Một số đề xuất giải pháp chiến lược phát triển công ty điện lực tp hà nội đến năm 2015 trong điều kiện hình thành và phát triển thị trường điện việt nam

Tại Việt Nam, chất lượng điện năng đã được luật hóa trong Điều 26 của Luật điện lực như sau: “Đơn vị phát điện, truyền tải điện, phân phối điện phải bảo đảm điện áp, tần số dòng điện phù

MӨC LӨC

CHѬѪNG 1 – TӘNG QUAN Vӄ CHҨT LѬӦNG ĈIӊN NĂNG - SӨT ÁP 10

1.1 Giӟi thiӋu chung 10

1.1.1 Các hi͏n t˱ͫng, bi͋u hi͏n liên quan ÿ͇n ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng 11

1.1.2 Các v̭n ÿ͉, ̫nh h˱ͧng cͯa ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng 11

1.1.3 Các gi̫i pháp nâng cao ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng 12

1.1.4 B̫ng n͡i dung thi͇t k͇ có xem xét v̭n ÿ͉ ch̭t l˱ͫng ÿi͏n năng 12

1.2 Sөt áp và mҩt ÿiӋn 13

1.2.1 Khái ni͏m chung v͉ sͭt áp và m̭t ÿi͏n 13

Trong lѭӟi ÿiӋn 3 pha: i) biên ÿӝ sөt áp là biên ÿӝ thҩp nhҩt trong 3 pha so vӟi ÿiӋn áp danh ÿӏnh; ii) thӡi gian sөt áp là khoҧng thӡi gian sөt áp kéo dài nhҩt trong 3 pha 14

1.2.2 Vùng b͓ ̫nh h˱ͧng 16

1.2.3 Các bi͏n pháp ngăn ngͳa và lo̩i trͳ s͹ c͙ sͭt áp và m̭t ÿi͏n 16

1.2.3.1 Áp dͭng các ph͙i hͫp quá dòng 18

1.2.3.2 L̷p ÿ̿t c̯u chì 19

1.2.3.3 L̷p ÿ̿t c̯u chì giͣi h̩n dòng ÿi͏n 19

1.2.3.4 B͙ trí thi͇t b͓ t͹ ÿ͡ng ÿóng l̩i 19

1.2.3.5 T ăng c˱ͥng phân ÿo̩n 20

1.2.3.6 L̷p ÿ̿t thêm các thi͇t b͓ t͹ ÿ͡ng ÿóng l̩i t̩i các ÿi͋m giͷa d͕c ÿ˱ͥng dây 20 1.2.3.7 Ch ͑ ng̷t pha b͓ s͹ c͙ thay vì ng̷t c̫ 3 pha 21

1.2.3.8 Thay ÿ͝i ÿ˱ͥng ÿ̿c tính cͯa thi͇t b͓ b̫o v͏ ÿ͋ phù hͫp vͣi ÿi͉u ki͏n hi͏n t̩i c ͯa h͏ th͙ng ÿi͏n 21

1.3 KӃt luұn 21

CHѬѪNG 2 – SӨT ÁP VÀ CÁC CHӌ TIÊU ĈÁNH GIÁ 22

2.1 Các chӍ tiêu ÿánh giá ÿӝ tin cұy cung cҩp ÿiӋn trong lѭӟi phân phӕi 22

2.1.1 T̯n sṷt m̭t ÿi͏n trung bình - SAIFI 22

2.1.2 Thͥi gian m̭t ÿi͏n trung bình- SAIDI 22

2.1.3 T̯n sṷt khách hàng b͓ m̭t ÿi͏n trung bình- CAIFI 22

2.1.4 Thͥi gian trung bình khách hàng b͓ m̭t ÿi͏n- CAIDI 23

2.1.5 Mͱc ÿ͡ s̽n sàng trung bình cͯa h͏ th͙ng -ASAI 23

2.2 Các chӍ tiêu ÿánh giá sөt áp trong lѭӟi phân phӕi 23

2.2.1 SARFI – T̯n sṷt bi͇n thiên ÿi͏n áp trung bình 23

2.2.1.1 Ch͑ s͙ SARFI x 24

2.2.1.2 Ĉ˱ͥng cong SARFI 25

2.2.2 ASIDI – Thͥi gian m̭t ÿi͏n trung bình 29

2.3 KӃt luұn 30

CHѬѪNG 3 – MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SӨT ÁP TRÊN LѬӞI ĈIӊN PHÂN PHӔI 31

3.1 Thông tin vӅ sөt áp trong lѭӟi ÿiӋn trong quá khӭ 31

3.2 Mô phӓng phân bӕ sӵ cӕ 32

3.3 Sѫ ÿӗ khӕi tính toán sөt áp trong lѭӟi phân phӕi 33

3.4 KӃt luұn 34

CHѬѪNG 4 – TÍNH TOÁN SӨT ÁP TRÊN LѬӞI PHÂN PHӔI CÓ XÉT ĈӂN TÁC ĈӜNG CӪA THIӂT Bӎ BҦO Vӊ 35

4.1 L˱ͣi ÿi͏n nghiên cͱu 35

4.2 Thông s͙ v̵n hành t̩i ch͇ ÿ͡ xác l̵p 41

4.3 Sͭt áp và ch͑ s͙ SARFI X cͯa l͡ ÿ˱ͥng dây 474-E17 42

4.3.1 Sͭt áp khi ng̷n m̩ch t̩i nút 28 (Nhà máy SEED Vi͏t Nam) 44

4.3.1.1 Ngҳn mҥch 1 pha tҥi nút 28 44

2.3.1.3 Ngҳn mҥch 2 pha tҥi nút 28 52

4.3.1.4 Ngҳn mҥch 3 pha tҥi nút 28 56

4.3.1.5 Tәng hӧp sөt áp và SARFI tҥi nút 28 60

4.3.2 Ch͑ s͙ SARFI x cͯa l͡ ÿ˱ͥng dây 474-E17 62

4.4 Sͭt áp và ch͑ s͙ SARFI curve cͯa l͡ ÿ˱ͥng dây 474-E17 65

4.4.1 Sͭt áp khi ng̷n m̩ch t̩i nút 28 (Nhà máy SEED Vi͏t Nam) 66

4.4.1.1 Ngҳn mҥch 1 pha tҥi nút 28 66

4.4.1.2 Ngҳn mҥch 2 pha chҥm ÿҩt tҥi nút 28 70

4.4.1.3 Ngҳn mҥch 2 pha tҥi nút 28 74

4.4.1.4 Ngҳn mҥch 3 pha tҥi nút 28 78

4.4.1.5 Tәng hӧp sөt áp và SARFI tҥi nút 28 82

4.4.2 Ch͑ s͙ SARFI curve cͯa l͡ ÿ˱ͥng dây 474-E17 83

4.5 Ch͑ s͙ SARFIx và SARFI curve cͯa l͡ ÿ˱ͥng dây 474-E17 87



















DANH MӨC CÁC HÌNH

Hình 1.1 – Các biӋn pháp nhҵm nâng cao chҩt lѭӧng ÿiӋn áp 12

Hình 1.2 – Sөt áp cӫa hӋ thӕng ÿiӋn mҥch kép khi mӝt mҥch bӏ ngҳn mҥch 14

Hình 1.3 – BiӇu diӉn quá trình sөt áp ÿӃn khi loҥi trӯ ÿѭӧc sӵ cӕ 14

Hình 1.4 – Mѭӡi dҧi sөt áp phân chia theo biên ÿӝ sөt áp 15

Hình1.6 – Ĉѭӡng cong chӏu ÿӵng sөt áp cӫa thiӃt bӏ ÿiӋn 15

Hình 1.7 – Vùng bӏ ҧnh hѭӣng cӫa sөt áp và mҩt ÿiӋn 16 Hình1.8 – Mҥch ÿiӋn hình tia sӱ dөng các cҫu chì tҥi các mҥnh nhánh 20

