Sơ đồ hình3.4. Sơ đồ này được áp dụng để cung cấp điện cho khách hàng loại
1, 2 trong trường hợp gần nguồn trung tâm là một trạm biến áp 110/22 (35) kV và nằm cách xa nguồn cịn lại. Trong trường hợp này, có thể mở mạch ình thường trên lưới
22kV mà các phụ tải loại 1,2 khơng bị mất điện, thiết bị tự động đóng nguồn dự phịng (ATS) đảm bảo nhiệm vụ chuyển nguồn khi mất một nguồn cung cấp chính.
ATS 0,4 kV ATS 0,4 kV Nguồn 1 22kV Tự động đóng l p lại ATS
Phụ tải loại 2 Phụ tải loại 1 Phụ tải loại 3
Phụ tải loại 3
Nguồn 2 22kV
Hình 3.4.Sơ đồ cung cấp điện số 4.
ATS 0,4 kV М М ATS 0,4 kV Nguồn 1 22kV R R ATS 0,4 kV М М ATS ATS Phụ tải loại 1 Phụ tải loại 3
Phụ tải loại 2 Phụ tải loại 2
Nguồn 2 22kV
Nguồn 3 22kV
Sơ đồ hình3.5.Được sử dụng để cung cấp điện cho khách hàng loại 1 và 2
với ba trung tâm nguồn trong trường hợp phụ tải nằm cách xa các trạm biến áp 110 kV.Thiết bị tự động đóng l p lại được lắp đ t ngay trên đường dây trục chính để cho phép tự động cắt trong trường hợp hư hỏng ở một phần của đường chính, và sau đó khơi phục cung cấp cho khách hàng loại 1, 2.Sơ đồ cách ly sự cố ngắn mạch trên tất cả các phần chính của lưới điện 22 kV với sự hỗ trợ của các thiết bị tự động chuyển mạch.
Sơ đồ hình3.6 được đề xuất trong trường hợp cần tổ chức kết nối giữa bốn
nguồn trung tâm đến các trạm biến áp của khách hàng loại 1, 2. Sơ đồ hình 3.6 nhằm giảm thiểu chi phí xây dựng thêm các đoạn đường dây trên không 22 kV, cũng như cô lập một phân đoạn đường dây chính trong bất kỳ phần nào của đường dây chính 22 kV, với sự trợ giúp của máy cắt 22 kV. Sơ đồ cho phép ngắt kết nối mạng trong trường hợp hư hỏng xảy ra với bất kỳ phân đoạn nào của đường dây chính với sự trợ giúp của các thiết bị tự động đóng l p lại.
ATS 0,4 kV Nguồn 1 22kV Tự động đóng l p lại ATS ATS ATS R Phụ tải loai 2 Khách hàng loại 3 Nguồn 4 22kV Nguồn 2 22kV Nguồn 3 22kV Tự động đóng l p lại Khách hàng loại 3 Phụ tải loai 2 Phụ tải loai 1 Khách hàng loại 3
Hình 3.6.Sơ đồ cung cấp điện số 6.
Để tăng sự linh hoạt, tin cậy và chủ động trong vận hành, việc lựa chọn sơ đồ thanh cái của trạm iến áp là rất quan trọng, cấu hình tối ưu được đề xuất như sau:
Sơ đồ hình3.7. Mạng lưới phân phối được thiết lập ởi sơ đồ với hai đường dây mạch khép kín, vận hành với chế độ hình tia. ATS ATS ATS 22 kV ATS ATS 22 kV ATS ATS ATS ATS ATS ATS 110 kV 110 kV Đường dây dự phịng
Hình 3.7.Sơ đồ cung cấp điện số 7.
Các đường dây dự phịng chỉ được đóng lại khi có các sự cố khẩn cấp ho c quá tải ho c thiếu hụt công suất từ các trạm điện lân cận.
Sơ đồ hình 3.8.Mạng lưới phân phối được thiết lập theo sơ đồ với hai đường
dây mạch khép kín, hoạt động với một đường dây mạch khép kín.
ATS ATS ATS
ATS 22 kV ATS ATS 22 kV ATS 110 kV 110 kV
Hình 3.8. Sơ đồcungcấp điệnsố 8.
