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
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.
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.
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.
Từ sơ đồ lƣới phân phối đƣờng dây 475-E3.15 sử dụng phần mềm tính toán ta đƣợc kết quả nhƣ sau:
Số nút ban đầu: 84 Số nút sau khi đẳng trị: 7
Kết quả tính toán độ tin cậy của đƣờng dây 475 khi chƣa có thiết bị phân đoạn:
Tổng điện năng mất: 21652,2 [kWh].
Thời gian mất điện trung bình cho 1 nút tải đẳng trị : 7,43 [h]. Số lần mất điện trung bình năm cho 1 nút tải đẳng trị: 1,21 [1/năm].
Bảng 4.3: Số liệu đƣờng dây 475-E3.15 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 2.43 0 1 4 0.1 10 0.5 1415 3000 2 1 2 34 15.62 1 2 4 0.62 10 0.5 3454 3000 3 2 3 3 1 1 2 4 0.04 10 0.5 162 3000 4 3 4 2 2.11 1 2 4 0.08 10 0.5 391 3000 5 2 5 10 1.56 1 2 4 0.06 10 0.5 546 3000 6 5 6 19 5.56 1 2 4 0.22 10 0.5 2156 3000 7 2 7 3 1.85 1 2 4 0.07 10 0.5 452 3000
Bảng 4.4: Kết quả tính độ tin cậy của các nhánh đƣờng dây 475-E3.15 Nhánh Thời gian mất điện
(h)
Điện năng mất điện (kWh) Số lần mất điện (1/năm) 1 1.524 739 1.205 2 7.46 8824 1.205 3 7.84 435 1.205 4 8.644 1157 1.205 5 9.237 1727 1.205 6 10.166 7506 1.205 7 8.163 1264 1.205
75
4.4. Nâng cao độ tin cậy của các đƣờng dây bằng thiết bị phân đoạn
4.4.1. Phương pháp chọn vị trí dao cách ly
Máy cắt điện và dao cách ly đều là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện cao áp. Vì dòng điện của cả tuyến đƣờng dây rất lớn khi đóng cắt sẽ gây ra hồ quang điện nên ngƣời ta thƣờng dùng máy cắt điện có lắp rơle tự động đặt ở đầu đƣờng dây để thao tác đóng cắt, nhƣng máy cắt điện lại có giá thành lớn nên ở các nhánh rẽ trong đƣờng dây ngƣời ta không dùng máy cắt mà dùng dao cách ly để đóng cắt thuận tiện cho việc sửa chữa, cô lập điểm sự cố, làm bộ phận liên lạc giữa thanh cái với nhau và có giá thành thấp hơn so với với máy cắt điện.
Đặt DCL trên nhánh của đƣờng dây, thay đổi vị trí dao trên từng nhánh, tính điện năng mất, khi nào điện năng mất nhỏ nhất thì dừng tính, đó là vị trí tốt nhất của dao và lấy kết quả tính toán này.
Nâng cao độ tin cậy của các đƣờng dây bằng cách phân đoạn bằng dao cách ly. Trong đó dùng dao cách ly có thể điều khiển từ xa.
4.4.2. Tính toán độ tin cậy của đường dây 472 khi có thiết bị phân đoạn bằng dao cách ly
a) Xét trƣờng hợp dùng thêm 1 dao cách ly (ở vị trí nhánh 33)
- Số DCL đặt trên sơ đồ là 6, đặt trên các nhánh: 4, 12, 26, 33, 38, 45. Sơ đồ lƣới điện trong phụ lục 1.
- Tính toán ngừng điện do sự cố.
- Sau khi sử dụng phần mềm tính toán ta đƣợc kết quả tính độ tin cậy của đƣờng dây 472-E3.1 khi dùng thêm 1 dao cách ly nhƣ sau:
Số nút ban đầu: 69 Số nút sau khi đẳng trị: 7
76
Bảng 4.5: Số liệu đƣờng dây 472-E3.1 thêm 1 DCL 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 7 1.66 1 1 4 0.07 10 0.5 756 3000 5 4 5 11 2.41 1 2 4 0.1 10 0.5 1471 3000 6 5 6 1 0.26 1 2 4 0.01 10 0.5 360 3000 7 3 7 25 9.21 1 2 4 0.37 10 0.5 2586 3000
Bảng 4.6: Kết quả tính độ tin cậy của các nhánh khi thêm 1 DCL
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 3.747 970 0.83 5 4.662 2348 0.83 6 4.762 587 0.83 7 8.26 7316 0.83 Tổng điện năng mất: 12979,7 [kWh].
Thời gian mất điện trung bình cho 1 nút tải đẳng trị: 5,09 [h].
Số lần mất điện trung bình năm cho 1 nút tải đẳng trị: 0,83 [1/năm].
b) Xét trƣờng hợp dùng thêm 2 dao cách ly (ở vị trí nhánh 33, 53)
- Số DCL đặt trên sơ đồ là 7, đặt trên các nhánh: 4, 12, 26, 33, 38, 45, 53. Sơ đồ phụ lục 1.
- Tính toán ngừng điện do sự cố.
- Sau khi sử dụng phần mềm tính toán ta đƣợc kết quả tính độ tin cậy của đƣờng dây 472-E3.1 khi dùng thêm 2 DCL nhƣ sau:
+ Số nút ban đầu: 69 + Số nút sau khi đẳng trị: 8
77
Bảng 4.7: Số liệu đƣờng dây 472-E3.1 thêm 2 DCL sau khi đẳng trị