Hình1.9 – Phân ÿoҥn thanh cái bҵng thiӃt bӏ tӵ ÿӝng ÿóng lҥi 20

Hình 2.5 - Ĉһc tính thӡi gian phө thuӝc có ÿӝ dӕc tiêu chuҭn 27

Hình 2.6 Ĉһc tính thӡi gian phө thuӝc rҩt dӕc 28 Hình 2.7 - Ĉһc tính thӡi gian phө thuӝc cӵc dӕc 29

Hình 4.3 Sѫ ÿӗ mӝt sӧi lӝ ÿѭӡng dây 474 cӫa trҥm biӃn áp Thăng Long E17 39

Hình 4.4 Sѫ ÿӗ thu gӑn minh hӑa cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474 cӫa trҥm biӃn áp Thăng

Hình 4.14 – ChӍ sӕ SARFIX cӝng dӗn cӫa lӝ 474E17 65 Hình 4.15 – Mӭc ÿӝ sөt áp gây lӛi vұn hành cӫa lӝ ÿѭӡng dây 474E17 khi ngҳn

Hình 4.22 – ChӍ sӕ SARFIcurve cӝng dӗn cӫa lӝ 474E17 86 Hình 4.23 – ChӍ sӕ SARFIX và SARFIcurrve cӫa lӝ 474E17 87 Hình 4.24 – ChӍ sӕ SARFIX và SARFIcurrve cӝng dӗn cӫa lӝ 474E17 87

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Vũ Quang Đăng

NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC ĐÁNH GIÁ CHẤT

LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI

Chuyên ngành: Hệ thống điện

LUẬN VĂN THẠC SỸ HỆ THỐNG ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Bạch Quốc Khánh

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG - SỤT ÁP 10

1.1 Giới thiệu chung 10

1.1.1 Các hiện tượng, biểu hiện liên quan đến chất lượng điện năng 11

1.1.2 Các vấn đề, ảnh hưởng của chất lượng điện năng 11

1.1.3 Các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng 12

1.1.4 Bảng nội dung thiết kế có xem xét vấn đề chất lượng điện năng 12

1.2 Sụt áp và mất điện 13

1.2.1 Khái niệm chung về sụt áp và mất điện 13

Trong lưới điện 3 pha: i) biên độ sụt áp là biên độ thấp nhất trong 3 pha so với điện áp danh định; ii) thời gian sụt áp là khoảng thời gian sụt áp kéo dài nhất trong 3 pha 14

1.2.2 Vùng bị ảnh hưởng 16

1.2.3 Các biện pháp ngăn ngừa và loại trừ sự cố sụt áp và mất điện 16

1.2.3.1 Áp dụng các phối hợp quá dòng 18

1.2.3.2 Lắp đặt cầu chì 19

1.2.3.3 Lắp đặt cầu chì giới hạn dòng điện 19

1.2.3.4 Bố trí thiết bị tự động đóng lại 19

1.2.3.5 Tăng cường phân đoạn 20

1.2.3.6 Lắp đặt thêm các thiết bị tự động đóng lại tại các điểm giữa dọc đường dây 20 1.2.3.7 Chỉ ngắt pha bị sự cố thay vì ngắt cả 3 pha 21

1.2.3.8 Thay đổi đường đặc tính của thiết bị bảo vệ để phù hợp với điều kiện hiện tại của hệ thống điện 21

1.3 Kết luận 21

CHƯƠNG 2 – SỤT ÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ 22

2.1 Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện trong lưới phân phối 22

2.1.1 Tần suất mất điện trung bình - SAIFI 22

2.1.2 Thời gian mất điện trung bình- SAIDI 22

2.1.3 Tần suất khách hàng bị mất điện trung bình- CAIFI 22

2.1.4 Thời gian trung bình khách hàng bị mất điện- CAIDI 23

2.1.5 Mức độ sẵn sàng trung bình của hệ thống -ASAI 23

2.2 Các chỉ tiêu đánh giá sụt áp trong lưới phân phối 23

2.2.1 SARFI – Tần suất biến thiên điện áp trung bình 23

2.2.1.1 Chỉ số SARFI x 24

2.2.1.2 Đường cong SARFI 25

2.2.2 ASIDI – Thời gian mất điện trung bình 29

2.3 Kết luận 30

CHƯƠNG 3 – MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SỤT ÁP TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 31

3.1 Thông tin về sụt áp trong lưới điện trong quá khứ 31

3.2 Mô phỏng phân bố sự cố 32

3.3 Sơ đồ khối tính toán sụt áp trong lưới phân phối 33

3.4 Kết luận 34

CHƯƠNG 4 – TÍNH TOÁN SỤT ÁP TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI CÓ XÉT ĐẾN TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ BẢO VỆ 35

4.1 Lưới điện nghiên cứu 35

4.2 Thông số vận hành tại chế độ xác lập 41

4.3 Sụt áp và chỉ số SARFI X của lộ đường dây 474-E17 42

4.3.1 Sụt áp khi ngắn mạch tại nút 28 (Nhà máy SEED Việt Nam) 44

4.3.1.1 Ngắn mạch 1 pha tại nút 28 44

2.3.1.3 Ngắn mạch 2 pha tại nút 28 52

4.3.1.4 Ngắn mạch 3 pha tại nút 28 56

4.3.1.5 Tổng hợp sụt áp và SARFI tại nút 28 60

4.3.2 Chỉ số SARFI x của lộ đường dây 474-E17 62

4.4 Sụt áp và chỉ số SARFI curve của lộ đường dây 474-E17 65

4.4.1 Sụt áp khi ngắn mạch tại nút 28 (Nhà máy SEED Việt Nam) 66

4.4.1.1 Ngắn mạch 1 pha tại nút 28 66

4.4.1.2 Ngắn mạch 2 pha chạm đất tại nút 28 70

4.4.1.3 Ngắn mạch 2 pha tại nút 28 74

4.4.1.4 Ngắn mạch 3 pha tại nút 28 78

4.4.1.5 Tổng hợp sụt áp và SARFI tại nút 28 82

4.4.2 Chỉ số SARFI curve của lộ đường dây 474-E17 83

4.5 Chỉ số SARFIx và SARFI curve của lộ đường dây 474-E17 87

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 – Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp 12

Hình 1.2 – Sụt áp của hệ thống điện mạch kép khi một mạch bị ngắn mạch 14

Hình 1.3 – Biểu diễn quá trình sụt áp đến khi loại trừ được sự cố 14

Hình 1.4 – Mười dải sụt áp phân chia theo biên độ sụt áp 15

Hình1.6 – Đường cong chịu đựng sụt áp của thiết bị điện 15

Hình 1.7 – Vùng bị ảnh hưởng của sụt áp và mất điện 16 Hình1.8 – Mạch điện hình tia sử dụng các cầu chì tại các mạnh nhánh 20

