nghiên cứu phương pháp phân tích đọ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối huyện tiên du tỉnh bắc ninh

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT - LPĐ: Lưới phân đoạn - LPP: Lưới phân phối - TBA: Trạm biến áp - TBĐ: Thiết bị điện - TĐL: Tự động đóng lại đường dây - TĐN: Tự động đóng nguồn dự

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

- -

LÊ VĂN PHƯỢNG

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY

CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

HUYỆN TIÊN DU – TỈNH BẮC NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

- -

LÊ VĂN PHƯỢNG

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY

CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

HUYỆN TIÊN DU – TỈNH BẮC NINH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, những gì mà tác giả viết trong luận văn này là do sự tìm hiểu, nghiên cứu của bản thân cùng với sự hướng dẫn tận tình của TS Trần Thanh Sơn Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của các tác giả khác nếu có đều được trích dẫn nguồn gốc cụ thể

Luận văn này cho đến nay chưa được bảo vệ tại bất kỳ một Hội đồng bảo

vệ luận văn thạc sĩ nào và chưa được công bố trên bất kỳ một phương tiện thông tin nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan

Hà Nội, tháng 9 năm 2014

Tác giả

Lê Văn Phượng

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tác giả luôn được sự quan tâm, góp ý của thầy giáo TS Trần Thanh Sơn Nhân dịp này tác giả xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy Sơn đã trực tiếp hướng dẫn và dành nhiều thời gian công sức giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Cơ Điện - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, đã tạo mọi điều kiện cho tác giả học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn đúng thời hạn

Qua đây tôi cũng xin chân thành cám ơn Ban lãnh đạo Điện Lực huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh đã giúp đỡ tôi rất nhiệt tình trong quá trình tác giả thu thập số liệu để hoàn thiện luận văn

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót nhất định Rất mong được đóng góp ý kiến của Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp, của các bạn đọc quan tâm đến đề tài của luận văn

Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 9 năm 2014

Tác giả

Lê Văn Phượng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Phạm vi của đề tài 2

3 Mục đích của đề tài 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 3

1.1 Tổng quan về lưới điện phân phối 3

1.1.1 Khái niệm về lưới phân phối 3

1.1.2 Đặc điểm và phân loại lưới phân phối 3

1.2 Các phần tử trong lưới phân phối 4

1.3 Phương pháp phân phối điện trung áp và nối đất trung tính cuộn trung áp của máy biến áp nguồn 6

1.3.1 Phương pháp phân phối điện trung áp 6

1.3.2 Nối đất trung tính cuộn trung áp của máy biến áp nguồn 7

1.4 Sơ đồ lưới điện phân phối 9

1.4.1 Cấu trúc lưới điện phân phối 9

1.4.2 Sơ đồ lưới điện phân phối trung áp trên không 12

1.4.3 Sơ đồ phân phối cáp trung áp 13

1.4.4 Mạch liên nguồn 14

1.4.5 Mạng phân phối được cung cấp điện thông qua trạm cắt 15

1.4.6 Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung 15

1.4.7 Sơ đồ hệ thống phân phối điện 16

1.4.8 Sơ đồ lưới phân phối hạ áp 18

1.5 Trạm biến áp phân phối 18

1.6 Các chỉ tiêu và tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của lưới phân phối điện 19

1.7 Đặc điểm của lưới phân phối 19

Chương 2: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 21

2.1 Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện 21

2.1.1 Khái niệm chung về độ tin cậy 21

2.1.2 Độ tin cậy của hệ thống 22

2.1.3 Độ tin cậy của phần tử 22

2.1.4 Độ tin cậy hợp lý 31

2.1.5 Tổn thất kinh tế do mất điện và ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc của hệ thống điện 32

2.2 Chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối 33

2.2.1 Tần suất mất điện trung bình của hệ thống, SAIFI 33

2.2.2 Tần suất mất điện trung bình của khách hàng, CAIFI 34

2.2.3 Thời gian mất điện trung bình của hệ thống, SAIDI 34

2.2.4 Thời gian mất điện trung bình của khách hàng, CAIDI 34

2.2.5 Tổng thời gian mất điện trung bình của khách hàng, CTAIDI 35

2.2.6 Độ sẳn sàng (không sẳn sàng) phục vụ trung bình, ASAI (ASUI) 35

2.2.7 Năng lượng không được cung cấp, ENS (Energy not supplied index) 35 2.2.8 Điện năng trung bình không được cung cấp, AENS hay mất điện hệ thống trung bình (Average Energy not supplied index): 36

2.2.9 Chỉ số mất điện khách hàng trung bình, ACCI 36

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới phân phối 36

2.3.1 Độ tin cậy của các phần tử tạo nên lưới điện 36

2.3.2 Cấu trúc lưới điện 36

2.3.3 Hệ thống tổ chức quản lý và vận hành 37

2.3.4 Ảnh hưởng môi trường 37

2.3.5 Yếu tố con người 37

2.4 Các giải pháp nâng cao độ tin cậy 37

2.4.1 Giải pháp lập kế hoạch bảo dưỡng thiết bị 37

2.4.2 Giải pháp đồng bộ hoá thiết bị trên lưới 37

2.4.3 Giải pháp phân đoạn đường dây 38

2.4.4 Giải pháp ứng dụng công nghệ tự động hoá lưới diện phân phối 38

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP 40

3.1 Các phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện 40

3.1.1 Phương pháp đồ thị giải tích 40

3.1.2 Phương pháp không gian trạng thái 48

3.1.3 Phương pháp cây hỏng hóc 48

3.1.4 Phương pháp mô phỏng Monte - Carlo 53

3.2 Phương pháp phân tích độ tin cậy của lưới điện 58

3.2.1 Phân tích độ tin cậy của lưới phân phối một nguồn 58

3.2.2 Phân tích độ tin cậy của lưới phân phối hai nguồn 74

3.3 Phương pháp phân tích độ tin cậy của trạm biến áp 74

3.3.1 Khái quát chung 74

3.3.2 Dự trữ và thay thế máy biến áp 76

Chương 4: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN HUYỆN TIÊN DU – TỈNH BẮC NINH 82

