1.5.1.1. LPP hình tia không phân đoạn
(2) 2 (3) 3 (4) 4 1 (1) Pmax1 Tmax1 Pmax2 Tmax2 Pmax3 Tmax3 Pmax4 Tmax4
Đối với lưới này bất kỳ hỏng hóc tại vị trí nào cũng gây ra ngừng điện toàn LPP. Vì vậy, toàn bộ LPP được xem như là một phần tử.
Cường độ hỏng hóc của toàn bộ LPP :
100 L . 0 sc Cường độ ngừng điện tổng là: ND SC CT
Thời gian ngừng điện do sự cố trong một năm: TNDSC SC.TSC
Thời gian ngừng điện công tác: TNDCT CT.TCT
Tổng thời gian ngừng điện: TND TNDSC TNDCT
Trong đó: + 0: Cường độ hỏng hóc cho 100 km. + L : Độ dài LPP
+ CT: Cường độ ngừng điện công tác. + TSC: Thời gian sửa chữa sự cố.
+ TCT: Thời gian trung bình một lần ngừng điện công tác.
Công suất và thời gian sử dụng công suất lớn nhất của toàn LPP : i max max P P i max i max i max max P T . P T Điện năng mất do sự cố là: 8760 T . P . T A NDSC max max SC
Điện năng mất do ngừng điện công tác là:
8760 T . P . T A NDCT max max CT (1.39) (1.40) (1.41) (1.42) (1.43) (1.44) (1.45) (1.46) (1.47)
1.5.1.2. LPP hình tia phân đoạn
Để tăng cường ĐTC, LPP hình tia được phân thành nhiều đoạn bằng thiết bị đóng cắt: DCL hoặc MC được điều khiển bằng tay tại chỗ hoặc điều khiển từ xa.
Phân đoạn bằng MC: MC sẽ đảm bảo cắt tự động khi xảy ra sự cố trên các đoạn lưới ở phía sau nó. Do đó có tác dụng bảo vệ hoàn toàn đoạn lưới phía trước nó không bị cắt điện. Như vậy làm cho sự cố ở các đoạn lưới phía sau không ảnh hưởng đến đoạn lưới phía trước cả về số lần và thời gian mất điện.
Phân đoạn bằng DCL: Nếu xảy ra sự cố ở một phân đoạn nào đó MC đầu nguồn sẽ cắt tạm thời toàn bộ LPP. DCL phân đoạn được cắt ra cô lập phần tử bị sự cố với nguồn. Sau đó nguồn được đóng lại tiếp tục cấp điện cho các phân đoạn nằm trước phân đoạn sự cố về phía nguồn.
Như vậy khi xảy ra sự cố trên đoạn lưới đặt DCL, thì tất cả các đoạn lưới phía trước nó cho đến DCL gần nhất sẽ chịu ảnh hưởng toàn phần về số lần mất điện, còn thời gian sự cố thì chúng sẽ mất điện trong thời gian từ lúc xảy ra sự cố cho đến khi cô lập xong sự cố và đóng trở lại MC, thời gian này gọi là thời gian thao tác .
Đối với mọi đoạn lưới, dù đặt DCL hay MC thì ảnh hưởng của đoạn lưới phía trước đến các đoạn lưới phía sau là toàn phần, nghĩa là đoạn lưới phía sau chịu số lần mất điện và thời gian mất điện như đoạn lưới phía trước khi trên đoạn lưới phía trước xảy ra sự cố.
Hình 1.11. ĐTC LPP hình tia có phân đoạn bằng DCL
1 2 3 4 Pmax1 Tmax1 Pmax2 Tmax2 Pmax3 Tmax3 Pmax4 Tmax4 TBP§
Sử dụng giải pháp phân đoạn làm tăng đáng kể ĐTC của LPP, giảm được tổn thất kinh tế do mất điện nhưng cần phải đầu tư vốn. Do đó phân đoạn là một bài toán tối ưu, trong đó cần tìm số lượng, vị trí đặt và loại thiết bị phân phối sử dụng sao cho có được hiệu quả kinh tế cao nhất.
Để tính toán ĐTC của LPP phân đoạn, trước tiên cần đẳng trị các đoạn lưới thành đoạn lưới chỉ có một phụ tải và các thông số ĐTC đẳng trị của các đoạn lưới:
Hình 1.12. Đẳng trị các đoạn lưới có cùng ĐTC
ĐTC của đoạn lưới I
Những nguyên nhân dẫn đến ngừng cung cấp điện có thể do bản thân đoạn lưới I bị hỏng hoặc do ảnh hưởng của sự cố trên đoạn lưới sau.
Đoạn I có cường độ ngừng điện là ’I và thời gian ngừng điện năm là T’I.
Ảnh hưởng của sự cố trên các đoạn lưới sau đoạn I phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn:
Phân đoạn bằng MC: đoạn II hoàn toàn không ảnh hưởng đến đoạn I.
II > I = 0; TII > I = 0 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phân đoạn bằng DCL: sự cố trên đoạn II làm ngừng điện đoạn I trong thời gian thao tác cô lập sự cố Ttt, ta có: II > I = ’II ; TII > I = Ttt
Tổng số lần ngừng điện và thời gian ngừng điện của đoạn lưới I:
I = ’I + II > I; TI = T’I + TII > I
ĐTC của đoạn lưới II
Những nguyên nhân dẫn đến ngừng cung cấp điện có thể do bản thân đoạn lưới II bị hỏng hoặc do ảnh hưởng của sự cố trên đoạn lưới trước nó và sau nó.
Đoạn II có cường độ hỏng hóc là ’II và thời gian ngừng điện năm là T’II.
ThiÕt bÞ ph©n ®o¹n
PmaxII
TmaxII
PmaxI
TmaxI
Ảnh hưởng của đoạn lưới I đến đoạn lưới II là toàn phần không phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn, chịu cường độ hỏng hóc và thời gian ngừng cung cấp điện của đoạn I: I > II = ’I ; TI > II = T’I
Tổng số lần ngừng cung cấp điện và tổng thời gian ngừng cung cấp điện của đoạn lưới II: II = ’II + ’I ; TII = T’II + T’I
Như vậy, ta thấy các đoạn lưới phía sau chịu ảnh hưởng toàn phần của các đoạn lưới phía trước, còn các đoạn lưới phía trước chỉ chịu ảnh hưởng không toàn phần của các đoạn lưới phía sau, ảnh hưởng này phụ thuộc vào loại thiết bị phân đoạn.
Trong tính toán bỏ qua hỏng hóc của thiết bị phân đoạn và sử dụng thiết bị phân đoạn không phải bảo dưỡng định kỳ.
1.5.1.3. Độ tin cậy của LPP kín vận hành hở
Mặc dù LPP hình tia có phân đoạn đã tăng được ĐTC hơn so với lưới không có phân đoạn nhưng vẫn mang một nhược điểm lớn, đó là khi một đoạn lưới ngừng điện thì tất cả các đoạn lưới phía sau nó cũng bị ngừng điện. Đặc biệt nghiêm trọng khi đoạn lưới ngừng điện là đoạn lưới đầu nguồn.
Khắc phục nhược điểm lớn nhất của lưới hình tia, LPP kín vận hành hở gồm nhiều nguồn và nhiều đường dây phân đoạn tạo thành lưới kín nhưng khi vận hành thì một số MC phân đoạn sẽ cắt ra để tạo thành lưới hở. Khi một đoạn lưới ngừng cung cấp điện thì chỉ phụ tải ở đoạn lưới đó mất điện, còn các đoạn lưới khác chỉ tạm ngừng điện trong thời gian ngắn để thao tác, sau đó lại được cấp điện trở lại nếu khả năng tải của lưới đủ.
LPP kín vận hành hở có ĐTC được nâng lên rất nhiều, đặc biệt là khi các thao tác thiết bị đóng cắt và phân đoạn được điều khiển từ xa hoặc tự động.
Các bước tính toán ĐTC của LPP kín vận hành hở:
Bước 1: Khi xảy ra sự cố đồng thời một hoặc hai phân đoạn lưới nào đó, cần phải đưa ra biện pháp thao tác sao cho có được một sơ đồ lưới điện sau sự cố tốt nhất theo thứ tự ưu tiên các chỉ tiêu sau:
Số lượng thao tác ít nhất.
Sau khi lập được sơ đồ vận hành sau sự cố chuyển sang bước 2.
Bước 2 : Nếu sơ đồ vận hành sau sự cố mà có đoạn lưới nào đó bị quá tải hay điện áp ở nút nào đó thấp dưới tiêu chuẩn thì tiến hành giảm đều công suất phụ tải LPP cho đến khi hết quá tải hoặc điện áp đạt mức cho phép. Công suất giảm đi đó chính là công suất bị mất do sự cố. Biết xác suất sự cố và công suất mất đi sẽ tính được các chỉ tiêu ĐTC cần thiết.
1.6. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối
1.6.1. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy chung cho hệ thống điện
Nâng cao ĐTC luôn là yêu cầu của cả phía khách hàng và phía cung cấp điện. Về phía khách hàng, dựa trên mức độ quan trọng của phụ tải mà đưa ra các yêu cầu phù hợp về ĐTC, cần đảm bảo được tính tối ưu kinh tế khi nâng cao ĐTC cung cấp điện. Nhằm đảm bảo được yêu cầu ĐTC từ phía khách hàng, phía cung cấp cần phải song song tác động vào các giai đoạn quy hoạch, thiết kế, vận hành, tổ chức quản lý HTĐ. Ngoài ra, mức ĐTC trên LPP, lưới truyền tải và nguồn điện cũng cần cân bằng với nhau.
Yếu tố ĐTC có ảnh hưởng đến quyết định đến cấu trúc của HTĐ :
Cấu trúc nguồn điện : độ dự trữ công suất, các tổ máy dự trữ lạnh...
Cấu trúc lưới : lưới điện có thể có cấu trúc mạch vòng kín, nhiều lộ song song, trạm nhiều MBA, sơ thồ thanh cái trạm là 3/2, đa giác, hai hệ thống thanh cái có thanh cái vòng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cấu trúc hệ thống điều khiển : thiết bị bảo vệ, thiết bị chống sự cố, hệ thống thông tin, hệ thống điều khiển tự động, phương thức vận hành..
Cấu trúc hệ thống quản lý : hệ thống sẵn sàng can thiệp khi sự cố, dự trữ thiết bị, phương tiện đi lại, tổ chức sửa chữa, bảo quản định kỳ.
1.6.1.1. Trong công tác quy hoạch – thiết kế
Thiết kế hệ thống nguồn điện có mức dự trữ cao.
Dự trữ có kế hoạch nguồn năng lượng sơ cấp : nước, than, khí...Dựa trên các số liệu từ công tác dự báo phụ tải, dự báo nguồn ( thủy điện ) cần xây dựng kế hoạch dự trữ năng lượng sơ cấp hợp lý.
Dự trữ công suất nguồn, công suất MBA, khả năng tải của các đường dây về phát nóng và tổn thất điện áp.
Dự trữ về mặt thiết bị dự phòng thay thế.
Ngoài ra, tăng khả năng huy động nguồn cấp phía phụ tải có sẵn ( máy phát diesel ) trong giờ cao điểm và sự cố. Có chính sách huy động các dạng nguồn này vì sẽ giảm áp lực nguồn cho phía các nhà máy.
Thiết kế lưới hệ thống có ĐTC rất cao.
Cấu trúc lưới hệ thống sử dụng dạng mạch vòng kín, nhiều lộ song song
Tăng cường giám sát thông qua hệ thống SCADA. Sử dụng hệ thống bảo vệ rơle có độ chọn lọc tuyệt đối và tác động nhanh nhằm cách ly khu vực sự cố nhanh nhất.
Thiết kế lưới truyền tải và phân phối có mức tin cậy cao
Cấu hình lưới linh hoạt, có khả năng hỗ trợ nhau linh hoạt ( đường dây trên không mạch vòng, mạch kép, trạm 2 MBA...), có độ dự trữ sơ đồ cao và có khả năng thích ứng nhanh với mọi tình huống vận hành.
Sử dụng các thiết bị bảo vệ rơle, thiết bị điều khiển, tự động chống sự cố tác động nhanh, chính xác. Tăng cường tự động hóa các hệ thống đo đếm, giám sát phát hiện sự cố và tiền sự cố.
Sử dụng các thiết bị điện có chất lượng cao đặc biệt với các công trình xây dựng cơ bản mới và ở các nút, mạch quan trọng.
1.6.1.2. Trong công tác tổ chức, quản lý, vận hành
Công tác vận hành
Chế độ vận hành bình thường : Lập kế hoạch vận hành tối ưu dựa trên các số liệu của công tác dự báo.
Chế độ vận hành sự cố : Vạch ra chi tiết các tình huống sự cố có thể xảy ra và phương thức vận hành xử lý sự cố.
Công tác bảo dưỡng, sửa chữa
Tổ chức bảo dưỡng định kỳ, duy trì cường độ hỏng hóc ở mức thấp của các phần tử qua đó nâng cao ĐTC toàn hệ thống.
Tăng cường khả năng sửa chữa nhanh, sữa chữa nóng, lưu động nhằm giảm thời gian sự cố.
1.6.2. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy trong lưới điện phân phối
1.6.2.1. Giải pháp chung
Mỗi khách hàng có đặc điểm hoạt động, sản xuất, quy trình công nghệ khác nhau nên mức độ thiệt hại do mất điện cũng khác nhau. Do vậy mà yêu cầu mức ĐTC cung cấp điện cũng khác nhau. Ngoài những đặc điểm riêng của từng khách hàng, các đặc điểm chung có ảnh hưởng tới mức độ thiệt hại gồm có : thời gian mất điện, thời điểm mất điểm, lượng công suất mất, mất điện có kế hoạch hay mất điện đột xuất...Để giải quyết vấn đề ĐTC cung cấp điện cho các khách hàng, trước tiên cần thực hiện các bước sau :
a. Phân loại các hộ phụ tải theo mức ĐTC cung cấp điện trên cơ sở đó thiết kế
lưới điện
Theo cách phân loại phụ tải cũ thì các phụ tải được phân loại thành các hộ loại 1, loại 2 và loại 3. Đối với loại 1 cần phải cung cấp điện bằng 2 đường dây song song, đối với hộ loại 3 thì chỉ cấn 1 đường dây còn đối với hộ loại 2 thì phải so sánh cân nhắc xem nên dùng 2 đường dây hay 1 đường dây.
Phương pháp này khi sử dụng cũng có nhiều rắc rối đặc biệt trong cơ chế thị trường như hiện nay. Việc đưa chi phí do mất điện vào nhằm so sánh kinh tế sẽ khó khăn và không hợp lý và không bám sát yêu cầu ĐTC phía phụ tải.
Như vậy việc phân loại phụ tải phải theo mức độ yêu cầu tin cậy cung cấp điện. Để có thể phân loại một cách hợp lý nhất, cần một sự điều tra tương đối chính xác và có tính toàn diện các thiệt hại mất điện của các loại phụ tải khác nhau.Tuỳ mức độ công nghiệp hoá của nền sản xuất quốc dân mà việc phân loại cũng khác nhau, vì thường thiệt hại do mất điện ở lĩnh vực công nghiệp là lớn nhất, một đất nước có nền công nghiệp càng phát triển thì thiệt hại do mất điện càng lớn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b. Lập chi phí do mất điện, đưa vào quy hoạch chỉ tiêu chi phí do mất điện
Theo cách này, HTĐ lập ra giá tiền tổn thất kinh tế do mất điện (giá mất điện). Đây là giá trung bình cho 1 kWh điện năng không được cung cấp cho khách hàng. Giá này tính theo giá mất điện thực của phụ tải và khả năng của HTĐ.
Giá tiền mất điện này được tính cho các cấp lưới điện khác nhau hoặc là cho các loại phụ tải khác nhau. Giá này được đưa vào hàm mục tiêu khi thiết kế lưới điện. Phương án lưới điện tối ưu theo hàm mục tiêu này sẽ đáp ứng được yêu cầu của phần lớn khách hàng và chấp nhận được đối với bản thân HTĐ .
Ví dụ : Nếu dùng hàm mục tiêu này để thiết kế LPP điện thì lưới điện sẽ có
cấu trúc kín vận hành hở chứ không phải cấu trúc hình tia. Nếu không tính đến ĐTC thì cấu trúc hình tia là rẻ nhất nhưng ĐTC rất thấp. Giá mất điện càng cao thì cấu trúc lưới điện càng phức tạp và phải áp dụng tự động hoá cao.
Có thể có nhiều loại giá mất điện cho các loại phụ tải khác nhau. Như vậy lưới điện cung cấp cho các loại phụ tải khác nhau được thiết kế khác nhau. Kinh tế càng phát triển thì dẫn đến các phụ tải cùng loại thường tập trung đông ở một khu vực nhất định, và được cung cấp điện bằng lưới điện riêng.
1.6.2.2. Tăng cường độ dự phòng về cấu trúc
Để tăng cường ĐTC cung cấp điện, chẳng hạn theo chỉ tiêu giảm xác suất hỏng hóc của hệ thống có thể tạo nên độ dôi về cấu trúc. Hệ thống có thêm những phần tử dôi gọi là hệ thống có dự phòng. Theo phương pháp nối các phần tử dự phòng người ta phân chia ra dự phòng cố định và dự phòng thay thế.
Dự phòng cố định (Hình 1.13): các phần tử dự phòng được nối song
song cố định với các phần tử làm việc trong suốt thời gian công tác của hệ thống. Tất cả các phần tử được nối cố định, trong quá trình hỏng hóc không xảy ra đổi nối trong hệ thống và phần tử bị hỏng hóc xem như là được tự động ngắt ra khỏi hệ thống.
Hình 1.13. Sơ đồ dự phòng cố định (liên tục)
Phương pháp dự phòng này có ưu điểm là đơn giản và không làm gián đoạn