Hình1.9 – Phân đoạn thanh cái bằng thiết bị tự động đóng lại 20

Hình 2.5 - Đặc tính thời gian phụ thuộc có độ dốc tiêu chuẩn 27

Hình 2.6 Đặc tính thời gian phụ thuộc rất dốc 28 Hình 2.7 - Đặc tính thời gian phụ thuộc cực dốc 29

Hình 4.3 Sơ đồ một sợi lộ đường dây 474 của trạm biến áp Thăng Long E17 39

Hình 4.4 Sơ đồ thu gọn minh họa của lộ đường dây 474 của trạm biến áp Thăng

Hình 4.10 – Mức độ sụt áp khi ngắn mạch 3 pha tại nút 28 59

Hình 4.11 – Tần suất sụt áp khi ngắn mạch tại nút 28 61

Hình 4.12 – Chỉ số SARFIX khi ngắn mạch tại nút 28 61

Hình 4.14 – Chỉ số SARFIX cộng dồn của lộ 474E17 65

Hình 4.15 – Mức độ sụt áp gây lỗi vận hành của lộ đường dây 474E17 khi ngắn

Hình 4.18 – Mức độ sụt áp gây lỗi vận hành khi ngắn mạch 3 pha tại nút 28 81

Hình 4.19 – Tần suất sụt áp gây lỗi vận hành khi ngắn mạch tại nút 28 83

Hình 4.20 – Chỉ số SARFIcurve khi ngắn mạch tại nút 28 83

Hình 4.22 – Chỉ số SARFIcurve cộng dồn của lộ 474E17 86

Hình 4.23 – Chỉ số SARFIX và SARFIcurrve của lộ 474E17 87

Hình 4.24 – Chỉ số SARFIX và SARFIcurrve cộng dồn của lộ 474E17 87

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 – Các nội dung thiết kế xét yếu tố chất lượng điện năng 13 Bảng 1.2 – Chi phí đầu tư và suất chi phí O&M khắc phục sự cố sụt áp 17 Bảng 4.1 – Danh sách các lộ xuất tuyến từ TBA Thăng Long 110 kV 36

Bảng 4.3 Điện áp tại các nút trong chế độ xác lập 41 Bảng 4.4 - Điện áp tại các nút khi ngắn mạch 1 pha (Pha A) tại nút 28 43 Bảng 4.5 – Điện áp các nút khi ngắn mạch 1 pha (pha A) tại nút 28 44 Bảng 4.6 – Mức độ sụt áp trong lộ 474E17 khi NM 1 pha tại nút 28 45 Bảng 4.7 – Tần suất sụt áp trong lộ 474E17 khi NM 1 pha tại nút 28 47 Bảng 4.8 – Điện áp các nút khi NM 2 pha chạm đất (pha A-B-N) tại nút 28 48 Bảng 4.9 – Mức độ sụt áp khi NM 2 pha chạm đất (pha A-B-N) tại nút 28 49 Bảng 4.10 – Tần suất sụt áp khi NM 2 pha chạm đất (pha A-B-N) tại nút 28 51 Bảng 4.11 – Điện áp các nút khi ngắn mạch 2 pha (pha A-B) tại nút 28 52 Bảng 4.12 – Mức độ sụt áp trong lộ 474E17 khi NM 2 pha (pha A-B) tại nút 28 53 Bảng 4.13 – Tần suất sụt áp khi NM 2 pha (pha A-B) tại nút 28 55 Bảng 4.14 – Điện áp các nút khi ngắn mạch 3 pha tại nút 28 56 Bảng 4.15 – Mức độ sụt áp trong lộ 474E17 khi NM 3 pha tại nút 28 57 Bảng 4.16 – Tần suất sụt áp trong lộ 474-E17 khi NM 3 pha tại nút 28 59 Bảng 4.17 – Tần suất sụt áp với tất cả các dạng ngắn mạch tại nút 28 60 Bảng 4.18 – Tần suất sụt áp và chỉ số SARFIx của lộ đường dây 474-E17 62 Bảng 4.19 – Tần suất sụt áp và chỉ số SARFIx lũy tiến của lộ đường dây 474-E17 63

Bảng 4.20 – Điện áp các nút khi ngắn mạch 1 pha (pha A) tại nút 28 66 Bảng 4.21 – Mức độ sụt áp gây lỗi vận hành trong lộ 474E17 khi NM 1 pha tại nút

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ luận văn này do chính bản thân tôi nghiên cứu, tính toán và phân tích

Số liệu đưa ra trong luận văn dựa trên kết quả tính toán trung thực của tôi, không sao chép của ai hay số liệu đã được công bố

Nếu sai với lời cam kết trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG - SỤT ÁP 1.1 Giới thiệu chung

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước hiện nay, điện năng chính là một trong các nguồn lực quan trọng để thực hiện nhiệm vụ này: Điện – đường – trường – trạm Xét trên khía cạnh thị trường, điện năng là hàng hóa mà toàn dân đều có nhu cầu sử dụng và đang sử dụng hàng ngày Đã là hàng

hóa được mua bán thì cần phải tuân theo và đảm bảo về yêu cầu chất lượng Tuy

nhiên hiện nay tồn tại nhiều định nghĩa về chất lượng điện năng mà mỗi định nghĩa này lại được xây dựng theo các tiêu chí khác nhau bởi đối tượng đang quan tâm đến chất lượng điện năng như: các công ty điện lực, các khách hàng sử dụng điện, các nhà sản xuất thiết bị, Như vậy chất lượng điện năng là một vấn

đề hoàn toàn được xem xét hướng theo người “sử dụng cuối cùng”

Tại Việt Nam, chất lượng điện năng đã được luật hóa trong Điều 26 của Luật điện lực như sau: “Đơn vị phát điện, truyền tải điện, phân phối điện phải bảo đảm điện áp, tần số dòng điện phù hợp với Tiêu chuẩn Việt Nam, công suất, điện năng và thời gian cung cấp điện theo hợp đồng Trường hợp không bảo đảm tiêu chuẩn điện áp, tần số dòng điện, công suất, điện năng và thời gian cung cấp điện theo hợp đồng đã ký mà gây thiệt hại cho bên mua điện thì bên bán điện phải bồi thường cho bên mua điện theo quy định của pháp luật Bên mua điện có trách nhiệm bảo đảm các trang thiết bị sử dụng điện của mình hoạt động

an toàn để không gây ra sự cố cho hệ thống điện, không làm ảnh hưởng đến chất lượng điện áp của lưới điện” [1] Quy đinh này có thể được hiểu như sau: “Độ sai lệch cho phép đối với điện áp, tần số dòng điện danh định, sóng hài và thời gian có điện được gọi là chất lượng điện năng” Điện năng sử dụng trong sản xuất, sinh hoạt nói chung đòi hỏi phải đáp ứng độ sai lệch cho phép đối với điện

dây dẫn, chiều dài tải điện, công suất máy biến áp, bù công suất phản kháng) mà còn phụ thuộc vào thiết bị sử dụng điện (như luyện thép bằng lò điện, loại động

cơ chạy bằng điện,…) [1]