4.1 Giới thiệu chung về lưới điện của huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh 82

4.2 Giao diện các chương trình tính toán độ tin cậy và giới thiệu chương trình 83 4.3 Phân tích, đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối điện

huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh 87

4.3.1 Tính toán độ tin cậy lộ 374 E27.3 87

4.3.2 Tính toán độ tin cậy lộ 376 E27.3 91

4.4 Các đề xuất và giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối điện huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh 95

4.4.1 Các đề xuất nâng cao độ tin cậy 95

4.4.2 Giải pháp nâng cao độ tin cậy 98

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104

1 KẾT LUẬN 104

2 KIẾN NGHỊ 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 105

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

- LPĐ: Lưới phân đoạn

- LPP: Lưới phân phối

- TBA: Trạm biến áp

- TBĐ: Thiết bị điện

- TĐL: Tự động đóng lại đường dây

- TĐN: Tự động đóng nguồn dự phòng

- SCADA: Hệ thống điều khiển giám sát

- TBPĐ: Thiết bị phân đoạn

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Kết quả tính toán của các phân đoạn 66

Bảng 3.3 Ma trận ảnh hưởng số lần mất điện AS(i,j) 71 Bảng 3.4 Ma trận ảnh hưởng thời gian mất điện AH(i,j) 71 Bảng 3.5 Ma trận ảnh hưởng số lần mất điện AS(i,j) 72 Bảng 3.6 Ma trận ảnh hưởng thời gian mất điện AH(i,j) 72 Bảng 3.7 Ma trận ảnh hưởng số lần mất điện AS(i,j) 73

Bảng 3.8 Ma trận ảnh hưởng thời gian mất điện AH(i,j) 73

Bảng 4.1 Kế hoạch bảo dưỡng định kỳ lộ 374 E27.3 88

Bảng 4.3 Tên các nhánh trong các nhóm đẳng trị 90

Bảng 4.5 Kế hoạch bảo dưỡng định kỳ lộ 376 E27.3 92

Bảng 4.7 Tên các nhánh trong các nhóm đẳng trị 94

Bảng 4.8 Kết quả tính độ tin cậy

Bảng 4.9 Bảng tổng hợp ngừng điện lưới trạm biến áp 110kV 95

(Lộ 374 E27.3 và lộ 376 E27.3)

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Lưới điện 3 pha trung tính máy biến áp nối đất 6

Hình 1.2 Lưới điện 3 pha và 1 dây trung tính 7

Hình 1.3 Sơ đồ phân phối trên không hình 12 Hình 1.4 Sơ đồ lưới phân phối mạch vòng kín 14 Hình 1.5 Cung cấp điện bằng hai nguồn dây song song 14

Hình 1.7 Cung cấp điện thông qua trạm cắt 15 Hình 1.8 Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung 16

Hình 1.11 Phương pháp cấp điện cho phụ tải 1 28 Hình 2.1 Hàm tin cậy có tính chất biến thiên 24 Hình 2.2 Các phần tử không phục hồi có dạng hình chậu 25 Hình 2.3 Trạng thái làm việc và trạng thái hỏng 27

Hình 3.1 Sơ đồ điện gồm bốn đường dây song song 41

Hình 3.5 Sơ đồ tổng quát của lưới điện hình tia 58

Hình 3.7 Mô hình hệ thống máy biến áp 75 Hình 3.8 Hệ thống máy biến áp mô tả nhờ xích Markov 78 Hình 4.1 Đường dây 374 E27.3 trạm biến áp 110KV 87 Hình 4.1 Đường dây 376 E27.3 trạm biến áp 110KV 91

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Điện năng có vai trò rất quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá và phát triển kinh tế, xã hội của đất nước Do đó ngành điện phải được phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của đất nước, phụ tải ngày càng lớn lên quan trọng lên, do đó phát triển thêm các nhà máy điện và hoàn thiện 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 Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật từ thiết kế cũng như vận hành nhà máy điện, hệ thống điện và lưới điện phải đặc biệt quan tâm một cách triệt để Để đảm bảo có được các phương án dự phòng hợp lý và tối ưu trong chế độ làm việc bình thường cũng như khi xảy ra sự cố

Lưới điện phân phối thường có các cấp điện áp là: 6kV, 10kV, 22kV, 35kV phân phối cho các trạm phân phối trung áp, hạ áp và phụ tải trung áp Các hộ tiêu thụ nhận trực tiếp thông qua các trạm biến áp phân phối nên khi xảy ra bất 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 độ tin cậy và tính liên tục cung cấp điện cũng như dự phòng hợp lý Do đó trong luận văn này tác giả tập trung nghiên cứu tính toán độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối từ

đó đưa ra các biện pháp giảm thiệt hại về kinh tế và thời gian mất điện đối với phụ tải

Tên luận văn: “Nghiên cứu phương pháp phân tích độ tin cậy cung

cấp điện lưới điện phân phối huyện Tiên Du – tỉnh Bắc Ninh”

2 Phạm vi của đề tài: Nghiên cứu phương pháp phân tích độ tin cậy cung

cấp điện của lưới phân phối điện, áp dụng phân tích độ tin cậy của lưới điện huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh

3 Mục đích của đề tài: Cơ sở lý thuyết về lưới phân phối, các phương pháp

phân tích độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối và áp dụng các phương pháp vào lưới điện cụ thể của huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh

4 Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết về lưới phân phối, các

phương pháp nghiên cứu và tính toán độ tin cậy Vận dụng kết quả nghiên cứu, xây dựng phương pháp tính toán độ tin cậy của lưới phân phối và áp dụng tính toán ĐTC cho lưới điện phân phối huyện Tiên Du bằng phần mềm tính toán độ tin cậy, nghiên cứu một số giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối

Trong phạm vi luận văn thực hiện các nội dung sau:

Chương 1: Khái quát về lưới điện phân phối

Chương 2: Khái quát về độ tin cậy cung cấp điện

Chương 3: Phương pháp phân tích độ tin cậy của lưới điện và trạm biến áp Chương 4: Phân tích, đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối điện huyện Tiên Du- tỉnh Bắc Ninh

Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

1.1 Tổng quan về lưới điện phân phối

1.1.1 Khái niệm về lưới phân phối

Lưới phân phối là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian, các trạm khu vực hay thanh cái của nhà máy điện cấp điện cho phụ tải

Nhiệm vụ của lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải đảm bảo chất lượng 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 gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp Cấp điện áp thường dùng trong lưới phân phối trung áp là 6, 10, 22 và 35kV Cấp điện áp thường dùng trong lưới phân phối hạ áp là 380/220V hay 220/110V

1.1.2 Đặc điểm và phân loại lưới phân phối

+ Do ngừng điện lưới 110kV trở lên: (0.1-0.3).10-4

+ Do sự cố lưới điện trung áp: 4.5.10-4

+ Do ngừng điện kế hoạch lưới trung áp: 2.5.10-4

+ Do sự cố lưới điện hạ áp: 2.0.10-4

+ Do ngừng điện kế hoạch lưới hạ áp: 2.0.10-4

Điện năng bị mất do sự cố và ngừng điện kế hoạch trong lưới phân phối chiếm 98% Ngừng điện (do sự cố hay theo kế hoạch) trên lưới phân trung áp

có ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động kinh tế xã hội

- Chi phí đầu tư xây dựng lưới phân phối chiếm tỷ lệ lớn khoảng 50% của hệ thống điện (35% cho nguồn điện, 15% cho lưới hệ thống và lưới truyền tải)

- Tổn thất điện năng trong lưới phân phối lớn gấp 2-3 lần lưới truyền tải

và chiếm (65-70)% tổn thất toàn hệ thống

- Lưới phân phối gần với người sử dụng điện do đó vấn đề an toàn điện cũng rất quan trọng

1.1.2.2 Phân loại lưới phân phối

Người ta thường phân loại lưới trung áp theo 3 dạng:

- Theo đối tượng và địa bàn phục vụ:

+ Lưới phân phối thành phố

+ Lưới phân phối nông thôn

+ Lưới phân phối xí nghiệp

- Theo thiết bị 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, không phân đoạn

+ Lưới phân phối kín vận hành hở

+ Hệ thống phân phối điện

1.2 Các phần tử trong lưới phân phối

Các phần tử của lưới điện phân phối bao gồm:

- Máy biến áp trung gian và máy biến áp phân phối

- Thiết bị dẫn điện: Đường dây điện (dây dẫn và phụ kiện)

- Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Máy cắt, dao cách ly, cầu chì, chống sét van, áp tô mát, hệ thống bảo vệ rơle, giảm dòng ngắn mạch

- Thiết bị điều chỉnh điện áp: Thiết bị điều áp dưới tải, thiết bị thay đổi đầu phân áp ngoài tải, tụ bù ngang, tụ bù dọc, thiết bị đối xứng hóa, thiết bị lọc sóng hài bậc cao

- Thiết bị đo lường: Công tơ đo điện năng tác dụng, điện năng phản kháng, đồng hồ đo điện áp và dòng điện, thiết bị truyền thông tin đo lường

- Thiết bị giảm tổn thất điện năng: Tụ bù

- Thiết bị nâng cao độ tin cậy: Thiết bị tự động đóng lại, thiết bị tự đóng nguồn dự trữ, máy cắt hoặc dao cách ly phân đoạn, các khớp nối dễ tháo trên đường dây, kháng điện hạn chế ngắn mạch,

- Thiết bị điều khiển từ xa hoặc tự động: Máy tính điện tử, thiết bị đo

xa, thiết bị truyền, thu và xử lý thông tin, thiết bị điều khiển xa, thiết bị thực hiện,

Mỗi phần tử trên lưới điện đều có các thông số đặc trưng (công suất, điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, điện kháng, điện dung, dòng điện cho phép, tần số định mức, khả năng đóng cắt, ) được chọn trên cơ sở tính toán

kỹ thuật

Những phần tử có dòng công suất đi qua (máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, máy biến dòng, tụ bù, ) thì thông số của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến thông số chế độ (điện áp, dòng điện, công suất) nên được dùng để tính toán chế độ làm việc của lưới điện phân phối

Nói chung các phần tử chỉ có 2 trạng thái: Làm việc và không làm việc Một số ít phần tử có nhiều trạng thái như: Hệ thống điều áp, tụ bù có điều khiển, mỗi trạng thái ứng với một khả năng làm việc

Một số phần tử có thể thay đổi trạng thái trong khi mang điện (dưới tải) như: Máy cắt, áp tô mát, các thiết bị điều chỉnh dưới tải Một số khác có thể thay đổi khi cắt điện như: Dao cách ly, đầu phân áp cố định Máy biến áp và đường dây nhờ các máy cắt có thể thay đổi trạng thái dưới tải

Nhờ các thiết bị phân đoạn, đường dây điện được chia thành nhiều phần tử của hệ thống điện

Không phải lúc nào các phần tử của lưới phân phối cũng tham gia vận hành, một số phần tử có thể nghỉ vì lý do sự cố hoặc lý do kỹ thuật, kinh tế khác Ví dụ tụ bù có thể bị cắt lúc phụ tải thấp để giữ 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

