Đánh giá độ tin cậy và các giải pháp nâng cao độ tin cậy áp dụng đánh giá độ tin cậy lưới điện trung áp tỉnh tuyên quang

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -* - TỐNG THANH QUANG ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY - ÁP DỤNG ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP TỈNH TUYÊN QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -* - TỐNG THANH QUANG ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY - ÁP DỤNG ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP TỈNH TUYÊN QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS - TS Trần Bách THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới tác giả cơng trình nghiên cứu, tác giả tài liệu nghiên cứu mà tơi trích dẫn tham khảo để hoàn thành luận văn Đặc biệt, vô cảm ơn PGS TS Trần Bách tận tình hướng dẫn tơi q trình thực nghiên cứu Tuyên Quang, tháng 8/2010 Tác giả Tống Thanh Quang Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị Lời nói đầu……………………………………………………………………………………… Chƣơng 1: Tổng quan độ tin cậy lƣới điện phân phối………… 1.1 Tổng quan lƣới điện phân phối………………………………….… 1.1.1 Định nghĩa phân loại 1.1.2 Phần tử lưới điện phân phối 1.1.3 Cấu trúc sơ đồ lưới điện phân phối 1.1.4 Đặc điểm lưới điện phân phối miền Bắc 1.2 Tổng quan độ tin cậy cung cấp điện 1.2.1 Các khái niệm độ tin cậy 1.2.2 Độ tin cậy hệ thống 1.2.3 Độ tin cậy phần tử 1.2.3.1 Phần tử không phục hồi 1.2.3.2 Phần tử phục hồi 1.3 Các phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy 1.3.1 Phương pháp đồ thị giải tích 1.3.2 Phương pháp không gian trạng thái 1.3.3 Phương pháp hỏng hóc 1.3.4 Phương pháp mô Monte - Carlo 1.4 Các tiêu đánh giá độ tin cậy lƣới điện phân phối 1.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ tin cậy lƣới điện phân phối Chƣơng 2: Phƣơng pháp phân tích - Tính toán độ tin cậy lƣới điện phân phối 2.1 Phân phối xác suất số tin cậy 2.2 Các sơ đồ lƣới điện dùng để tính toán độ tin cậy 2.2.1 Sơ đồ lưới điện hình tia khơng phân đoạn 2.2.2 Lưới điện hình tia rẽ nhánh có bảo vệ cầu chì 2.2.3 Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở 2.2.4 Hệ thống song song 2.3 Xây dựng tốn tính tốn đánh giá độ tin cậy 2.3.1 Đẳng trị lưới phân phối thành sơ đồ tương đương 2.3.2 Mô tả lưới phân phối theo cấu trúc ngược Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 10 12 12 13 13 13 17 22 22 23 25 25 26 29 30 30 31 33 35 39 43 46 47 49 2.3.3 Tính ma trận ảnh hưởng 2.3.4 Thuật toán ma trận đường nối 2.3.5 Thuật tốn tính ma trận ảnh hưởng 2.3.6 Chương trình tính tốn Trang 50 52 53 54 Chƣơng 3: Tính tốn - đánh giá - phân tích độ tin cậy lƣới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang 3.1 Giới thiệu tổng quát lƣới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang 3.1.1 Nguồn điện 3.1.2 Lưới điện trung áp 3.2 Tính tốn độ tin cậy lƣới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang 3.2.1 Lựa chọn số xuất tuyến để đưa vào tính tốn………… 3.2.2 Các số liệu đưa vào tính tốn……………………………………… 3.2.3 Kế đẳng trị sơ đồ lưới điện xuất tuyến……… 3.2.4 Kết tính tốn độ tin cậy…………………… ………………… 3.2.5 Các tiêu độ tin cậy bổ sung…………………………………… 3.3 Đánh giá độ tin cậy lƣới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang…… 3.3.1 Hiện trạng độ tin cậy lưới điện phân phối……………… 3.3.2 Tính thiết hại kinh tế lưới điện phân phối……………… 3.3.3 Đánh giá chung độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Tuyên 55 55 55 56 59 59 61 62 65 68 68 68 70 Quang.