Trong bản luận văn này, Chất lượng điện năng sẽ được xem xét theo tiêu chí “Các vấn về của chất lượng điện năng”: “Bất cứ một vấn đề về điện năng được biểu thị qua các sai lệch của điện áp, dòng điện hoặc tần số đều dẫn đến thiết bị sử dụng điện của khách hàng sẽ bị hỏng hóc hoặc hoạt động không chính xác” [4]

1.1.1 Các hiện tượng, biểu hiện liên quan đến chất lượng điện năng

Chất lượng điện năng sẽ được biểu thị bằng các hiện tượng khác nhau Sau đây là các biểu hiện chính: i) Sóng hài; ii) Mất điện thời gian ngắn (<1 phút); iii) Mất điện thời gian dài (>1 phút); iv) Sóng sụt điện áp và sóng tăng điện áp; v) Quá độ điện áp, quá áp (đóng cắt, sét); vi) Chập chờn; vii) Mất cân bằng điện áp; viii) Giá trị/biên độ điện áp (thấp áp và tăng áp lâu dài)); ix) Nối đất và tương thích điện từ

Trong phần nghiên cứu này sẽ tập trung vào hai biểu hiện chính quan trọng nhất của chất lượng điện năng là sụt áp và mất điện

1.1.2 Các vấn đề, ảnh hưởng của chất lượng điện năng

Khi chất lượng điện năng không được đảm bảo thì sẽ gây ra các mức độ ảnh hưởng khác nhau đối với các khách hàng sử dụng điện Trong đó có một số loại ảnh hưởng chính sau đây: i) Cắt nhầm máy cắt và thiết bị bảo vệ theo dòng rò; ii) Tắt máy tính; iii) Gây hỏng máy tính và các thiết bị điện tử; iv) Mất dữ liệu; v) Chập chờn, nhấp nháy hoặc mờ ánh sáng; vi) Mất đồng bộ các thiết bị

xử lý; vii) Gây ra sự cố cho các động cơ và các thiết bị quá trình; viii) Hỏng cho các động cơ và các thiết bị quá trình; ix) Nhiễu âm các đường dây thông tin; x) Các rơ le và các công tắc tơ tác động nhầm; xi) Phát nóng MBA và dây cáp

1.1.3 Các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng

Để nâng cao chất lượng điện năng có nhiều biện pháp khác nhau Mỗi biện pháp có những ưu nhược điểm khác nhau và cũng phù hợp với từng khách hàng, thiết bị điện Trong một nghiên cứu của Viện Đồng Châu Âu (European Copper Institute) tại 1.400 địa điểm trên 8 quốc gia cho thấy rằng có trên 50% khách hàng sử dụng điện đã áp dụng 3 biện pháp: bảo vệ xung tăng áp, bộ lưu điện (UPS) và đo lượng giá trị hiệu dụng Từ đó có thể nhận định rằng đây chính

là 3 biện pháp hữu hiệu tại Châu Âu để nâng cao chất lượng điện năng

Hình 1.1 – Các biện pháp nhằm nâng cao chất lượng điện áp

1.1.4 Bảng nội dung thiết kế có xem xét vấn đề chất lượng điện năng

Như đã trình bày ở trên để có được chất lượng điện năng tốt thì chúng ta cần phải xem xét ngay từ khâu thiết kế ban đầu Nhờ đó sẽ tránh được phải tiến hành sửa chữa, nâng cấp, cải tạo, thay đổi thiết kế sau này vừa tốn kém hiệu quả lại không cao Sau đây là bảng khuyến nghị các khía cạnh mà cán bộ thiết kế cần lưu tâm khi thiết kế hệ thống điện để đảm bảo chất lượng điện năng [6]:

Bảo vệ xung tăng áp

Bộ lưu điện (UPS)

Bảng 1.1 – Các nội dung thiết kế xét yếu tố chất lượng điện năng

1.2 Sụt áp và mất điện

1.2.1 Khái niệm chung về sụt áp và mất điện

Hai hiện tượng điển hình, phổ biến liên quan đến chất lượng điện năng là sụt áp và mất điện, do các sự cố trong hệ thống điện và các hoạt động đóng cắt

để cách ly vùng sự cố Biểu hiện của chính của sụt áp và mất điện là biên độ điện áp nằm ngoài dải điện áp làm việc bình thường [4]

Sụt áp (voltage sag) là hiện tượng có biên độ điện áp hay dòng điện ở tần

số định mức giảm về giá trị hiệu dụng (rms) trong khoảng thời gian từ 0,5 chu kì đến 1 phút Hai đặc tính đặc trưng của sụt áp chính là biên độ sụt áp và khoảng thời gian sụt áp

Biên độ sụt áp là giá trị hiệu dụng (rms) của điện áp khi xảy ra sụt áp được tính bằng phần trăm của điện áp danh định Ví dụ nói sụt áp 75% tại lưới điện 35 kV tức điện áp khi xảy ra sụt áp còn 26,25 kV

Thời gian sụt áp là khoảng thời gian mà biên độ điện áp giảm xuống thấp hơn điện áp ngưỡng bằng 90% điện áp danh định

Trong lưới điện 3 pha: i) biên độ sụt áp là biên độ thấp nhất trong 3 pha so với điện áp danh định; ii) thời gian sụt áp là khoảng thời gian sụt áp kéo dài nhất

Như thể hiện trên hình minh họa sụt áp của một mạch kép khi một mạch

bị sự cố, quá trình sụt áp chỉ diễn ra trong 0,05 giây với điện áp vượt ra ngoài dải làm việc bình thường và biên độ điện áp thấp nhất chỉ bằng 65,8% điện áp định mức Hình 1.3 mô tả quá trình từ khi lưới điện đang hoạt động bình thường đến khi mất điện khi xảy ra ngắn mạch Lưới điện sẽ bị mất điện tạm thời trong khoảng thời gian 4,983 giây và biên độ điện áp thấp nhất chỉ bằng 8,72% điện

áp định mức Sau khi sự cố bị loại trừ, điện áp nằm trong dải hoạt động cho phép Như vậy có thể thấy rằng trong cả hai trường hợp biện độ điện áp đều bị thấp hơn nhiều điện áp định mức tức chất lượng điện năng không được đảm bảo

và các thiết bị điện hoạt động thiếu chính xác

Sụt áp tức thời diễn ra trong thời gian ngắn (thông thường 0,5-30 chu kì tức 0,01-0,6 giây) do các sự cố hệ thống điện và các phụ tải lớn khởi động Sụt

áp chỉ là hiện tượng biên độ điện áp nằm ngoài dải cho phép chứ không phải

Công ty điện lực xử lý các sự cố thoảng qua trong hệ thống điện Mất điện lâu dài là mất điện kéo dài quá 1 phút và do các sự cố duy trì gây ra

Hình 1.4 – Mười dải sụt áp phân chia theo biên độ sụt áp

Sụt áp được chia thành 10 vùng theo biên độ điện áp gồm có 8 vùng “sụt áp” bắt đầu từ dải 10-20% đến 80-90%

và 2 vùng biên là 0-10% mất điện ngắn

hạn và 90-100% vùng cấp điện danh

định [5]

Sau khi nghiên cứu tại một cơ sở

sản xuất công nghiệp thì thấy rằng có 3

nguồn chính gây sụt áp là: sự cố trong

mạch song song (46%), lưới điện truyền

tải (31%) và lưới điện nội bộ của chính cơ sở sản xuất đó (23%)

