Nghiên cứu các phương pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối điện, áp dụng cho lưới điện huyện tiên du, tỉnh bắc ninh

Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học nông nghiệp hà nội *** Nguyễn thị hiền Nghiên cứu các phơng pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lới phân phối điện - áp dụng cho lới điện huyện tiên du - tỉnh bắc ninh Luận VĂN THạC Sĩ Kỹ THUậT Chuyờn ngnh: in khớ hoỏ sn xut nụng nghip v nụng thụn Mó s: 60.52.54 Ngi hng dn khoa hc : PGS.TS. TRN BCH hà nội - 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một bản luận văn nào khác. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hiền Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… i LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiên cứu đến nay luận văn ”Nghiên cứu các phương pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối điện- Áp dụng cho lưới điện huyện Tiên Du- Tỉnh Bắc Ninh” đã được hoàn thành. Trong quá trình làm đề tài này Tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các Thầy giáo, Cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của th ầy PGS.TS Trần Bách. Tôi xin chân thành cảm ơn và xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy PGS.TS Trần Bách, các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô giáo trong bộ môn Cung cấp và sử dụng điện khoa Cơ - Điện của Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ Tôi xây dựng và hoàn thành bản luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp và cán bộ của chi nhánh điện lực Tiên Du, điện lực Bắc Ninh đã giúp đỡ Tôi hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Nguyễn Thị Hiền Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ii MỤC LỤC Lời cam đoan………………………………………………………………… i Lời cảm ơn………………………………………………………………… ii Mục lục…………………………………………………………………… iii Danh mục bảng………………………………………………………………vi Danh mục hình………………………………………………………………vii LỜI MỞ ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI 3 1.1. Cấu trúc lưới phân phối 3 1.1.1. Khái niệm về lưới phân phối 3 1.1.2. Đặc điểm và phân loại lưới phân phối điện. 4 1.1.3. Phần tử lưới phân phối 6 1.1.4. Cấu trúc lưới phân phối 7 1.1.5. Sơ đồ lưới phân phối trung áp và hạ áp. 10 1.2. Phương pháp phân phối điện trung áp và nối đất trung tính cuộn trung áp của máy biến áp nguồn. 12 1.2.1. Phương pháp phân phối điện trung áp. 12 1.2.2. Phương pháp nối đất trung tính cuộn trung áp của MBA nguồn 13 1.3. Sơ đồ lưới điện phân phối 16 1.3.1. Phương án nối dây trong mạng điện phân phối. 16 1.3.2. Các phương pháp nối dây trong lưới điện phân phối 17 Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI 23 2.1. Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện. 23 2.1.1. Định nghĩa độ tin cậy. 23 2.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện và quan điểm về độ tin cậy. 25 2.1.3. Tổn thất kinh tế do mất điện và ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc của hệ thống điện. 25 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iii 2.1.4. Bài toán độ tin cậy và phương pháp giải 30 2.1.5. Độ tin cậy của các phần tử. 33 2.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối 34 2.2.1. Các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới phân phối điện 34 2.2.2. Áp dụng các chỉ tiêu trong thực tế. 38 2.3. Phương pháp phân tích đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối. 39 2.3.1. Độ tin cậy của lưới phân phối 39 2.3.2. Sơ đồ tổng quát lưới điện 44 2.3.3. Tính các chỉ tiêu độ tin cậy. 47 2. 3.4. Ví dụ áp dụng. 52 Chương 3 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI 60 3.1. Các nguyên nhân làm giảm độ tin cậy của lưới điện 60 3.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy 60 3.1.2. Các nguyên nhân làm giảm độ tin cậy. 61 3.1.3. Các số liệu thống kê về các nguyên nhân sự cố 62 3.1.4. Phân tích độ tin cậy của lưới cáp ngầm và lưới điện trên không 65 3.2. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới điện. 66 3.2.1. Các giải pháp hoàn thiện cấu trúc lưới điện 66 3.2.2. Giải pháp hoàn thiện hệ thống quản lý. 69 3.2.3. Sử dụng các thiết bị điện có độ tin cậy cao 69 3.2.4. Sử dụng các thiết bị tự động, các thiết bị điều khiển từ xa 70 3.2.5. Tăng cường dự phòng bằng sơ đồ kết dây 72 3.2.6. Tổ chức tìm và sửa chữa sự cố nhanh 73 Chương 4 74 ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN HUYỆN TIÊN DU- TỈNH BẮC NINH 4.1. Ảnh hưởng độ tin cậy của đường dây trung áp đến độ tin cậy của phụ tải. 74 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iv 4.2. Các biện pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối điện trung áp. 74 4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các biện pháp nâng cao độ tin cậy lưới phân phối điện đến độ tin cậy của phụ tải. 75 4.3.1. Tính độ tin cậy lưới phân phối điện không có thiết bị phân đoạn , thời gian sử lý sự cố là 8 h. 75 4.3.2. Tính ảnh hưởng của thời gian sửa chữa sự cố. 76 4.3.3. Tính ảnh hưởng của 1 thiết bị phân đoạn 76 4.4. Áp dụng tính toán cho lưới điện thực tế huyện Tiên Du. 77 4.4.1. Giới thiệu chung về lưới điện huyện Tiên Du. 77 4.4.2. Sơ đồ lưới phân phối được phân tích độ tin cậy. 79 4.4.3. Số liệu để nhập vào từ bàn phím 80 4.4.4. Phân tích độ tin cậy của đường dây 384 trạm 110kV (E74) khi chưa có thiết bị phân đoạn. 81 4.4.5. Nâng cao độ tin cậy của các đường dây bằng thiết bị phân đoạn 84 4.4.6. Kết luận. 91 4.5. Tính hiệu quả kinh tế khi đặt dao cách ly. 92 4.5.1. Hiệu quả kinh tế được tính bằng hiệu giá NPV( net present value). 92 4.5.2. Các thông số cần thiết tính toán NPV để phân tích hiệu quả kinh tế 93 4.5.3. Kết quả tính hiệu quả kinh tế NPV của đường dây 384(E74) khi đặt dao cách ly. 94 4.5.4. Kết luận. 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 Phụ lục 108 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Bảng chỉ tiêu độ tin cậy 25 Bảng 2.2. Bảng giá tiền 1kWh điện năng mất ở Australia. 28 Bảng 2.3. Bảng giá tiền 1kWh điện năng mất ở Canada. 29 Bảng 2.4: Bảng số liệu tính toán lưới điện hình tia 53 Bảng 4.1: Số liệu đường dây 384(E74) sau khi đẳng trị như sau: 83 Bảng 4.2. Kết quả tính độ tin cậy của các nhánh: 84 Bảng 4.3: Số liệu đường dây 384(E74) sau khi đẳng trị như sau: 85 Bảng 4.4. Kết quả tính độ tin cậy của các nhánh: 85 Bảng 4.5. Số liệu đường dây 384(E74) sau khi đẳng trị như sau: 86 Bảng 4.6. Kết quả tính độ tin cậy của các nhánh: 86 Bảng 4.7. Số liệu đường dây 384(E74) sau khi đẳng trị như sau: 87 Bảng 4.8. Kết quả tính độ tin cậy của các nhánh: 87 Bảng 4.9. Số liệu đường dây 384(E74) sau khi đẳng trị như sau: 88 Bảng 4.10. Kết quả tính độ tin cậy của các nhánh: 88 Bảng 4.11. Số liệu đường dây 384(E74) sau khi đẳng trị như sau: 89 Bảng 4.12. Kết quả tính độ tin cậy của các nhánh: 90 Bảng: 4.13. Bảng tổng hợp kết quả các trường hợp dùng từ 0 đến 6 dao cách ly. 90 Bảng 4.14. Hệ số hiện đại hoá cho các năm t 93 Bảng 4.15. Bảng kết quả tính hiệu quả kinh tế khi dùng 2 dao cách ly 95 Bảng 4.16. Bảng kết quả tính hiệu quả kinh tế khi dùng 3 dao cách ly 97 Bảng 4.17. Bảng kết quả tính hiệu quả kinh tế khi dùng 4 dao cách ly 99 Bảng 4.18. Bảng kết quả tính hiệu quả kinh tế khi dùng 5 dao cách ly 101 Bảng 4.19. Bảng kết quả tính hiệu quả kinh tế khi dùng 6 dao cách ly 103 Bảng 4.20: Bảng tổng hợp kết quả tính hiệu quả kinh tế NPV 104 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vi DANH MỤC HÌNH Hình 1a: Lưới phân phối hình tia không phân đoạn 11 Hình 1b: Lưới phân phối hình tia có phân đoạn 11 Hình 1c: Lưới phân phối kín vận hành hở 12 Hình 1.2.1.a. Lưới điện 3 pha trung tính máy biến áp nối đất qua tổng trở 12 Hình 1.2.1.b. Lưới điện 3 pha và 1 dây trung tính 13 Hình 1.3.1. Sơ đồ lưới phân phối trên không hình tia 18 Hình 1.3.2. Sơ đồ lưới phân phối mạch vòng kín 19 Hình 1.3.3. Cung cấp điện bằng 2 đường dây song song 20 Hình 1.3.4. Mạch liên nguồn 20 Hình 1.3.5. Cung cấp điện thông qua trạm cắt 21 Hình 1.3.6. Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung 21 Hình 1.3.7. Sơ đồ hệ thống phân phối điện 22 H×nh 2.1. CÊu tróc ®é tin cËy cña hÖ thèng ®iÖn 31 H×nh 2.2. §−êng quan hÖ R(t) theo thêi gian 34 Hình 2.3: Lưới phân phối không phân đoạn 39 H×nh 2.4: L−íi ph©n phèi ph©n ®o¹n b»ng dao c¸ch ly 41 H×nh 2.5: S¬ ®å ®¼ng trÞ c¸c ®o¹n l−íi ph©n ®o¹n. 42 Hình 2.6: Sơ đồ tổng quát lưới điện hình tia 45 Hình 2.7a: Sơ đồ tổng quát của lưới điện hình tia 52 Hình 2.7b: Sơ đồ đẳng trị của lưới điện hình tia 52 Hình 3.2: Sơ đồ tự động đóng nguồn dự phòng 71 Hình 4.4. Đồ thị mối quan hệ giữa điện năng mất và số DCL đường dây 384 91 Hình 4.5. Đồ thị mối quan hệ giữa hiệu quả kinh tế NPV và số dao các ly đường dây 384………………………………………………… 103 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vii LỜI MỞ ĐẦU Điện năng có vai trò rất quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá và phát triển kinh tế, xã hội của đất nước. Do đó ngành điện cần phải được quan tâm, phát triển mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu về điện năng ngày càng cao của đất nước. Phụ tải điện ngày càng cao và quan trọng do đó vấn đề phát triển thêm các nhà máy điện hoặc nhà máy thuỷ điện và hoàn thành lưới điện đang được tiến hành một cách nhanh chóng cấp thiết, sao cho đáp ứng được sự phát triển không ngừng theo thời gian của phụ tải và ngày càng đòi hỏi cao về chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện. Đảm bảo cho có được các phương án dự phòng hợp lý và tối ưu trong chế độ làm việc bình thường cũng như khi xả y ra sự cố. Để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện cho khách hàng về chất lượng điện năng, mới có thể phát triển kinh tế xã hội trong tương lai ngày càng cao. Lưới điện phân phối thường có cấp điện áp là 6kV, 10kV, 22kV, 35 kV phân phối cho các trạm phân phối trung áp, hạ áp và phụ tải trung áp. Các hộ phụ tải nhận điện trực tiếp thông qua các trạm biến áp phân phối, nên khi xảy ra bấ t kỳ sự cố nào trong lưới điện và trạm biến áp phân phối đều ảnh hưởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ. Để nâng cao được độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện cũng như chất lượng điện năng đảm bảo cho các phụ tải điện, luận văn tập trung chủ yếu vào nghiên cứu các phương pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối nhằm phân tích, tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối, từ kết quả tính toán được đưa ra các biện pháp giảm thiệt hại về kinh tế và thời gian mất điện đối với hộ phụ tải. Tên đề tài: Nghiên cứu các phương pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối điện- Áp dụng cho lướ i điện huyện Tiên Du- Tỉnh Bắc Ninh”. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… 1 Mục đích của đề tài: Nêu cơ sở lý thuyết về lưới phân phối, các phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối và áp dụng các phương pháp vào lưới điện cụ thể của huyện Tiên Du. Đối tượng nghiên cứu: Các đường dây phân phối cấp điện áp trung áp, sự ảnh hưởng của các đường dây đến ch ất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ phụ tải. Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết về lưới phân phối, phân tích và tính toán độ tin cậy. Vận dụng kết quả nghiên cứu, xây dựng phương pháp tính toán độ tin cậy của lưới điện huyện Tiên Du. Bố cục luận văn: Luận văn thực hiện bố cục n ội dung như sau: Lời mở đầu Chương 1: Tổng quan về lưới phân phối Chương 2: Các phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối. Chương 3: Các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối. Chương 4: Áp dụng tính toán cho lưới phân phối điện huyện Tiên Du. Do điều kiện thực hiện luận vă n có hạn, khối lượng công việc lớn nên luận văn không thể tránh khỏi sai sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… 2 [...]... và hạ áp Lưới phân phối gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp - Lưới phân phối trung áp có cấp điện áp trung bình từ (6÷35)kV, đưa điện năng từ các trạm trung gian hoặc trạm khu vực tới trạm phân phối hạ áp - Lưới phân phối hạ áp có cấp điện áp 380V/220V hay 220V/110V, cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ điện Nhiệm vụ của lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải với chất lượng điện năng... như lưới phân phối cao áp - Phương pháp nối dây thường áp dụng theo sơ đồ hình tia, các trạm biến áp phân phối được cung cấp điện từ thanh cái hạ áp của trạm biến áp trung gian thông qua các đường trục chính Hình 1.3.1 Sơ đồ lưới phân phối trên không hình tia 1 Máy