Nghiên cứu mối quan hệ vốn đầu tư - độ tin cậy của lưới điện trung áp và các giải pháp nâng cao độ tin cậy

MỤC LỤC

Cầu dao phụ tải (CDPT)

CDPT có thể đóng cắt có tải nên khi thao tác không cần phải cắt điện, tránh hiện t−ợng mất điện không cần thiết của các phụ tải khi phải đổi nguồn, san tải hoặc cắt điện một phần lưới. Tuy nhiên với ưu điểm có khả năng đóng cắt có tải, giá thành thấp, trong các trường hợp ngừng điện kế hoạch, CDPT có −u điểm hơn hẳn so với các thiết bị nh− DCL th−ờng, DCLTĐ nhờ khả năng đóng cắt có tải nên đ−ợc sử dụng rộng rãi ở các khu vực có mật.

Thiết bị tự động đóng lại (recloser)

Ngoài ra recloser còn tăng độ ổn định và độ tin cậy của hệ thống điện, việc lắp đặt, thao tác và vận hành recloser lại tương đối dễ dàng nên được sử dụng phổ biến trên l−ới phân phối trung áp trên không ở Việt Nam. Trong tương lai, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của hệ thống điện, ta phải áp dụng các biện pháp tự động hoá hiện đại nh− SCADA, hệ thống tự động trạm SAS hay hệ thống phân phối tự động DAS để nâng cao độ tin cậy của lưới, đảm bảo cung cấp chất l−ợng điện năng tốt nhất cho khách hàng.

Tự động đóng nguồn dự phòng (TĐD)

TĐD của nguồn cung cấp và thiết bị đ−ờng dây, máy biến áp, máy phát, thanh góp, các phân đoạn và hệ thống thanh cái, động cơ điện thường xảy ra sau khi có bất kỳ dạng bảo vệ nào tác động hay máy cắt điện tự cắt ra. Tuy nhiên việc tự động hoá lưới điện phân phối trung áp chưa cao nên TĐD thường chỉ dùng tại các trạm truyền tải để đóng nguồn dự phòng cung cấp cho các thiết bị điều khiển, chiếu sáng sự cố.

Máy cắt (MC)

L−ới điện phân phối trung áp sử dụng hệ thống DAS có thời gian cách ly sự cố và khôi phục cung cấp điện cho các phân đoạn không bị hỏng hóc rất nhỏ, th−ờng từ vài giây đến vài phút do đó độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối trung áp phân đoạn bằng DAS rất cao. Tuy nhiên lưới phân phối một nguồn không phân đoạn có đặc điểm là độ tin cậy cung cấp điện thấp, đối với lưới phân phối một nguồn không phân đoạn, hỏng hóc bất kỳ phần tử nào trên l−ới cũng gây mất điện trên toàn l−ới, l−ới phân phối một nguồn không phân đoạn được xem như là một phần tử do đó thường chỉ được thiết kế cấp.

L−ới phân phối trung áp một nguồn phân đoạn bằng DCL

Ngoài ra, độ tin cậy của lưới phân phối có thiết bị phân đoạn còn phụ thuộc vào chính thiết bị phân đoạn, với l−ới phân phối trung áp có thiết bị phân đoạn bằng DCL th−ờng, khi xảy ra sự cố thời gian gián đoạn cung cấp điện do tìm kiếm và thao tác lớn. Thông th−ờng khi xảy ra sự cố, thời gian tìm kiếm và cô lập sự cố khá lâu do phải thành lập nhóm công tác, tìm kiếm tại hiện trường và phải thao tác tại chỗ, đối với các thiết bị phân đoạn có khả năng điều khiển từ xa thì việc xác định, cách ly phân đoạn sự cố và khôi phục cung cấp điện cho các phân đoạn còn khả năng cung cấp điện nhanh hơn, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện do việc vận hành các thiết bị phân đoạn có thể thực hiện từ xa, giảm được thời gian đến hiện trường, thao tác tại chỗ.

L−ới phân phối trung áp hai nguồn phân đoạn bằng DCL

Độ tin cậy của lưới có thiết bị phân đoạn tăng đáng kể so với lưới phân phối một nguồn không có thiết bị phân đoạn.

L−ới phân phối trung áp hai nguồn phân đoạn bằng DAS

Khi xảy ra sự cố ở nguồn thì các phụ tải trên l−ới sẽ đ−ợc cung cấp điện từ nguồn còn lại, khi sự cố trên một phân đoạn bất kỳ thì phân đoạn sự cố sẽ đ−ợc cách ly, các phân đoạn còn lại đều được cấp điện bình thường. Khi số l−ợng phân đoạn càng nhiều thì số l−ợng phụ tải mất điện khi xảy ra sự cố trên một phân đoạn càng nhỏ, tuy nhiên khi số l−ợng các thiết bị phân đoạn càng nhiều thì chi phí đầu t− càng lớn, không kinh tế.

Mối quan hệ giữa vốn đầu tư-độ tin cậy lưới

Mô tả bài toán

    Mỗi nút đều có phụ tải, số thứ tự nút đ−ợc đánh số liên tục từ 1 đến n, số thứ tự của nhánh đ−ợc lấy theo số thứ tự nút cuối, tính theo h−ớng cấp từ nguồn. Giả thiết kỳ vọng thiếu hụt điện năng ∆E0 mỗi năm của lưới điện khi không đặt các thiết bị phân đoạn trong thời gian dự kiến thu hồi vốn (m năm) của các thiết bị phân đoạn là bằng nhau. Xuất phát từ chỉ tiêu giá trị hiện tại của lãi ròng khi xem xét hiệu quả của việc lắp đặt TBĐC trên cở sở phương pháp điều tiết hiệu quả hoạt động PBR.

    Theo [2,35], giá mất điện đ−ợc lập cho từng loại phụ tải: phụ tải dân dụng, phụ tải doanh nghiệp các loại, cho từng nguyên nhân mất điện (mất điện do kế hoạch, sự cố), từng cấp của hệ thống điện.

    Bảng 3.1: Giá mất điện ở Canada ($/kWh)
    Bảng 3.1: Giá mất điện ở Canada ($/kWh)

    Ph−ơng pháp quy hoạch phi tuyến xấp xỉ

      Trên miền lớn hàm phi tuyến đ−ợc thay thế xấp xỉ bằng tổng các hàm tuyến tính Fi(xi) hoặc Φjk(xik) với các biến xik xác định tùy thuộc vị trí điểm chia và số khoảng chia. Nhận biết dạng hàm Fi(xi) hoặc Φjk(xik) trong hàm mục tiêu và các ràng buộc, dạng hàm thứ i có thể ở dạng giải tích, dạng đồ thị hoặc nhận đ−ợc từ các số liệu thực nghiệm. Có thể đặt bài toán nh− sau: hãy xét tất cả các khả năng lắp đặt thêm TBĐC vào một HTCCĐ sao cho vốn đầu t− vào TBĐC đ−ợc thu hồi sớm hơn thời gian Tyc định trước.

      Lời giải của bài toán sẽ là phương án đặt TBĐC vào mọi vị trí có hiệu quả với thiết bị có thời gian thu hồi vốn đều không v−ợt quá thời gian hạn định, sau đó xem xét hàm Z, ph−ơng án nào có Z max là ph−ơng án tối −u.

      Hình 3.2: Tuyến tính hóa từng khúc hàm phi tuyến
      Hình 3.2: Tuyến tính hóa từng khúc hàm phi tuyến

      Tính toán, so sánh các phương án nâng cao độ tin cậy dựa trên mối quan hệ giữa ĐTC-Vốn đầu t− cho một

      Các giả thiết để so sánh nâng cao độ tin cậy cho lưới điện

      - Giá bán điện bình quân của các khu vực đ−ợc tính theo giá bán bình quân năm 2007 do Tập đoàn Điện lực Việt Nam cung cấp.

      Đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

      Các giải pháp nâng cao độ tin cậy chung cho hệ thống cung cấp điện Nâng cao độ tin cậy cho HTCCĐ luôn là yêu cầu cấp thiết đặt ra cho người làm

      Trong các thiết kế cấp điện và tính toán kinh tế - kỹ thuật của ph−ơng án, yếu tố thiệt hại sản xuất do việc gián đoạn cung cấp điện gây ra đã đ−ợc quan tâm và là một thành phần trong chi phí tính toán. O - Chi phí vận hành (nhiên liệu và tổn thất điện năng- Operation cost) R - Tổn thất độ tin cậy (risk cost). Quá trình tối −u hoá phát triển l−ới điện thực hiện làm ba b−ớc:. a) Chọn các phương án theo các tiêu chuẩn đã định. b) So sánh các ph−ơng án theo tiêu chuẩn C và R, bỏ qua O, chọn các ph−ơng án tèt. Kinh nghiệm cho thấy, các ph−ơng án có C + R thấp nhất cũng sẽ là các ph−ơng. án có C + R + O thấp nhất, cho nên việc phân chia nh− vậy có suất thực hiện theo an toàn sẽ rất nhanh. ở b−ớc c) phân bố công suất thực hiện theo kinh tế sẽ lâu hơn nh−ng cho số ph−ơng án ít hơn. Mô hình Monte Carlo cho l−ới điện sẽ cho kết quả về phân bố xác suất của dòng công suất trên đ−ờng dây và kỳ vọng điện năng cung cấp bởi mỗi máy phát với chi phí tương ứng.

      Trong nhiều trường hợp khi so sánh các phương án theo chỉ tiêu kinh tế cơ bản đã chấp nhận các phương án được so sánh có mức độ tin cậy ngang nhau, nhưng giả thiết này là không phù hợp với thực tế.

      Các giải pháp tăng cường độ tin cậy ở lưới phân phối điện Việt Nam

        Nh− vậy, nâng cao năng lực chính là tăng c−ờng khả năng tải của các phần tử và tập hợp các phần tử (lát cắt hẹp) của hệ thống, hiện đại hoá lưới phân phối, sử dụng rộng rãi các biện pháp dự phòng, lắp đặt các thiết bị bảo vệ và tự động (TĐL, TĐD v.v.) hiện đại, nhằm phát hiện đúng và cách ly nhanh các phần tử sự cố, nhanh chóng phục hồi việc cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ. Việc quyết định sử dụng các thiết bị tự động cần phải xem xét mọi khía cạnh của hệ thống cung cấp điện và phải phối hợp với nhiều mặt nh− chọn sơ đồ nối dây, chọn thiết bị, hình thức bảo vệ, trình độ vận hành và khai thác các thiết bị tự động v.v. Trong số những nguyên nhân gây nên h− hỏng không duy trì ở các phần tử hệ thống cung cấp điện có thể kể đến: phóng điện chuỗi sứ khi quá điện áp khí quyển, dây dẫn chạm nhau khi đung đ−a hoặc lúc gió to, đ−ờng dây và thanh góp bị ngắn mạch bằng những vật khác nhau, đ−ờng dây và máy biến áp bị cắt ra do bảo vệ rơle làm việc không chọn lọc v.v.

        Nguyên tắc chung cho quy hoạch thiết kế l−ới điện phân phối là tại các thành phố, khu vực đô thị, các khu công nghiệp với kết cấu mạch vòng vận hành hở có sử dụng các thiết bị đóng cắt; tại các khu vực nông thôn sử dụng kết cấu lưới cơ sở dạng tia có sử dụng các thiết bị phân đoạn nhằm nâng cao độ tin cậy.

        Hình 5.1. Sơ đồ dự phòng cố định (liên tục)
        Hình 5.1. Sơ đồ dự phòng cố định (liên tục)