6. Kết cấu của luận văn
2.2.2. So sánh các phương pháp tự động phân phối lưới điện ngầm (một vòng,
nhiều vòng, lưới phân bổ, dự phòng)
Các phương pháp tự động phân phối cho các hệ thống ngầm được mô tả trong bảng 2-2. Bảng này mô tả việc so sánh 5 phương pháp, đó là hệ thống một mạch vòng, hệ thống nhiều mạch vòng, hệ thống lưới thông thường, hệ thống lưới phân bổ và hệ thống dự phòng.
Các hệ thống mạch vòng chủ yếu được sử dụng ở châu Âu và Nhật, còn hệ thống lưới thông thường và hệ thống lưới phân bổ được chấp nhận ở Mỹ và Nhật. Hệ thống dự phòng được sử dụng trên khắp thế giới. Trong hệ thống mạch vòng và dự phòng, hệ số phụ tải (tải đỉnh/tải định mức %) chỉ thấp ở mức 50%. Con số này là 70-80% trong hệ thống nhiều mạch vòng và 80% trong các hệ thống lưới thông thường và hệ thống lưới phân bổ.
Về mặt linh hoạt trong kết nối phụ tải, hệ thống mạch vòng và hệ thống có dự phòng là hệ thống thường xuyên được ứng dụng. Trong khi đó, với hệ thống lưới thông thường và lưới phân bổ có độ tin cậy cao, hệ thống phụ tải luôn được liên kết với nhau.
Hệ thống một mạch vòng có độ tin cậy thấp nhất: việc cấp điện trên toàn lưới bị gián đoạn cho đến khi loại trừ được sự cố, và việc loại trừ sự cố đòi hỏi thời gian. Trong hệ thống nhiều mạch vòng, việc mất điện kéo dài cho đến khi phần mất điện được xác định, tuy nhiên một khi đã xác định được vấn đề thì có thể cấp điện từ xuất tuyến khác qua điểm nối vòng. Trong hệ thống dự phòng, mất điện xảy ra trong khoảng 1-2s trong lúc đường dây cấp điện đang được chuyển đổi. Hệ thống lưới thông thường và lưới phân bổ có độ tin cậy cao nhất do việc mất điện trên nguyên tắc là không xảy ra ngay cả khi có sự cố trên đường dây phân phối 22kV.
Chi phí hệ thống tỷ lệ thuận với độ tin cậy, do đó các hệ thống mạch vòng là rẻ nhất và các hệ thống lưới thông thường và hệ thống lưới phân bổ là đắt nhất còn hệ thống dự phòng là ở chi phí mức trung bình.
Xem xét các hệ thống này dưới góc độ phạm vi áp dụng, các hệ thống mạch vòng (cả một vòng và nhiều vòng) được sử dụng trong các khu vực phân phối ngầm. Hệ thống dự phòng được sử dụng cho các khu vực phụ tải quan trọng như cơ quan chính phủ, bệnh viện v.v… hệ thống lưới thông thường và lưới phân bổ được sử dụng cho các khu vực phụ tải quan trọng với mật độ dân cư cao: ví dụ như các khu vực đô thị đông đúc như New York ở Mỹ và quận Ginza ở Tokyo, v.v…
Tại Điện lực Hạ Long, hệ thống cáp ngầm trung áp đã và đang được tiếp tục nâng cấp cải tạo theo nhiều dự án khác nhau. Cho đến nay, phần lớn lưới trung áp ngầm đều thực hiện nối vòng liên thông giữa các lộ với nhau. Kiểu nối vòng chủ yếu là nối 2 lộ với nhau; một số nhỏ nối vòng nhiều lộ với nhau. Xu hướng đến năm 2018, số điểm nối mạch vòng trên mỗi lộ cáp ngầm sẽ tăng lên 2 điểm (Ln=2). Việc áp dụng DAS sẽ chủ yếu được áp dụng trên mô hình kết nối này.
Bảng 2-3: So sánh giữa cầu dao phụ tải dập hồ quang bằng khí SF6 (GS) và cầu dao chân không (VS)
Hạng mục GS VS
Khả năng cắt dòng Tốt Rất tốt
Kích thước Rất tốt Rất tốt
Xung đóng cắt Tốt Tốt
Bảo vệ môi trường Kém Tốt
Bảo dưỡng Kém Rất tốt
Độ tin cậy/ Tuổi thọ Tốt Rất tốt
Giá thành Rất tốt Tốt
Hiện tại, các tủ RMU trong các trạm xây trong nhà của lưới phân phối ngầm của Công ty Điện lực Quảng Ninh chủ yếu là loại cách điện SF6 và đều mới áp dụng các năm gần đây. Các tủ sử dụng cầu dao chân không chiếm số lượng rất ít. Cho nên, dù các thiết bị sử dung tiếp điểm đóng cắt trong chân không có nhiều đặc tính kỹ thuật ưu việt hơn nhiều nhưng việc thay thế các thiết bị đóng cắt trong môi trường SF6 cũng cần phải cân nhắc nhiều về mặt kinh tế.
