Mục đớch nõng cao độ tin cậy: Nõng cao độ tin cậy là một trong những việc làm rất cần thiết nhằm đỏp ứng yờu cầu của phụ tải điện, đạt được mức tin cậy hợp lý của lưới phõn phối điện.
2.5.3.1. Cỏc giải phỏp hoàn thiện cấu trỳc lưới điện
1. Tỏi cấu trỳc hệ thống phõn phối điện
Tỏi cấu trỳc bao gồm cỏc cụng việc nhằm nõng cao khả năng tải, nõng cao độ tin cậy.
Khả năng tải của lưới phõn phối điện thể hiện ở giới hạn điện ỏp cỏc nỳt tải, giới hạn tải theo nhiệt độ ở đường dõy và mỏy biến ỏp.
Độ tin cậy thể hiện ở cỏc chỉ tiờu đó nờu trờn. Nõng cao khả năng tải cũng là nõng cao độ tin cậy vỡ khi khả năng tải cao hơn thỡ nguy cơ vi phạm khả năng tải trong vận hành dẫn đến cắt điện cũng thấp hơn.
Tỏi cấu trỳc bao gồm cỏc loại cụng việc sau: - Đặt tụ điện.
- Tăng tiết diện dõy, làm thờm đường dõy mới.
- Thay đổi sơ đồ lưới điện, đặt thờm thiết bị phõn đoạn, thiết bị tự động như tự đúng lại, dao cỏch ly tự động.
- Tự động húa điều khiển vận hành - Cải tiến hệ thống điều chỉnh điện ỏp - Đặt thờm nguồn phõn tỏn (ĐG).
2. Khụi phục phục vụ (service restoration) nhanh.
Hệ thống khụi phục phục vụ bao gồm cỏc thiết bị thực hiện đặt trờn lưới điện như: mỏy cắt, dao cỏch ly, tự đúng lại… và bộ phận điều khiển nhằm
Tựy theo cấu trỳc mà hệ thống phục hồi cú thể:
- Phục hồi cấp điện một phần hay toàn phần phụ tải điện - Thời gian phục hồi cú thể rất nhanh hoặc chậm.
Một cụng việc khú khăn là phải tỡm kiếm sự cố gồm phần tử sự cố và vị trớ sự cố.
Cú 2 phương phỏp tỡm sự cố: chẩn đoỏn và kiểm tra
Chẩn đoỏn dựng thiết bị đo đỏnh giỏ khỏch quan tỡnh hỡnh, kiểm tra cú tớnh chủ quan dựa vào kinh nghiệm của kiểm tra viờn.
Đối với lưới điện nhiều cỏp ngầm phương phỏp khỏch quan hiệu quả hơn. Một nửa số hư hỏng cỏp là do già húa. Dựng phương phỏp chẩn đoỏn cú thể thấy trước nguy cơ sự cố và khắc phục trước khi xảy ra sự cố. Tuy nhiờn khụng thể dựng phương phỏp này để chẩn đoỏn cỏc sự cố do yếu tố khỏch quan như sột đỏnh, quỏ tải…đối với đường dõy trờn khụng.
Đối với đường dõy trờn khụng phương phỏp kiểm tra cú hiệu quả vỡ cỏc sự cố cú tớnh ngẫu nhiờn, do hoàn cảnh xung quanh đường dõy gõy ra. Kiểm tra cõy cối , sinh vật, thiết bị chống sột…cú thể gúp phần hạn chế sự cố. Đối với cỏp khụng thể kiểm tra được vỡ cỏp nằm ngầm dưới đất.
Tổn thất sự cố tăng khi thời gian khắc phục tăng.
Cỏp ngầm tin cậy hơn nhưng thời gian sự cố lõu hơn so với đường dõy trờn khụng. Do đú cỏc chủ đường dõy thường chỳ ý đến biện phỏp chẩn đoỏn để hạn chế sự cố cỏp, dự chi phớ chẩn đoỏn cao.
