảm bảo nhưng điện năng không được cung cấp liên tục thì không những không đưa lại hiệu quả kinh tế mà còn gây thiệt hại, ảnh hưởng đến các hoạt động

và an sinh xã hội

- Độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối 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)

- Hệ thống là tập hợp các phần tử tương tác trong một cấu trúc nhất định nhằm thực hiện một nhiệm vụ xác định, có sự điều khiển thống nhất trong hoạt động cũng như tiến tới sự phát triển Đối với hệ thống điện, các phần

tử là máy phát điện, máy biến áp, đường dây tải điện N hiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ Điện năng phải đảm bảo các tiêu chuNn chất lượng nhất định và độ tin cậy hợp lý Hệ thống điện phải được phát triển tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất Hệ thống điện là hệ thống phục hồi, các phần tử của

hệ thống điện sau khi bị hỏng sẽ được phục hồi rồi đưa trở lại làm việc, do

đó các trạng thái hỏng hóc của hệ thống cũng được phục hồi sau thời gian nhất định

- Phần tử là những bộ phận tạo thành hệ thống mà trong một quá trình nhất định, được xem như một tổng thể duy nhất không chia cắt được, đặc trưng bởi các thông số độ tin cậy chung, chỉ phụ thuộc các yếu tố bên ngoài như môi trường chứ không phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của phần tử Đa

số các phần tử của hệ thống điện là phần tử phục hồi 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 Mức đo

độ tin cậy là xác suất hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian xác định Xác suất này được gọi là độ tin cậy của hệ thống (hay phần tử) Xác suất là đại lượng thống kê, do đó độ tin cậy là khái niệm có tính thống kê

từ kinh nghiệm làm việc trong quá khứ của hệ thống (hay phần tử) Đấy là đối với hệ thống (hay phần tử) không phục hồi Đối với hệ thống (hay phần tử) phục hồi như hệ thống điện và các phần tử của nó, khái niệm khoảng

tục Do đó độ tin cậy được đo bởi một 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

- Đối với hệ thống điện, độ sẵn sàng (cũng được gọi chung là độ tin cậy) hoặc độ không sẵn sàng chưa đủ để đánh giá độ tin cậy trong các bài toán

cụ thể, do đó phải sử dụng thêm nhiều chỉ tiêu khác cũng có tính xác suất như dưới đây Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống bao gồm: + Xác suất thiếu điện cho phụ tải, đó là xác suất công suất phụ tải lớn hơn công suất nguồn điện

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

+ Điện năng thiếu (hay điện năng mất) 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

1.1.2.1 Các thông số liên quan đến việc tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện

- Các thông số sau được coi là các thông số đầu vào để tính toán các chỉ tiêu

+ ri = Thời gian phục hồi của mỗi lần mất điện

+ Pi = Tổng công suất phụ tải của các hộ tiêu thụ mỗi lần

mất điện

+ PT = Tổng công suất phụ tải toàn hệ thống điện

+ Ei = N ăng lượng không được cung cấp tới các hộ tiêu thụ mỗi lần mất

+ ET = Tổng điện năng yêu cầu của phụ tải trong khoảng thời gian khảo sát

+ CI = Số hộ tiêu thụ đã bị mất điện ít nhất 1 lần

+ CMI = Thời gian hộ tiêu thụ bị mất điện (tính bằng phút)

+ IMi = Số lần mất điện tạm thời

+ IME = Số sự kiện mất điện tạm thời

+ Ni = Số lượng hộ tiêu thụ bị mất điện trong một sự kiện mất điện kéo dài trong suốt thời gian nghiên cứu

+ Nmi = Số lượng hộ tiêu thụ bị mất điện trong một sự kiện mất điện thoáng qua trong suốt thời gian nghiên cứu

+ CN T(k>m) =Tổng số hộ tiêu thụ bị ít nhất n lần mất điện tạm thời hoặc kéo dài trong thời gian nghiên cứu

1.1.2.2 Các chỉ số đánh giá độ tin cậy về mặt mất điện kéo dài

a) Chỉ tiêu tần suất mất điện trung bình của hệ thống (SAIFI)

- Chỉ tiêu SAIFI (System average interruption frequency index) chỉ ra tần

suất (số lần) trung bình hộ tiêu thụ điện bị ít nhất một lần mất điện kéo dài tính trong một khoảng thời gian nhất định Chỉ tiêu này được tính như sau:

SAIFI=

∑ Tổng số lần mất điện Tổng số hộ tiêu thụ trong hệ thống

b) Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình của hệ thống (SAIDI)

- Chỉ tiêu SAIDI (System average interruption duration index) chỉ ra thời

gian bị mất điện trung bình của mỗi hộ tiêu thụ trong một khoảng thời gian nhất định Chỉ tiêu này có đơn vị là giờ mất điện hoặc phút mất điện và được tính như sau:

c) Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình của hộ tiêu thụ điện (CAIDI)

- Chỉ tiêu CAIDI (Customer average interruption duration index) cho ra

thời gian trung bình cần thiết để cấp điện trở lại sau khi mất điện Chỉ tiêu

này được tính như sau:

- Chỉ tiêu CTAIDI (Customer total average interruption duration index) chỉ

ra thời gian trung bình cần thiết để cấp điện trở lại sau khi mất điện Chỉ

tiêu này được tính như sau:

CTAIDI =

∑ Tổng số hộ tiêu thụ mất điện Tổng số hộ tiêu thụ từng mất điện

- Công thức tính toán cụ thể:

i i

r N CTAIDI

CN

e) Chỉ tiêu tần suất mất điện trung bình của hộ tiêu thụ điện (CAIFI)

- Chỉ tiêu CAIFI (Customer average interruption frequency index) chỉ ra tần

suất trung bình mất điện kéo dài của các hộ tiêu thụ đã từng bị mất điện

Chỉ tiêu này được tính như sau:

CAIFI=

∑ Tổng số hộ tiêu thụ bị mất điện Tổng số hộ tiêu thụ đã từng mất điện

- Công thức tính toán cụ thể:

i N

C IFI A N

C

f) Chỉ tiêu sẵn sàng cung cấp điện trung bình (ASAI)

- Chỉ tiêu ASAI (Average service avaibility index) tỉ lệ thời gian hộ tiêu thụ

sẽ được cung cấp điện trong khoảng thời gian nghiên cứu Chỉ tiêu này được tính như sau:

ASAI =

Số giờ được cung cấp điện

Số giờ yêu cầu của hộ tiêu thụ

- Công thức tính toán cụ thể:

ASAI = N Tx(Số giờ/năm) - rN i i ( 1-14)

N Tx8760

1.1.2.3 Các chỉ số đánh giá độ tin cậy về mặt mất điện thoáng qua

- Chỉ tiêu MAIFI (Momentary average system interruption frequency index)

thể hiện tần suất trung bình mất điện ngắn hạn của hệ thống Chỉ tiêu này được tính như sau :

MAIFI =

∑ Tổng số hộ tiêu thụ mất điện ngắn hạn Tổng số hộ tiêu thụ trong hệ thống

- Công thức tính toán cụ thể:

i i T

b) Tần suất mất điện ngắn hạn trung bình (MAIFIE)

- Chỉ tiêu MAIFIE thể hiện tần suất trung bình suy ra sự kiện mất điện ngắn hạn của hệ thống Chỉ tiêu này được tính như sau:

MAIFIE =

∑ Tổng số hộ tiêu thụ bị mất điện ngắn hạn Tổng số hộ tiêu thụ trong hệ thống

- Công thức tính toán cụ thể:

E i T

IM

N

c) Hộ tiêu thụ bị mất điện nhiều lần (CEMSMIn)

- Chỉ tiêu CEMSMIn (Customer experiencing multiple sustained interruption and momentary interruption ) chỉ ra tỉ lệ số hộ tiêu thụ bị mất

điện kéo dài hoặc mất điện ngắn hạn nhiều hơn n lần trên tổng số hộ tiêu thụ Chỉ tiêu này được tính như sau:

1.1.2.4 Các chỉ tiêu độ tin cậy cho lưới điện phân phối Việt Nam

- Phần lớn các nước trên thế giới đang áp dụng các chỉ số SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện Hiện nay, Việt N am đang triển khai áp dụng theo thông tư 39/2015/TT-BCT của Bộ Công Thương quy định về các yêu cầu vận hành đối với hệ thống phân phối, trong đó tiêu chuNn về độ tin cậy vận hành của lưới điện phân phối được đánh giá theo từng quý và phê duyệt hàng năm cho các đơn vị điện lực trong toàn quốc Trong đó sử dụng các chỉ số đánh giá độ tin cậy hướng tới khách hàng nhằm bảo đảm chất lượng phục vụ của các đơn vị phân phối điện theo bộ tiêu chuNn quốc tế thông dụng IEEE-P1366