……………………………………………………………………………………… 72 Chƣơng 4: Áp dụng số giải pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang 4.1 Tính chọn vị trí để lắp đặt thêm thiết bị phân đoạn…… … 4.2 Lắp đặt thêm số cầu dao phụ tải máy cắt phân đoạn… 4.2.1 Lắp đặt thêm số cầu dao phụ tải…………………………… 4.2.2 Lắp đặt thiết bị phân đoạn máy cắt Recloser… …… 4.2.3 Sử dụng trạm biến áp có thời gian phục hồi nhanh…….… 76 76 80 81 81 82 Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG - BIỂU Trang Bảng 2.1: Xác suất xuất số lần điện………………………………… … 30 Bảng 2.2: Thông số hệ thống 34 Bảng 2.3: Số liệu khách hàng tải trung bình nút phụ tải 34 Bảng 2.4: Các tiêu độ tin cậy nút tải hệ thống hình 2.1 34 Bảng 2.5: Các tiêu độ tin cậy nút tải hệ thống hình 2.2 36 Bảng 2.6: Các tiêu độ tin cậy nút tải hệ thống hình 2.3 37 Bảng 2.7: Các tiêu độ tin cậy nút tải hệ thống hình 2.4 39 Bảng 2.8: Các tiêu độ tin cậy nút tải hệ thống hình 2.5 trường hợp khơng hạn chế cơng suất chuyển tải 40 Bảng 2.9: Các tiêu độ tin cậy nút tải hệ thống hình 2.5 trường hợp hạn chế công suất chuyển tải 42 Bảng 2.10: Tổng hợp tiêu độ tin cậy hệ thống từ hình 2.1 đến hình 2.5 42 Bảng 2.11: Dữ liệu độ tin cậy hệ thống hình 2.6 46 Bảng 3.1: Công suất trạm biến áp 110 tỉnh Tuyên Quang 55 Bảng 3.2: Công suất trạm biến áp trung gian tỉnh Tuyên Quang 56 Bảng 3.3: Số lượng xuất tuyến trạm 110kV trạm trung gian 58 Bảng 3.4: Số liệu đẳng trị lưới điện xuất tuyến 375 E14.1 Tuyên Quang… 62 Bảng 3.5: Số liệu đẳng trị lưới điện xuất tuyến 373 E14.2 Chiêm Hoá…… 63 Bảng 3.6: Số liệu đẳng trị lưới điện xuất tuyến 972 Hưng Thành… 63 Bảng 3.7: Số liệu đẳng trị lưới điện xuất tuyến 973 Gò Chẩu……… 64 Bảng 3.8: Số liệu đẳng trị lưới điện xuất tuyến 973 Sơn Dương…… 64 Bảng 3.9: Kết tính tốn độ tin cậy xuất tuyên 375 E14.1 Tuyên Quang 65 Bảng 3.0: Kết tính tốn độ tin cậy xuất tuyên 373 E14.2 Chiêm Hoá 65 Bảng 3.11: Kết tính tốn độ tin cậy xuất tuyên 972 Hưng Thành……… 66 Bảng 3.12: Kết tính tốn độ tin cậy xuất tun 973 Gị Chẩu… 67 Bảng 3.13: Kết tính tốn độ tin cậy xuất tuyên 973 Sơn Dương 67 Bảng 3.14: Các tiêu độ tin cậy điện cố……………………………… 68 Bảng 3.15: Các tiêu độ tin cậy điện cơng tác sửa chữa…………… 68 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trang Bảng 3.16: Kết tính tốn thiệt hại điện………………………… 70 Bảng 3.17: Phân loại cố vĩnh cửu năm 2008 lưới điện tỉnh Tuyên Quang…… 73 Bảng 4.1 Kết độ tin cậy xuất tuyến 375 E14.1 có lắp DCL 76 Bảng 4.2 Các tiêu độ tin cậy xuất tuyến 375 E14.1 có lắp DCL… 77 Bảng 4.3 Kết độ tin cậy xuất tuyến 373 E14.2 có lắp DCL……… 77 Bảng 4.4 Các tiêu độ tin cậy xuất tuyến 373 E14.2 có lắp DCL… 78 Bảng 4.5 Kết độ tin cậy xuất tuyến 972 Hưng Thành có lắp DCL……… 78 Bảng 4.6 Các tiêu độ tin cậy xuất tuyến 972 Hưng Thành có lắp DCL 79 Bảng 4.7 Kết độ tin cậy xuất tuyến 973 Gò Chẩu có lắp DCL… 79 Bảng 4.8 Các tiêu độ tin cậy xuất tuyến 973 Gò Chẩu có lắp DCL……… 80 Bảng 4.9 Kết độ tin cậy xuất tuyến 973 Sơn Dương có lắp DCL 80 Bảng 4.10 Các tiêu độ tin cậy xuất tuyến 973 Sơn Dương có lắp DCL 81 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Hàm tin cậy R(t)……………………………………………………………… 15 Hình 1.2: Hàm cường độ hỏng hóc (t)……………………………………………… 16 Hình 1.3: Mơ hình giản đồ chuyển trạng thái 18 Hình 1.4: Mối liên hệ trạng thái phần tử………………………… 21 Hình 1.5: Sơ đồ nối tiếp 23 Hình 1.6: Sơ đồ song song 23 Hình 1.7: Sơ đồ hỗn hợp 23 Hình 2.1: Sơ đồ lưới điện hình tia khơng phân đoạn…………………………… 33 Hình 2.2: Sơ đồ lưới điện hình tia có nhánh rẽ bảo vệ cầu… 35 Hình 2.3: Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn dao cách ly, nhánh rẽ bảo vệ cầu chì……………………………………………………………………… 37 Hình 2.4: Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn máy cắt………………… 38 Hình 2.5: Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở………………………………………… 40 Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống lưới điện song song…………………………………… 44 Hình 2.7: Thuật tốn tìm ma trận đường nối……………………………………… 52 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -1- LỜI NÓI ĐẦU Nhiệm vụ hệ thống điện sản xuất, truyền tải phân phối điện đến hộ tiêu thụ, phải đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng điện theo quy định độ tin cậy cung cấp điện cung cấp điện hợp lý Độ tin cậy cung cấp điện với chất lượng điện hai tiêu quan trọng để đánh giá hệ thống điện, nghiên cứu, tính tốn, kỹ thuật cơng nghệ áp dụng cho hệ thống điện với mục đích đảm bảo hai tiêu Khi quy hoạch, thiết kế vận hành hệ thống điện, đảm bảo hệ thống điện phát triển tối ưu vận hành đạt hiệu kinh tế cao Quá trình quy hoạch hệ thống điện thể phân bố dự trữ cơng suất nguồn, cơng suất dự phịng, kết cấu lưới nhằm đảm bảo độ tin cậy cần thiết Việc tính tốn độ tin cậy hệ thống điện ngày ý, nhiều cơng trình nghiên cứu cho phép đưa thuật toán hiệu giải triệt để việc tính tốn độ tin cậy hệ thống điện áp dụng tính tốn cho lưới điện có cấu trúc phức tạp Lưới điện trung áp cấp điện trực tiếp cho phụ tải chiếm khối lượng đầu tư lớn (khoảng 15% tổng vốn đầu tư), tổn thất lưới điện lớn Đặc biệt cấp điện áp 6kV, 10kV, 22kV lấy qua trạm trung gian 35/6kV 35/10kV khơng có hệ thống điều áp tải(khoảng 40-50% tổn thất hệ thống điện), độ tin cậy cung cấp điện kém, thường xuyên xẩy cố, hỏng hóc cần tính tốn, đề nghị sử dụng biện pháp nâng cao độ tin cậy đảm bảo tiêu chuẩn điện theo quy định Từ lý đó, tác giả chọn đề tài "Đánh giá độ tin cậy lưới điện trung áp, biện pháp nâng cao độ tin cậy Áp dụng đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang" Phạm vi đề tài: Nghiên cứu độ tin cậy lưới điện phân phối cung cấp điện cho Tỉnh Tuyên Quang -2- Mục đích đề tài: Trên sở nghiên cứu xây dựng phương pháp tính tốn, đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối, áp dụng để tính tốn đánh giá độ tin cậy cho lưới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang sở số liệu thống kê từ thực tế vận hành Phân tích nguyên nhân ảnh hưởng đến độ tin cậy lưới điện phân phối nhằm đưa giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài: Lý thuyết độ tin cậy nghiên cứu đưa vào ứng dụng nhiều lĩnh vực khí, viễn thơng, điện lực, phương tiện vận tải Đối với hệ thống điện lý thuyết độ tin cậy đóng vai trò quan trọng việc quy hoạch, xây dựng vận hành Việc nghiên cứu phương pháp tính toán, đánh giá độ tin cậy lưới phân phối cần thiết để từ đưa giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối nhằm đáp ứng yêu cầu ngày cao xã hội Nội dung đề tài xây dựng phương pháp tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối áp dụng tính tốn chọn lọc số xuất tuyến lưới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang Từ kết tính tốn đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang so với tỉnh khác khu vực miền Bắc, từ sâu phân tích ngun nhân ảnh hưởng đến độ tin cậy lưới điện phân phối Đưa giải pháp cụ thể nhằm nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối Trong phạm vi đề tài, thực nội dung sau: Chƣơng 1: Tổng quan độ tin cậy lƣới điện phân phối Chƣơng 2: Phƣơng pháp phân tính - Tính toán độ tin cậy lƣới điện phân phối Chƣơng 3: Tính tốn - đánh giá - phân tích độ tin cậy lƣới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang -3- Chƣơng 4: Áp dụng số giải pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang Để hoàn thành luận văn, nỗ lực thân, tác giả nhận nhiều quan tâm giúp đỡ bảo tận tình Thầy, Cô môn Hệ thống điện - Khoa Điện Khoa đào tạo Sau đại học Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên, đặc biệt hướng dẫn tận tình chu đáo thầy PGS.TS Trần Bách Mặc dù cố gắng, xong hạn chế trình độ, kiến thức, thời gian thực nên luận văn không tránh khỏi thiếu sót, khiếm khuyết, em mong nhận bảo, bổ xung Thầy, Cô Em xin chân thành cảm ơn ! - 73 - - Sự cố thoáng qua đường dây xảy 57 vụ, nguyên nhân hành lang tuyến không đảm bảo an tồn, thi cơng khơng kỹ thuật chèn pha, tuột lèo, Ngồi cịn có ngun nhân phóng điện có gió to khoảng cách pha - đất pha –pha khơng đảm bảo gây phóng điện - Sự cố vĩnh cửu năm 2008 phân loại sau: Bảng 3.17: Phân loại cố vĩnh cửu năm 2008 lưới điện tỉnh Tuyên Quang Tên cố STT Số vụ Chiếm tỷ lệ (%) Cách điện 17 12,32 Đứt dây, tuột lèo 20 14,49 TU, TI 1,45 Chống sét van 12 8,70 Dao cách ly 1,45 Cầu chì tự rơi (FCO) 2,90 Hành lang tuyến 23 16,67 Sự cố khác 42 30,43 Sự cố TBA 16 11,59 Tổng cộng 138 - Về cách điện: Số vụ cố 17 vụ chiếm 12,3% tổng số vụ cố toàn Điện lực Nguyên nhân lưới điện số sứ chất lượng, sứ có chiều dài dịng rị khơng đảm bảo vùng ẩm ướt, vùng biển, sứ có ty đúc liền thường làm co giản gây cố thời tiết thay đổi Công tác quản lý vận hành chưa tốt, số tuyến đường dây cách điện bẩn Tiếp địa gốc bị rỉ rét, thông số tiếp đất không đạt - Về đứt dây, tuột lèo: Có 20 vụ chiếm 14,5% Nguyên nhân lưới điện khu vực tiếp nhận từ lưới điện nông thôn dây dẫn nhiều chủng loại vận hành lâu từ năm 1995, 1996 - 74 - - Về TU, TI, cầu chì tự rơi, chống sét van dao cách ly: Số vụ cố 18 chiếm 14,5% Nguyên nhân chủ yếu lưới điện tồn nhiều loại chống sét van Liên Xô Ba Lan củ chất lượng kém, điểm đấu nối tiếp xúc hư hỏng nặng, dây thoát sét tiết diện bé, tiếp xúc - Về hành lang tuyến: Số vụ cố 23 vụ chiếm gần 19 % Nguyên nhân cơng trình điện xây dựng trước theo chủ trương Nhà nước nhân dân làm nên không đền bù, sau tiếp nhận từ lưới điện nơng thơn hồ sơ cấp đất hành lang khơng có (chiếm đến 40% tổng số cơng trình) nên việc phát quang hành lang gặp nhiều khó khăn Mặt khác, việc quản lý vận hành chưa tốt, cao ngồi hành lang có nguy đổ vào đường dây nhiều xử lý vi phạm hành lang lưới điện chưa kịp thời Hiện tượng vật lạ diều, động vật bám vào đường dây nhiều Việc tuyên truyền nghị định an toàn lưới điện cao áp đến địa phương nhân dân chưa tốt - Về trạm biến áp: Số vụ cố 16 chiếm 11,6%, MBA vận hành lâu năm cách điện suy giảm, khả chịu ngắn mạch chưa đại tu, bảo dưỡng Các tủ hạ áp tủ không bọc cách điện vỏ tủ hạ áp khơng kín ngun nhân dẫn đến số - Một số cố khác: + Số vụ cố khác 42 chiếm 30,4%, chủ yếu cố làm nhảy máy cắt xuất tuyến, rơi cầu chì phân đoạn,… đơn vị quản lý kiểm tra lưới điện không phát nguyên nhân gây cố, đóng điện trở lại vượt thời gian quy định (trên 20 phút) nên phân loại cố vĩnh cữu + Lưới điện trung áp nông thôn ngành Điện tiếp nhận từ địa phương có thời gian vận hành lâu chưa tu bảo dưỡng, nhiều vật tư thiết bị lắp đặt lưới chất lượng không đảm bảo - 75 - + Các vật tư thiết bị thuộc cơng trình khách hàng chưa thí nghiệm định kỳ đầy đủ, quy định Cơng tác xử lý tồn sau thí nghiệm định kỳ chậm, dẫn đến cố thiết bị + Các tồn sau kiểm tra trình vận hành chưa quan tâm xử lý kịp thời - 76 - Chƣơng ÁP DỤNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH TUYÊN QUANG Trên sở tính tốn, phân tích đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang chương 3, tác giả đề xuất số giải pháp cụ thể để nâng cao độ tin cậy cho lưới điện phân phối sau: 4.1 Tính chọn vị trí để lắp đặt