Hình 1.5 – Các nguồn gây sụt áp và mất điện

Để có thể khai thác hiệu quả thiết bị

điện trong điều kiện cung cấp điện hiện

tại của khách hàng thì cần phải có thông

tin đầy đủ về sụt áp Khi đó sẽ giúp cho

vận hành thiết bị tối ưu nhờ hợp lý hóa

giữa đặc tính hệ thống cung cấp điện và

hoạt động của thiết bị Hình1.6 – Đường cong chịu đựng sụt áp của thiết bị điện

Lưới truyền tải 31%

Lưới điện nội bộ 23%

Đầu tiên sẽ tìm hiểu về số lượng và đặc điểm của sụt áp sinh ra do các sự cố lưới điện truyền tải và lưới điện phân phối; sau đó nghiên cứu phản ứng của thiết

bị trước hiện tượng sụt áp (xem hình vẽ minh họa) để từ đó xác định các thao tác vận hành thiết bị phù hợp với sự cố sụt áp; từ kết quả phân tích ở trên sẽ giúp các khách hàng tìm ra được các giải pháp khác nhau nhằm nâng cao hoạt động hoặc các phương án mua điện từ các nhà cung cấp điện khác (ít bị sụt áp hơn) hoặc cải tiến chính hệ thống điện của khách hàng (giúp chống chọi sự cố tốt hơn)

Độ nhạy của thiết bị bởi sự cố sụt điện áp rất khác nhau và phụ thuộc vào đặc tính của từng loại phụ tải, chế độ điều khiển và phạm vi ứng dụng của thiết

bị Độ nhạy của thiết bị ảnh hưởng bởi biên độ lẫn và/hoặc thời gian sụt áp

1.2.2 Vùng bị ảnh hưởng

Vùng bị ảnh hưởng bởi sụt áp

và mất điện là phần lưới điện phân bố

theo vùng không gian địa lý có điện

áp nằm ngoài dải hoạt động bình

thường Trong vùng này các thiết bị

hoạt động thiếu chính xác, gây ảnh

hưởng đến thiết bị điện Vùng sự cố được tính theo đơn vị độ dài (km)

Hình 1.7 – Vùng bị ảnh hưởng của sụt áp và mất điện

1.2.3 Các biện pháp ngăn ngừa và loại trừ sự cố sụt áp và mất điện

Có nhiều biện pháp được các công ty điện lực, người sử dụng cuối cùng và nhà sản xuất thiết bị thực hiện để giảm số lần và giảm bớt cường độ sụt áp của các lần sụt áp và giảm bớt tính nhạy cảm của thiết bị trước hiện tượng sụt áp Biện pháp ít tốn kém nhất chính là các biện pháp được thực hiện ở cấp điện áp thấp nhất và gần phụ tải

ƒ Mô tả các giải pháp thay thế bao gồm các loại chi phí và tính hiệu quả của từng phương án

ƒ Thực hiện phân tích so sánh kinh tế của các phương án

Trong các phương án thay thế cần xem xét cả chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng và thanh lý các đồ không sử dụng, chi phí về đất đai và thuế, chi phí hoạt động hàng năm Sau đây là ví dụ về chi phí đầu tư và suất chi phí O&M để khắc phục sụt áp [4]

Bảng 1.2 – Chi phí đầu tư và suất chi phí O&M khắc phục sự cố sụt áp

STT Phương án thay thế Chi phí

đầu tư

Chi phí vận hành và bảo dưỡng hàng năm (O&M) (% chi phí đầu tư)

I Bảo vệ - điều khiển (<5 kVA)

II Bảo vệ các thiết bị (10-300 kVA)

III Bảo vệ nhà máy (2-10 MVA)

3.3 Thiết bị phục hồi điện áp động (DVR) $300/kVA 5%

V Bộ chuyển đổi nhanh (10 MVA) $150.000 5%

Các công ty điện lực có hai biện pháp cơ bản để giảm số lượng sự cố và

ngừa các sự cố; ii) Cải tiến các biện pháp loại trừ sự cố Các công ty điện lực sẽ thu được nhiều lợi ích từ việc ngăn ngừa sự cố: giúp cho khách hàng hài lòng

mà còn ngăn ngừa các hư hỏng lớn đối với các thiết bị Các hoạt động ngăn ngừa sự cố gồm có: chặt cây gần đường dây truyền tải điện, đặt thêm các chống sét đường dây, vệ sinh cách điện, bố trí các hàng rào ngăn ngừa động vật Tại lưới truyền tải cần tính toán nối đất cột điện để giải phóng năng lượng sét càng nhanh càng tốt Tại khu vực cây cối rậm rạp cần quan tâm kế hoạch chặt cây hợp

lý Các biện pháp loại trừ sự cố bổ sung gồm có lắp đặt thêm các thiết bị đóng lại đường dây, cắt nhanh sự cố, cải tiến thiết kế các xuất tuyến, nhờ đó có thể giảm số lần và/hoặc thời gian mất điện tạm thời và sụt áp Tuy nhiên không thể loại trừ hoàn toàn sự cố

Các biện pháp loại trừ sự cố gồm có:

1.2.3.1 Áp dụng các phối hợp quá dòng

Nguyên tắc phối hợp cần phải tối thiểu hóa tình trạng mất điện và phục hồi cung cấp điện Khi đó yêu cầu cần giảm thiểu phụ tải Tuy nhiên kèm theo là một số biện pháp khác từ công ty điện lực để đảm bảo chất lượng điện năng thay vì tác động vào phụ tải để loại trừ sự cố

Có hai loại sự cố chính sau đây:

ƒ Sự cố thoảng qua: Như là lớp cách điện đường dây trên không bị đánh thủng Việc cấp điện sẽ được tiếp tục khi phóng điện hồ quang và thiết bị đóng cắt tự động sẽ tác động trong vài giây Một số sự cố thoảng qua sẽ tự loại trừ sự cố

ƒ Sự cố lâu dài: Khách hàng có thể bị mất điện trong vòng vài phút đến hàng giờ

Với các hệ thống phân phối hình tia sẽ giúp cho chỉ mất điện một mạch khi thao

Các thiết bị bảo vệ quá dòng trên một xuất tuyến gồm có:

ƒ Máy cắt xuất tuyến tại trạm biến áp: có khả năng cắt dòng 40 kA và được cấp tín hiệu điều khiển từ nhiều rơ le Khi dòng sự cố nhỏ hơn 20 kA thì

thiết bị tự động đóng lại sẽ tác động

ƒ Thiết bị đóng lại đường dây bố trí tại cột giữa chiều dài tuyến: hoạt động

bằng cơ chế thủy lực hoặc điện tử

ƒ Cầu chì đặt tại điểm cuối của các xuất tuyến chính

1.2.3.2 Lắp đặt cầu chì

Thiết bị bảo vệ quá dòng cơ bản nhất trong hệ thống điện chính là cầu chì: khá

rẻ tiền và không cần bảo dưỡng Chúng được sử dụng rất rộng rãi trong lưới phân phối để bảo vệ các máy biến áp riêng lẻ và các đường nhánh

Nhiệm vụ cơ bản nhất của cầu chì là tác động khi có các sự cố lâu dài và cách ly khu vực sự cố Khi phát hiện quá dòng, thành phần cầu chì thường được làm từ kim loại như thiếc hay bạc sẽ tan chảy do dòng hồ quang khi đó sẽ loại trừ dòng

sự cố

Có 2 loại công nghệ cơ bản của cầu chì trong hệ thống điện là: Cầu chì nổ và Cầu chì giới hạn dòng điện