Cấutrúchình 3.8là tốthơnsovớicấutrúchình 3.7, đườngdâytruyềntải 22
kVluônmang điệnvà khơnglãngphí thờigianchuyển
đổinguồntrongtrườnghợpkhẩncấpnhư đốivớicấutrúchình 3.7.
Cácsơ đồ trên bổ sung kết nối đếncácnguồndựphòng,cho phép cung cấp điện dự phòng và cung cấp điện liên tục cho khách hàng trong trường hợp
mộtđườngdâybịsựcốngừngcungcấp điện. Tuy nhiên, ở chế độ làm việc bình thường để giảm độ lớn của dịng ngắn mạch thì các mạng điện kín nên vận hành ở chế độ hở. Để tăng hiệu quả vận hành cần phải xác định điểm mở trên lưới kín với các chế độ tải khác nhau.
3.2.4. Tổ chức và sửa chữa nhanh sự cố
Một giải pháp quan trọng để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là tổ chức tìm và cơ lập sự cố nhanh, rút ngắn thời gian mất điện cho phụ tải, để làm được điều đó cần phải:
- Tổ chức đủ người, đủ dụng cụ, vật tư, thiết bị dự phòng và phương tiện thường trực, sẵn sàng cho mọi tình huống sự cố.
- Tổ chức thu thập thơng tin, phân tích và cơ lập sự cố nhanh nhất. - Tổ chức sửa chữa thay thế nhanh các phần tử hư hỏng.
Như vậy, nếu sửa chữa nhanh các sự cố trong lưới phân phối sẽ làm giảm thời gian mất điện của phụ tải, giảm điện năng ị mất do sự cố, góp phần nâng cao chỉ tiêu về độ tin cậy trong lưới phân phối.
3.2.5. Khắc phục sự cố nhanh.
- Xác định nhanh điểm sự cố bằng các thiết bị chuyên dùng để dò điểm sự cố như thiết bị chỉ thị sự cố (Fault indicator).
- Trang bị các thiết bị chuyên dùng để xử lý sự cố.
- Tăng cường công tác bồi dưỡng, huấn luyện nhân viên vận hành về trình độ và kỹ năng xử lý sự cố.
Phần tiếp theo dưới đây sẽ giới thiệu một thiết bị báo sự cố đường dây trên không (Fault indicator) loại FLA3 của hãng EMG, liên ang Đức sản xuất, có khả năng xác định ngay vùng sự cố, giúp phát hiện và xử lý nhanh điểm sự cố, kết quả là giảm được thời gian mất điện của khách hàng. Điều này đồng nghĩa với việc cải thiện đáng kể các chỉ số SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI; nâng cao chất lượng cung cấp điện của các công ty điện lực.
Thiết bị báo sự cố FLA3 của hãng EMG (Cộng hòa Liên bang Đức)
1. Nguyên lý hoạt động
Thiết bị báo sự cố thực chất là các cảm biến dòng điện. Khi dòng điện đi qua thiết bị báo sự cố có giá trị vượt quá giá trị đã cài đ t trước (dòng điện và thời gian), thiết bị báo sự cố sẽ tác động và báo hiệu bằng đèn hay cờ giúp nhân viên quản lý vận hành nhanh chóng tìm ra điểm sự cố.
2. Phạm vi áp dụng
Với sơ đồ lưới điện như hình 1, sử dụng thiết bị cảnh báo sự cố loại FLA3 (Một nằm đầu nhánh rẽ 1, hai nằm sau nhánh rẽ 2 và 5 nằm đầu nhánh rẽ 5). Khi có sự cố trên nhánh rẽ NR3, sẽ xuất hiện dòng ngắn mạch chạy qua các thiết bị báo sự cố 2 và 5 làm các thiết bị này tác động báo sự cố qua tín hiệu đèn và cờ. Khi máy cắt đầu nguồn cắt ra, nhân viên quản lý vận hành kiểm tra các thiết bị báo sự cố:
Hình 3.9. Minh họa việc sử dụng thiết bị báo sự cố trên lƣới điện hình tia FLA3 đƣợc dùng cho đƣờng dây trên không.
- Đầu tiên kiểm tra thiết bị báo sự cố 1 ở nhánh rẽ FPI(4), khơng thấy tín hiệu chứng tỏ sự cố nằm trên trục chính phía sau nhánh rẽ 4.