thêm thiết bị phân đoạn Một biện pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện lắp đặt thêm thiết bị phân đoạn đường dây Tuy nhiên việc lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị phân đoạn đường dây phải đảm bảo độ tin cậy tối ưu Áp dụng chương trình tính tốn độ tin cậy thay đổi vị trí đặt thiết bị phân đoạn từ nút thứ đến nút n -1 nhánh cần lắp đặt tìm vị trí lắp đặt thời gian điện điện nhỏ Để xem xét hiệu việc lắp đặt thêm thiết bị phân đoạn, tính tốn số độ tin cậy trường hợp có đặt thêm dao cách ly phân đoạn cho lưới điện trạng Kết tính tốn sau: - Xuất tuyến 375 E14.1 Tun Quang: Tại nút số 10 vị trí có điện thiệt hại điện (triệu đồng) bé nhất, tiêu độ tin cậy nâng lên rõ rệt (Bảng 4.1 4.2) Như việc lắp đặt thêm dao cách ly nút tải số 10 cho xuất tuyến mang lại hiệu cao Bảng 4.1 Kết độ tin cậy xuất tuyến 375 E14.1 có lắp DCL Chỉ tiêu ĐTC T (giờ) W (kWh) Số lần (l/n) Chƣa lắp đặt DCL Sự cố Công tác 23,98 94,66 31.454 124.183 4,10 16,41 Tổng Sau lắp đặt DCL Sự cố Công tác Tổng 22,85 90,22 113,07 155.637 28.236 111.503 139.739 4,08 16,31 20,39 118,64 20,51 - 77 Thiệt hại bán điện 23,15 Thiệt hại điện 472,82 91,40 20,78 82,06 102,84 933,38 1.406,20 415,62 820,64 1.236,26 114,55 Bảng 4.2 Các tiêu độ tin cậy xuất tuyến 375 E14.1 có lắp DCL Các tiêu khác SAIFI SAIDI CAIDI ASAI ASUI ENS ANES Chƣa lắp DCL - Sự cố 0,85 27,24 32,04 0,996891 0,003109 68.463 2.013,6 - Công tác 3,40 107,54 31,66 0,987724 0,012276 270.306 7.950,2 0,63 41,68 0,997026 0,002974 Có lắp đặt DCL - Sự cố - Công tác 26,05 2,5 102,86 63.252 1.860,4 41,2 0,988258 0,011742 249.771 7.346,2 - Xuất tuyến 373 E14.2 Chiêm Hố: Tại nút số 16 vị trí có điện thiệt hại điện (triệu đồng) bé nhất, thời gian điện trung bình năm cho nút tải giảm 1,21 tiêu khác độ tin cậy cải thiện không đáng kể, công suất nhỏ nên lượng điện giảm 189kWh Như giới thiệu phần trên, tuyến cấp điện cho vùng sâu, vùng xa nên mức độ ưu tiên cấp điện khơng cao, khơng cần phải lắp đặt thêm dao cách ly nút tải số 16 Kết tính tốn Bảng 4.3 4.4 Bảng 4.3 Kết độ tin cậy xuất tuyến 373 E14.2 có lắp DCL Chỉ tiêu ĐTC T (giờ) Chƣa lắp đặt DCL Sự cố Công tác Tổng Sau lắp đặt DCL Sự cố Công tác Tổng 48,08 117,39 165,47 47,89 116,37 164,26 15.862 38.863 54.725 15.818 38.718 54.536 Số lần (l/n) 14,75 24,8 39,55 14,93 25,1 40,03 Thiệt hại bán điện 11,67 28,60 40,28 11,64 28,50 40,14 Thiệt hại điện 233,48 286,02 519,50 232,83 284,96 517,79 W (kWh) Bảng 4.4 Các tiêu độ tin cậy xuất tuyến 373 E14.2 có lắp DCL - 78 Các tiêu khác SAIFI SAIDI CAIDI ASAI ASUI ENS ANES Chƣa lắp DCL - Sự cố 3,01 57,34 19,06 0,993454 0,006546 60.135 1.503,4 - Công tác 5,06 140,20 27,73 0,983996 0,016004 147.273 3.681,8 - Sự cố 2,38 23,88 0,993518 0,006482 - Cơng tác 4,00 136,46 Có lắp đặt DCL 56,78 59.879 1.497,0 34,12 0,984422 0,015578 146.878 3.672,0 - Xuất tuyến 972 trạm trung gian Hƣng Thành: Tại nút số 10 vị trí có điện thiệt hại điện (triệu đồng) bé Thời gian điện giảm 2,86 giờ, lượng điện tiết kiệm 905kWh, tiêu khác nâng cao Như vậy, tuyến cần lắp đặt thêm dao cách ly nút tải số 10 Kết tính tốn Bảng 4.5 4.6 Bảng 4.5 Kết độ tin cậy xuất tuyến 972 Hưng Thành có lắp DCL Chỉ tiêu ĐTC Chƣa lắp đặt DCL Sự cố Công tác Sau lắp đặt DCL Tổng Sự cố Công tác Tổng T (giờ) 1,15 13,19 14,34 0,96 10,52 11,48 W (kWh) 482 5.350 5.832 423 4.504 4.927 Số lần (l/n) 0,95 4,47 5,42 0,95 4,46 5,41 Thiệt hại bán điện 0,35 3,94 4,29 0,31 3,31 3,63 Thiệt hại điện 7,09 39,37 46,47 6,23 33,15 39,37 Bảng 4.6 Các tiêu độ tin cậy xuất tuyến 972 Hưng Thành có lắp DCL Các tiêu khác Chƣa lắp DCL - Sự cố - Cơng