Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Hệ Thống Tự Động Phân Phối Cho Lưới Điện Huyện Phổ Yên

Header Page of 126 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - o0o NGUYỄN THỊ NĂM NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI CHO LƢỚI ĐIỆN HUYỆN PHỔ YÊN Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG QUỐC THỐNG THÁI NGUYÊN – 2012 Học viên: Nguyễn Thị Năm Footer Page 1Số of hóa 126.bởi trung tâm học liệu CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ЖЖ - LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ NĂM Ngày tháng năm sinh: Ngày 16 tháng 08 năm 1984 Nơi sinh: Huyện Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguên Nơi công tác: Trường Cao đẳng Công nghệ Kinh Tế Công Nghiệp Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguên Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện Khóa học: 2010 – 2012 Ngày giao đề tài: ……………………………………………………………………… Ngày hoàn thành đề tài: ……………………………………………………………………… TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI CHO LƢỚI ĐIỆN HUYỆN PHỔ YÊN Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS – TS Đặng Quốc Thống Trường Đại học Bách khoa Hà Nội GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN HỌC VIÊN PGS – TS Đặng Quốc Thống Nguyễn Thị Năm DUYỆT BAN GIÁM HIỆU KHOA SAU ĐẠI HỌC Học viên: Nguyễn Thị Năm Footer Page 2Số of hóa 126.bởi trung tâm học liệu CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan vấn đề trình bày luận văn nghiên cứu riêng cá nhân tôi, có tham khảo số tài liệu Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm có sử dụng lại kêts người khác Tác giả Nguyễn Thị Năm Học viên: Nguyễn Thị Năm Footer Page 3Số of hóa 126.bởi trung tâm học liệu CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ Mở đầu DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DAS (Distribution automation system) – Hệ thống tự động phân phối LBS (Load break switch) – Cầu dao cắt tải RMU (Ring main unit)- Thiết bị mở vòng CB (circuit Breaker)- Máy cắt DDK - Đƣờng dây không CPU – Bộ xử lý trung tâm LP –Máy in kết dây HC – Sao lƣu ổ cứng GCR – Màn hình đồ họa FCB – Máy cắt đƣờng dây SW - Cầu dao FDR – Rơ le phát cố SPS – Máy biến điện áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động RTU – Thiết bị đầu cuối TCM – Máy chủ điều khiển từ xa CD – Bàn điều khiển CRT – Màn hình điện tử FSI – Thiết bị thi vùng bị cố ARR – Thiết bi tự động đóng lại TRD – Bộ biến đổi TCR – Bô tiếp nhận điều khiển từ xa TCM – Bộ thu nhận xử lý thong tin CDL – Khối kết nối liệu máy tính CRT – Màn hình màu PRN – Máy in CD – Bàn điều khiển TRD – Tranducer – Bộ biến đổi TCR – Bộ phận tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ xa TCM – Bộ thu nhận xừ lý thông tin CDL – Khối kết nối liệu máy tính Học viên: Nguyễn Thị Năm Footer Page 4Số of hóa 126.bởi trung tâm học liệu CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật RMS – Tủ máy tính tự động TCR – Bộ tiếp nhận điều khiển từ xa SNW – Hệ thống mạng phân bổ RNW – Mạng thông thƣờng FDDI – Giao diện số liệu phân phối quang SDH – Trật tự số đồng ATM – Phƣơng thức truyền phi đồng FSI – Phần tử phát cố CDS – Trung tâm điều khiển REC – Role tự động đóng lại RE – Role bảo vệ FDR – Role phát cố IRR –Tỉ suất hoàn vốn nội NPV – Giá trị lợi nhuận dòng DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Khối lƣợng trạm biến áp phân phối huyện Phổ Yên-Thái Nguyên Bảng 1-2: Khối lƣợng đƣờng dây phân phối Bảng 1-3: Tình hình tiêu thụ điện huyện Phổ Yên qua năm Bảng 1-4: Sự cố vĩnh cửu đƣờnông trung dây không trung Bảng 2-1: So sánh cầu dao phụ tải dập hồ quang khí SF6 (GS) cầu dao chân không (VS) Bảng 2-2: So sánh đƣờng dây thông tin Học viên: Nguyễn Thị Năm Footer Page 5Số of hóa 126.bởi trung tâm học liệu CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẶC ĐIỂM TÌNH HÌNH HUYỆN PHỔ YÊN 1.1 Đặc thù phát triển kinh tế dân cƣ huyện phổ Yên 1.1.1 Giới thiệu chung huyện Phổ Yên Phổ Yên huyện trung du tỉnh Thái Nguyên có 18 đơn vị hành chính, gồm 15 xã thị trấn Tổng diện tích toàn huyện 257km2,dân số 137.198 người, mật độ trung bình 447 người/ km2.tổng quỹ đất có 28.901 ha, đất dùng cho nông nghiệp 14.500 ha- 15.000 ha, đất dùng cho lâm nghiệp 8500 + Về khí hậu Nhiệt độ trung bình năm từ 22,50C đến 23,50C, lượng mưa trung bình năm khoảng 1500mm(Mùa mưa tháng đến tháng 8) Độ ẩm trung bình hàng năm 80% + Về kinh tế Huyện Phổ Yên đạt thành tựu quan trọng trở thành Thị Trấn Nam Phổ Yên Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng công nghiệp hóa đại hóa, tăng tỉ trọng công nghiệp, thương mại – dịch vụ GDP Trong tăng nhanh tỉ trọng sản phẩm có hàm lượng kỹ thuật cao 1.1.2.Phƣơng hƣớng chủ yếu quy hoạch phát triển Huyện Phổ Yên Phương hướng nhiệm vụ lâu dài xây dựng huyện Phổ Yên giàu kinh tế, kinh tế nhà nước giữ vai trò chủ đạo, vững trị, có văn hóa tiến tiên, đậm đà sắc dân tộc, an ninh quốc phòng vững mạnh 1.2 Đặc điểm lƣới điện phân phối huyện Phổ Yên 1.2.1.Hiện trạng lƣới điện phân phối Hiện lưới điện phân phối huyện Phổ Yên vận hành với cấp điện áp:35kV, 22kV, 10kV Trong lưới điện 22kV đưa vào khai thác vận hành đầu năm 2011 a.Trạm biến áp phân phối Học viên: Nguyễn Thị Năm Footer Page 6Số of hóa 126.bởi trung tâm học liệu CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Các trạm biến áp phân phối chủ yếu gồm loại: Trạm xây, trạm treo, trạm cột.Trong năm gần nhu cầu phụ tải tăng cao việc đầu tư xây dựng trạm treo phổ biến với lý vốn đầu tư nhỏ, kết cấu gọn nhẹ, tốn diện tích Bảng 1.1 khối lượng trạm biến áp phân phối huyện Phổ Yên- Tỉnh Thái Nguyên (tính đến ngày 31/12/2011) TT Hạng mục Số Trạm Số máy Dung Lượng(kVA) 35/0,4kV 129 131 81.270 22/0,4kV 75 77 48.510 10/0,4kV 135 140 88.200 339 348 217.98 Tổng b Đường dây phân phối: Khu vực huyện Phổ Yên lưới điện phân phối cấp điện áp đan xen tồn vận hành.Kết cấu lưới hầu hết dạng mạch vòng vận hành hở, có nhiều tuyến dạng hỗn hợp đường cáp ngầm đường dây nên độ tin cậy cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể TT Hạng mục Chiều dài (km) Cáp ngầm DDK Tổng DDK + CN 35kV 42,05 1,2 43,25 22kV 38,43 1,8 40,23 10kV 21,6 1,5 23,6 Tổng cộng 102,08 4,5 107,08 Xu hướng biến động đường dây phát triển nhanh cấp điện áp 22kV, cấp lại thu hẹp lại Học viên: Nguyễn Thị Năm Footer Page 7Số of hóa 126.bởi trung tâm học liệu CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Các tuyến đường dây không thường hay bị vi phạm nghiêm trọng, ảnh hưởng nhạy cảm thời tiết thay đổi, thường xuyên xảy cố mùa mưa bão.Các tuyến cáp ngầm vận hành chất lượng không đồng Đại đa số tuyến xây dựng trước xuống cấp, không đảm bảo chất lượng( cách điện kém, tiết diện nhỏ ) nên bị cố thời gian điện thường bị kéo dài c Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt Hiện lưới phân phối chủ yếu lưới 10kV (chiếm 16%), lưới 35kV (chiếm 40,5%), việc lắp đặt dao cách ly(DISCONNECTING SWITCH- DS) cấp điện áp 10kV, 35kV lớn, cầu dao cắt tải (LOAD BREAK SWITCH- LBS) chiếm tỷ trọng nhỏ Còn với lưới 22kV (chiếm 43,5%) thiết bị đóng cắt chủ yếu sử dụng dao cắt tải (LBS), nhiều trạm biến áp phân phối 22kV có lắp đặt thiết bị mở vòng (Ring main Unit- RMU) Ngoài ra, số vị trí lưới phân phối có sử dụng số thiết bị đóng cắt khác như: máy cắt (Circuit Breaker- CB), Reclosed, cầu chì tự rơi Nhận xét: Hiện lưới điện phân phối huyện Phổ Yên tồn cấp điện áp: 10kV, 22kV, 35kV Về đường dây, đường dây không chủ yếu, đường cáp ngầm chiếm tỷ lệ không đáng kể Hiện tượng đan chéo hệ thống điện 10kV, 22kV 35kV gây nhiều khó khăn cho việc thiết lập cấu trúc lưới điện công tác quản lý vận hành lưới điện huyện.Lưới 10kV tình trạng xuống cấp, tồn nhiều tiết diện dây dẫn gây khó khăn cho vệc thiết lập phương thức vận hành linh hoạt, hiệu Nhiều tuyến đường dây qua xóm làng có mật độ dân cư lớn, hành lang