* Phương phỏp kiểm tra.
Giỏm định hỡnh ảnh: Dựng mắt thường quan sỏt đường dõy từ mặt đất hay trực thăng từ trờn khụng, quan sỏt cõy cối, sinh vật…xem cú nguy cơ xõm hại đường dõy khụng. Cú thể quay camera để xem xột kỹ hơn. Giỏm định õm thanh: đối với vầng quang, phúng điện bề mặt hay với đầu nối cỏp. Giỏm định nhiệt độ: đo nghiệt độ cỏc chỗ nối…
Kết quả giỏm định được so với điều kiện giới hạn, nếu quỏ giới hạn thỡ sử lý, vớ dụ ngọn cõy gần đường dõy hơn giới hạn cho phộp thỡ phải chặt đi.
Phương phỏp kiểm tra cú thể ỏp dụng trong vận hành đối với đường dõy trờn khụng. Đối với cỏp phương phỏp này ỏp dụng khi cỏp bị sự cố, quan sỏt chỗ cỏp hỏng để tăng thờm hiểu biết về sự hỏng của cỏp.
* Phương phỏp chẩn đoỏn.
Chẩn đoỏn ở cỏp ngầm cú 2 loại: on line(núng) và of line(lạnh).
Chẩn đoỏn lạnh: Là chẩn đoỏn khi cỏp tỏch khỏi vận hành. cỏp được nạp bằng nguồn điện nhõn tạo. Dựng phương phỏp quang phổ để phõn tớch tan δ, hay là đo tổn thất và điện dung của cỏp rồi so với giỏ trị tương ứng của cỏp mới.
Chẩn đoỏn núng: Đắt tiền nhưng cho phộp phỏt hiện cõy nước ở giai đoạn sớm(cõy nước là giai đoạn đầu của cõy điện gõy phúng điện ở cỏp). Ở đõy dựng phương phỏp phản xạ, phỏt xung vào cỏp rồi đo phản xạ cho phộp tỡm ra cõy nước trong cỏp.
Cũn phương phỏp nữa là mỏy đo nhiệt, đo nhiệt độ mối nối cỏp cũng cú thể phỏt hiện nguy cơ hỏng cỏp.
Chẩn đoỏn cú ý nghĩa rất quan trọng đối với độ tin cậy của cỏp ngầm. 3. Dự trữ thiết bị hợp lý.
Gồm cỏc thiết bị: mỏy biến ỏp và trạm biến ỏp tự hành, thiết bị thay thế khỏc. - Dự trữ mỏy biến ỏp thay thế: Mỏy biến ỏp hỏng cú thời gian sửa chữa rất lõu, hàng tuần lễ, mặt khỏc cỏc trạm phõn phối thường chỉ cú 1 mỏy biến ỏp, cho nờn khi sự cố mỏy biến ỏp cần phải thay thế ngay bằng mỏy mới sau đú mới đem sửa chữa mỏy hỏng. Thời gian sửa chữa khoảng 1 ngày cộng thời gian mang mỏy từ kho đến nơi hỏng.
- Trạm biến ỏp tự hành: Khi bảo dưỡng một trạm phõn phối thường kộo dài nhiều giờ người ta đưa mỏy tự hành đến cấp điện thay thế, thời gian thay thế chừng nửa giờ. Để cú thể dựng được trạm tự hành, trạm phõn phối phải
được thiết kế tương thớch, sao cho cú thể chuyển đấu nối hệ thống phõn phối cao và hạ ỏp của trạm phõn phối sang trạm tự hành nhanh nhất. Trạm tự hành cũng cú thể dựng khi sự cố mỏy biến ỏp.
- Dự trữ thiết bị thay thế và vật tư: Thiết bị thay thế khỏc như mỏy cắt, dao cỏch ly, sứ cỏch điện, cỏp, cột… cần được dự trữ để sử dụng khi cần.