1.3 Phương pháp phân phối điện trung áp và nối đất trung tính cuộn trung áp của máy biến áp nguồn

1.3.1 Phương pháp phân phối điện trung áp

Có hai phương pháp phân phối điện trong lưới điện phân phối trung áp:

1.3.1.1 Phương pháp dùng lưới điện 3 pha

Điện năng được truyền tải bằng hệ thống 3 dây pha, máy biến áp trung

áp có cuộn trung áp đấu sao và trung tính nối đất qua tổng trở Z không có dây trung tính đi theo lưới điện

Hình 1.1 Lưới điện 3 pha trung tính máy biến áp nối đất qua tổng trở

A

B

C

Z

1.3.1.2 Phương pháp lưới điện 3 pha một dây trung tính

Là phương pháp truyền tải ngoài ba dây pha còn có thêm một dây trung tính đi theo lưới điện, cứ khoảng 300m thực hiện nối đất lặp lại

Trong lưới điện này, cuộn trung áp của máy biến áp nối sao và trung tính nối đất trực tiếp

Hình 1.2 Lưới điện 3 pha và 1 dây trung tính 1.3.2 Nối đất trung tính cuộn trung áp của máy biến áp nguồn

1.3.2.1 Trung tính không nối đất

- Ưu điểm: Khi xảy ra chạm đất một pha mạng điện vẫn được vận hành được trong một khoảng thời gian nhất định để tìm và khắc phục sự cố, do đó

độ tin cậy của mạng điện được nâng cao

A

B

C

0 300m

+ Khi xảy ra cham đất một pha, điện áp các pha còn lại có thể tăng cao gây quá áp và cộng hưởng nguy hiểm cho cách điện

- Phạm vi ứng dụng: Thường dùng cho lưới phân phối 6kV, 10kV, còn lưới có cấp điện áp từ 15kV÷35kV chỉ dùng nếu độ dài lưới điện ngắn

1.3.2.2 Trung tính nối đất trực tiếp

- Ưu điểm:

+ Khi xảy ra chạm đất một pha sẽ gây ra ngắn mạch một pha Bảo vệ rơ

le sẽ cắt phần tử hư hỏng ra khỏi lưới, bảo vệ an toàn cho người và thiết bị

+ Giảm mức cách điện của đường dây trên không và dây cáp do mạng điện chỉ sử dụng cách điện một pha nên giá thành của lưới điện hạ

- Nhược điểm:

+ Dòng điện ngắn mạch một pha có thể rất lớn, gây tác hại cho thiết bị trong trạm biến áp và đường dây, tăng độ già hoá của máy biến áp và cáp gây điện áp cảm ứng lớn trên đường dây bên cạnh và đường dây điện thoại

+ Độ tin cậy cung cấp điện giảm vì khi chạm đất lưới điện bị cắt ra

- Phạm vi ứng dụng: Phương pháp này được áp dụng cho lưới điện ở cấp điện áp 15kV÷20kV, nếu các tác hại khi xảy ra ngắn mạch một pha được hạn chế ở mức độ cho phép

1.3.2.3 Trung tính nối đất qua tổng trở hay điện kháng

- Ưu điểm: Hạn chế nhược điểm của phương pháp nối đất trực tiếp khi dòng ngắn mạch quá cao, dòng ngắn mạch được hạn chế trong khoảng (1000÷1500A) Cho phép điều khiển dòng ngắn mạch pha - đất ở mức hợp lý

- Nhược điểm:

+ Gây quá điện áp trong lưới cao hơn trường hợp nối đất trực tiếp, ảnh hưởng đến cách điện của các phần tử lưới điện, do đó cách điện phải cao hơn nên giá thành lưới điện tăng

+ Hệ thống nối đất đắt tiền và cần có sự bảo quản định kỳ

- Phạm vi ứng dụng: Phương pháp này dung phổ biến cho lưới điện 22KV

1.3.2.4 Nối đất qua cuộn dập hồ quang

+ Cuộn dây hồ quang phải điều chỉnh được để thích nghi với cấu trúc vận hành thay đổi của lưới

+ Hệ thống bảo vệ sự cố chạm đất phức tạp, khó tìm chỗ sự cố, giá thành cao, bảo quản phức tạp

+ Áp dụng với lưới cáp không hiệu quả vì sự cố trong lưới đa số là do

hư hỏng vĩnh cửu cách điện

- Phạm vi ứng dụng: Phương pháp được áp dụng cho lưới 35KV Có thể dùng cho lưới 22KV khi cần độ tin cậy cung cấp cao, là biện pháp chủ yếu trong tương lai

1.4 Sơ đồ lưới điện phân phối

1.4.1 Cấu trúc lưới điện phân phối

Lưới điện phân phối bao gồm:

- Các phần tử tạo thành lưới điện phân phối

- Sơ đồ lưới điện phân phối

- Hệ thống điều khiển lưới điện phân phối

Cấu trúc lưới điện phân phối bao gồm: Cấu trúc tổng thể và cấu trúc vận hành

- Cấu trúc tổng thể: Bao gồm tất cả các phần tử và sơ đồ lưới đầy đủ Muốn lưới điện có độ tin cậy cung cấp điện cao thì cấu trúc tổng thể phải là cấu trúc thừa Thừa về số phần tử, về khả năng tải của các phần tử, thừa về khả năng lập sơ đồ Ngoài ra trong vận hành còn phải dự trữ các thiết bị thay thế và vật liệu để sửa chữa

Trong một chế độ vận hành nhất định chỉ cần một phần của cấu trúc tổng thể là đủ đáp ứng nhu cầu, ta gọi phần đó là cấu trúc vận hành Một cấu trúc vận hành gọi là một trạng thái của lưới điện

Có cấu trúc vận hành bình thường gồm các phần tử tham gia vận hành

và các sơ đồ vận hành do người vận hành lựa chọn Có thể có nhiều cấu trúc vận hành thỏa mãn điều kiện kỹ thuật, người ta phải chọn cấu trúc vận hành tối ưu theo điều kiện kinh tế (tổn thất nhỏ nhất)