tuyến đường dây không đảm bảo, vừa mỹ quan vừa vi phạm quy định an toàn cung cấp điện Trong năm gần lưới điện phân phối địa bàn huyện xây dựng phát triển với tốc độ cao, phù hợp với nhu cầu tăng trưởng phụ tải Mặt khác, Công ty Điện lực Thái Nguyên có kế hoạch tập trung đầu tư, chuyển đổi Học viên: Nguyễn Thị Năm Footer Page 8Số of hóa 126.bởi trung tâm học liệu CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page of 126 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật lưới điện phân phối 10kV, 35kV sang 22kV phù hợp với định 149NL/KHKT Bộ Năng Lượng (nay Bộ Công Thương) Tuy nhiên, cân khả vốn đầu tư hàng năm sở lập kế hoạch cấp điện để đảm bảo trì cấp điện cho khách hàng với thời gian cắt điện nhất, trình chuyển đổi cấp điện áp phân phối chuẩn 22kV cần thực thời gian dài Trong năm từ 1996 đến nhờ có cải tạo nâng cấp lưới điện phân phối mà lưới điện phân phối huyện Phổ Yên cải thiện đáng kể tình trạng vận hành, giảm tổn thất điện cho toàn khu vực huyện Phổ Yên 1.2.2 Tình hình sử dụng điện Theo số liệu thống kê,diễn biến tiêu thụ điện qua năm từ 2005 trở lại điện thương phẩm năm sau cao năm trước Các mức tăng tập trung vào chủ yếu thành phần ánh sáng sinh hoạt, công nghiệp thương mại dịch vụ Quy luật phù hợp với chế thị trường sách đổi kinh tế huyện Phổ Yên Bảng 1.2: Tình hình tiêu thụ điện huyện phổ Yên qua năm Năm Điện nhận (triệu kWh) 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 1.550,5 1.834,4 1.993,2 2.190,7 2.299,3 2.549,0 2.852,8 Điện thương phẩm(triệu kWh) 1.270,0 1.535,3 1.689,0 1.949,5 2.044,8 2.271,9 2.531,6 Tăng trưởng điện TP (%) 16 20,8 10 15,4 4,9 11,0 11,4 Nếu so sánh với tổng sản lượng điện thương phẩm toàn Công ty Điện lực Thái Nguyên, điện thương phẩm huyện Phổ Yên chiếm khoảng 10% Về khách hàng sử dụng điện: Hầu hết khách hàng huyện Phổ Yên sử dụng điện cho nhu cầu sinh hoạt 1.3.Tình hình vận hành lƣới điện phân phối huyện Phổ Yên thống kê cố lƣới điện năm 2005- 2011 Học viên: Nguyễn Thị Năm Footer Page 9Số of hóa 126.bởi trung tâm học liệu CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 10 of 126 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Số liệu thống kê cố lưới điện huyện Phổ Yên năm gần trình bày bảng 1.2 Các số liệu cố tham khảo báo cáo tổng kết công ty điện lực Phổ Yên Qua số liệu báo cáo,tình trạng cố xảy nhiều toàn hệ thống có xu hướng gia tăng qua năm cố lưới Bảng 1.3: Sự cố vĩnh cửu đường dây không trung Năm 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Tài sản công ty Số vụ Thời gian 18 48,50 14 42,25 23 62,5 20 55,6 19 50,5 21 58,5 18 48,50 Xuất s.cố 8,92 6,94 11,4 9,91 9,26 10,5 8,92 Tài sản khách hàng Số vụ Thời Xuất gian s.cố 4,0 3,5 0 5,5 4,00 3,5 4,0 Tổng hợp T.gian/ vụ 2,96 2,24 2,87 2,11 2,0 2,5 2,4 Xuất s.cố 18,7 16,30 21,54 6,47 8,2 11,5 7,25 1.4.Phân tích đánh giá cần thiết phải đầu tƣ cải tạo tự động hóa lƣới điện phân phối Như phần trình bày, lưới phân phối trung huyện Phổ Yên vận hành với nhiều cấp điện áp khác nhau, kết cấu lưới phức tạp nên gây nhiều khó khăn cho việc quản lý vận hành Thiết bị đóng cắt phần lớn cầu dao phụ tải tủ cầu dao phụ tải RMU Đây thiết bị thao tác đóng cắt tay, khả xử lý cấp điện cố hoàn toàn phụ thuộc vào người vận hành dẫn đến xuất cố cao, thời gian xử lý cố kéo dài chưa đáp ứng tiêu tổn thất công ty giao Ngoài gây thiệt hại khác trị xã hội, thiệt hại kinh tế Đây hạn chế lưới điện huyện Phổ Yên tỉnh Thái Nguyên cần khắc phục Sự tăng trưởng mức sống phát triển sản xuất đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện ngày cao lưới điện Để nâng cao chất lượng phục vụ, Học viên: Nguyễn Thị Năm Sốofhóa trung tâm học liệu Footer Page 10 126 10 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 64 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật Tính toán sản lƣợng điện bán đƣợc lắp đặt DAS Phân lộ 473E6.7 thành phân vùng, cố xảy phân vùng thứ Vïng