ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN

An ninh hệ thống nói lên khả năng đáp ứng với các nhiễu loạn xảy ra trong chính hệ thống đó, do vậy liên quan với hệ thống ở trạng thái động. Chú ý rằng hầu hết tất cả các kỹ thuật hiện có dùng vào việc tính toán độ tin cậy của hệ thống điện nằm trong phạm vi đánh giá đáp ứng tĩnh.An ninh hệ thống nói lên khả năng đáp ứng với các nhiễu loạn xảy ra trong chính hệ thống đó, do vậy liên quan với hệ thống ở trạng thái động. Chú ý rằng hầu hết tất cả các kỹ thuật hiện có dùng vào việc tính toán độ tin cậy của hệ thống điện nằm trong phạm vi đánh giá đáp ứng tĩnh.An ninh hệ thống nói lên khả năng đáp ứng với các nhiễu loạn xảy ra trong chính hệ thống đó, do vậy liên quan với hệ thống ở trạng thái động. Chú ý rằng hầu hết tất cả các kỹ thuật hiện có dùng vào việc tính toán độ tin cậy của hệ thống điện nằm trong phạm vi đánh giá đáp ứng tĩnh.

Chương 10: ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN I KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ TIN CẬY Khái niệm Hệ thống điện làm việc xuất cố, tần suất xuất cố phụ thuộc vào chất lượng thiết bị, phương thức vận hành hệ thống, yếu tố khách quan,…Để đánh giá mức độ an toàn vận hành hệ thống, người ta đưa khái niệm độ tin cậy Hình 10.1 Sự cố hệ thống Định nghĩa độ tin cậy sau: Độ tin cậy xác suất làm việc tốt thiết bị chu kỳ điều kiện vận hành thử nghiệm Độ tin cậy hệ thống điện phân loại thành hai hướng  Đáp ứng hệ thống  An ninh hệ thống Đáp ứng hệ thống Liên quan đến khả làm việc máy phát, lưới truyền tải, lưới phân phối việc cung cấp điện tới khách hàng Sự đáp ứng liên quan đến điều kiện tĩnh hệ thống An ninh hệ thống An ninh hệ thống nói lên khả đáp ứng với nhiễu loạn xảy hệ thống đó, liên quan với hệ thống trạng thái động Chú ý hầu hết tất kỹ thuật có dùng vào việc tính toán độ tin cậy hệ thống điện nằm phạm vi đánh giá đáp ứng tĩnh Xét hệ thống từ khâu phát điện ( máy phát) đến khâu phân phối, phần khác hệ thống điện đánh giá riêng biệt với theo khu vực chức tính tốn MÁY PHÁT TRUYỀN TẢI PHÂN PHỐI Hình 10.2 Mơ hình hệ thống Khi có mức đánh giá độ tin cậy hệ thống MỨC I MÁY PHÁT MỨC II TRUYỀN TẢI MỨC III PHÂN PHỐI Hình 10.3 Các mức đánh giá độ tin cậy hệ thống Mức thứ : Nghiên cứu khả hệ máy phát cấp điện cho tải Hệ thống truyền tải không xét đến mức Chỉ số tin cậy mức thứ Chỉ Số Dự Báo Mất Tải (LOLE) Chỉ Số Dự Báo Thiếu Năng lượng Cung Cấp (LOEE) Mức thứ hai : Nghiên cứu hệ thống phát hệ thống truyền tải cung cấp lượng nút tải Các nghiên cứu đánh giá hỗn hợp hệ thống Chỉ số mức II mang tính toàn cục hay cung cấp điện gồm có tần suất, thời gian, phụ tải lượng Mức thứ ba : Liên quan tới phát điện, truyền tải, phân phối để xác định tương xứng toàn hệ thống cung cấp đến khách hàng Chỉ số mức thứ ba điểm tiêu thụ số hệ thống gồm có tần suất, thời gian, tải lượng Trong giáo trình này, xét mức thứ Các số Cường độ hỏng hóc phần tử : Cường độ hỏng hóc (t) xác suất có điều kiện để thiết bị làm việc trước thời gian t phát triển thành cố đơn vị thời gian ∆t thời điểm t Hàm cường độ hỏng hóc thiết bị cơng suất Dạng hình “lòng máng”và chia thành giai đoạn : thời kỳ đầu, thời kỳ vận hành, thời kỳ thối hóa Giai đoạn xuất xưởng Giai đoạn ổn định Giai đoạn lão hố Thời gian Hình 10 Hàm hỏng hóc  Trong khoảng thời gian vận hành, cường độ hỏng hóc số Cường độ hỏng hóc giảm dần thiết bị xuất xưởng, thời gian kiểm tra, vận hành thử nghiệm Và cường độ hỏng hóc tăng dần giai đoạn lão hóa Có thể định nghĩa cường độ hỏng hóc cách đơn giản hơn: Cường độ hỏng hóc số cố đơn vị thời gian Cường độ hỏng hóc thường biểu diễn số cố xảy km chiều dài năm Cường độ sữa chữa ( ) Các thiết bị điện lực máy phát,máy biến áp,đường dây sửa chửa để làm việc lại.Trong thời gian phục vụ chúng có trạng thái như:vận hành,sự cố, sữa chữa, quy hoạch, bảo trì,… Định nghĩa cường độ sữa chữa: Xác suất có điều kiện để thiết bị sữa chữa trước thời gian t đưa vào vận hành đơn vị thời gian t Thời gian trung bình giửa hỏng hóc ( m ) Thời gian trung bình giửa hỏng hóc hay thời gian trung bình vận hành an tồn (MTBF- Mean time between failure) m = 1/ (10.1) Thời gian sửa chữa trung bình ( r ) Thời gian sửa chữa trung bình (MTTR – Mean time to repair ) r = 1/ (10.2) Xét chu kỳ cố T T=m+r UP (in) r (10.3) m Down (out) Down m1 r1 m2 T1 T2 r2 m3 T3 Hình 10 Chu trình làm việc TB Xét thiết bị trạng thái UP – trạng thái vận hành, thiết bị có thời gian vận hành m, xác xuất để thiết bị bị cố λ Sau thời gian m, thiết bị chuyển sang trạng thái Down – trạng thái sữa chữa Sau thời gian sữa chữa r, thiết bị lại chuyển sang trạng thái UP, với xác xuất  Khả sẳn sàng làm việc thiết bị Hệ số sẵn sàng: A=  (10.4)  Hệ số không sẵn sàng (FOR): A = U = FOR =   (10.5) Ví dụ : Cơng ty phân phối có 7500 máy biến áp phân phối vận hành chu kỳ 10 năm, 140 máy biến áp bị hỏng nhiều lý khác Một số lượng nhỏ chúng sửa chữa, hầu hết số lại phải thay máy Thời gian thay sửa chữa ghi lại Cộng tất thời gian sửa chữa 140 máy cho thời gian tổng cộng 7500 Từ số liệu này, sinh viên xác định số độ tin cậy hệ thống, giải thích ý nghĩa thực tế hệ số II CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN ĐỘ TIN CẬY SAIFI - Tần suất ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống System Average Interruption Frequency Index SAIFI cho biết thông tin tần suất trung bình lần điện trì khách hàng vùng cho trước Tổng số khách hàng bò điện  Tổng số khách hàng có điện N N C  i  N N i i i i – cường độ cố nút i Ni – số lượng khách hàng nút thứ i SAIDI - Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống System Average Interruption Duration Index Cho biết thời gian trung bình điện trì Thời gian khách hàng bò điện  Tổng số khách hàng có điện  N d   u N N N C i i i i ui – thời gian cắt điện hàng năm nút i Ni – số lượng khách hàng nút thứ i CAIFI -Tần suất điện trung bình khách hàng Customer Average Interruption Frequency Index Cho biết tần suất trung bình lần điện trì xảy khách hàng Trong phép tính ta quan tâm tới số lượng khách hàng lờ số lần điện Toång số khách hàng bò điện  Tổng số khách hàng bò ảnh hưởng điện N N' C  c  N N' i i c CAIDI - Thời gian điện trung bình khách hàng Customer Average Interruption Duration Index Thể thời gian phục hồi điện trì Tổng thời gian khách hàng bò điện Tổng số khách hàng bò điện  N N C a  u N  N i i i i Đối với khách hàng thực trải qua điện trì, số nói lên tổng thời