Khi xảy ra sự cố, một phần tử đang tham gia vận hành bị hỏng thì cấu trúc vận hành bị rối loạn, người ta phải nhanh chóng chuyển qua cấu trúc vận hành sự cố bằng cách thay đổi các trạng thái phần tử cần thiết Cấu trúc vận hành sự cố có chất lượng vận hành thấp hơn so với cấu trúc vận hành bình thường Trong chế độ vận hành sau sự cố có thể xảy ra mất điện phụ tải Cấu trúc vận hành sự cố chọn theo độ an toàn cao và khả năng thao tác thuận lợi Cấu trúc lưới điện phân phối có thể là:

- Cấu trúc tĩnh: Trong cấu trúc này lưới điện phân phối không thể thay đổi sơ đồ vận hành Ở cấu trúc này khi cần bảo dưỡng hay sự cố thì toàn lưới phân phối hoặc một phần lưới phân phối phải ngừng điện Đó là lưới phân phối hình tia không phân đoạn và hình tia phân đoạn bằng dao cách ly hoặc máy cắt

- Cấu trúc động không hoàn toàn: Trong cấu trúc này lưới điện phân phối có thể thay đổi sơ đồ vận hành ngoài tải, tức là trong khi lưới phân phối cắt điện Đó là lưới điện phân phối có cấu trúc kín vận hành hở

- Cấu trúc động hoàn toàn: Trong cấu trúc này lưới điện phân phối có thể thay đổi sơ đồ vận hành ngay cả khi đang làm việc, đó là hệ thống phân phối điện

- Cấu trúc động được áp dụng là do nhu cầu ngày càng cao về độ tin cậy cung cấp điện Ngoài ra cấu trúc động cho phép vận hành kinh tế lưới điện phân phối, trong đó cấu trúc động không hoàn toàn và cấu trúc động hoàn toàn mức thấp cho phép vận hành kinh tế lưới điện theo mùa, khi đồ thị phụ tải thay đổi đáng kể

Cấu trúc động ở mức cao cho phép vận hành lưới điện trong thời gian thực, lưới phân phối trong cấu trúc này phải được thiết kế sao cho có thể vận hành kín trong thời gian ngắn trong khi thao tác sơ đồ

Cấu trúc lưới điện phân phối có thể chia thành:

- Cấu trúc phát triển: Đó là lưới phân phối cấp điện cho phụ tải đang còn tăng trưởng theo thời gian và trong không gian Khi thiết kế quy hoạch lưới này sơ đồ của nó được chọn theo tình huống cụ thể và tính đến sự phát triển trong tương lai

- Cấu trúc bão hoà: Đó là lưới phân phối hoặc bộ phận của nó cấp điện cho phụ tải bão hoà, không tăng thêm theo thời gian và không gian

Đối với lưới phân phối bão hoà thường có sơ đồ thiết kế chuẩn, mẫu đã được tính toán tối ưu Khi lưới phân phối bắt đầu hoạt động, có thể phụ tải của nó chưa bão hoà mà còn tăng trưởng, nhưng khi thiết kế đã tính cho phụ tải cuối cùng của trạng thái bão hoà Lưới phân phối phát triển luôn có các bộ phận bão hoà

1.4.2 Sơ đồ lưới điện phân phối trung áp trên không

Lưới điện phân phối trung áp trên không sử dụng ở mạng điện nông thôn thường không đòi hỏi cao về độ tin cậy, không bị hạn chế về điều kiện

an toàn và mỹ quan như lưới phân phối ở khu vực thành phố Mặt khác, mật

độ phụ tải của mạng điện nông thôn không cao, phân tán, đường dây khá dài,

do đó sử dụng lưới điện trên không sẽ giúp cho việc dễ dàng nối các dây dẫn, tìm điểm sự cố và khắc phục sự cố không khó khăn như lưới phân phối cáp Phương pháp nối dây thường áp dụng theo sơ đồ hình tia, các trạm biến

áp phân phối được cung cấp từ thanh cái hạ áp của trạm biến áp trung gian thông qua các đường trục chính

Hình 1.3 Sơ đồ phân phối trên không hình tia

Trong sơ đồ hình 1.3: 1: Máy cắt có tự động đóng lại, điều khiển từ xa

+ Các đường dây trục chính được phân đoạn bằng các thiết bị phân đoạn như: Máy cắt, máy cắt tự động đóng lại có thể tự động cắt ra khi sự cố

và điều khiển từ xa

+ Các đường trục chính của một trạm nguồn hoặc của các trạm nguồn khác nhau có thể được nối liên thông để dự phòng khi bị sự cố, khi ngừng điện kế hoạch đường trục hoặc trạm biến áp nguồn Máy cắt hoặc dao cách ly liên lạc được mở trong khi làm việc để vận hành hở

1.4.3 Sơ đồ phân phối cáp trung áp

Lưới phân phối cáp trung áp sử dụng ở mạng điện thành phố đòi hỏi cao về độ tin cậy, mật độ phụ tải lớn, đường dây ngắn, hạn chế vì điều kiện an toàn và mỹ quan đô thị do đó không được phép đi dây trên không mà phải cho xuống đất tạo thành lưới phân phối cáp

Nhược điểm của lưới phân phối cáp là đắt tiền, sơ đồ phức tạp dẫn đến việc tìm điểm sự cố khó khăn, sửa chữa sự cố lâu và việc đấu nối được hạn chế đến mức tối đa vì xác suất hỏng các chỗ nối là rất cao