- Cụ thể các chỉ số đánh giá độ tin cậy của lưới điện phân phối được yêu cầu thống kê và bảo đảm bao gồm:

+ Chỉ số về thời gian mất điện trung bình của lưới điện phân phối (SAIDI);

+ Chỉ số về số lần mất điện trung bình của lưới điện phân phối (SAIFI); + Chỉ số về số lần mất điện thoáng qua trung bình của lưới điện phân phối (MAIFI)

1.2 Các phương pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống điện

Cách tiếp cận tiền định:

- Phương pháp:

+ Tiêu chí tiền định thông dụng nhất là tiêu chí N -m, m = 1, 2, 3… + Tiêu chí N -m yêu cầu HTĐ được thiết kế sao cho đảm bảo cung cấp điện cho khách hàng trong trường hợp sự cố hoặc sửa chữa m phần tử của HTĐ

+ Tiêu chí này thường được xác định theo điều kiện phụ tải lớn nhất của

HT

- Ưu điểm:

+ Khối lượng tính toán ít

+ Thông tin rõ ràng, dễ sử dụng cho các yêu cầu vận hành

+ Thuận tiện áp dụng cho thiết kế lưới điện truyền tải

+ Các giả thiết sự cố đưa ra phụ thuộc yếu tố chủ quan, có thể không bao quát hết các trường hợp sự cố nguy hiểm nhất

+ Phương pháp mô phỏng Monte Carlo theo trình tự thời gian

+ Phương pháp mô phỏng Monte Carlo không theo trình tự thời gian

- N hược điểm:

+ Đối với HTĐ có cấu trúc phức tạp, việc xây dựng sô đồ độ tin cậy, tính toán đẳng trị các phần tử hệ thống thành các phần tử tương đương gặp nhiều khó khăn

+ Sơ đồ độ tin cậy chỉ lập được với giả thiết phần tử chỉ có hai trạng thái hỏng/tốt

- Phạm vi ứng dụng:

+ Sử dụng với HTĐ có cấu trúc đơn giản

+ Thường được áp dụng đối với lưới điện phân phối

1.2.2.2 Phương pháp không gian trạng thái

- Khái niệm:

+ Phương pháp diễn tả hệ thống bởi các trạng thái hoạt động và khả năng chuyển giữa các trạng thái đó

+ Trạng thái hệ thống được xác định bởi tổ hợp trạng thái của các phần

tử, sự thay đổi trạng thái phần tử làm HT chuyển sang trạng thái mới, tạo thành không gian trạng thái

- Ưu điểm: Có thể xét phần tử có nhiều trạng thái khác nhau

- N hược điểm:

+ Khối lượng tính toán lớn, đánh giá phức tạp khi xét đầy đủ thông tin

HT, khó áp dụng với HTĐ quy mô quá lớn

+ Phải áp dụng các giả thiết gần đúng thích hợp

+ Yêu cầu hiểu biết về chức năng và hoạt động của mỗi phần tử và ảnh hưởng của nói đến hệ thống khảo sát

+ Chỉ đánh giá được với giả thiết phần tử có hai trạng thái hỏng/tốt

- Phạm vi áp dụng: Thích hợp với bài toán đánh giá độ tin cậy của nhà máy điện

1.2.2.4 Phương pháp mô phỏng Monte Carlo

- Khái niệm:

+ Mô phỏng hoạt động của các phần tử như một quá trình ngẫu nhiên + Tạo ra hoạt động của phần tử và hệ thống một cách nhân tạo, sử dụng phương pháp thống kê để rút ra kết luận về độ tin cậy

- Ưu điểm:

+ Trong trường hợp thông số đầu vào về độ tin cậy của các phần tử biến thiên trong một miền nào đó với hàm phân bố cho trước, có thể sử dụng phương pháp Monte Carlo để đánh giá

+ Đánh giá định lượng được phân bố xác suất của các chỉ số độ tin cậy cần tính toán

+ Có thể đánh giá được ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau ảnh hưởng tới độ tin cậy và hiệu quả của biện pháp nâng cao độ tin cậy