gian trung bình khơng cấp điện Đây thông số hỗn hợp CAIDI chấp nhận tính số khách hàng nhân với số lần điện đếm lần ASAI - Khả sẳn sàng vận hành Average Service Availability Index Chỉ tiêu biểu diễn dạng phân số thời gian (thường phần trăm), nói lên thời gian có điện khách hàng năm hay thời gian định trước Số khách hàng yêu cầu cấp điện  Số khách hàng yêu cầu cấp điện Có thể chứng minh sử dụng công thức sau:  N 8760  u N  N 8760 i i i i ASAI  8760  SADI 8760 Ví dụ : Cho số liệu hệ thống Tổng số khách hàng : 28365 Số khách hàng điện năm : 43603 Tổng thời gian điện : 3246153 (min) Tính số độ tin cậy ASIFI - Tần số điện hệ thống trung bình Average System Interruption frequency index Chỉ số chủ yếu tính tốn độ tin cậy dựa cơng suất thay vìứ dựa số lượng khách hàng Chỉ số quan trọng phần lớn khách hàng công nghiệp hay thương mại Nó dùng cho mạng cơng cộng thể loại khách hàng khơng đa dạng Tương tự SAIFI, cho biết thơng tin tần suất trung bình điện trì Số kVA kết nối vào hệ thống bò ASIFI  Tổng số kVA nối vào hệ thống cấp điện ASIDI – Thời gian điện hệ thống trung bình Average System Interruption Duration index Chỉ số xây dựng có ý tưởng với ASIFI, thơng tin thời gian trung bình điện trì hệ thống Số phút điện ASIDI  Tổng số kVA nối vào hệ thống cấp điện ENS - Tổng điện không cung cấp hệ thống Energy Not Supplied ENS =  La(i).ui La(i) – Cơng suất tải trung bình nút thứ i ui – thời gian cắt điện năm AENS - Điện trung bình khơng cung cấp Average Energy Not Supplied Tổng điện không cung cấp  Tổng số khách hàng cấp điện L u N a(i)i i 10 MAIFI - tần suất trung bình điện thoáng qua Momentary Average Interruption Frequency index Chỉ số tương tự SAIFI, tần suất trung bình điện thống qua MAIFI  Số khách hàng bò điện thoáng qua Tổng số khách hàng cấp điện Ví dụ : Cho số liệu hệ thống Nút tải Số lượng khách CS tải trung bình Pi hàng Ni (kW) 1000 5000 800 3600 600 2800 800 3400 500 2400 300 1800 Tổng cộng Bảng 10.1 Số liệu hệ thống Số liệu cố toàn hệ thống Trường hợp Nút tải bị ảnh Thời gian điện điện hưởng d (hours) 3 3 1,5 1,5 Tổng cộng Bảng 10.2 Số liệu cố hệ thống Tính tất số hệ thống III NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN Tìm sữa chữa nhanh chóng cố:  Sử dụng thiết bị thị cố : đèn báo, dòng ngắn mạch, …  Các thiết bị dò tìm cố cáp ngầm  Các đội xử lý cố chuyên nghiệp Sử dụng thi công hot line:  Sử dụng hotline sữa chữa, bảo trì đường dây cao thế, trung thế, hạ  Máy rửa sứ nóng sứ cách điện cách hiệu với nước áp suất cao  Máy lọc dầu nóng: có khả cải thiện chất lượng dầu máy biến truyền tải mà không cần cắt điện Chỉ để điện trường hợp hợp cố lâu dài  Một phần lớn cố cố thống qua, tự phục hồi, ví dụ : quẹt; chim chóc, chuột, rắn; vầng quang; …  Các thiết bị cho phép tự đóng lại : recloser máy cắt có trang bị rơle 79 Recloser Recloser loại máy cắt trung có chức tự đóng lại Khi đường dây bị cố ( cố lần 1), recloser tác động cắt lần mở tiếp điểm Sau khoảng thời gian người vận hành cài đặt, recloser tự đóng lại ( đóng lại lần 1) Nếu cố cố thống qua, cố tự thân giải trừ ( ví dụ rắn bò lên đường dây, bị phóng điện tạo cố, rắn rơi xuống đất nên cố tự giải trừ), đó, hệ thống vận hành bình thường Nếu cố vĩnh cữu ( ví dụ bị đứt dây), Hình 10 Recloser lưới recloser tác động cắt lần 2, Số lần tự đóng lại recloser người vận hành cài đặt Một số đặc tính recloser hãng Cooper:  Thao tác đóng cắt tay tự động  Bảo vệ cố ngắn mạch  Cho phép tự đóng lại sau cố  Ghi nhận thơng số vận hành : dòng điện, điện áp, công suất, kiện …  Kết nối với máy vi tính, điều khiển từ xa Hình 10 Recloser Cooper Một tính cần lưu ý recloser phối hợp bảo vệ recloser cầu chì trung FCO, điều đặc biệt cần ý lắp đặt recloser, cài đặt thông số recloser chọn dây chảy cho FCO Hình 10.5 Phối hợp recloser cầu chì Hạn chế mức thấp số khách hàng bị điện  Sử dụng thiết bị có chức phân đoạn, cô lập cố : FCO, DS, LBS, recloser, …  Kết hợp với phương thức vận hành chuyển nguồn Ví dụ : Cho mơ hình đường dây gồm đoạn trục 1, 2, nhánh rẽ a, b, c điểm nút tải A, B, C Thông số đường dây nhánh rẽ Đường dây (f/yr) r (giờ) 0,2 0,1 0,3 Đoạn Nhánh rẽ a 0,2 b 0,6 c 0,4 Thông số tải Stt Ni Pi (kW) A 1000 5000 B 800 4000 C 700 3000 Tính số tin cậy a Sử dụng cầu chì bảo vệ cho nhánh rẽ Sử dụng cầu chì - FCO cho phép cô lập điểm cố, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ví dụ: Xét hệ thống lắp đặt FCO bảo vệ cho nhánh rẽ Tính số tin cậy, so sánh số với số trước lắp FCO b Sử dụng dao cách ly phân đoạn Dao cách ly – Disconnect Switch, hay gọi DS thiết bị phân đoạn sử dụng tương đối phổ biến Một điểm cần ý DCL cho phép đóng cắt khơng tải Khi phần hệ thống bị cố, máy cắt đầu nguồn tác động Nhân viên vận hành có nhiệm vụ kiểm tra, tìm điểm cố Nếu cố vĩnh cữu, DS phân đoạn mở ra, cô lập điểm cố thời gian sữa chữa Sau cố 10 khắc phục xong, trình tái lập thực cách mở MC đầu nguồn, đóng DS phân đoạn sau đóng đóng MC đầu nguồn Ví dụ: Cho thời gian thao tác DCL 0.5h Tính số độ tin cậy cho hệ thống sau lắp đặt DCL phân đoạn trục Chú ý : khơng tính q trình đóng, cắt MC đầu nguồn để thao tác DCL  a b A c B C c Chuyển nguồn : Rõ ràng hệ thống kết nối mạch vòng kín, vận hành hở độ tin cậy tăng lên nhiều Nó bảo đảm phía nguồn bị cố ( cố đầu nguồn, cố đường dây, …) phụ tải cung cấp điện từ hướng nguồn khác Ví dụ: Cho thời gian thao tác DCL 0.5h Tính số hệ thống kết nối thêm với nguồn dự phòng Chú ý : khơng tính q trình đóng, cắt MC đầu nguồn để thao tác DCL   a Nguồn A b B c C Nguồn DP Kiểm tra, bảo trì  Kiểm tra thường xuyên, định kỳ thiết bị lưới điện : dây dẫn, mối nối, CB, LA, …  Có kế hoạch sữa chữa, tu theo kế hoạch 11  Thay thiết vận hành theo khoảng thời gian định Kiểm tra đường dây 500Kv Nguồn : Công ty truyền tải Điện 12 ... gian cắt điện năm AENS - Điện trung bình khơng cung cấp Average Energy Not Supplied Tổng điện không cung cấp  Tổng số khách hàng cấp điện L u N a(i)i i 10 MAIFI - tần suất trung bình điện thống... số tin cậy a Sử dụng cầu chì bảo vệ cho nhánh rẽ Sử dụng cầu chì - FCO cho phép lập điểm cố, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Ví dụ: Xét hệ thống lắp đặt FCO bảo vệ cho nhánh rẽ Tính số tin cậy, ... số liệu này, sinh viên xác định số độ tin cậy hệ thống, giải thích ý nghĩa thực tế hệ số II CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN ĐỘ TIN CẬY SAIFI - Tần suất ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống System Average