* Sơ đồ phân phối mạch vòng kín

Sơ đồ phân phối mạch vòng kín cung cấp điện cho các trạm phân phối

có một máy biến áp Các trạm phân phối được đấu lien thông, mỗi máy biến

áp đều có hai dao cách ly ở hai phía và có thể được cấp điện từ hai nguồn khác nhau lấy từ hai phân đoạn thanh cái hạ áp của trạm biến áp trung gian, bình thường các máy biến áp được cấp điện từ một phía

Ưu điểm của vận hành hở làm lưới điện rẻ hơn, độ tin cậy vẫn đảm bảo yêu cầu Còn vận hành kín có lợi hơn về tổn thất điện năng nhưng đòi hỏi cao hơn về hệ thống, về rơ le và thiết bị đóng cắt muốn đạt độ tin cậy

* Cung cấp bằng hai đường dây song song

Hai đường dây song song cung cấp điện cho các trạm biến áp phân phối Các đường dây có thể được lấy điện từ hai trạm nguồn khác nhau để tạo thành mạch nguồn

1.4.4 Mạch liên nguồn

Các trạm phân phối được cung cấp từ nhiều nguồn lấy điện từ thanh góp hạ áp của các trạm biến áp trung gian Trong chế độ làm việc bình thường được tách ra để vận hành hở mạch

Hình 1.5 Cung cấp điện bằng hai nguồn dây song song

Phân đoạn

Phân đoạn

Hình 1.4 Sơ đồ lưới phân phối mạch vòng kín

1.4.5 Mạng phân phối được cung cấp điện thông qua trạm cắt

- Khi trạm biến áp trung tâm 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 hai trạm cắt và hai phần đoạn thanh cái hạ áp của trạm 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

1.4.6 Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung

Khi mật độ các trạm phân phối nhiều, để tiết kiệm vốn đầu tư mà vẫn đảm bảo được độ tin cậy có thể sử dụng sơ đồ sau:

Trong sơ đồ hình 1.8: 1 Thanh góp trạm biến áp trung gian

2 Trạm cắt

Dây dẫn của các đường dây phân phối được chọn đủ cho các trạm phân phối mà nó cấp điện, vì đã có đường dây dự phòng chung cho tất cả các đường dây phân phối

1.4.7 Sơ đồ hệ thống phân phối điện

Hệ thống phân phối điện bao gồm nhiều trạm trung gian được nối liên thông với nhau bởi mạng lưới đường dây phân phối tạo thành nhiều mạch vòng kín Trong quá trình vận hành bình thường các mạch vòng kín này tách

ra tại các điểm cắt của lưới để vận hành hở mạch thông qua các thiết bị phân đoạn Các điểm cắt này được thay đổi thường xuyên trong quá trình vận hành khi đồ thị phụ tải thay đổi

Hình 1.8 Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung

Để lựa chọn được sơ đồ vận hành tối ưu nhất thường sử dụng tính toán trên máy tính điện tử từ các số liệu đo xa đặt trên các điểm kiểm tra của hệ thống phân phối điện Khi xảy ra sự cố, máy tính điện tử sẽ tính toán đưa ra phương án vận hành thay thế tốt nhất Nhân viên vận hành thực hiện các sơ đồ tối ưu đó bằng các thiết bị điều khiển từ xa

TG1, TG2, TG3, TG4: Thanh góp hạ áp của các trạm biến áp trung gian : Điểm tách lưới tạo thành mạch hở trong vận hành

Nếu không có thiết bị điều khiển và đo lường từ xa thì vẫn có thể vận hành kinh tế nhưng theo mùa trong năm, bằng cách tính chọn sơ đồ vận hành tối ưu cho khoảng thời gian trong đó phụ tải gần giống nhau sao đó thao tác các thiết bị phân đoạn để thực hiện

1.4.8 Sơ đồ lưới phân phối hạ áp

Lưới phân phối hạ áp được cung cấp trực tiếp từ các máy biến áp phân phối 3 pha Trung tính của hạ áp được nối đất trực tiếp và dây trung tính đi theo lưới điện tạo thành lưới phân phối hạ áp 3 pha 4 dây Cấu trúc lưới phân phối hạ áp có thể thực hiện bằng đường dây trên không hoặc dây cáp xoắn Tuỳ theo yêu cầu độ tin cậy của các hộ phụ tải mà có thể sử dụng phương pháp có hay không có dây dự phòng, có thể lấy từ cùng một trạm phân phối khác nhau:

Đường trục chính của lưới phân phối hạ áp có 4 dây ,các nhánh cấp điện cho phụ tải một pha có thể 3 dây (2dây pha, 1 dây trung tính) hoặc 2 dây (1 dây pha, 1 dây trung tính)

1.5 Trạm biến áp phân phối

Các trạm biến áp phân phối thường chỉ có một máy biến áp và làm nhiệm vụ biến đổi điện áp trung áp xuống hạ áp đẻ cung cấp điện cho lưới phân phối hạ áp

Hình 1.11 Phương pháp cấp điện cho phụ tải 1

Phía cao thế được đóng cắt bằng cầu dao cao thế, bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì, bảo vệ chống quá điện áp do sấm sét lan truyền từ đường dây vào trạm dùng chống sét van

Phía hạ áp đóng cắt và bảo vệ bằng áp tô mát

Để đo lường các đại lượng dung các đồng hồ đo: Dòng điện, điện áp, điện năng hữu công và điện năng vô công

Kết cấu của trạm biến áp thường là trạm treo trên cột hoặc trạm kiểu kiốt nếu ở thành phố

Độ tin cậy cung cấp điện của các trạm biến áp phân phối không cao Thời gian sửa chữa, thay thế lớn không đáp ứng được nhu cầu cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng

1.6 Các chỉ tiêu và tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của lưới phân phối điện

- Các chỉ tiêu chất lượng lưới phân phối:

+ Sự phục vụ đối với khách hàng

+ Hiệu quả đối với các doanh nghiệp điện

- Các chỉ tiêu đánh giá:

+ Chất lượng điện áp

+ Độ tin cậy cung cấp điện

+ Hiệu quả kinh tế (giá thành tải điện nhỏ nhất)

+ Độ an toàn dối với người và thiết bị

+ Ảnh hưởng tới môi trường (Cảnh quan, ảnh hưởng đến đường dây điện thoại )

1.7 Đặc điểm của lưới phân phối

- Có nhiều phần tử, các phần tử đa dạng, có nhiều trạng thái làm việc và

có thể phục hồi

- Mối liên hệ giữa các phần tử phức tạp

- Hệ thống phân phối điện là hệ thống có dự phòng về công suất, số phần tử, khả năng tải của chúng, sơ đồ nối dây

- Hệ thống phân phối điện có khả năng phục hồi do các phần tử của nó

+ Sử dụng hợp lý các loại dự trữ: Công suất máy biến áp, khả năng tải của lưới, tổn thất điện áp, độ ổn định và dự trữ thiết bị thay thế

+ Hoàn thành cấu trúc lưới làm chúng trở lên linh hoạt, có độ dự trữ cao và khả năng thích ứng nhanh với mọi tình huống vận hành

+ Sử dụng các thiết bị bảo vệ, thiết bị điều khiển tự động chống sự cố

và điều chỉnh chế độ ngày càng hoàn thiện

+ Sử dụng các thiết bị điện chất lượng cao

+ Tổ chức tốt hệ thống quản lý, vận hành

+ Không ngừng nâng cao khả năng vận hành của cán bộ kỹ sư, công nhân Tuy nhiên để nâng cao độ tin cậy đòi hỏi vốn đầu tư lớn do đó độ tin cậy không phải nâng cao bằng mọi giá Do đó để đầu tư về nâng cao độ tin cậy chỉ có hiệu quả khi mức giảm tổn thất kinh tế do nâng cao độ tin cậy lớn hơn chi phí để nâng cao độ tin cậy

Chương 2: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 2.1 Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện

2.1.1 Khái niệm chung về độ tin cậy

Độ tin cậy là xác suất để đối tượng (hệ thống hay phần tử) hoàn thành nhiệm vụ chức năng cho trước, duy trì được giá trị các thông số làm việc đã được thiết lập trong một giới hạn đã cho, ở một thời điểm nhất định, trong những điều kiện làm việc nhất định

Như vậy độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể, trong một thời gian nhất định và trong một hoàn cảnh nhất định

Mức đo độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian xác định và xác suất này được gọi là độ tin cậy của hệ thống hay phần tử

Đối với hệ thống hay phần tử không phục hồi, 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

Đối với hệ thống hay phần tử phục hồi như hệ thống điện và các phần

tử của nó, khái niệm khoảng thời gian không có ý nghĩa bắt buộc, vì hệ thống làm việc liên tục Do đó độ tin cậy được đo bởi đại lượng thích hợp hơn, đó là

Ngược lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, nó là xác suất để hệ thống hoặc phần tử ở trạng thái hỏng

2.1.2 Độ tin cậy của hệ thống

Như đã giới thiệu ở phần trên, hệ thống điện là một hệ thống phức tạp, gồm nhiều phần tử, các phần tử liên kết với nhau theo những sơ đồ phức tạp

Hệ thống điện thường nằm trên địa bàn rộng của một quốc gia hay vùng lãnh thổ Khi các phần tử của hệ thống hư hỏng có thể dẫn đến ngừng cung cấp điện cho từng vùng hoặc toàn hệ thống Có thể chia thành 4 nhóm nguyên nhân gây mất điện như sau:

- Do thời tiết: Giông sét, lũ lụt, mưa, bão, lốc xoáy,

- Do hư hỏng các phần tử của hệ thống điện

lý rộng lớn và phức tạp

2.1.3 Độ tin cậy của phần tử

Độ tin cậy của phần tử có ý nghĩa quyết định độ tin cậy của hệ thống Các khái niệm cơ bản về độ tin cậy của phần tử cũng đúng cho hệ thống Do

đó nghiên cứu kỹ những khái niệm cơ bản về độ tin cậy của phần tử là điều rất cần thiết Ở đây sẽ xét cụ thể độ tin cậy của phần tử phục hồi và phần tử không phục hồi

2.1.3.1 Phần tử không phục hồi

Phần tử phục hồi chỉ làm việc đến phần hỏng đầu tiên Thời gian làm việc của phần tử từ lúc bắt đầu hoạt động cho đến khi hỏng hay còn gọi là thời

gian phục vụ T là đại lượng ngẫu nhiên, vì thời điểm hỏng của phần tử là ngẫu nhiên không biết trước

Ta có hàm phân bố là FT(t) :

P (T ≤ t) là xác suất để phần tử làm việc từ thời điểm 0 đến thời điểm t bất kỳ; t là biến số Đó cũng là xác suất để phần tử hỏng trước hoặc đúng thời điểm t

Hàm mật độ là fT(t) [3]:

) (

1 )

t t

( ( ) (2.3)

dt

t t

f

dFT T

) ( )

Hàm phân bố và hàm mật độ là hai đặc trưng cơ bản của mỗi đại lượng ngẫu nhiên Bây giờ ta xét các đại lượng cơ bản khác đặc trưng cho độ tin cậy của phần tử

Hàm tin cậy R(t) có tính chất biến thiên từ 1 đến 0 (Hình 2.1)

* Cường độ hỏng hóc λ(t)

Cường độ hỏng hóc được định nghĩa như sau: Với ∆t đủ nhỏ thì chính

là xác suất để phần tử đã phục vụ đến thời điểm λ(t).∆t sẽ hỏng trong khoảng tiếp theo [3]

) ( )

(

) ( )

(

t

t t

R

t t

F

f f

T

T T

e t

)

) (

λ

Công thức (2.7) là công thức cơ bản cho phép tính được độ tin cậy của phần tử khi biết cường độ hỏng hóc của nó, còn cường độ hỏng hóc được xác định nhờ thống kê quá trình hỏng trong quá khứ của phần tử

Trong hệ thống điện thường sử dụng điều kiện đầu:

F(t) R(t)

Luật phân bố này gọi là luật phân bố mũ

Thời gian làm việc trung bình:

0

).