tác Có lắp đặt DCL - Sự cố - Công tác SAIFI SAIDI CAIDI ASAI 0,13 1,12 8,45 0,999872 0,000128 1.153 29,6 0,62 12,84 20,81 0,998534 0,001466 12.877 330,2 0,11 0,96 8,32 0,999891 0,000109 1.009 25,9 0,53 10,60 19,91 0,998790 0,001210 10.820 277,4 - Xuất tuyến 973 trạm trung gian Gò Chẩu ASUI ENS ANES - 79 - Tại nút số 11 vị trí có điện thiệt hại điện (triệu đồng) bé Thời gian điện giảm 0,41 giờ, lượng điện tiết kiệm 66kWh, tiêu khác không thay đổi nhiều Như không cần lắp đặt thêm dao cách ly nút tải số 11 Kết tính tốn Bảng 4.7 4.8 Bảng 4.7 Kết độ tin cậy xuất tuyến 973 Gị Chẩu có lắp DCL Chỉ tiêu ĐTC Chƣa lắp đặt DCL Sự cố Công tác T (giờ) 1,16 3,88 W (kWh) 509 Số lần (l/n) Sau lắp đặt DCL Sự cố Công tác 5,04 1,06 3,57 4,63 1.709 2.218 493 1.659 2.152 0,29 1,17 1,46 0,28 1,16 1,44 Thiệt hại bán điện 0,37 1,26 1,63 0,36 1,22 1,58 Thiệt hại điện 7,49 12,58 20,07 7,26 12,21 19,47 Tổng Tổng Bảng 4.8 Các tiêu độ tin cậy xuất tuyến 973 Gị Chẩu có lắp DCL Các tiêu khác SAIFI SAIDI CAIDI ASAI ASUI ENS ANES - Sự cố 0,07 1,06 14,28 0,999879 0,000121 1.185 51,5 - Công tác 0,31 3,56 11,66 0,999594 0,000406 3.979 173,0 - Sự cố 0,07 1,02 15,25 0,999883 0,000117 1.150 50,0 - Công tác 0,28 3,43 12,45 0,999609 0,000391 3.867 168,1 Chƣa lắp DCL Có lắp đặt DCL - Xuất tuyến 973 trạm trung gian Sơn Dƣơng: Tại nút số vị trí có điện thiệt hại điện (triệu đồng) bé Thời gian điện giảm 0,10 giờ, lượng điện tiết kiệm 7kWh, thiệt hại điện giảm không đáng kể Các tiêu SAIFI, SAIDI, CAIDI, ASAI, ENS ANES không thay đổi nhiều Như không - 80 - cần lắp đặt thêm dao cách ly nút tải số Kết tính toán Bảng 4.9 4.10 Bảng 4.9 Kết độ tin cậy xuất tuyến 973 Sơn Dương có lắp DCL Chỉ tiêu ĐTC Chƣa lắp đặt DCL Sau lắp đặt DCL Sự cố Công tác 0,46 0,8 1,26 0,42 0,74 1,16 83 145 228 81 140 221 Số lần (l/n) 0,08 0,21 0,29 0,08 0,21 0,29 Thiệt hại bán điện 0,06 0,11 0,17 0,06 0,10 0,16 Thiệt hại điện 1,22 1,07 2,29 1,19 1,03 2,22 T (giờ) W (kWh) Tổng Sự cố Công tác Tổng Bảng 4.10 Các tiêu độ tin cậy xuất tuyến 973 Sơn Dương có lắp DCL Các tiêu khác SAIFI SAIDI CAIDI ASAI ASUI ENS ANES Chƣa lắp DCL - Sự cố 0,04 0,55 15,48 0,999937 0,000063 211 15,1 - Công tác 0,10 0,96 9,29 0,999891 0,000109 364 26,02 - Sự cố 0,03 0,52 18,72 0,999940 0,000060 202 14,5 - Công tác 0,08 0,90 10,73 0,999897 0,000103 350 25,0 Có lắp đặt DCL 4.2 Lắp đặt thêm số cầu dao phụ tải máy cắt phân đoạn Để giảm thời gian điện bảo dưỡng định kỳ sử lý cố cần bổ xung số thiết bị phân đoạn cho lưới điện phân phối cần thực theo nguyên tắc sau: - Mỗi phân đoạn đường dây có chiều dài từ – km - Các cầu dao phân đoạn sử dụng cầu dao phụ tải có khả cắt tự động để giảm thời gian thao tác, phối hợp tốt với máy cắt có tự đóng lặp lại - 81 - - Các nhánh rẽ dài 3km đặt máy cắt tự đóng lại đầu nhánh rẽ - Nếu nhánh dài gần trạm biến áp trung gian bố trí thành lộ riêng 4.2.1 Lắp đặt thêm số cầu dao phụ tải Áp dụng vào lưới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang cụ thể sau: + Xuất tuyến 374 E14.2 Trạm 110kV Chiêm Hoá lắp đặt thêm cầu dao phụ tải phân đoạn Tân Mỹ - Trung Hoà phân đoạn Tân Mỹ - Minh Quang (Hình 4.1) + Đường dây 35kV Tân Yên - Bạch Xa lắp đặt thêm cầu dao phụ tải phân đoạn Pác Cáp (Hình 4.2) + Đường dây 35kV Cấp Tiến – Vĩnh Lợi lắp đặt thêm cầu dao phụ tải phân đoạn Mắt Rồng Bơm Gị Đồn (Hình 4.3) Việc bố trí thêm thiết bị phân đoạn nhằm mục đích giảm cường độ hỏng hóc chung lưới điện phân phối, đồng thời giảm thời gian sửa chữa phục hồi đường dây Vì lý kinh tế nên thiết bị phân đoạn dùng cầu dao phụ tải chủ yếu 4.2.2 Lắp đặt thiết bị phân đoạn máy cắt