(1) So sánh các thiết bị đóng cất cho đường cáp ngầm
So sánh các cầu dao cho đường dây phân phối ngầm được nêu trong bảng 2-5. Hiện tại ở Việt Nam, DS và LBS không khí đang được sử dụng. Tuy vậy, khi tính đến việc các hệ thống phân phối ngầm sẽ trở nên quan trọng hơn nhiều ở Việt Nam trong tương lai, sẽ nảy sinh các vấn đề với các DS và RMU thao tác bằng tay vì cần nhiều thời gian để phát hiện sự cố và thời gian mất điện là dài. Dẫn đến 2 hướng cải tại:
1- Trang bị hệ thống điều khiển động cơ cho các thiết bị đóng cắt hiện có. 2- Cần phải áp dụng các tủ RMS tự động mới thích hợp cho việc rút ngắn thời gian mất điện và cách ly phần bị sự cố.
DS LBS Bộ tự đóng lại PVS
Vận hành Bằng tay Bằng tay/ tự động Bằng tay/ tự động Bằng tay/ tự động
Khả năng cắt dòng Không Dòng tải Dòng ngắn mạch Dòng tải
Khả năng chịu dòng
ngắn hạn Rất tốt Tốt Tốt Rất tốt
Khả năng đóng điện Không Dòng tải Dòng ngắn mạch Dòng ngắn mạch
Chức năng chính 1) Tách đường dây không tải 2) Đóng đường dây không điện 1) Ngắt dòng tải và cách ly đường dây
2) Đóng lại dòng tải của đường dây
1) Ngắt dòng ngắn mạch và cách ly đường dây
2) Đóng lại đường dây tự động
1) Ngắt dòng tải và cách ly đường dây 2) Đóng lại đường dây tự động
Sử dụng chủ yếu Cách ly đường dây theo đăng ký cắt điện Tách đường dây theo đăng ký cắt điện khi có tải
Tự động phát hiện sự cố đường dây, ngắt dòng ngắn mạch và đóng lại đường dây
+ Tự động đóng/ mở đường dây khi có sự cố + Khóa tự động khi có phân đoạn
Cách dập hồ quang Không khí Không khí/ SF6/ Dầu/ Chân không SF6/ Dầu/ Chân không SF6/ Chân không
Cách điện Không khí SF6/ Dầu SF6/ Dầu/ Cách điện rắn SF6
Số lần thao tác Giới hạn Giới hạn Giới hạn Giới hạn
Sử dụng cho DAS Không Hạn chế Hạn chế Hạn chế
Mức giá Rất tốt Tốt Tốt Tốt
Khuyến cáo
DS là giải pháp rẻ tiền trước mắt, tuy nhiên không thích hợp cho hệ thống phân phối ở Viêt Nam do lưới phân phối ngày càng
LBS là giải pháp tốt hơn DS, nhưng không thể sử dụng cho DAS vì bị giới hạn số lần thao tác
Tự đóng lại có thể thích hợp khi đường dây phân phối được sử dụng như truyền tải
PVS thích hợp nhất cho DAS vì có thể hoạt động nhanh và chính xác theo tín hiệu DAS. Tuy nhiên kích thước đề ra chưa gọn.
Bảng 2-5: So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV cho đường cáp ngầm
Tính năng DS/LBS RMU RMU tự động
Vận hành Bằng tay Bằng tay/
Tự động Tự động
Khả năng
cắt dòng Không/ Dòng tải Dòng tải Dòng tải/ Dòng ngắn mạch Khả năng chịu dòng ngắn hạn Dòng tải Dòng ngắn mạch Dòng ngắn mạch Chức năng chính + Tách đường dây + Ngắt dòng tải và cách ly đường dây + Ngắt dòng tải đường dây
+ Ngát dòng tải đường dây + Ngắt dòng ngắn mạch
Sử dụng chủ yếu
+ Cách ly đường dây theo đăng ký cắt điện
+ Cách ly đường dây bằng tay theo đăng ký cắt điện hoặc do sự cố
+ Tự động đóng/ mở đường dây khi có sự cố hoặc thay đổi tải
+ Khóa tự động khi có phân đoạn
Cách dập
hồ quang Không khí SF6 Chân không
Sử dụng
cho DAS Không Không/ Bằng tay Áp dụng cho DAS
Mức giá Rất tốt Tốt Tốt
Khuyến cáo
DS/LBS là giải pháp rẻ tiền trước mắt, tuy nhiên không thích hợp cho hệ thống tự động phân phối trong tương lai Có thể trang bị động cơ để có thể điều khiển từ xa RMU tự động thích hợp nhất cho DAS vì vận hành hoàn toàn tự động và số lần thao tác cao do ngắt dòng chân không