- Kiểm tra thiết bị chỉ báo sự cố 2, thấy báo tín hiệu, chứng tỏ có sự cố phía sau nó. Reset lại thiết bị chỉ thị sự cố này và kiểm tra tiếp.
chứng tỏ có sự cố trên nhánh rẽ 5. Cơ lập nhánh rẽ FPI(5) và đề nghị đóng lại máy cắt đầu nguồn để cấp điện cho các phân đoạn không bị sự cố. Tiến hành kiểm tra và sửa chữa sự cố trên nhánh rẽ FPI(5).
Thiết bị FLA3 cịn có thể phát huy hiệu quả cao hơn nếu có 2 xuất tuyến đi ra từ một khởi hành. Trong trường hợp đó, chúng ta có thể giảm tới 50% thời gian dị tìm sự cố vì khi đó, chỉ FLA3 trên xuất tuyến có sự cố mới báo tín hiệu, có thể cơ lập ngay xuất tuyến đó và đóng lại máy cắt đầu nguồn để tái lập cung cấp điện cho xuất tuyến không bị sự cố.
3. Những ưu điểm của FLA3
* Thiết bị FLA3 sử dụng lắp đ t cho đường dây trên không với cáp (hay dây trần) có đường kính tới 38 mm (maximum 40 mm). Kết cấu ngầm FLA3, được thiết kế chắc chắn, thích hợp lắp đ t với hầu hết các loại cáp trên không, ngay cả các loại cáp trên khơng có chiều dày lớp cách điện cao như tại lưới điện của Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh.
* Thiết bị FLA3 được thiết kế để có thể lắp đ t hay tháo ra bằng sào thao tác "Hot-Line" nên rất thuận tiện khi lắp đ t hay tháo gỡ thay đổi vị trí sử dụng trên lưới mà không phải cúp điện.
* Chỉ thị chính xác và tin cậy, sử dụng đơn giản và hiệu quả.
* Kết cấu gọn nhẹ, nhưng chắc chắn, đảm bảo cho việc vận hành an toàn. * Chỉ thị sự cố bằng “FLAG” (màu cam) và “LED” (ánh sáng trắng) nên có thể dễ dàng phát hiện lúc an ngày hay an đêm.
* Các thông số vận hành của FLA3 đều được cài đ t qua "REMOTE CONTROL" sau khi đã được lắp đ t trên lưới và tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng.
- Thời gian báo sự cố: 30 - 720min (12 giờ) với ước chỉnh là 30 phút - Dòng hoạt động: từ 40 - 1.500A với ước chỉnh 20 A
- Thời gian chịu xung (quá độ): 40 - 300 ms với ước chỉnh 20 ms (mi-li-giây) * Người sử dụng có thể đọc kiểm tra hay điều chỉnh các thông số vận hành cài đ t của FLA3 qua bộ "REMOTE CONTROL" ở dưới đất. Phần mềm đơn giản và thân thiện với End-User.
người sử dụng hay hoạt động theo chế độ "AUTO" (chế độ “AUTO”: thiết bị FLA3 hoạt động theo sự thay đổi dòng tải của lưới).
* Thông qua bộ “REMOTE CONTROL” người sử dụng có thể "SELF TEST" - kiểm tra hoạt động của FLA3 trước và sau khi lắp đ t trên lưới.
* Thông qua bộ “REMOTE CONTROL” người sử dụng có thể đọc được dòng điện đang vận hành trên lưới điện mà FLA3 đang treo.
3.2.6. Đối với các TBA phân phối
Các TBA phân phối là một phần không thể tách rời của lưới điện phân phối. Để nâng cao độ tin cậy của TBA phân phối cần áp dụng đồng bộ các biện pháp từ khâu thiết kế cho đến quản lý vận hành. Chọn sơ đồ đi dây trong TBA hợp lý, thuận tiện trong vận hành, bảo dưỡng, thay thế và sửa chữa các thiết bị. Sử dụng các thiết bị trên trạm có độ tin cậy cao. Kết cấu trạm đảm bảo đồng bộ, dễ sửa chữa thay thế, thời gian thay thế nhanh, tiện dụng, thao tác an tồn.