Vïng Vïng Vïng §iÓm nèi vßng MC Hình 3.4: Phân vùng lộ 473E6.7 Học viên: Nguyễn Thị Năm Số64 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 64 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 65 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật Bảng 3-7 Công suất tải phân vùng tính bảng sau: Số máy BA/1lộ Số RMS/1lộ Công suất Tb/1lộ Số phân vùng Hệ số tải Công suất tải/ phâna vùng(KVA ) e =c Công suất đặt/1 phân vùng f = d/e a b c d g h =f x g Lộ 473E6 15 12,157 3,039 0,40 1,216 Công suất tải/ phân vùng (KW) i =h * 0,85 (cos sФtb =0,85) 1,033 - Công suất tải phân đoạn trung bình là: 1,033kW Sản lượng điện tiết kiệm lần cố lắp đặt DAS tính sau: P tải (KW) Vùng Vùng Vùng Vùng Tổng - 1,033 1,033 1,033 1,033 4132 T trước (phút) T có DAS (Phút) Δt (Phút) 78 108 2 76 106 108 106 Thời gian xử lý cố: Số vụ cố/1 lộ năm: Sản lượng điện tiết kiệm năm ( = số vụ x điện tiết kiệm TB vụ lộ) Điện tiết kiệm/ vụ lộ (KWh) 1286.93 1794.93 0.00 1794.93 4876,79 1.8h 1.96 vụ 9,558.51kWh Sau lắp đặt hệ thống DAS cho lộ đường dây 473E6.7 lưới điện Làm việc tin cậy Việc phát cố thao tác chuyển đổi nguồn công tác cố nhanh gọn, dễ thao tác, giảm thời gian điện phụ tải liên quan, tăng sản lượng Học viên: Nguyễn Thị Năm Số65 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 65 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 66 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật điện thời gian điện giảm Do việc ứng dụng DAS lưới điện huyện Phổ Yên cần thiết CHƢƠNG PHÂN TÍCH TÀI CHÍNH KINH TẾ 4.1.Phƣơng pháp luận Như ta biết việc áp dụng hệ thống DAS đem lại hiệu sau: 4.1.1.Giảm thời gian ngừng cung cấp điện cố Hiện – có cố, phận thao tác phải thực việc sau: + Đến khu vực điện + Tìm vùng cố lưới + Cô lập vùng cố khôi phục cấp điện trở lại cho lưới điện Các việc người vận hành thao tác Thời gian ngừng cấp điện cố theo thống kê hàng năm tính trung bình ( xem chương 1) sau: - Đối với đường dây không: T = 2,55h/ vụ = 153 phút / vụ - Đối với đường cáp ngầm : T = 1,80 h/ vụ = 108 phút / vụ Khi áp dụng hệ thống DAS – việc phát hiện, cách ly cố phục hồi cấp điện cho phần không bị cố thực tự động Thời gian tự động xử lý cố đường trục khoảng phút Nếu tính thời gian người vận hành kiểm tra tín hiệu máy tính nên lấy thời gian tối đa : phút / trục cáp ngầm phút / DDK ( có số phân vùng lớn) Thời gian tiết kiệm ứng dụng DAS - phút / vụ Loại đường trục Cáp ngầm Đ DK Hiện 108 153 Khi áp dụng DAS Thời gian tiết kiệm 106 150 Thời gian so sánh 98% 98% 4.1.2.Tiết kiệm sản lƣợng điện không bán đƣợc cố điện Đối với đƣờng cáp ngầm: Học viên: Nguyễn Thị Năm Số66 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 66 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 67 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật - Lượng điện tiết kiệm tính cho lần cố đường trục là: 4876,8 kWh - Sản lượng điện tiết kiệm tính cho đường trục năm ứng dụng DAS là: 08 (lộ) x 1,96 (sự cố/1 lộ,năm) x 4876,8 kWh ≈ 76,468.224 kWh Đối với đƣờng dây không: - Lượng điện tiết kiệm tính cho lần cố đường trục là: 2.606,5 kWh - Sản lượng điện tiết kiệm tính cho đường trục năm ứng dụng DAS là: 03 (lộ) x 3,15 (sự cố / lộ,năm) x 2.606,5 kWh ≈ 24,631.425 kWh Tổng điện tiết kiệm đƣợc giảm thời gian sử lý cố là: 76,468.224 kWh + 24,631.425 kWh = 101,099.65 kWh 4.1.3.Tăng đƣợc khả tải điều khiển tối ƣu việc phân bố công suất lƣới - Dự án DAS Phổ Yên cải thiện khả truyền tải cho phép điều khiển tối ưu chế độ hệ thống điện Có điều dự án DAS trang bị thiết bị đóng cắt tự động, điều khiển thời gian thực, kịp thay đổi phù hợp với biến động phụ tải lưới điện chế độ xác lập Điều thực lưới có thiết bị vận hành tay Thông thường, đường trục mạch vòng đơn, hệ số tải đường trục 50%, 50% lại để dự phòng cố đường dây phân phối Khi tăng số mạch vòng trục, kết hợp với việc điều khiển tối ưu trào lưu công suất phụ tải đường dây tự động máy tính (DAS), tăng hệ số tải đường trục Trong hình 4-1, xem xét hệ số tải đường trục gồm phân vùng S1- S2 - - S5 trường hợp số điểm nối mạch vòng đường trục tăng dần lên từ lên điểm Giả thiết - Công suất phụ tải phân vùng đường trục tương đương Học viên: Nguyễn Thị Năm Số67 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 67 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 68 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật - Tải đường dây phân phối khác sẵn sàng cấp cho phân vùng bị cố qua điểm mạch vòng có khả (1)Tác dụng số điểm đấu vòng Khi có cố lưới, đường trục không bị cố việc cấp điện cho phụ tải mình, phải tải thêm dòng điện (If) để cấp cho đường dây bị cố Trong trường hợp tải đường trục dòng điện định mức (In), dòng điện cực đại (Imax) đường trục là: Imax = In + If (1) Tỉ số In Imax sau: In / Imax = In / (In + If) (2) Giả sử Ln số lượng điểm nối mạch vòng, dòng điện đáp ứng thời điểm cố (If) dòng điện ban đầu (In) là: If = In / Ln .(3) Tương quan dòng điện ban đầu dòng điện tải cực đại (2) là: In / Imax = Ln / (Ln + 1) .(4) (2)Tác dụng số lượng vùng Xét đường trục chia thành Sn phân vùng có công suất phụ tải vùng tương đương Số lượng phân vùng nhiều công suất phụ tải vùng nhỏ - dòng điện cần hỗ trợ từ mạch vòng khác phân vùng bị cố If nhỏ Khả truyền tải đường trục chia làm phần: -Phần 1: khả tải đường trục cấp điện cho phụ tải -Phần 2: khả tải đường trục cần dự phòng để hỗ chợ cho mạch khác cố Khi phần nhỏ – việc đồng nghĩa với việc tăng khả tải đường trục Theo số liệu tính toán chuyên gia Nhật Bản, hệ số phụ tải tăng đến khoảng 70%, chí áp dụng điều khiển tự động máy tính mức độ cao, tăng hệ số phụ tải lên quãng 80% Bảng 4-1: Tăng tải số mạch vòng Ln số vùng Ls Học viên: Nguyễn Thị Năm Số68 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 68 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 69 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật Ln 3 3 Sn 5 5 In/Imax 44% 62% 71% 76% 0% 60% 67% 69% 71% Hiện lưới điên Phổ Yên chủ yếu thực lộ có điểm nối vòng Tương lai đến 2015, sau lộ lắp DAS vận hành 22kV, lộ cải tạo để tăng số điểm nối liên thông lên điểm / 1lộ Trong phần tính hiệu kinh tế khả tải đường trục tăng lên – lấy giá trị tỷ lệ In/Imax mức 62% Giá trị tăng khả tải so với mức dự phòng 50% là: 62% - 50% = 12% Hiệu kinh tế việc tăng khả tải lên 12% ước tính sau: LỢI NHUẬN TĂNG KHẢ NĂNG TẢI CỦA LƯỚI (Triệu đồng) Năm Doanh thu điện Lợi nhuận KD điện Tỷ lệ lợi nhuận% 2005 270.981,22 12.089,8 4,5 2006 320.391,87 10.223,95 3,2 2007 397.754,16 7.923,6 2,1 2008 401.234,12 8.245,5 2,1 2009 415.567,6 9.017,6 2,2 2010 427.600,1 9.673,38 2,3 2011 470.882,07 10.657,52 2,3 Bình quân tỷ lệ lợi nhuận: 2,67 Phạm vi ứng dụng DAS lưới là: - 40% Doanh thu điện năm tính cho năm thứ ứng dụng DAS với tỷ lệ tăng doanh thu 15% năm: 682.799 triệu đồng - Doanh thu điện ước tính cho khu vực ứng dụng DAS năm thứ là: 273.111,6 triệu đồng Học viên: Nguyễn Thị Năm Số69 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 69 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 70 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật 4.1.4.Giảm tổn thất điện Hệ thống DAS điều khiển vận hành lưới điện theo thời gian thực nên cho phép vận hành tối ưu hệ thống điện Bên cạnh việc tăng khả tải, tổn thất lưới cải thiện Học viên: Nguyễn Thị Năm Số70 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 70 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 71 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật Theo số liệu báo cáo tổng kết công tác hàng năm Điện lực Phổ Yên, tổn thất lưới điện sau: Năm 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Tổn thất (%) 12,27 10,25 8,25 7,19 6,84 6,05 5,86 So sánh (%) - -2,02 -2,00 -1,06 -0,35 -0,33 -0,28 Những năm 2006 đến 2011 có tỷ lệ tổn thất giảm so với năm trước việc đầu tư cho lưới trung triển khai với khối lượng lớn