2.5.3.2. Giải phỏp hoàn thiện hệ thống quản lý
Trỡnh độ và kinh nghiệm của nhõn viờn vận hành rất ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới phõn phối điện. Nếu trỡnh độ tốt và cú kinh nghiệm họ cú thể sử lý sự cố rất nhanh.
2.5.3.3. Sử dụng cỏc thiết bị điện cú độ tin cậy cao
Độ tin cậy của lưới phõn phối điện phụ thuộc chủ yếu vào độ tin cậy của cỏc phần tử như: đường dõy, mỏy biến ỏp, mỏy cắt điện, dao cỏch ly, cỏc thiết bị bảo vệ, điều khiển và tự động hoỏ… Muốn nõng cao độ tin cậy của lưới điện cần sử dụng cỏc phần tử cú độ tin cậy cao.
Ngày nay với sự phỏt triển của ngành cụng nghệ vật liệu mới, đó cú nhiều vật liệu và thiết bị điện cú độ tin cậy rất cao.
Về vật liệu điện cú thể kể như: Vật liệu cỏch điện cú cường độ cỏch điện cao như cỏc loại giấy cỏch điện, sứ cỏch điện bằng silicon, …
Về thiết bị điện cú thể kể một số loại như: mỏy cắt điện chõn khụng, mỏy cắt khớ SF6… cú thể đúng cắt 10 000 lần khụng phải sửa chữa.
Cỏc thiết bị bảo vệ và tự động hoỏ hiện nay sử dụng cụng nghệ kỹ thuật số cú độ tin cậy cao hơn rất nhiều so với thiết bị sử dụng rơle điện từ trước đõy.
Ngoài ra mỏy biến ỏp hiện nay sử dụng vật liệu dẫn từ cú tổn hao nhỏ và cỏch điện tốt nờn cú độ tin cậy cao.
Tuy nhiờn việc sử dụng thiết bị cú độ tin cậy cao đồng nghĩa với việc tăng chi phớ đầu tư cho lưới điện. Vỡ vậy, ảnh hưởng đến cỏc chỉ tiờu kịnh tế của hệ thống, nờn việc sử dụng nú tuỳ vào điều kiện cụ thể. Đối với những hộ
phụ tải khụng được phộp mất điện thỡ đầu tư với khả năng tốt nhất cho phộp. Đối với cỏc phụ tải khỏc phải dựa trờn sự so sỏnh giữa tổn thất do mất điện và chi phớ đầu tư.
Trờn thực tế lưới phõn phối hiện nay cũn sử dụng nhiều thiết bị cũ, cụng nghệ lạc hậu, cú độ tin cậy thấp dần đang được thay thế bằng những thiết bị hiện đại cú độ tin cậy cao, do đú độ tin cậy của lưới điện ngày càng được nõng cao rừ rệt.
2.5.3.4. Sử dụng cỏc thiết bị tự động, cỏc thiết bị điều khiển từ xa
Cỏc thiết bị tự động thường dựng để nõng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phõn phối: tự động đúng lại đường dõy (TĐL), tự động đúng nguồn dự phũng (TĐN), hệ thống điều khiển giỏm sỏt và thu thập dữ liệu từ xa (SCADA).
Để nõng cao độ tin cậy cung cấp điện, đảm bảo cung cấp điện liờn tục và an toàn người ta sử dụng một số cỏc thiết bị tự động như: tự động điều chỉnh điện ỏp, tự động đúng lại, tự động giảm tải sự cố theo tần số, tự động đúng dự trữ…
Như vậy việc quyết định sử dụng cỏc thiết bị tự động cần phải xem xột mọi khớa cạnh của hệ thống điện và phải phối hợp với nhiều mặt như chọn sơ đồ nối dõy, chọn thiết bị, hỡnh thức bảo vệ, trỡnh độ vận hành và khai thỏc cỏc thiết bị tự động…
+ Sử dụng cỏc thiết bị phõn đoạn cỏch ly sự cố: Khi một phần tử bị sự cố, cỏc thiết bị đúng cắt gần nhất sẽ tỏc động, cỏch ly phần tử bị sự cố, thực hiện cỏc thao tỏc đổi nối và cỏc phần tử cũn lại khụng bị hỏng húc cú thể tiếp tục làm việc.