1.2.3.3 Lắp đặt cầu chì giới hạn dòng điện

Cầu chì giới hạn dòng điện thường được sử dụng để các khu vực có sự cố có cường độ dòng điện lớn, có thể gây hư hỏng nghiêm trọng (2000-3000 A) Cầu chì này sẽ được lắp đặt tại nhánh cuối, nơi có khả năng có dòng sự cố lớn gần các trạm biến áp để giúp giảm số lượng các lần sụt áp gây ảnh hưởng đến các quá trình công nghiệp

phức tạp mới thực hiện được đóng lại Do đó ở trong lưới phân phối người ta thiết kế một loại máy cắt đặc biệt vừa có khả năng loại trừ sự cố vừa có khả

năng đóng lại nhanh lại gọi là: Thiết bị tự động đóng lại Loại cách điện của

thiết bị đóng lại thường là dầu hoặc khí SF6

Thiết bị đóng lại thường được lắp đặt tại các xuất tuyến phân phối và đôi khi là

ở các trạm biến áp nơi thường hay có sự cố thoảng qua

Thiết bị đtự động óng lại thường có những khoảng vượt đóng lại giữa các thao

tác Hiện nay có các thiết bị đóng lại ngay lập tức chỉ trong vòng 12-30 chu kỳ

(0,2-0,5 giây) Nhờ đó có thể giảm thời gian mất điện và nâng cao chất lượng điện năng

1.2.3.5 Tăng cường phân đoạn

Để tăng cường cấp điện sẽ sử dụng mạch điện hình tia sau trạm biến áp trung gian Lắp đặt các cầu chì 1 pha và 3 pha tại các mạch nhánh Hoặc sẽ bố trí một

bộ thiết bị tự động đóng lại để phân đoạn thanh cái như hình vẽ sau:

Thực tế cho thấy các công ty điện lực thường ưu tiên biện pháp lắp đặt thiết bị

tự động đóng lại trên đường dây để giảm bớt số lượng khách hàng mất điện thay

1.2.3.7 Chỉ ngắt pha bị sự cố thay vì ngắt cả 3 pha

Hầu hết các thiết bị đóng cắt và thiết bị tự động đóng lại là thiết bị 3 pha Tuy nhiên nếu như trong mạch có nhiều phụ tải một pha có thể khuyến nghị xem xét phương án lắp đặt thiết bị tự động đóng lại 1 pha để chỉ ngắt pha bị sự cố nhằm giảm thiểu số lượng khách hàng bị mất điện

1.2.3.8 Thay đổi đường đặc tính của thiết bị bảo vệ để phù hợp với điều kiện hiện tại của hệ thống điện

Do điều kiện làm việc của lưới điện sẽ thay đổi theo thời gian hoạt động nên cần thiết điều chỉnh /thay đổi đường đặc tính của thiết bị bảo vệ giúp bảo vệ quá dòng tốt hơn

1.3 Kết luận

Ngày nay chất lượng điện năng ngày càng được các công ty điện lực và/hoặc khách hàng sử dụng điện quan tâm và áp dụng nhiều biện pháp nhằm nâng cao chất lượng điện năng Trong đó hai hiện tượng sụt áp và mất điện được chú ý nhiều do chúng gây ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hoạt động và tuổi thọ của thiết bị điện Chương 1 chủ yếu tập trung giới thiêu chung về định nghĩa, khái niệm, biểu hiện và các biện pháp nhằm giảm thiểu sự cố sụt áp Chương 2 sẽ nghiên cứu sâu về các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điện năng trong lưới phân phối hiện nay đang được hầu hết các quốc gia trên thế giới sử dụng

CHƯƠNG 2 – SỤT ÁP VÀ CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ

2.1 Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy cung cấp điện trong lưới phân phối

Để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện trong các lưới điện phân phối người

ta thường sử dụng các chỉ tiêu SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI, ASAI Trong đó chỉ số tiêu SARFI và ASIDI đang được sử dụng tại nhiều quốc gia lớn tại Châu Âu: Anh, Hungary, Ý, Na Uy, Séc, Bồ Đào Nha, Hy Lạp, Pháp, Lithuania, Thụy Điển, Estonia, Ireland, Đức, Hà Lan

Hình 2.1 – Đường cong SAIFI tại Châu Âu

2.1.1 Tần suất mất điện trung bình - SAIFI

Chỉ tiêu SAIFI biểu thị tần suất mất điện trung bình của hệ thống điện

SAIFI= (Số lượng khách hàng bị mất điện)x(Số lần mất điện) Tổng số lượng khách hàng

Theo Tiêu chuẩn IEEE 1366-1998, tại Bắc Mỹ mỗi khách hàng sẽ bị mất điện khoảng 1,10 lần [7]

 2.1.2 Thời gian mất điện trung bình- SAIDI

Chỉ tiêu SAIDI biểu thị thời gian mất điện trung bình của hệ thống điện

SAIDI= (Số lượng khách hàng bị mất điện)x(Thời gian mất điện) Tổng số lượng khách hàng

CAIFI= Tổng số lượng khách hàng bị ảnh hưởng Số lượng khách hàng bị mất điện

2.1.4 Thời gian trung bình khách hàng bị mất điện- CAIDI

Chỉ tiêu CAIDI biểu thị thời gian trung bình khách hàng bị mất điện của hệ thống điện

CAIFI= ∑ Tổng thời gian khách hàng bị mất điện Tổng số lượng khách hàng bị mất điện

Theo Tiêu chuẩn IEEE 1366-1998, tại Bắc Mỹ SAIDI =1,36 giờ

2.1.5 Mức độ sẵn sàng trung bình của hệ thống -ASAI

Chỉ tiêu ASAI biểu thị thời gian sẵn sàng phục vụ khách hàng trên tổng thời gian khách hàng có nhu cầu phục vụ (thường tính trong 1 năm là 8760 giờ) CAIFI= ∑ Tổng thời gian sẵn sàng phục vụ khách hàng Tổng thời gian khách hàng có nhu cầu phục vụ

Ghi chú: Giá trị mong muốn của các chỉ tiêu:

Chỉ tiêu Giá trị mong muốn

SAIDI 1,0-1,5 giờ CAIDI 1,0-1,5 giờ

 2.2 Các chỉ tiêu đánh giá sụt áp trong lưới phân phối

2.2.1 SARFI – Tần suất biến thiên điện áp trung bình

Chỉ số SARFI biểu thị số lượng sự kiện (sụt áp, mất điện ngắn hạn,…) mà mỗi khách hàng sử dụng điện gặp phải trong một đơn vị thời gian (thường tính trong

- Ni: số lượng khách hàng bị ảnh hưởng trong sự kiện thứ i

- NT: số lượng khách hàng trong khu vực tính toán

Chỉ số SARFI có thế được tính toán cho từng nút hoặc cho cả hệ thống: SARFI(j) tính toán cho nút thứ (j) còn SARFI tính toán cho toàn hệ thống

T

n

i

j j

N

SARFI N

Trong đó:

- nn: số lượng nút trong hệ thống

- Nj: số lượng khách hàng được cấp điện từ nút j

- SARFI(j): tính toán cho nút thứ (j)

- NT: số lượng khách hàng trong toàn hệ thống

Có hai dạng thể hiện SARFI là chỉ số SARFIx và đường cong SARFI

2.2.1.1 Chỉ số SARFIx

Chỉ số SARFIx tính trong 1 khoảng thời gian cho biết số lượng sự kiện sụt áp diễn ra trong khoảng thời gian nửa chu kì đến 1 phút khi điện áp dao động vượt qua (lớn hơn hoặc thấp hơn) ngưỡng điện áp x (tính bằng % điện áp định mức)

Ví dụ: SARFI90: ứng với trường hợp điện áp dao động thấp hơn ngưỡng 90% điện áp định mức SARFI110: ứng với trường hợp điện áp dao động cao hơn ngưỡng 110% điện áp định mức

Luận văn xét chỉ tiêu SARFI i

x theo hiện tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn tại từng vị trí trong lưới điện và được tính theo công thức:

1

i i x

N SARFI = Trong đó:

- SARFI ix: là chỉ số sụt giảm điện áp xuống dưới ngưỡng điện áp x tại nút

i trong lưới điện đang xét

- x: là giá trị điện áp ngưỡng, theo đơn vị tương đối, x nằm trong khoảng

SARFI

N 1

1

Trong đó N là số nút trong lưới điện đang xét

2.2.1.2 Đường cong SARFI

Chỉ số SARFIx đặc trưng cho một ngưỡng

điện áp nhất định thì đường cong SARFI

với mỗi lần sụt áp thì cặp thông số biên độ

sụt áp và thời gian sụt áp có nằm ngoài

đường cong chịu đựng của thiết bị không

Nếu cặp thông số nằm ngoài đường cong

chịu đựng thì thiết bị có thể sẽ bị ảnh

hưởng tiêu cực Khi xảy ra sự cố, nếu

năng lượng cấp cho thiết bị thiếu hụt so

với nhu cầu thì sẽ xảy ra sụt áp

Hình 2.2 – Đường cong CBEMA

Dựa vào đường cong chịu đựng điện áp người ta xây dựng lên 3 đường cong CBEMA, ITIC và SEMI

Đường cong CBEMA thể hiện khả năng chịu

đựng của máy tính xét riêng về biên độ và

thời gian biến thiên điện áp Đường cong

CBEMA do được phát triển bởi Hiệp hội sản

xuất và kinh doanh máy tính vào năm 1977

Đường cong CBEMA yêu cầu điện áp phục

hồi 90% sau 1 phút

Đường cong ITIC thể hiện khả năng chịu

đựng của máy tính nối với nguồn điện 120 V

xét riêng về biên độ và thời gian biến thiên

điện áp

Hình 2.3 – Đường cong ITIC

Đường cong ITIC được Hiêp hội Công nghiệp công nghệ thông tin phát triển từ được cong CBEMA của Hiệp hội sản xuất và kinh doanh máy tính

Đường cong SEMI được sử dụng để dự đoán các vấn đề sụt áp trong công nghiệp sản xuất các thiết bị bán dẫn Đường cong SEMI được xây dựng bởi Tập đoàn Vật liệu và thiết bị bán dẫn quốc tế Đường cong SEMI được xây dựng do các thiết bị SEMI không đáp ứng được tiêu chuẩn, yêu cầu của đường cong CBEMA Đường cong được xây dựng từ kết quả đo lường trong vòng 30 năm tại các cơ sở sản xuất thiết bị bán dẫn Đường cong SEMI yêu cầu biên độ điện

áp trên 80% kể từ thời điểm 1 giây trở lên Và đường cong dựa trên số liệu về sử dụng năng lượng tối thiểu trong các thiết bị dự trữ năng lượng để lựa chọn các thiết bị như rơ le, các thiết bị cung cấp điện

Hình 2.4 – Đường cong SEMI

Thời gian sụt áp sẽ phụ thuộc vào thời gian cắt của thiết bị bảo vệ để loại trừ sự

cố Theo thiêu chuẩn IEC 255-4(BS 142) có ba (03) đường cong đặc tính thời gian phụ thuộc bảo vệ quá dòng: dốc tiêu chuẩn, rất dốc và cực dốc sẽ tương ứng thời gian cắt sẽ lâu dần theo các công thức sau đây:

Phân loại cầu chì theo

đường đặc tính

Phương trình thời gian cắt sự cố Ghi chú

Dốc tiêu chuẩn

P kd

I I

t

1)(

14,002 ,

= t: Thời gian cắt sự cố I: dòng điện sự cố

Ikd: dòng điện khởi động của bảo vệ Rất dốc

1

5,13

−

=

kd

I I t

Cực dốc

1)(

Hình 2.5 - Đặc tính thời gian phụ thuộc có độ dốc tiêu chuẩn

Hình 2.6 - Đặc tính thời gian phụ thuộc rất dốc

Hình 2.7 - Đặc tính thời gian phụ thuộc cực dốc

2.2.2 ASIDI – Thời gian mất điện trung bình

ASIDI – Thời gian mất điện trung bình (Average system interruption duration Index): Chỉ số ASIDI biểu thị thời gian mất điện cho mỗi sự kiện trong một khoảng thời gian Đơn vị: giờ/năm Chỉ số ASIDI cho phép đánh giá độ tin cậy cho lưới điện phân phối

t S ASIDI

- nn: số lượng nút trong hệ thống

- Sj: lượng công suất bị sự cố tại nút j ứng với mỗi lần mất điện

- ST: tổng công suất tại nút j

jk

j t SARFI ASIDI

1

) (α

Trong đó:

- k: số lượng thiết bị nhạy cảm với sự cố

- nv: số lượng loại thiết bị nhạy cảm với sự cố

- αjk: phần trăm thiết bị nhạy cảm của thiết bị k và nút j

- tk: thời gian phục hồi của thiết bị k

- ASIDI (jk): chỉ số ASIDI của nút j và thiết bị k

Chỉ số ASIDI cho toàn hệ thống lưới điện phân phối

j j j

S

SARFI t

S ASIDI

1

1 1

) (α

CHƯƠNG 3 – MÔ HÌNH TÍNH TOÁN SỤT ÁP TRÊN LƯỚI ĐIỆN

PHÂN PHỐI 3.1 Thông tin về sụt áp trong lưới điện trong quá khứ

Nghiên cứu bài toán sụt áp trong lưới điện phân phối thường tiến hành 3 bước tính toán cơ bản sau đây:

i Thu thập thông tin về sụt áp trong lưới điện trong quá khứ bao gồm

số lần sụt áp và đặc tính sụt áp tại phụ tải (nếu có) Từ đó tính toán, đánh giá hiện tượng sụt áp trong lưới điện phân phối đang nghiên cứu

ii Đánh giá khả năng chịu đựng của phụ tải trong lưới điện phân phối đang nghiên cứu đối với các sụt áp khác nhau

iii So sánh khả năng chịu đựng sụt áp ở phụ tải với hiện tượng sụt giảm điện áp trên lưới dựa vào kết quả tính toán từ hai bước trên và đưa ra kết luận