- N hược điểm: Khối lượng tính toán lớn, dẫn đến thời gian tính toán lớn

1.3 Phương pháp tính toán độ tin cậy cho lưới điện trung áp

Giới thiệu chung lưới điện trung áp

- Lưới điện phân phối là khâu cuối cùng cung cấp điện cho phụ tải trong toàn bộ hệ thống năng lượng điện, do các đơn vị điện lực quản lý Lưới phân phối gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp, trong đó các cấp điện áp trung áp được dùng trong lưới phân phối cho đến nay bao gồm (6, 10, 15, 22, 35kV) Lưới phân phối trung áp truyền tải điện từ các trạm biến áp trung gian cấp điện cho các trạm biến áp hạ áp, cấp điện áp thường dùng cho lưới phân phối hạ áp là 0,4kV Lưới phân phối hạ áp cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ điện

- N hiều hệ thống phân phối trung áp được thiết kế và xây dựng theo dạng hình tia Một số hệ thống khác được xây dựng mạch vòng nhưng vận hành

hở như mạng hình tia Mục đích của những điểm thường mở là giảm đi

sự mất điện của hệ thống, khi hệ thống bị sự cố hay trong quá trình bảo

dưỡng, điểm thường mở này có thể được đóng và điểm khác được mở

để giảm tối thiểu tải tổng bị mất điện

- Thực tế ở Việt N am lưới điện phân phối trung áp thường là các loại như sau:

+ Lưới phân phối hình tia: Đặc điểm của nó là đơn giản, chi phí đầu tư nhỏ, nhưng có độ tin cậy thấp, không đáp ứng được nhu cầu của các phụ tải quan trọng

+ Lưới phân phối hình tia có phân đoạn: Là lưới phân phôi hình tia được chia làm nhiều đoạn nhờ thiết bị phân đoạn Thiết bị phân đoạn có thể

là dao cách ly, cầu dao phụ tải, máy cắt phân đoạn các thiết bị này có thể đóng cắt tại chỗ bằng tay hoặc được trang bị hệ thống 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 kín vận hành hở: Lưới này có cấu trúc mạch vòng kín hoặc 2 nguồn, có các thiết bị phân đoạn trong mạch vòng Bình thường, lưới vận hành hở, khi có sự cố hoặc sửa chữa đường dây người ta sử dụng các thiết bị đóng cắt để điều chỉnh sơ đồ cấp điện, lúc đó phân đoạn sửa chữa bị mất điện còn các phân đoạn còn lại vẫn được cấp điện bình thường Sơ đồ này có độ tin cậy cao hơn các sơ đồ trước đây Về mặt nguyên tắc lưới có thể vận hành kín, nhưng thiết bị bảo vệ, điều khiển đòi hỏi phải là các thiết bị tốt và đắt tiền Vận hành lưới hở đơn giản và

rẻ hơn nhiều

- Giới thiệu một số thiết bị chính trên lưới trung áp như sau:

+ Máy cắt điện: Là một thiết bị dùng trong mạng điện cao áp để đóng, cắt dòng điện phụ tải và cắt dòng điện ngắn mạch, có thể tự động đóng cắt hoặc điều khiển từ xa Khi mạng điện có sự cố máy cắt phân đoạn

sẽ tự động tách đoạn bị sự cố ra khỏi mạng điện, đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ phụ tải ở các đoạn đường dây không bị sự cố Đây là loại thiết bị đóng cắt làm việc tin cậy, nhưng giá thành cao nên máy cắt chỉ được dùng ở những nơi quan trọng

+ Dao cách ly (DCL): Là loại thiết bị có nhiệm vụ tạo ra một khoảng cách trông thấy giữa bộ phận mang điện và bộ phận không mang điện nhằm đảm bảo an toàn khi công tác trên lưới điện Dao cách ly chỉ dùng để đóng, cắt khi không có dòng điện Khi có sự cố trên đoạn đường dây, dao cách ly phân đoạn sẽ tách đoạn đường dây này ra khỏi mạng điện chính, đảm bảo cho các hộ phụ tải khác không bị ảnh hưởng

và giúp cho việc xác định sự cố được tiến hành dễ dàng, sau khi sự cố được khắc phục đoạn đường dây bị sự cố được đóng trở lại vào mạng điện Cơ cấu phân đoạn này cũng được sử dụng để cắt điện khi sửa chữa định kỳ và kiểm tra thiết bị