+ Tự động đúng dự phũng: Một trong những biện phỏp để nõng cao độ tin cậy cung cấp điện là đặt cỏc phần tử dự phũng trong hệ thống điện. Để đưa phần tử dự phũng vào làm việc nhanh chúng và an toàn thường đặt cỏc thiết bị tự động đúng dự phũng. Trong trường hợp này khi nguồn làm việc bị cắt ra thỡ thiết bị tự động đúng dự phũng sẽ đúng nguồn cung cấp dự phũng.
+ Tự động điều chỉnh điện ỏp: Điện ỏp là một trong hai chỉ tiờu cơ bản của chất lượng điện năng. Nếu đặt điện ỏp vào phụ tải khụng hoàn toàn đỳng với điện ỏp định mức của phụ tải yờu cầu thỡ ớt hay nhiều tỡnh trạng làm việc của thiết bị sẽ trở nờn khụng tốt, làm giảm tuổi thọ, tăng xỏc suất hỏng thiết bị, vỡ vậy tự động điều chỉnh điện ỏp là một biện phỏp nõng cao độ tin cậy cung cấp điện.
+ Tự động đúng trở lại: Thực chất của tự đúng lại là khi một phần tử của hệ thống cung cấp điện bị tự động ngắt ra, sau một thời gian xỏc định nào đú được đúng trở lại vào điện ỏp (nếu như khụng bị cấm đúng trở lại) và nếu như nguyờn.
Ngày nay với sự phỏt triển của cụng nghệ thụng tin, hệ thống điều khiển giỏm sỏt và thu thập dữ liệu từ xa ngày càng được sử dụng rộng rói trong cỏc ngành cụng nghiệp. Hệ thống này cho phộp thu thập dữ liệu, phõn tớch và điều khiển cỏc đối tượng từ xa. Sử dụng hệ thống SCADA trong điều hành lưới phõn phối sẽ cho phộp nhanh chúng tỏch đoạn lưới bị sự cố và khụi phục cấp điện cho phõn đoạn khụng bị sự cố, nhờ đú độ tin cậy được nõng cao.
2.5.3.5. Tăng cường dự phũng bằng sơ đồ kết dõy
Lưới phõn phối hiện nay thường là lưới phõn phối hỡnh tia cú phõn nhỏnh, độ tin cậy cung cấp điện thấp. Để tăng độ tin cậy của lưới cần phải sử dụng sơ đồ cú khả năng chuyển đổi kết dõy linh hoạt nhằm hạn chế thấp nhất khả năng ngừng điện cho phụ tải.
- Sơ đồ sử dụng đường dõy kộp:
Hai đường dõy cung cấp điện cho phụ tải, bỡnh thường hai đường dõy cú thể vận hành song song hoặc độc lập. Khi sự cố một đường dõy, đường dõy cũn lại cấp điện cho toàn bộ phụ tải. Như vậy khả năng tải của mỗi đường dõy phải đảm bảo được toàn bộ phụ tải khi một đường dõy bị sự cố.
Sơ đồ này cho độ tin cậy cao nhưng phải chi phớ đầu tư khỏ lớn, chỉ thớch hợp cho những phụ tải quan trọng khụng được phộp mất điện.