Hiện tại Thị xã Đơng Triều được cấp điện từ 02 nguồn điện: một là trạm trung gian 110kV E5.23 với 01 máy biến áp 40MVA-110/35/22kV cấp điện cho toàn bộ lưới 22kV và một phần lưới 35 kV; nguồn thứ 2 là nguồn 35kV từ ng Bí cấp đến trạm trung gian 35kV Tràng Bạch cấp cho các phụ tải 35kV. Hiện tại nhu cầu sử dụng năng lượng điện của phụ tải là rất lớn, theo đánh giá hiện trạng vận hành lưới điện Thị xã Đông Triều, các lưới điện hiện tại hầu hết không đảm bảo điều kiện an toàn và kỹ thuật, các đường dây bị quá tải, thậm chí quá tải n ng nề, sụt quá điện áp cho phép nên rất cần nguồn để san tải để đảm bảo điều kiện an toàn và kỹ thuật.Vậy, để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và đảm bảo độ dự trữ về công suất cho phát triển phụ tải phù hợp với chiến lược phát triển kinh tế cần phải lắp đ t thêm một máy biến áp 40MVA.
3.3. Lắp đặt chống sét để nâng cao độ tin cậy.
3.3.1. Lắp đặt chống sét trên đƣờng dây để nâng cao độ tin cậy
Đường dây là phần tử dài nhất trong lưới điện nên thường bị sét đánh và chịu tác dụng của quá điện áp khí quyển. Trong vận hành, sự cố cắt điện do sét chiếm tỷ lệ lớn trong toàn bộ sự cố của hệ thống. Bởi vậy bảo vệ chống sét đường dây có tầm quan trọng rất lớn trong việc đảm bảo vận hành an toàn và cung cấp
điện liên tục.
Để bảo vệ chống sét lan truyền từ đường dây người ta sử dụng các thiết bị chống sét (lightning arrester), các thiết bị này được lắp đ t để đón sóng q điện áp khí quyển truyền từ đường dây đến, trước khi tràn vào thiết bị bảo vệ. Khi có sóng quá điện áp, các thiết bị chống sét sẽ phóng điện trước đưa dịng sét xuống đất làm giảm trị số quá áp đ t lên cách điện của phần tử lưới điện và khi hết quá áp sẽ tự động dập tắt hồ quang của dòng xoay chiều đi kèm, phục hồi trạng thái làm việc ình thường. Tuy nhiên ngay sau khi phóng điện, điện áp dư trên chống sét sẽ tác dụng lên cách điện của thiết bị, nếu giá trị này lớn thì sẽ gây nguy hiểm cho thiết bị điện. Bởi vậy các thiết bị chống sét cần phải đảm bảo sao cho giá trị điện áp dư đủ nhỏ để không gây ảnh hưởng đến cách điện của phần tử lưới điện. Đối với lưới điện trung áp Thị xã Đơng Triều đa số thời gian khơi phục đóng lại máy cắt phân đoạn đường dây rất lâu do từ nơi trực vận hành đến vị trí đ t máy cắtquá xa làm cho thời gian mất điện kéo dài ảnh hưởng rất lớn đến độ tin cậy của lướiđiện. Để khắc phục vấn đề này, cần lắp đ t chống sét trên đường dây để hạn chế sựcố thống qua. Khi có hiện tượng quá áp trên đường dây thì ngay lập tức chốngsét sẽ làm việc tự khử hiện tượng quá áp đó làm cho máy cắt phân đoạn không tácđộng cắt. Tuy nhiên hiệu quả của thiết bị chống sét phụ thuộc vào nhiều yếu tố khácnhau như hệ thống nối đất, sơ đồ truyền sóng, vị trí lắp đ t chống sét.
3.4. Tái cấu trúc lƣới điện phân phối Thị xã Đông Triều.
3.4.1. Chuyển toàn bộ lƣới điện trung áp sang cấp điện áp 22kV.
Hiện nay lưới điện trung áp trên địa bàn Thị xã Đơng Triều có 2 cấp điện áp gồm 35kV, 22kV cùng vận hành, điều này ảnh hưởng rất lớn đến độ tin cậy của lưới phân phối do không tạo được các mạch vòng để hỗ trợ lẫn nhau (nguồn cấpthứ 2), khơng có tính đồng bộ về chủng loại vật tư thiết bị lắp đ t trên lưới, phối hợp bảo vệ rơle khó khăn, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật không đảm bảo, công tác quản lý vận hành phức tạp, ...
Khi chuyển lưới điện 35kV sang cấp 22kV sẽ trở thành nguồn dự phòng để nâng cao độ tin cậy lưới điện. Theo phương án chuyển toàn bộ lưới điện trung áp về một cấp điện áp 22kV, các điểm liên lạc này sẽ tạo thành các mạch vòng để nâng cao độ tin cậy lưới điện.
3.4.2. Xây dựng các mạch vòng để cấp điện 2 nguồn
Sau khi chuyển toàn bộ lưới điện trung áp Thị xã Đông Triều về một cấp điện áp 22kV, cần xây dựng một số mạch vòng liên lạc giữa các trạm biến áp 110kV và giữa các khu vực khác nhau. Tuy nhiên việc xây dựng các mạch vịng phải được tính tốn sao cho sau khi đầu tư sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Trong phạm vi nội dung của luận văn này, khi tính tốn để xây dựng các mạch vịng chỉ xét trên phương diện độ tin cậy.
Trong chương 2 đã tính tốn độ tin cậy của các xuất tuyến theo lưới điện hiện trạng (tuyến 373E5.18, 374E5.16, 375E5.23, 377E5.23, 372E5.23, 471E5.23, 472E5.23, 474E5.23, 476E5.23, 471E5.9).
Để xem xét vấn đề hiệu quả của việc đầu tư xây dựng mạch vịng, sẽ tính tốn độ tin cậy của các xuất tuyến trong hai trường hợp khơng có nguồn thứ 2 và có nguồn thứ 2 (xem công suất nguồn 2 là vô hạn).
Kết quả tính tốn như sau:
Bảng 3.1: Kết quả các chỉ tiêu độ tin cậy khi khơng có nguồn 2. Tên xuất
tuyến SAIFI SAIDI CAIDI ASAI
373E5.18 0,2989 0,8568 2,8665 0,999902 374E5.16 0,2506 0,6692 2,6704 0,999924 375E5.23 0,098 0,28 2,8571 0,999968 377E5.23 0,1316 0,3472 2,6383 0,99996 372E5.23 0,7035 1,722 2,4477 0,999803 471E5.23 0,2786 0,6552 2,3518 0,999925 472E5.23 0,4298 0,938 2,1824 0,999893 474E5.23 0,7903 1,946 2,4623 0,999778 476E5.23 0,2121 0,63 2,9702 0,999928 471E5.9 0,1855 0,434 2,3396 0,99995
Bảng 3.2: Kết quả các chỉ tiêu độ tin cậy khi có nguồn 2 Tên xuất
tuyến SAIFI SAIDI CAIDI ASAI
373E5.18 0,2989 0,4035 1,3501 0,99995 374E5.16 0,2506 0,3752 1,4972 0,99996 375E5.23 0,098 0,133 1,3571 0,999985 377E5.23 0,1316 0,2002 1,5212 0,99998 372E5.23 0,7035 0,1708 1,6642 0,99987 471E5.23 0,2786 0,4837 1,7362 0,99995 472E5.23 0,4298 0,8008 1,8632 0,99991 474E5.23 0,7903 1,3066 1,6532 0,99985 476E5.23 0,2121 0,27 1,2723 0,99997 471E5.9 0,1855 0,3238 1,7453 0,999963
Theo kết quả tính tốn trên, các xuất tuyến khi có nguồn dự phịng thì các chỉ số độ tin cậy tốt hơn rất nhiều nên cần phải xây dựng mạch vịng để có nguồn thứ 2.
Như vậy, từ kết quả tính tốn độ tin cậy có thể xem xét nên đầu tư mạch vịng để có nguồn cấp thứ 2 hay khơng. Đối với những xuất tuyến có độ tin cậy cao, sản lượng nhỏ, chiều dài ngắn việc đầu tư xây dựng mạch vòng, các chỉ số về độ tin cậy tăng lên không đáng kể, không mang lại hiệu quả kinh tế. Ngược lại những xuất tuyến có độ tin cậy thấp, sản lượng lớn việc đầu tư xây mạch vịng để có nguồn cấp thứ 2 các chỉ số về độ tin cậy tăng lên đáng kể và mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội rất cao. Tuy nhiên trong trường hợp trên mới chỉ xét nguồn thứ 2 cấp riêng rẽ cho từng xuất tuyến, trong thực tế nguồn 2 có thể cấp cho rất nhiều xuất tuyến chỉ thơng