cắt có tự động đóng lại, điều khiển từ xa 2 Máy cắt nhanh; 3 Dao cách ly - Biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ: + Các. .. điện năng và độ tin cậy cung cấp điện trong giới hạn cho phép Tuy nhiên do điều kiện kinh tế và kỹ thuật, độ tin cậy của lưới phân phối cao hay thấp phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải và chất lượng của lưới điện phân phối Lưới phân phối điện gồm 2 thành phần: - Lưới phân phối trung áp: Có tầm quan trọng đặc biệt đối với hệ thống điện và có điện áp trung bình từ (6-35) kV Trong đó điện áp thường sử dụng. .. điện áp, một số phần tử lưới không làm việc để lưới phân phối vận hành hở theo điều kiện tổn thất công suất nhỏ nhất 1.1.4 Cấu trúc lưới phân phối - Các phần tử tạo thành lưới phân phối - Sơ đồ lưới phân phối + Sơ đồ trạm: là sự ghép nối các phần tử với nhau của các trạm biến áp và trạm phân phối + Sơ đồ lưới phân phối: là các đường dây nối các trạm biến áp phân phối với nguồn và từ các trạm phân phối. .. VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI 1.1 Cấu trúc lưới phân phối 1.1.1 Khái niệm về lưới phân phối Lưới phân phối là một bộ phận của hệ thống điện Trong đó hệ thống bao gồm các nhà máy điện, các trạm biến áp, các đường dây truyền tải và phân phối điện được nối với nhau thành hệ thống Hệ thống lưới phân phối làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian ( hoặc trạm khu vực hay thanh cái nhà máy điện) cho các. .. áp thường sử dụng là (6, 10, 22, 35) kV, phân phối điện cho các trạm trung áp, hạ áp, phụ tải trung áp và lưới hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp - Lưới phân phối hạ áp: Có cấp điện áp thấp (380/220V hay 220/110V) đưa điện năng tới hộ dùng điện Lưới phân phối có chiều dài tương đối lớn, đường dây phân nhánh, hình tia hoặc mạch vòng cung cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ, do đó những nguyên nhân... dẫn điện: + Lưới phân phối trên không + Lưới phân phối cáp ngầm - Theo cấu trúc hình dáng: + Lưới phân phối hở (hình tia) có phân đoạn và không phân đoạn + Lưới phân phối kín vận hành hở (LPP K/H) + Hệ thống phân phối điện Tóm lại, do tầm quan trọng của lưới điện phân phối nên lưới phân phối trung áp được quan tâm nhiều nhất trong quy hoạch cũng như vận hành Các tiến bộ khoa học thường được áp dụng. .. điểm và phân loại lưới phân phối điện 1.1.2.1 Một số đặc điểm của lưới phân phối Lưới phân phối có tầm quan trọng cũng như có ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống điện như: - Trực tiếp cấp điện và đảm bảo chất lượng điện năng cho phụ tải (chủ yếu là điện áp) - Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải Mỗi một sự cố trên lưới phân phối trung áp đều... cắt Khi trạm biến áp trung gian ở xa trung tâm phụ tải thì mạng điện phân phối được cung cấp điện thông qua trạm cắt Người ta sử dụng hai đường dây liên lạc giữa trạm cắt và hai phân đoạn thanh cái hạ áp của máy biến áp trung gian, sau đó các đường dây phân phối được cung cấp điện từ trạm cắt Sơ đồ này áp dụng cho cả lưới phân phối cáp và lưới phân phối trên không Hình 1.3.5 Cung cấp điện thông qua trạm... phải có phương án dự phòng riêng cho đường dây trung áp và hạ áp 1.3.2 Các phương pháp nối dây trong lưới điện phân phối Các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật của mạng điện phân phối phụ thuộc rất nhiều vào sơ đồ nối điện của mạng Do đó sơ đồ phải được chọn sao cho có chi phí là nhỏ nhất đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cần thiết, đảm bảo chất lượng điện năng yêu cầu của các hộ phụ tải, thuận tiện và an . một thời gian nghiên cứu đến nay luận văn Nghiên cứu các phương pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối điện- Áp dụng cho lưới điện huyện Tiên Du- Tỉnh Bắc Ninh đã được. iv 4.2. Các biện pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối điện trung áp. 74 4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các biện pháp nâng cao độ tin cậy lưới phân phối điện đến độ tin cậy của phụ tải. . đích của đề tài: Nêu cơ sở lý thuyết về lưới phân phối, các phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối và áp dụng các phương pháp vào lưới