- Sơ đồ kớn vận hành hở:
Lưới phõn phối kớn vận hành hở gồm nhiều nguồn và nhiều phõn đoạn đường dõy tạo thành lưới kớn nhưng khi vận hành thỡ cỏc mỏy cắt phõn đoạn cắt ra tạo thành lưới hở. Khi một đoạn ngừng điện thỡ chỉ phụ tải phõn đoạn đú mất điện, cỏc phõn đoạn khỏc chỉ mất điện tạm thời trong thời gian thao tỏc sau đú lại được cấp điện bỡnh thường.
Sơ đồ này cú ưu điểm là chi phớ đầu tư khụng cao, cú thể ỏp dụng cho hệ thống phõn phối điện, nhưng cũn tuỳ thuộc vào tỡnh hỡnh nguồn điện của từng khu vực.
- Sơ đồ lưới cú phõn đoạn:
Sơ đồ lưới hỡnh tia cú phõn đoạn được dựng phổ biến hiện nay vỡ cú chi phớ thấp, sơ đồ đơn giản, cú thể ỏp dụng rộng rói, nhưng độ tin cậy chưa cao. Thiết bị phõn đoạn cú thể là mỏy cắt điện, dao cỏch ly, cầu dao phụ tải.
Khi xẩy ra sự cố một phõn đoạn chỉ những phõn đoạn phớa sau nú mất điện, cỏc phõn đoạn trước nú (về phớa nguồn) chỉ bị mất điện tạm thời trong thời gian thao tỏc.
Số lượng và vị trớ đặt cỏc thiết bị phõn đoạn cũng ảnh hưởng đến thời gian mất điện của phụ tải, do đú phải tớnh toỏn và lựa chọn cho từng lưới điện cụ thể.
Kinh nghiệm vận hành cho thấy để giảm điện năng bị mất do bảo dưỡng định kỳ và do sự cố thỡ cần nhiều thiết bị phõn đoạn trờn đường dõy, vị trớ đặt cỏc thiết bị phõn đoạn chia đều chiều dài đường dõy. Nhưng việc lắp đặt quỏ nhiều thiết bị phõn đoạn sẽ làm tăng vốn đầu tư, tăng phần tử sự cố trờn lưới.
Sơ đồ được sử dụng hiệu quả hơn nếu kết hợp với cỏc phần tử tự động đúng lại, điều khiển từ xa… do đú cú thể loại trừ nhanh ảnh hưởng của sự cố thoỏng qua và rỳt ngăn thời gian thao tỏc trờn lưới, nhờ thế độ tin cậy của lưới phõn phối được nõng lờn đỏng kể. Nhưng vốn đầu tư khỏ lớn nờn việc sử dụng cỏc thiết bị này cần so sỏnh tổn thất do mất điện và chi phớ đầu tư.
2.5.3.6. Tổ chức tỡm và sửa chữa sự cố nhanh
Một giải phỏp quan trọng để nõng cao độ tin cậy cung cấp điện là tổ chức tỡm và cụ lập sự cố nhanh, rỳt ngắn thời gian mất điện cho phụ tải. Do đú cần phải:
- Tổ chức đủ người, đủ dụng cụ, vật tư, thiết bị dự phũng và phương tiện thường trực sẵn sàng cho mọi tỡnh huống sự cố.
- Tổ chức thu thập thụng tin, phõn tớch và cụ lập sự cố nhanh nhất. - Tổ chức sửa chữa thay thế nhanh cỏc phần tử hư hỏng.
Như vậy nếu sửa chữa nhanh cỏc sự cố trong lưới phõn phối sẽ làm giảm thời gian mất điện của phụ tải, giảm điện năng bị mất do sự cố, gúp phần nõng cao chỉ tiờu về độ tin cậy của lưới phõn phối
Tổn thất về kinh tế do mất điện rất lớn, đồng thời về mặt chớnh trị xó hội cũng đũi hỏi độ tin cậy ngày càng cao, khiến cho hệ thống điện ngày càng phải hoàn thiện về cấu trỳc, cải tiến về vận hành đề khụng ngừng nõng cao độ tin cậy.