( )

( ).

(

dt

t dR t dt t f

Với phần tử không phục hồi, độ tin cậy được mô tả nhờ hoặc là λ(t) hoặc là R(t)

Trong thực tế, các phần tử không phục hồi, λ(t) có dạng hình chậu (Hình 2.2a và Hình 2.2b), có thể chia làm 3 miền theo các thời kỳ sau:

- Thời kỳ I: Thời kỳ phần tử mới bắt đầu làm việc hay xảy ra hỏng do các khuyết tật khi lắp ráp, λ(t) giảm dần (thời kỳ chạy roda)

- Thời kỳ II: Thời kỳ làm việc bình thường của phần tử: λ(t) là hàng số

- Thời kỳ III: Thời kỳ già cỗi, λ(t) tăng dần

Đối với các phần tử phục hồi như hệ thống điện, các phần tử này có các

bộ phận luôn bị già hóa, do đó λ(t) luôn là hàm tăng, bởi vậy người ta phải áp

dụng biện pháp bảo dưỡng định kỳ làm cho cường độ hỏng hóc có giá trị quanh một giá trị trung bình λtb

Khi xét khoảng thời gian dài, với các phần tử phục hồi có thể xem như λ(t) là hằng số và bằng λtb để tính toán độ tin cậy

2.1.3.2 Phần tử phục hồi

a Sửa chữa sự cố lý tưởng, có thời gian phục hồi τ = 0

Trong thực tế, đây là các phần tử hỏng được thay thế rất nhanh bằng phần tử mới (ví dụ như MBA) Phần tử được xem như luôn ở trong trạng thái tốt Đại lượng đặc trưng cho hỏng hóc của loại phần tử này là:

Thông số của dòng hỏng hóc ω(t):

P t

0

ω (hỏng xảy ra trong khoảng (t, t + ∆t) (2.10)

So với định nghĩa λ(t), ở đây không đòi hỏi điều kiện phần tử phải làm việc tốt từ đầu cho đến t, mà chỉ cần thời điểm t nó đang làm việc, điều kiện này luôn đúng vì phần tử luôn làm việc, khi hỏng nó được phục hồi tức thời Tương tự như λ(t) đại lượng ω(t).∆t là xác suất để hỏng hóc xảy ra trong khoảng (t, t + ∆t)

Với luật phân bố mũ, thông số dòng hỏng hóc ω(t) là hằng số và bằng cường độ hỏng hóc của phần tử: ω(t) = λ [3]

Vì lý do này mà cường độ hỏng hóc và thông số của dòng hỏng hóc thường hiểu là một, trừ các trường hợp riêng khi thời gian làm việc không tuân theo luật mũ thì phải phân biệt

b Sửa chữa sự cố thực tế, thời gian phục hồi τ

Phần tử chịu một quá trình ngẫu nhiên hai trạng thái: Trạng thái làm việc và trạng thái hỏng (Hình 2.3)

Nếu khởi đầu phần tử ở trạng thái làm việc, thì sau thời gian làm việc

TLV, phần tử phần tử bị hỏng và chuyển sang trạng thái hỏng phải sửa chữa Sau thời gian sửa chữa xong τ, phần tử trở lại trạng thái làm việc

- Xác suất phần tử ở trạng thái làm việc ở thời điểm t (ở mỗi thời điểm phần tử có thể ở một trong hai trạng thái: Làm việc hoặc hỏng hóc) gọi là xác suất trạng thái làm việc PLV(t)

- Xác suất phần tử ở trạng thái hỏng ở thời điểm t là Ph(t)

- Thông số dòng hỏng hóc:

P t

( 1

(

).

( )

(

) ( )

( ).

(

t

t t LV t X P

t t LV

t X P

LV t X H t t X P t t

P

q

LV H

≈

∆

−

ω ω

Hay: ω(t) = qLV-H(t).PLV(t) (2.11)

- Thời gian làm việc trung bình là TLV

- Thời gian hỏng trung bình là τ

- Thời gian trung bình một chu kỳ làm việc - hỏng là: TCK = TLV + τ

T

LV LV

FT(t) = 1 - e-λt (phân bố xác suất của thời gian làm việc)

Fτ(t) = 1 - e-µt (phân bố xác suất của thời gian hỏng hóc)

Trong đó

τ

µ 1

= là cường độ phục hồi, τ là thời gian hỏng hóc trung bình

Áp dụng quá trình Markov cho sơ đồ (Hình 2.3), trong đó λ và µ chính

là cường độ chuyển trạng thái, sẽ tính được xác suất của trạng thái làm việc

PLV(t) và xác suất trạng thái hỏng PH(t)

PLV(t) (λ µ)t

µ λ

λ µ λ

+

+ +

=

e

PH(t) Q(t) (λ µ)t

µ λ

λ µ λ

+

− +

λ

µ

+

=+

=

=

LV

LV LV

T

T A

τλτ

τµλ

+

=+

=

=

LV

T A

TCK = TLV + τ gọi là chu kỳ xảy ra hỏng hóc, đó là thời gian trung bình giữa hai lần hỏng kế tiếp Công thức (2.13) cho mối quan hệ giữa thông số dòng hỏng hóc và cường độ hỏng hóc của các phần tử thực tế Tuy nhiên với

hệ thống điện, PLV thường có giá trị xấp xỉ 1, nên có thể coi gần đúng ω ≈ λ Đối với phần tử phục hồi thường thống kê được:

- Số lần hỏng λ trong một đơn vị thời gian, từ đó tính ra: