Các thiết bị tự động thƣờng dùng để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lƣới phân phối: Tự động đóng lại đƣờng dây (TĐL), tự động đóng nguồn dự phòng (TĐN), hệ thống điều khiển giám sát và thu nhập dữ liệu từ xa (SCADA).
Hầu hết các sự cố trên đƣờng dây tải điện trên không là sự cố thoáng qua, theo thống kê chiếm khoảng (70-80)% tổng số lần sự cố trên đƣờng dây. Nguyên nhân chủ yếu là do sét đánh vào đƣờng dây, cây đổ gần đƣờng dây chạm vào đƣờng dây, vật lạ rơi vào đƣờng dây,… các sự cố này thƣờng tự giải trừ sau một hoặc hai lần phóng điện. Nếu bố trí thiết bị tự động đóng lại đƣờng dây tỷ lệ đóng lại thành công sẽ rất cao, do thời gian tự động đóng lại đƣờng dây rất ngắn nên phụ tải không bị ảnh hƣởng do mất điện.
Đối với lƣới điện có dự phòng hoặc 2 nguồn cung cấp điện, việc sử dụng tự động đóng lại đƣờng dây sẽ rất hiệu quả. Khi một nguồn mất điện, nguồn kia sẽ tự động đóng vào thay thế nguồn thứ nhất cấp điện cho phụ tải. Thời gian tự động đóng nguồn dự phòng rất ngắn nên không ảnh hƣởng đến phụ tải.
Ngày nay với sự phát triển của công nghệ thông tin, hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu từ xa ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ngành
65
công nghiệp. Hệ thống này cho phép thu thập dự liệu, phân tích và điều khiển các đối tƣợng từ xa. Sử dụng hệ thống SCADA trong điều hành lƣới phân phối sẽ cho phép nhanh chóng tách đoạn lƣới bị sự cố và khôi phục cấp điện cho phân đoạn không bị sự cố, nhờ đó độ tin cậy đƣợc nâng cao.
3.2.5. Tăng cường dự phòng bằng sơ đồ kết dây
Lƣới phân phối hiện nay thƣờng là lƣới phân phối hình tia có phân nhanh, độ tin cậy cung cấp điện thấp. Để tăng độ tin cậy của lƣới cần phải sử dụng sơ đồ có khả năng chuyển đổi kết dây linh hoạt nhằm hạn chế thấp nhất khả năng ngừng điện cho phụ tải.
- Sơ đồ sử dụng đƣờng dây kép:
Hai đƣờng dây cung cấp điện cho phụ tải, bình thƣờng hai đƣờng dây có thể vận hành song song hoặc độc lập. Khi sự cố một đƣờng dây, đƣờng dây còn lại cấp điện cho toàn bộ phụ tải. Nhƣ vậy khả năng tải của mỗi đƣờng dây phải đảm bảo đƣợc toàn bộ phụ tải khi một đƣờng dây bị sự cố.
Sơ đồ này cho độ tin cậy cao nhƣng phải chi phí đầu tƣ khá lớn, chỉ thích hợp cho những phụ tải quan trọng không đƣợc phép mất điện.
- Sơ đồ kín vận hành hở:
Lƣới phân phối kín vận hành hở gồm nhiều nguồn và nhiều phân đoạn đƣờng dây tạo thành lƣới kín nhƣng khi vận hành thì các máy cắt phân đoạn cắt ra tạo thành lƣới hở. Khi một đoạn ngừng điện thì chỉ phụ tải phân đoạn đó mất điện, các phân đoạn khác chỉ mất điện tạm thời trong thời gian thao tác sau đó lại đƣợc cấp điện bình thƣờng.
Sơ đồ này có ƣu điểm là chi phí đầu tƣ không cao, có thể áp dụng cho hệ thống phân phối điện, nhƣng còn tùy thuộc vào tình hình nguồn điện của từng khu vực.
- Sơ đồ lƣới có phân đoạn:
Sơ đồ lƣới hình tia có phân đoạn đƣợc dùng phổ biến hiện nay vì có chi phí thấp, sơ đồ đơn giản, có thể áp dụng rộng rãi, nhƣng độ tin cậy chƣa cao. Thiết bị phân đoạn có thể là máy cắt điện, dao cách ly, cầu dao phụ tải.
66
Khi xảy ra sự cố một phân đoạn chỉ những phân đoạn phía sau nó mất điện, các phân đoạn trƣớc nó (về phía nguồn) chỉ bị mất điện tạm thời trong thời gian thao tác.
Số lƣợng và vị trí đặt các thiết bị phân đoạn cũng ảnh hƣởng đến thời gian mất điện của phụ tải, do đó phải tính toán và lựa chọn cho từng lƣới điện cụ thể.
Kinh nghiệm vận hành cho thấy để giảm điện năng bị mất do bảo dƣỡng định kỳ và do sự cố thì cần nhiều thiết bị phân đoạn trên đƣờng dây, vị trí đặt các thiết bị phân đoạn chia đều chiều dài đƣờng dây. Nhƣng việc lắp đặt quá nhiều thiết bị phân đoạn sẽ làm tăng vốn đầu tƣ, tăng phần tử sự cố trên lƣới.
Sơ đồ đƣợc sử dụng hiệu quả hơn nếu kết quả với các phần tử tự động đóng lại, điều khiển từ xa… do đó có thể loại trừ nhanh ảnh hƣởng của sự cố thoáng qua và rút ngắn thời gian thao tác trên lƣới, nhờ thế độ tin cậy của lƣới phân phối đƣợc nâng lên đáng kể. Nhƣng vốn đầu tƣ khá lớn nên việc sử dụng các thiết bị này cần so sách tổn thất do mất điện và chi phí đầu tƣ.
3.2.6. Tổ chức tìm và sửa chữa sự cố nhanh
Một giải pháp quan trọng để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là tổ chức tìm và cô lập giải quyết sự cố nhanh, rút ngắn thời gian mất điện cho phụ tải. Do đó cần phải:
- Tổ chức đủ ngƣời, đủ dụng cụ, vật tƣ phải đƣợc dự phòng sẵn sàng, thiết bị dự phòng và phƣơng tiện thƣờng trực sẵn sàng cho mọi tình huống sự cố.
- Tổ chức thu thập thông tin, phân tích thông tin sự cố qua hệ thống điều độ B3 với thƣờng trực vận hành của điện lực để cô lập sự cố nhanh nhất.
- Tổ chức sửa chữa thay thế nhanh các phần tử hƣ hỏng
Nhƣ vậy nếu sửa chữa nhanh các sự cố trong lƣới phân phối sẽ làm giảm thời gian mất điện của phụ tải, giảm điện năng bị mất do sự cố, góp phần nâng cao chỉ tiêu về độ tin cậy của lƣới phân phối.
67
CHƢƠNG 4:
TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CHO LƢỚI ĐIỆN HUYỆN VỤ BẢN-TỈNH NAM ĐỊNH 4.1. Tổng quan về lƣới điện phân phối huyện Vụ Bản
4.1.1. Đặc điểm vị trí địa lý (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Huyện Vụ Bản là một huyện của Tỉnh Nam Định, huyện Vụ Bản nằm ở phía Bắc tỉnh Nam Định ở vĩ độ 19054’ đến 20040’ độ vĩ Bắc, kinh độ 105055’ đến 1060
độ kinh Đông đƣợc giới hạn bởi:
Phía Bắc giáp với tỉnh Hà Nam và huyện Mỹ Lộc.
Phía Đông giáp Thành phố Nam Định và huyện Nam Trực.
Phía Tây và Nam giáp huyện Ý Yên.
Trung tâm Huyện Vụ Bản cách thành phố Nam Định 20km về phía Bắc. Giao thông qua Huyện Vụ Bản tƣơng đối thuận tiện có đƣờng quốc lộ 10 từ Thái Bình đi Ninh Bình chạy qua. Huyện Vụ Bản còn có tuyến đƣờng sắt Bắc Nam chạy qua.
Diện tích: 147,66 km2
.
Dân số: 179.000 ngƣời (2012).
Mật độ dân số: 1002ngƣời/km2.
Các đơn vị hành chính gồm 18 đơn vị hành chính cấp xã gồm: thị trấn Gôi, xã Hiển Khánh, xã Minh Thuận, xã Tân Khánh, xã Hợp Hƣng, xã Trung Thành, xã Quang Trung, xã Đại An, xã Kim Thái, xã Minh Tân, xã Tam Thanh, xã Liên Minh, xã Thành Lợi, xã Liên Bảo, xã Vĩnh Hào, xã Tân Thành, xã Cộng Hòa, xã Đại Thắng.
4.1.2. Giới thiệu chung về lưới điện huyện Vụ Bản
Lƣới điện huyện Vụ Bản nằm trong hệ thống lƣới điện tỉnh Nam Định, đƣợc cung cấp từ hệ thống điện miền Bắc. Các phụ tải tiêu thụ điện của thành phố đƣợc nhận từ các trạm biến áp 110kV Trình Xuyên (E3.1) và trạm biến áp 110kV (E3.15). Lƣới điện phân phối huyện Vụ Bản sử dụng hai cấp điện áp nhƣ: 22kV, 35kV khiến cho công tác quản lý và vận hành còn gặp khó khăn nhất định.
68
Điện lực huyện Vụ Bản đã đƣợc Công ty Điện lực Nam Định quan tâm nên Điện lực huyện Vụ Bản đã phát triển khá nhanh cả về sản lƣợng và quy mô. Hầu hết các trục lƣới phân phối đƣợc cải tạo nâng cấp lên mạng điện áp 22kV và lấy nguồn cung cấp từ trạm biến áp 110kV.
Theo thống kê của phòng điều độ Điện lực huyện Vụ Bản có một số trạm và đƣờng dây đang đƣợc quản lý và vận hành nhƣ sau:
Khối lƣợng trạm và máy biến áp đang quản lý vận hành: Trạm biến áp trung gian khu vực:
Trạm 110/35(22) kV có 2 trạm trung gian, 4 máy biến áp, dung lƣợng 125.000kVA. Trạm biến áp là tài sản khách hàng: 68 trạm biến áp tổng công suất 21.000 kVA. Trạm biến áp là tài sản điện lực: có 153 trạm biến áp tổng công suất 41.200 kVA. * Khối lƣợng đƣờng đây đang quản lý vận hành là tài sản của Điện lực:
Đƣờng dây trung áp có chiều dài 125 km, trong đó:
Đƣờng dây 22kV, đƣờng dây trên không 112 km, cáp ngầm 2,14 km. Đƣờng dây hạ áp có chiều dài 868 km.
* Khối lƣợng đƣờng đây đang quản lý vận hành là tài sản của điện lực: Đƣờng dây trung áp có chiều dài 13.3 km, trong đó:
Đƣờng dây 22kV, đƣờng dây trên không 8.5 km, cáp ngầm 0.62 km. Đƣờng dây hạ áp có chiều dài 310 km.
Lƣới điện thƣờng xuyên đƣợc tổ chức kiểm tra định kỳ ngày và đêm, kiểm tra kỹ thuật, kiểm tra đột xuất đƣờng dây và trạm biến áp trƣớc và sau các cơn bão, chất lƣợng công tác đã đƣợc nâng cao. Hàng tháng đều lập kế hoạch và kiểm tra định kỳ, vệ sinh công nghiệp đối với từng đƣờng dây và trạm biến áp theo đúng quy định nhƣ vệ sinh công nghiệp, thay sứ nứt vỡ toàn bộ các đƣờng dây trung thế thuộc địa bàn quản lý. Các tồn tại phát hiện trong quá trình kiểm tra, phúc tra đã lập đƣợc các phƣơng án xử lý kịp thời. Thƣờng xuyên kiểm tra tình trạng vận hành của máy biến áp để chuyển nấc phân áp các máy biến áp tiêu thụ cho điện áp nút nhằm nâng cao tuổi thọ cho các thiết bị điện, giảm nguy cơ sự cố MBA. Thƣờng xuyên tổ chức kiểm tra phụ tải, tăng cƣờng công tác cân đảo pha lƣới điện hạ thế. Điện lực đã
69
thành lập tiểu ban giảm suất sự cố tăng độ tin cậy cung cấp điện và phân công nhiệm vụ cụ thể cho các cá nhân trong tiểu ban theo tinh thần chỉ đạo của EVN- NPC và Công ty Điện lực tỉnh Nam Định. Hàng tháng các cán bộ đƣợc phân công theo dõi các đơn vị tổng hợp sự cố và nguyên nhân sự cố báo cáo phòng Kỹ thuật tìm các biện pháp khắc phục chống duy trì sự cố kéo dài.
4.2. Sơ đồ lƣới điện phân phối đƣợc phân tích độ tin cậy
4.2.1. Sơ đồ lưới điện
Do thời gian và điều kiện còn hạn chế nên trong luận văn chỉ phân tích độ tin cậy của một số lộ đƣờng dây trung áp điển hình: Sơ đồ đƣờng dây 472-E3.1 và 475- E3.15 TBA 110kV đƣợc cho trong (phụ lục 1).
4.2.2. Nội dung nghiên cứu
Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lƣới điện phân phối huyện Vụ Bản trong luận văn sử dụng dao cách ly điều khiển từ xa làm thiết bị phân đoạn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phân tích độ tin cậy của các đƣờng dây.
a/ Phân tích độ tin cậy của đƣờng dây không tính đến các dao cách ly đã có sẵn. Kết quả phân tích là điện năng mất, số lần mất điện trung bình trong năm.
Tính toán thực hiện cho từng đƣờng dây.
b/ Phân tích độ tin cậy của các đƣờng dây có dao cách ly phân đoạn.
Khi có dao cách ly phân đoạn thì độ tin cậy sẽ cao lên: điện năng mất sẽ giảm đi. Số dao cách ly càng nhiều thì điện năng mất sẽ càng nhỏ, tuy nhiên đây không phải là quan hệ tuyến tính.
Khi chọn số dao cách ly định đặt, sẽ thay đổi nhiều vị trí đặt cho đến khi đƣợc vị trí tốt nhất, cho điện năng mất nhỏ nhất. Vị trí này sẽ là vị trí lựa chọn đặt dao phân đoạn và đƣợc dùng để tính kinh tế.
c/ Phân tích kinh tế để rút ra hiệu quả kinh tế của việc phân đoạn.
4.2.3. Giao diện chương trình tính toán độ tin cậy và giới thiệu chương trình
Để tính toán nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lƣới phân phối ta dùng phần mềm: tính độ tin cậy lƣới điện của lƣới phân phối điện trung áp. Phần mềm
70
này đƣợc cung cấp bởi PGS.TS Trần Bách thuộc bộ môn Hệ thống điện Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Phần mềm đƣợc ứng dụng tính toán độ tin cậy của lƣới phân phối thông qua các công thức đã trình bày trong chƣơng 2, từ kết quả tính toán biết đƣợc tổng điện năng mất do ngừng điện công tác và ngừng điện sự cố.
Từ đó đƣa ra các biện pháp giảm xác suất xảy ra sự cố và những thiệt hại về kinh tế đối với các hộ tiêu thụ.
Để nhập số liệu đầy đủ và đúng, trƣớc khi ghi số liệu vào file số liệu cần kiểm tra số liệu và tham khảo cách nhập số liệu.
+ Giao diện của chƣơng trình:
Hình 4.1: Giao diện chƣơng trình tính toán độ tin cậy + Giao diện nhập số liệu từ bàn phím.
71
Hình 4.2: Giao diện nhập số liệu
Để nhập số liệu lƣới điện đƣợc đánh số nút và nhánh theo cách sau: đánh số nút từ 1 đến N, nút nguồn đánh số 0. Nhánh có 2 nút: nút đầu về phía nguồn, nút cuối về phía tải. Số nhánh trùng với số nút cuối của nhánh: ví dụ nhánh có nút cuối là k thì số của nhánh là k. Các thông số cần cho khác là thông số chỉ thiết bị phân đoạn k và m.
k: mã thiết bị đóng cắt; nếu là 0: máy cắt, 1: dao cách ly hoặc không có m: mã thiết bị phân đoạn; 0: không có, 1: có.
Tiếp theo là thông số về độ tin cậy của lƣới điện và phụ tải điện: Độ dài các đoạn lƣới điện: km theo sơ đồ.
Tc: thời gian sửa chữa sự cố: trong luận văn cho là 10h.
Ttt: thời gian thao tác thiết bị phân đoạn, tách đoạn lƣới sự cố, phục hồi đoạn lƣới tốt. Nếu đoạn lƣới nào có dao cách ly phân đoạn mới có thông số này.
Cƣờng độ hỏng hóc λ0 = 4 (1/100km.n).
Pmax (kW): công suất phụ tải nhánh (nếu không có thì cho số 0). Lấy theo số liệu trên sơ đồ.
72
+ Giao diện đọc số liệu trƣớc khi tính độ tin cậy của lƣới phân phối.
Hình 4.3: Giao diện đọc số liệu trƣớc khi tính độ tin cậy + Giao diện tính độ tin cậy của lƣới phân phối.
Hình 4.4: Giao diện tính độ tin cậy
Khi tính toán, chƣơng trình sẽ đẳng trị lƣới điện, tất cả các nhánh giữa 2 dao cách ly phân đoạn đƣợc đẳng trị thành 1 nhánh duy nhất, sau đó tính độ tin cậy theo phƣơng pháp đƣợc trình bày trong chƣơng 2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
73
4.3. Phân tích độ tin cậy của các đƣờng dây khi chƣa có thiết bị phân đoạn
4.3.1. Tính toán độ tin cậy của đường dây 472 khi chưa có thiết bị phân đoạn
Tính toán ngừng điện sự cố.
Từ sơ đồ lƣới phân phối đƣờng dây 472-E3.1 sử dụng phần mềm tính toán ta đƣợc kết quả nhƣ sau:
Số nút ban đầu: 69 Số nút sau khi đẳng trị: 6
Kết quả tính toán độ tin cậy của đƣờng dây 472-E3.1 khi chƣa có thiết bị phân đoạn:
Tổng điện năng mất: 13216,7 [kWh].
Thời gian mất điện trung bình cho 1 nút tải đẳng trị : 5,19 [h]. Số lần mất điện trung bình năm cho 1 nút tải đẳng trị: 0,83 [1/năm].
Bảng 4.1: Số liệu đƣờng dây 472-E3.1 sau khi đẳng trị Nhánh Nút đầu Nút cuối So pt L (km) K M 0 (1/100 km.n) Lam Da (1/n) Tc (h) Ttt (h) Pmax (kW) Tmax (h) 1 0 1 13 4.4 0 1 4 0.18 10 0.5 1290 3000 2 1 2 2 0.36 1 2 4 0.01 10 0.5 300 3000 3 1 3 10 2.35 1 2 4 0.09 10 0.5 570 3000 4 3 4 18 4.07 1 1 4 0.16 10 0.5 2227 3000 5 4 5 1 0.26 1 2 4 0.01 10 0.5 360 3000 6 3 6 25 9.21 1 2 4 0.37 10 0.5 2586 3000
Bảng 4.2: Kết quả tính độ tin cậy của các nhánh đƣờng dây 472-E3.1 Nhánh Thời gian mất điện
(h)
Điện năng mất điện (kWh) Số lần mất điện (1/năm) 1 2.087 922 0.83 2 2.223 228 0.83 3 3.117 608 0.83 4 4.662 3555 0.83 5 4.762 587 0.83 6 8.26 7316 0.83
74
4.3.2. Tính toán độ tin cậy của đường dây 475 khi chưa có thiết bị phân đoạn
Tính toán ngừng điện sự cố.