theo dự án cải tạo lưới điện ADB Hiện nay, tổn thất kỹ thuật lưới trung khoảng 3% Ước tính sau áp dụng DAS, tổn thất lưới trung khu vực giảm khoảng 10% Như vậy, tính theo tổn thất chung cho toàn lưới khu vực áp dụng DAS là: 3% x 10% = 0,3% 4.1.5.Giảm chi phí quản lý vận hành O&M Việc áp dụng DAS ứng dụng công nghệ tiên tiến quản lý vận hành lưới điện tất yếu dẫn đến giảm công nhân rút ngắn thời gian thực công việc so với việc sau Do giảm chi phí quản lý vận hành Việc xác định hiệu kinh tế ước tính tiết kiệm theo chi phí tiền lương, tiền ăn ca bảo hiểm xã hội- y tế theo số liệu tổng kết năm 2011 điện lực Phổ Yên tương ứng với phạm vi đặt DAS chiếm khoảng 40% sau: Chi phí tiền lương 10.084 Triệu đồng Tiền ăn ca 1.386 Triệu đồng BHXH, BHYT, KPCĐ 605 Triệu đồng Tổng cộng Học viên: Nguyễn Thị Năm Số71 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 12.075 Triệu đồng 71 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 72 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật Nếu xét chi phí O&M cho khu vực đồng tổng chi phí O&M phạm vi lắp đặt DAS là: 12.075 Triệu đồng x 40% = 4.830 Triệu đồng Giả thiết lắp đặt DAS, giảm 20% chi phí O&M Chi phí tiết kiệm là: 4.830 triệu đồng x 20% = 966 triệu đồng 4.1.6.Thu hồi đƣợc tủ RMU chuyển sang dự án khác Phổ Yên Do lắp đặt thiết bị DAS thay số vị trí tủ RMU lưới cáp ngầm Số lượng tư RMU thu hồi chuyển sang dự án cải tạo xây dựng lưới điện Theo số lượng tính toán, số lượng RMU thu hồi 31 tủ- tương đương với số lượng mà Công ty Điện lực Phổ Yên cần sử dụng thêm khoảng năm Giá trị thiết bị thu hồi ước tính 85% thiết bị mới, với giá tạm tính 7.200USD/tủ tính sau: 25 tủ x 7.200 USD/ tủ x 21.000 đ/ USD x 85% = 3.213 triệu đồng 4.2: Phƣơng pháp phân tích Công trình tiến hành phân tích tài chính, kinh tế theo phương pháp tổ chức phát triển giới (UNIDO), với tiêu chuẩn sau: Tỷ suất hoàn vốn nội (IRR) suất lợi tức mà dòng hiệu ích (B) chi phí (C) suốt trình dự án NPV = Trong đó: Bt: Tổng dòng hiệu ích năm thứ t Ct: Tổng dòng chi phí năm thứ t n : Đời sống kinh tế công trình i : Tỷ suất tính toán IRR Giá trị lợi nhuận ròng NPV tổng hiệu số dòng hiệu ích chi phí chiết khấu với tỉ lệ chiết khấu cho trước Công trình coi hiệu NPV>0 Tỷ suất lợi nhuận ròng: Là tỷ số NPV với vốn đầu tư qui đổi Công trình coi hiệu tỷ suất >0 Học viên: Nguyễn Thị Năm Số72 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 72 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 73 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật Tỷ số hiệu ích – chi phí B/C: Là tỷ số dòng hiệu ích dòng chi phí suốt đời sống kinh tế dự án với tỷ suất chiết khấu cho trước Công trình coi hiệu tỷ suất >0 Thời gian hoàn vốn: Đối với phân tích tài chính, cần phải xác định lịch trình thời gian trả nợ hết vốn vay thông qua khoản thu từ công trình, vào bảng cân thu – chi tài Phân tích độ nhạy: Bất đề án lập sở dự kiến cho trước, nhiều dự đoán ban đầu không xác nên cần xem xét thêm tài – kinh tế công trình biến đổi thông số đầu vào bị biến đổi bất lợi Đối với công trình lưới điện thông số vốn đầu tư tăng , tỷ suất vay lãi ngân hàng tăng lượng điện bán giảm 4.3.Phân tích tài – kinh tế dự án 4.3.1.Mục đính phân tích – tài dự án Phân tích tài – kinh tế dự án nhằm tính toán toàn hiệu chi phí công trình quan điểm chủ đầu tư công trình Qua đánh giá khả thực mặt thương mại đề án, xem xét mức độ sinh lợi công trình có đủ khả hoàn vốn(cả gốc lẫn lãi) hay không với điều kiện vay vốn ngân hàng Qua kiến nghị số điều kiện để dự án đảm bảo mặt tài 4.3.2.Các giả thiết đƣa vào tính toán Tiến hành tính toán phân tích quan điểm doanh nghiệp ngành điện: - Tống vốn đầu tư xây dựng công trình : 135.203 triệu đồng - Năng lượng điện dự kiến bán thêm : 0,92 triệu kWh/năm - Chi phí vận hành lấy 1,5% tổng vốn đầu tư - Lãi suất vay vốn nước 7,2% năm - Lãi suất vay vốn nước 2,0% năm - Thời gian ân hạn : năm - Thời gian dự án : 20 năm - Thuế doanh nghiệp : 32% Học viên: Nguyễn Thị Năm Số73 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 73 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 74 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật - Thuế VAT : 10% - Giá điện cố : 20 lần giá bán - Điện tổn thất đường dây trung áp Trạm biến áp : 11,5% năm (gồm tổn thất cố điện) - Giá điện: Theo giá qui định ngành Từ năm 2006 giá bán điện tương đương 0,07 USD/kWh Các thông số tính toán mô hình lƣới điện điển hình: - Tổng dung lượng MBA khu vực đặt DAS: 102.576kVA - Tổng công suất đặt MBA toàn Huyện Phổ Yên: 270.767 kVA - Tỷ lệ khu vực đặt DAS lưới điện Huyện Phổ Yên: (102.576/270.767) x 100% =38% 4.3.3.Kết tính toán Kết tính toán cho thấy với hệ số chiết khấu i=8% + Hệ số hoàn vốn nội (IRR) 10,45% + NPV = 33,539 tỷ đồng + Thời gian hoàn vốn 14 năm 4.4.Kết luận Hiệu kinh tế thu thực dự án DAS dễ dàng nhận thấy dựa tiêu chí sau: + Doanh thu bán điện tăng thêm thời gian điện giảm + Tăng khả tải lưới điện + Hạn chế tổn thất điện + Giảm chi phí quản lý quản lý vận hành + Giá trị thiết bị thu hồi chuyển sang dự án khác Học viên: Nguyễn Thị Năm Số74 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 74 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 75 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật CHƢƠNG GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN LƢỚI ĐIỆN CHO HUYỆN PHỔ YÊN 5.1.Đối với lƣới điện trung áp phân phố - Đối với khu vực áp dụng giải pháp khác để phù hợp với đặc thù riêng khu vực Tránh đầu tư lãng phí không hiệu 5.1.1 Đối với khu vực đông dân cƣ - Các khu vực thường có mật độ dân cư lớn, không quy hoạch tổng thể, không gian để phát triển lưới điện Do để cao hiệu công tác vận hành cần phải hạ ngầm toàn phần lưới điện trung áp khu vực - Trong kết cấu lưới điện ngầm có xác định vùng phụ tải vùng cần phải xác định điểm nút trung tâm phụ tải để xây dựng trạm cắt trung gian Để chia vùng bảo vệ giảm lộ xuất tuyến trạm 110kV, giảm chiều dài đường cáp 5.1.2.Đối với khu đô thị quy hoạch - Do khu vực có quy hoạch ổn định, mặt khác không gian khu vực rộng, để giảm vốn đầu tư khu vực cần sử dụng đường dây dùng cáp trung bọc, loại cáp vặn xoắn để giảm khoảng cách đảm bảo mỹ quan - Kết cấu cột đỡ dùng loại cột vật liệu nhựa tổng hợp có kiểu dáng phù hợp với mỹ quan trung dễ lắp đặt thay 5.2.Đối với trạm biến áp phân phối Trong phần tác giả xin đề xuất số Mô hình trạm biến áp phân phối: Kiểu trạm ngầm, trạm biến áp cột, áp dụng cho khu vực đông đúc dân cư địa điểm đặt trạm biến áp 5.2.1: Mô hình trạm biến áp kiểu cột – trạm biến áp vỉa hè Phổ Yên - Đối với khu vực dân cư phát triển nhanh, công suất cấp điện khu vực tăng nhanh, số khu vực thiếu công suất cấp điện Cần phát triển số lượng trạm biến áp để tăng cường công suất cấp điện cho khu vực Mô hình trạm biến áp kiểu cột áp dụng cho khu vực mặt phố để lắp đặt thay cho mô hình trạm biến áp treo Học viên: Nguyễn Thị Năm Số75 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 75 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 76 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật 02 cột Mô hình trạm biến áp đề suất sử dụng thiết bị SIEMEN – Tủ trung có kích thước nhỏ gọn có độ an toàn cao - Không gian chiếm chỗ trạm biến áp thay đổi theo vị trí cụ thể cho hợp lý với kiến trúc không gian tổng thể, khoảng cách trạm biến áp tủ điện cao đặt cách xa tùy theo vị trị khu vực Do ảnh hưởng đến mỹ quan chung khu vực nhỏ * Ƣu điểm: - Ưu điểm mô hình trạm biến áp kiểu tiết kiệm tối đa khoảng không gian có kiểu dáng đại Phù hợp để áp dụng mô hình tự động hóa lưới điện phân phối đại hóa lưới điện - Công suất tối đa cho mô hình trạm biến áp kiểu cột là: 630kVA - Vận hành an toàn, đảm bảo mỹ quan chung cho khu vực Dễ dàng thực khu vực chật hẹp không cho phép lắp đặt mô hình trạm biến áp khác * Nhƣợc điểm: - Vốn đầu