Thông tin về sụt áp của lưới điện có thể có được từ hai phương pháp sau đây: sử dụng thiết bị đo lường và giám sát thực tế (Monitoring) hoặc tính toán

dự báo ngẫu nhiên (Stochastic Prediction) Luận văn này khuyến nghị sử dụng

phương pháp dự báo ngẫu nhiên Phương pháp dự báo ngẫu nhiên sẽ cho

phép đánh giá sụt áp gián tiếp thông qua nguyên nhân gây ra sụt áp Ưu điểm

của phương áp dự báo ngẫu nhiên sẽ cho độ chính xác như yêu cầu mong muốn với các lưới điện có cấu hình khác nhau và chế độ vận hành khác nhau

Phương pháp dự báo ngẫu nhiên gồm có các phương pháp sau đây: Phương pháp điểm sự cố (the method of fault positions); phương pháp đường căng tới hạn”(the method of critical distances), phương pháp Monte Carlo (Monte Carlo method), phương pháp phân tích tiếp cận (analytical approach)

Luận văn này khuyến nghị sử dụng phương pháp điểm sự cố Phương pháp

điểm sự cố cho phép tính toán biên độ và thời gian sụt áp theo 5 bước sau đây: i) xác định khu vực sự cố (ngắn mạch); ii) Chia khu vực sự cố thành các đoạn

phụ tải; iii) mỗi điểm sự cố sẽ có tấn suất sự cố được xác định trên mô phỏng phân bố sự cố Tần suất ngắn mạch là số lần xảy ra sự cố ngắn mạch trong một năm tại mỗi đoạn sẽ được đặc trưng bởi một điểm sự cố; iv) dùng chương trình

mô phỏng tính toán ngắn mạch, đặc tính sụt áp tại tất cả các nút trong lưới điện đang xét: tức tính toán cho mỗi điểm sự cố; v) từ bước iii và iv sẽ được tổng hợp

để đánh giá mức độ sụt áp và đặc tính sụt áp trong lưới điện phân phối đang nghiên cứu

Như vậy sẽ sử dụng kết hợp hai phương pháp dự báo ngẫu nhiên và phương pháp điểm sự cố để tính toán, đánh giá sụt áp trong lưới điện phân phối

• Điểm sự cố: là điểm mà các loại ngắn mạch sẽ gây ra sụt áp tại phụ tải cùng đặc tính sụt áp Đối với lưới phân phối với đặc trưng là các mạch hình tia ngắn thì điểm sự cố sẽ là một trạm biến áp (TBA) phân phối và đoạn đường dây ngắn nối giữa 2 TBA phân phối

• Loại sự cố: Nguyên nhân gây ra sự cố trong lưới điện có nhiều và đa dạng nhưng chi ra làm 2 yếu tố là hư hỏng của thiết bị (khuyết tật, ngắn mạch, ) và các nguyên nhân bên ngoài (sét, mưa, chim, ) Trong luận văn này chỉ nghiên cứu sự cố do ngắn mạch tại TBA phân phối phân bố đều trên ba pha gồm 4 dạng ngắn mạch sau đây với tỷ lệ các dạng ngắn mạch như sau[9]:

- Ngắn mạch ba pha N(3): 4%;

• Suất sự cố là tổng số sự cố xảy ra trong hệ thống được xem xét trong một khoảng thời gian nhất định thường là một năm Suất sự cố: phụ thuộc chủ yếu vào điểm sự cố, loại sự cố và nguyên nhân gây ra sự cố Phần lớn các giả thiết phổ biến cho đến nay đều cho rằng sự cố có thể xảy một cách ngẫu nhiên ở bất kỳ đâu trong lưới điện Trong luận văn này không xét đến sự cố tại lưới truyền tải và lưới hạ áp Có thể mô phỏng suất sự cố trên lưới điện truyền tải theo phân bố đều, phân bố mũ, phân bố chuẩn Ta giả thiết rằng lưới điện phân phối sẽ sử dụng cùng 1 loại thiết bị nên suất

sự cố phân bố theo phân bố đều

3.3 Sơ đồ khối tính toán sụt áp trong lưới phân phối

Sơ đồ khối tính toán sụt áp trong lưới phân phối được đề xuất tiến hành theo 5 bước/khối sau đây:

Khối 1- Mô phỏng phân bố sự cố trên lưới phân phối: trong đó mô phỏng suất

sự cố theo quy luật phân bố đều Kết quả sữ cho biết phân bố suất sự cố cho các dạng ngắn mạch trên lưới điện đang nghiên cứu

Khối 2- Mô phỏng lưới phân phối và tính ngắn mạch: thay thế các phần tử

trong lưới điện bằng các tổng trở, điện trở, điện kháng trong hệ đơn vị tương đối

Khối 3- Tính toán điện áp và tần suất sụt áp từ sơ đồ thay thế bước trên tính

toán dòng ngắn mạch, điện áp sụt và tuần suất sụt áp tại tất cả các vị trí trong lưới điện Do trong lưới phân phối, TBA phân phối thường được bảo vệ bằng các cầu chì tự rơi nên để tính toán thời gian giải trừ sự cố sẽ sử dụng đường

cong đặc tính bảo vệ của cầu chì quá dòng có thời gian Thiết bị bảo vệ trong

lộ 474 có đường đặc tính bảo vệ rất dốc

Khối 4, 5, 6- Tính toán các chỉ số SARFIx và đường cong SARFI cho toàn bộ

lưới điện Từ cặp thông số biên độ sụt áp và thời gian sụt áp sẽ được so sánh với

Đường cong SEMI ta có điện áp cho phép và thời gian cắt sự cố liên quan như sau:

Tính SARFI-Curve

Stop

Tính SARFIx Cho cả hệ thống

CHƯƠNG 4 – TÍNH TOÁN SỤT ÁP TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI CÓ XÉT

ĐẾN TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ BẢO VỆ

4.1 Lưới điện nghiên cứu  

Lưới điện phân phối được đưa vào nghiên cứu là phần sau trạm biến áp trung gian 110 kV Thăng Long (E17) đặt tại Khu công nghiệp Thăng Long thuộc huyện Đông Anh thành phố Hà Nội Năm 2007, TBA Thăng Long được tiến hành cải tạo nâng cấp lắp đặt thêm 01 MBA 110 kV có tổng 03 TBA 110/22/6.3

kV – 50 MVA trong đó phía xuất tuyến 6,3 kV không sử dụng TBA Thăng Long có nguồn cấp lấy trạm biến áp Đông Anh được kết nối bằng lộ kép AC185 Tại sân phân phối, điện năng được giảm điện áp từ 110 kV xuống 22 kV

để cấp 97 phụ tải trong khu công nghiệp bằng 14 lộ cáp ngầm 22 kV (và lộ 444 điện tự dùng cho TBA Thăng Long) Hiện nay TBA Thăng Long được quản lý

& vận hành bởi Xí nghiệp quản lý lưới điện 110 kV trực thuộc Công ty điện lực

Hà Nội

Hình 4.1 Sân phân phối TBA Thăng Long Hình 4.2 Phòng đóng cắt của TBA Thăng Long

Một số nhận xét sơ bộ về trạm biến áp Thăng Long:

- Trạm được trang thiết bị mới hiện đại

- Phụ tải công nghiệp sử dụng điện khá ổn định trong suốt 24 giờ

- Phụ tải phân bố tập trung trong khu công nghiệp với bán kính cấp điện ngắn

- Phân bố số phụ tải trên mỗi lộ xuất tuyến không đều Dẫn đến công suất tiêu thụ trên các lộ khá khác biệt