+ Cầu chì: Là một khí cụ điện dùng để bảo vệ khi có ngắn mạch trên lưới điện Cầu chì là loại khí cụ bảo vệ đơn giản, rẻ tiền, nhưng độ nhạy kém N ó chỉ tác động khi dòng điện lớn hơn định mức nhiều lần, chủ yếu là khi xuất hiện dòng điện ngắn mạch

+ Máy cắt tự đóng lại Recloser: máy cắt tự đóng lại thực chất là máy cắt

có kèm thêm bộ điều khiển cho phép người ta lập trình số lần đóng cắt lập đi lập lại theo yêu cầu đặt trước, đồng thời đo và lưu trữ lại một số đại lượng cần thiết như U, I, P, thời điểm xuất hiện ngắn mạch Recloser thường được trang bị cho những đường trục chính công suất lớn và đường dây dài đắt tiền Recloser là một thiết bị đóng cắt tự động hoạt động tin cậy và kinh tế dùng cho lưới phân phối đến cấp điện áp 38KV Kết cấu gọn nhẹ, dễ lắp đặt, vận hành Đối với lưới phân phối Recloser

là thiết bị hợp bộ gồm các bộ phận sau: Bảo vệ quá dòng, Tự đóng lại (TĐL), Thiết bị đóng cắt, Điều khiển bằng tay

Tính toán độ tin cậy cung cấp điện cho lưới hình tia không phân đoạn

- Xét sơ đồ lưới điện như Hình 1.1:

Hình 1.3 Sơ đồ lưới điện hình tia không phân đoạn

- các sự cố xảy ra trên mỗi đoạn D1, D2, D3 hoặc trên các nhánh rẽ D4, D5, D6 đều dẫn đến bảo vệ rơle tác động cắt máy cắt đầu nguồn và làm cho toàn bộ 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

- Giả thiết các thông số của lưới điện như sau:

+ Số lần sự cố đường dây trung bình trong năm: N scdz

+ Số lần sự cố đường dây trung bình trong năm: N scmba

+ Tổng chiều dài đường dây là: Ldz

+ Tổng số máy biến áp là: Nmba

+ Cường độ hỏng hóc của đường dây trung bình là: λ0 = Nscdz/ Ldz (lần/km.năm)

+ Cường độ hỏng hóc trung bình của các đoạn đường dây tỉ lệ với chiều dài các đoạn đường dây λi= λ0.li (lần/km.năm)

+ Cường độ sự cố trung bình của các MBA λmba = Nscmba / N mba (lần/năm) + Giả thiết thời gian sửa chữa sự cố trung bình của các phần tử là Tsc (giờ) + Khách hàng tại các điểm lần lượt là NA, N B, N C, N D

+ Tổng hợp thông số giả thiết của đường dây như sau:

Bảng 1.1 Thông số giả thiết đường dây để tính toán

Số lượng

- Tính toán chỉ số độ tin cậy tại các điểm phụ tải như sau:

+ Xét đối với nút phụ tải A các trường hợp có thể xảy ra sự cố:

 Đối với sự cố đường dây: trong trường hợp lưới không có dao cách

ly hoặc máy cắt phân đoạn thì sự cố tại bất kỳ phân đoạn đường dây nào cũng đều gây ra sự cố mất điện tại điểm A

 Đối với các máy biến áp đều có cầu chì tự rơi lắp đặt cho các máy biến áp và khi ngắn mạch xảy ra tại các máy biến áp thì cầu chì sẽ tác động, máy biến áp bị sự cố được tách ra, không làm ảnh hưởng đến các phụ tải khác Do đó chỉ có trường hợp máy biến áp tại điểm

A bị sự cố thì gây ra mất điện cho phụ tải của điểm A

 Vậy cường độ sự cố tại nút phụ tải A được tính:

Bảng 1.2 Bảng tính tần suất mất điện và thời gian mất điện trung bình cho từng

nút phụ tải đối với lưới không phân đoạn

sc Tổng PTA T NDA PTB T NDB PTC T NDC PTD T NDD

+ Ta tính được các chỉ số độ tin cậy của hệ thống:

- Tiếp tục xét lưới điện hình tia như hình dưới đây:

Hình 1.4 Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng dao cách ly

- Để tăng cường độ tin cậy, lưới phân phối hình tia được lắp đặt dao cách

ly tại các điểm hợp lý trên trục chính hoặc nhánh Khi có sự cố trên các đoạn trục chính máy cắt đầu nguồn sẽ tác động và tạm thời cắt toàn hệ

thống Sau đó đoạn bị sự cố sẽ được xác định và dao cách ly sẽ cách ly đoạn sự cố với nguồn Tiếp theo máy cắt được đóng lại để cấp điện cho các phụ tải trước phân đoạn bị sự cố

- Với những điểm đặt dao cách ly như trên Hình , giả sử tổng số thời gian thao tác dao cách ly và máy cắt để cách ly đoạn sự cố là TCL

- Thực hiện tính toán chỉ số độ tin cậy tại các điểm phụ tải như sau:

+ Xét đối với nút phụ tải A các trường hợp có thể xảy ra sự cố:

 Đối với sự cố đường dây trên nhánh D2, D3, D4 và D6, D7, D8 thì phụ tải A sẽ bị ảnh hưởng mất điện do tác động tạm thời của máy cắt đầu nguồn và chịu thời gian mất điện bằng thời gian thao tác tìm sự

cố và cách ly phân đoạn bị sự cố là khoảng thời gian TCL, sau đó sự

cố sẽ được cách ly do đó sẽ không ảnh hưởng đến phụ tải A

 Đối với sự cố đường dây trên nhánh D1 và D5, thì phụ tải A sẽ bị ảnh hưởng mất điện và chịu thời gian mất điện bằng thời gian thao tác khắc phục sự cố

 Đối với sự cố các máy biến áp: thì chỉ có trường hợp máy biến áp tại điểm A bị sự cố thì gây ra mất điện cho phụ tải của điểm A

 Vậy cường độ sự cố tại nút phụ tải A được tính:

(1)

           Hay :

8 (1)

Bảng 1.3 Bảng tính tần suất mất điện và thời gian mất điện trung bình cho từng

nút phụ tải đối với lưới phân đoạn bằng dao cách ly

+ Chỉ tiêu thời gian mất điện trung bình của các phụ tải A, B, C được tối

ưu hơn Mức độ cải thiện sẽ lớn hơn đối với những điểm gần nguồn

và ít hơn nếu xa nguồn, chỉ tiêu tại nút D không thay đổi

+ Trong tính toán trên bỏ qua hỏng hóc của thiết bị phân đoạn và sử dụng thiết bị phân đoạn không phải bảo dưỡng định kỳ

Tính toán độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối hình tia phân đoạn bằng dao cách ly và máy cắt

- Tiếp tục xét lưới điện hình tia như hình dưới đây:

Hình 1.5 Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng dao cách ly và máy cắt

- Để tăng cường độ tin cậy lưới điện phân phối người ta cũng sử dụng máy cắt để phân đoạn Trong trường hợp này, khi một phần tử bị sự cố, máy cắt phân đoạn ở đầu phần tử sẽ tác động cắt và cô lập phần tử bị sự

cố, các đoạn trước máy cắt phân đoạn vẫn được dùng dùng tục cấp điện Các chỉ tiêu độ tin cậy cho các nút tải sẽ được cải thiện hơn trường hợp phân đoạn bằng dao cách ly, do máy cắt có thể tự động cắt đoạn sự cố ra khỏi lưới, nên số lần mất điện và thời gian mất điện sẽ thấp hơn Tuy nhiên, do máy cắt có giá thành rất cao so với dao cách ly, nên việc dùng máy cắt hay dao cách ly, với số lượng bao nhiêu, đặt tại những vị trí nào

là bài toán tối ưu về kinh tế, kỹ thuật

- Thực hiện tính toán chỉ số độ tin cậy tại các điểm phụ tải như sau:

+ Xét đối với nút phụ tải A các trường hợp có thể xảy ra sự cố:

 Đối với sự cố đường dây trên nhánh D2, D6 thì phụ tải A sẽ bị ảnh hưởng mất điện do tác động tạm thời của máy cắt đầu nguồn và chịu thời gian mất điện bằng thời gian thao tác tìm sự cố và cách ly phân đoạn bị sự cố là khoảng thời gian TCL, sau đó sự cố sẽ được cách ly

do đó sẽ không ảnh hưởng đến phụ tải A

 Đối với sự cố đường dây trên nhánh D3, D4, D7, D8 thì phụ tải A

sẽ không bị ảnh hưởng mất điện do các phần tử sự cố sẽ bị cô lập bằng máy cắt

 Đối với sự cố đường dây trên nhánh D1 và D5, thì phụ tải A sẽ bị ảnh hưởng mất điện và chịu thời gian mất điện bằng thời gian thao tác khắc phục sự cố

 Đối với sự cố các máy biến áp: thì chỉ có trường hợp máy biến áp tại điểm A bị sự cố thì gây ra mất điện cho phụ tải của điểm A

 Vậy cường độ sự cố tại nút phụ tải A được tính:

Bảng 1.4 Bảng tính tần suất mất điện và thời gian mất điện trung bình cho từng nút

phụ tải đối với lưới phân đoạn bằng máy cắt và dao cách ly

+ Ta tính được các chỉ số độ tin cậy của hệ thống:

+ Trong trường hợp này những chỉ tiêu độ tin cậy của các nút tải A, B,

C được cải thiện Mức độ cải thiện sẽ lớn hơn đối với những điểm gần nguồn và ít hơn nếu xa nguồn, chỉ tiêu tại nút D không thay đổi + Trong tính toán trên bỏ qua hỏng hóc của thiết bị phân đoạn và sử dụng thiết bị phân đoạn không phải bảo dưỡng định kỳ

1.4 Kết luận

- Luận văn đã giới thiệu tổng quan về độ tin cậy cũng như các chỉ số độ tin cậy hệ thống điện, giới thiệu tổng quan về các phương pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống điện

- Luận văn đã đồng thời nghiên cứu phương pháp áp dụng tính toán các chỉ tiêu SAIFI, SAIDI cho một số trường hợp điển hình của lưới điện trung

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN

THÀNH PHỐ VIỆT TRÌ VÀ TÍNH TOÁN ĐIỂN HÌNH

2.1 Giới thiệu tổng quan về lưới điện Tỉnh Phú Thọ và Thành Phố Việt Trì

Tính đến tháng 04 năm 2019, đối với lưới 110kV, khu vực Phú Thọ quản lý:

- Hạ tầng lưới điện 110kV của Phú Thọ:

+ Tài sản ngành Điện:

 11 trạm biến áp 110kV với 20 MBA tổng công suất đặt là 725 MVA

 14 đường dây và các nhánh rẽ 110kV với tổng chiều dài 224 km + Tài sản khách hàng: 02 trạm với 04 MBA 110kV, tổng dung lượng 82 MVA và 23 km đường dây 110kV

+ N guồn điện cấp cho lưới điện 110kV tỉnh Phú Thọ gồm 05 nguồn chính:

 Từ trạm biến áp 220kV Việt Trì - 2x250MVA: gồm 5 lộ xuất tuyến 110kV 171E4.4, 172E4.4, 174E4.4, 176E4.4, 177E4.4

 Từ trạm biến áp 220kV Phú Thọ - 250MVA: gồm 4 lộ xuất tuyến 110kV: 171E4.15, 173E4.15, 174E4.15, 175E4.15

 Từ đường dây 110kV Thác Bà (173 A40) đến lộ 171 trạm 220kV Phú Thọ (E4.15)

 Từ trạm 220kV Vĩnh Tường (E25.10) theo đường dây 110kV từ 171 E25.10 – E25.5 Vĩnh Tường (2x40MVA) - 171 E4.1

 Từ trạm 110kV Ba Khe đến: theo đường dây 110kV Ba Khe đến 172E4.13

- Hạ tầng lưới điện trung/hạ thế của Phú Thọ:

+ Đường dây trung thế: tổng chiều dài : 2591km; tài sản : N gành điện 2374km; khách hàng: 218km

+ Trạm trung gian 35/22,10,6kV tổng số 26trạm/36máy/184.650 kVA + Trạm phân phối 35-22-10-6/0,4kV tổng số 3.159 trạm /3.251 MBA /1.155.519 kVA; Tài sản: N gành điện 2006 trạm/2019 MBA /496.100

+ Đường dây hạ thế tổng số 5409,091 km, trong đó tài sản ngành điện là

5254,79 km và tài sản khách hàng là 154,301 km

- Hạ tầng lưới điện do Điện lực Việt Trì quản lý:

+ Đường dây trung thế, hạ thế do Điện lực thành phố Việt Trì quản lý:

Bảng 2.1 Giới thiệu đường dây điện của Điện lực thành phố Việt Trì quản lý

ĐDK

*

Cáp ngầm

ĐDK

*

Cáp ngầm

ĐDK

Cáp ngầm

ngầm Dây

trần

Cáp bọc

Dây trần

Cáp bọc

+ Thiết bị trên đường dây trung thế, hạ thế do Điện lực thành phố Việt Trì

quản lý:

Bảng 2.2 Giới thiệu khối lượng thiết bị phân đoạn, thiết bị điện thông minh của

Điện lực thành phố Việt Trì quản lý

Số liệu Máy cắt điện, recoser Chống sét van Thiết bị cảnh báo sự cố

35kV 22kV 10kV 6kV 35kV 22kV 10kV 6kV 35kV 22kV 10kV 6kV

ĐL 8 51 0 0 101 350 0 0 0 19 0 0

+ Trạm trung gian 35/22,10,6kV tổng số 7 trạm/8 máy/66.100 kVA

+ Trạm phân phối 35-22-10-6/0,4kV gồm tài sản: N gành điện 64 trạm/66

MBA /25.870 kVA; Khách hàng 142 trạm/156 MBA /127.940 kVA

- Tình hình phụ tải mới và các dự án đang triển khai của Phú Thọ:

+ Phụ tải phát triển mới tại khu vực Khu Công N ghiệp Thụy Vân mở

rộng, Khu Công nghiệp Phú Hà, Khu công nghiệp CNm Khê, KCN Hạ

Hòa….cần đNy nhanh tiến độ việc đầu tư lưới điện khu vực căn cứ theo

quy hoạch phát triển lưới điện tại khu vực mới như: Huyện Thanh Thủy,

+ Các điểm nóng lưới điện như một số khu vực phát triển phụ tải công nghiệp nhanh lưới điện chưa đầu tư cải tạo kịp thời tại khu vực Khu Công N ghiệp Thụy Vân, Phù N inh, Phú Thọ, Thanh Thủy, Tân Sơn Việc phát triển phụ tải nhanh dẫn một số đường dây quá tải do đó cần đNy nhanh tiến độ các dự án đầu tư lưới điện 110kV đã có kế hoạch đầu tư và cải tạo đường dây để đáp ứng nhu cầu phụ tải như: Đường dây 110kV từ trạm 220kV Việt Trì đến trạm 110kV Phố Vàng; Đường dây 110kV từ trạm 220kV Việt Trì đến trạm 220kV Phú Thọ

2.2 Hiện trạng và tình hình vận hành của xuất tuyến 35kV 371 E4.6

2.2.1 Mô tả chung xuất tuyến 35kV 371 E4.6

- Lưới điện phân phối được đưa vào nghiên cứu là phía 35 kV của trạm biến

áp 110 kV Việt Trì (E4.6) đặt tại thành phố Việt Trì tỉnh Phú Thọ Sơ đồ một sợi của Lộ đường dây nghiên cứu được thể hiện theo hình vẽ 2.1 - Sơ đồ lưới điện một sợi xuất tuyến 35kV 371 E4.6

- Lộ 371 E4.6 có tổng cộng 51 trạm biến áp phân phối cấp điện cho sản xuất kinh doanh của Khu công nghiệp Thụy Vân Tại đầu lộ 371 E4.6 có máy cắt đầu nguồn để đóng cắt toàn lưới, trên Lộ 371 E4.6 có chia làm nhiều phân đoạn ngăn cách bằng dao cách ly, nhánh đi về Thanh Đình có 01 Recloser, có thể xem lưới chia thành các phân đoạn chính như sau:

+ Phân đoạn 1 trục chính : Xuất tuyến → DCL 57

- Lưới được xét là tại thời điểm tháng 12 năm 2008, số liệu được lấy theo chương trình quản lý kỹ thuật của Công ty Điện lực Việt Trì năm 2018 với thông

số như sau:

Bảng 2.3 Bảng thông số đường dây 371 E4.6 lựa chọn để tính toán trong luận văn

8

Thời gian sửa chữa sự cố

(bao gồm thời gian tìm kiếm và sửa

chữa sự cố)

Các số liệu thống kê trên sẽ được sử dụng để đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy cho xuất tuyến 35kV 371 E4.6

Hình 2.1 Sơ đồ một sợi xuất tuyến 35kV 371 E4.6