tư ban đầu cao - Công suất tối đa để lắp đặt cho trạm biến áp kiểu này: 630 kVA 5.2.2 Mô hình trạm biến áp phân phối ngầm Do số khu vực nội huyện chặt hẹp, dân cư buôn bán đông đúc, nên việc lắp đặt trạm biến áp cột thực Trạm biến áp phân phối kiểu ngầm đề cập đến để khắc phục giải pháp Phần xây dựng trạm - Trạm biến áp ngầm đặt sâu lòng đất độ sâu 2,5m Xung quanh đổ bê tông cốt thép cạnh với chiều dày từ 7-12cm Xung quanh trạm có hệ thống thoát nước thoát khí bố trí đảm bảo đối lưu không khí Các đường ống thoát khí sử dụng ống nhựa cứng siêu bền Ф165+ quạt thông gió cưỡng bức, ống ngoi lên mặt đất cố định vị trí cột có - Lối lên xuống thiết kế thang trèo có nắp đậy + khóa Diện tích lối lên xuống đảm bảo đủ rộng để vận chuyển MBA thiết bị trình lắp đặt vận hành sau Kích thước tối đa là: 2mx2m Học viên: Nguyễn Thị Năm Số76 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 76 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 77 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật - Các vị trí cáp vào, sâu trạm để tránh việc úng ngập nước Phần hệ thống thoát nước thoát khí thiết kế đảm bảo thông thoáng cho TBA *Ƣu điểm - Trạm biến áp kiểu ngầm giải hạn chế mặt địa hình, nơi không gian vị trí để bố trí trạm biến áp Hoặc nơi có không gian tập trung đông dân cư đảm bảo mỹ quan chung Các vị trí áp dụng là: Trên vỉa hè rộng, khu vực vườn hoa công cộng, giải phân cách - Có khả tăng cường công suất MBA cần thiết Công suất tối đa dự kiến cho mô hình trạm biến áp kiểu 1000KVA * Nhƣợc điểm: - Vốn đầu tư cao, yêu cầu kỹ thuật phần xây dựng cần phải đảm bảo khắt khe - Khó khăn lắp đặt điểm đầu cáp vào - Không áp dụng cho vùng úng ngập sâu ( khoảng 0,5m) 5.3.Đối với lƣới điện phân phối hạ hệ thông công tơ - Do đặc điểm phát triển đặc thù riêng khu vực, nên chia làm hai loại sau: 5.3.1.Đối với khu đô thị mới, khu có quy hoạch ổn định - Đối với khu vực có quy hoạch ổn định, không gian rộng phần đường trục hạ sử dụng mô hình lưới điện phân phối ngầm, có sử dụng sơ đồ liên thông tạo mạch vòng tủ phân phối đường trục - Hệ thống đo đếm cho khu vực sử dụng loại tủ đo đếm đưa hộ sử dụng điện 5.3.2.Đối với khu vực dân cƣ có sẵn, phát triển không đồng - Đối với khu vực thực thí điểm mô hình lưới điện hạ ngầm Do dân cư phát triển không không thống phần hệ thống công tơ để tập trung tủ đo đếm đầu ngõ vị trí thích hợp, đảm bảo bán kính cấp điện hạ Giúp cho phận ghi số hàng tháng giảm công đoạn leo lên cột - Qua thực tế vận hành, mô hình đảm bảo an toàn cho công tác vận hành, tổn thất điện giảm đáng kể, trước cải tạo tổn thất khoảng từ 8-12% Nhưng thực tế vận hành sau Học viên: Nguyễn Thị Năm Số77 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 77 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 78 văn of 126 Luận thạc sĩ kỹ thuật cải tạo khu vực tổn thất điện giảm xuống khoảng 3-5%, vận hành ổn định đảm bảo mỹ quan khu vực 5.4: Các đánh giá nhận xét - Việc đầu tư phải thực cách đồng có quy hoạch tổng thể Để thực mô hình cần phải có khảo sát chi tiết áp dụng cụ thể phù hợp với đặc thù khu vực - Để đầu tư đồng lưới điện phân phối cho tiểu khu Huyện Phổ Yên cần thiết, để đảm bảo điện an toàn Học viên: Nguyễn Thị Năm Số78 hóa Footer Page of 126.trung tâm học liệu 78 CHK 13- TBM&NMĐ http://www.lrc.tnu.edu.vn/ ... ti trung tõm iu Sự cố l-ới phân phối Phát cố thông tin trạm (Máy cắt/rơle Phát cố Phục hồi tự động thiết bị rơle phát cố FDR Phục hồi phía nguồn đoạn cố -Cấp điện tự động từ điểm nối vòng theo... theo tính toán máy tính theo điều kiện tối -u l-ới điện -Cân công suất đ-ờng trục - Duy trì điện áp phân phối - Phát vùng cố Tính toán trình tự đóng cắt Thao tác đóng cắt Cấu hình l-ới tối -u... TBM&NM http://www.lrc.tnu.edu.vn/ Header Page 13 of 126 Lun thc s k thut Giai Đoạn Trạm phân phối Đ-ờng dây phân phối FCB SW SW CB FSP FSP FSP FDR/RTU FSP FDR/RTU Cáp thông tin Giai đoạn TRD TCR TCR