Recloser Phân tích số liệu thống kê cố đường dây không lưới điện trung áp có đến từ 80 - 90% hư hỏng mang tính thống qua, hư hỏng thống qua sứ phóng điện bề mặt, sét đánh, gió mạnh làm dây dẫn chạm vật bên cạnh chạm vào… Như vậy, đa số trường hợp hỏng hóc đường dây tải điện không sau cắt khoảng thời gian đủ môi trường hư hỏng phụ hồi lại tính chất cách điện, ta đóng trở lại đường dây đường dây tiếp tục làm việc bình thường, nhánh chóng khơi phục cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Như giới thiệu phần trước, lưới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang đa số cấp điện cho vùng sâu ,vùng xa, số xuất tuyến có chiều dài - 82 - lớn (> 100km) Do tuyến đường dây qua vùng rừng núi nên tượng vật lạ bám vào đường dây, gió mạnh dây dẫn dễ chạm khoảng cách vượt lớn, cao bên hành lang tuyến chạm vào cành rơi vào đường dây gây cố Thực tế cho thấy đường dây cố thoáng qua chiếm tỷ lệ cao, lần có cố, máy cắt phân đoạn nhảy, thời gian thao tác lâu từ điểm trực vận hành đến nơi đặt thiết bị phân đoạn xa có hàng làm cho thời gian điện kéo dài Để hạn chế thời gian điện cố thoáng qua, máy cắt phân đoạn đường dây cần phải lắp đặt máy cắt Recloser Loại máy cắt tự động đóng lặp lại theo chương trình cài đặt sẵn, có cố mặt cắt nhảy sau tự động đóng lặp lại Thời gian số lần tự đóng lặp lại người quản lý vận hành cài đặt sẵn máy cắt, sau số lần đóng lại khơng thành cơng máy cắt tự động khố chức đóng lặp lại Những cố thống qua xác suất tự đóng lại thành công tương đối lớn Như vậy, việc sử dụng thiết bị phân đoạn máy cắt Recloser thời gian điện giảm nhiều so với việc sử dụng thiết bị phân đoạn thông thường khác 4.2.3 Sử dụng trạm biến áp có thời gian phục hồi nhanh Trong lưới điện phân phối, trạm biến áp thường có máy biến áp việc khắc phục cố trạm biến áp thường nhiều thời gian, đến hàng chục Vì vậy, hộ tiêu thụ điện thời gian dài Theo kinh nghiệm vận hành, hàng năm trạm biến áp phân phối phải ngừng điện bảo dưỡng sửa chữa trung bình từ -10 Vấn đề rút ngắn thời gian sửa chữa thường xuyên định kỳ trạm biến áp, với kết cấu trạm biến áp phân phối thời gian sửa chữa thay lớn Muốn phải thay đổi kết cấu trạm biến áp, làm cho dễ dàng thay phận cấu thành - 83 - Ý tưởng tác giả đưa là: Chia phận trạm biến áp thành ba khối riêng biệt: + Khối cao thế: Gồm cầu dao, cầu chì, chống sét cao + Khối máy biến áp + Khối hạ thế: Gồm thiết bị đóng cắt đo đếm hạ Các khối thiết kế đẩy vào, kéo ngăn kéo Phần cao có khố liên động để đảm bảo an tồn trình thao tác, thời gian thay khối vài phút đến vài chục phút Do đó, rút ngắn thời gian ngừng điện năm Để đảm bảo tính đồng khả thay lần nhau, kích thước trạm biến áp phải chuẩn hoá chế tạo Nhờ giảm khối lượng thiết bị dự phịng dễ dàng thay đổi công suất trạm biến áp Sơ đồ trạm hình 4.4 Hình vẽ 4.4 - 84 - Về cấu tạo trạm gồm bốn phần chính: - Vỏ trạm: có hình hộp chữ nhật, khung làm sắt hình bao quanh tơn dày 1,5mm Toàn vỏ trạm sơn sơn tĩnh điện Vỏ trạm thiết kế làm ba ngăn: ngăn máy biến áp, ngăn thiết bị cao thế, ngăn tủ hạ Các ngăn thiết kế có ray rãnh hướng dẫn để tủ thiết bị máy biến áp trượt vào (Hình 4.7) - Máy biến áp: thiết kế có đầu hạ bên sườn máy để dễ dàng tiếp xúc với phần tĩnh chốt hợp bộ, đầu cao phía máy biến áp bình thường Máy biến áp đặt bệ di động di chuyển vào dễ dàng nhờ hệ thống truyền động kiểu trục vít Để đảm bảo an tồn, phía gầm máy thiết kế khoá liên động với dao cách ly cao Khi dao cách ly đóng khơng thể kéo máy vào (Hình 4.8) - Tủ thiết bị cao thế: Là tủ chọn có lắp thiết bị cao trạm cầu dao, cầu chì, chống sét van Tủ thiết kế có đầu phần động chốt hợp bộ, đẩy vào ăn khớp với phần tĩnh nằm vỏ trạm Tủ có bốn bánh xe kéo đẩy dễ dàng, để đảm bảo an toàn tủ có khố liên động với cầu dao cao Khi dao đóng khơng thể kéo tủ ngồi vỏ (Hình 4.9) - Tủ hạ thế: Là tủ hợp thiết kế khung giống tủ cao thế, thiết bị tủ gồm: Áptômat, đồng hồ Vônmét, Ampemét, cơng tơ điện, biến dịng Tủ có đầu phần động chột hợp bộ, đẩy tủ vào ăn khớp với phần tĩnh chột hợp vỏ trạm Để đảm bảo an tồn tủ có khố liên động với cầu dao cao thế, cầu dao cao đóng khơng thể kéo tủ ngồi vỏ trạm (Hình 4.10) Các vẽ thiết kế trạm: Xem phụ lục 4.4 - 85 - KẾT LUẬN Độ tin cậy cung cấp điện ngày khách hàng ngành Điện quan tâm, đặc biệt lĩnh vực phân phối, mua bán điện Những thiết hại điện khánh hàng mà tác động trực tiếp vào trình sản xuất kinh doanh ngành Điện Việc đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối thông qua tiêu liên quan đến khách hàng có ý nghĩa thực tế lớn việc hoạch định sách, đưa kế hoạch sửa chữa, cải tạo lưới điện để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, nâng cao chất lượng phụ vụ khách hàng mà thị trường điện lực hình thành, phát triển cạnh tranh nước giới Đề tài xây dựng phương pháp tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối áp dụng tính tốn độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Tun Quang Từ kết tính tốn, đề tài đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang so với tỉnh khác khu vực miền Bắc Đề tài sâu vào phân tích nguyên nhân ảnh hưởng đến độ tin cậy lưới điện phân phối sở số liệu thực tế vận hành lưới điện tỉnh Tuyên Quang, đưa giải pháp cụ thể nhằm nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang áp dụng cho lưới điện phân phối nói chung Ngồi tính tốn điểm lắp đặt thiết bị phân đoạn tối ưu đặc biệt tác giả đề suất mơ hình trạm biến áp có khả phục hồi nhanh giúp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối cách hiệu Kiến nghị nghiên cứu tiếp theo: - Nghiên cứu chọn chế độ vận hành cho mạng điện kín vận hành hở với hàm mục tiêu độ tin cậy lớn tổn thất công suất mạng nhỏ nhất, đảm bảo điều kiện vận hành không gây tải - 86 - phần tử hệ thống điện điện áp nút nằm giới hạn cho phép - Nghiên cứu ảnh hưởng nhà máy thuỷ điện vừa nhỏ đến chế độ vận hành, độ tin cậy, chất lượng điện áp tổn thất công suất lưới điện phân phối nhà máy đấu nối vào lưới điện phân phối Từ định đấu nối nhà máy thuỷ điện vừa nhỏ vào lưới điện phân phối có hay đấu nối vào lưới điện truyền tải cho phù hợp - 87 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Bách (2000), Lưới điện hệ thống điện, tập - NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Phan Đăng Khải (2000), Cấu trúc tối ưu lưới điện, tập - NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Quang Khánh (2005), Hệ thống cung cấp điện, tập - NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Phan Văn Khôi (2001), Cơ sở đánh giá độ tin cậy - NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Đình Long (1999), Lý thuyết hệ thống - NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Đình Long (1999), Quy hoạch phát triển lượng điện lực - NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Lân Tráng (2004), Quy hoạch phát triển hệ thống điện NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Lã Văn Út (1999), Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Điện lực Tuyên Quang, Báo cáo kỹ thuật năm 2006, 2007, 2008, 2009, 2010 (6 tháng đầu năm) Tiếng Anh 10 Mc Graw - Hill (1986), Electric power distribustion system engineering Các trang Web 11 http://www.nulec.com.au 12 http://www.cooperpower.com