(M phân đoạn)
Hìnhvẽ 3-17: Đƣờng dây hai nguồn, phân đoạn bằng DAS
-Hỏng hóc trên trục: ∆ET = λLIτ I i i P + λLIIτ II i i P + … + λLMτ M i i P = λτ(LI I i i P + LII II i i P + … + LM M i i P ) (3.32) - Hỏng hóc trên nhánh: ∆EN = λ I M X (T X i li X i Pi + τ X i liPi) (3.33) - Tổng thiếu hụt điện năng:
∆E = ∆ET + ∆EN = λ[τ(LI
I i i P + LII II i i P + ... + LM M i i P ) + I M X (T X i li X i Pi + τ X i liPi)] (3.34)
3.6. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
- Độ tin cậy của các phần tử tạo nên lưới điện:
+ Chất lượng của thiết bị ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ hỏng hóc của lưới phân phối, thời gian phục hồi.
+ Sửa chữa, duy tu bảo dưởng, trung đại tu thiết bị trong vận hành. + Ngừng điện để thao tác đóng cắt, cải tạo, phát triển lưới điện.
- Cấu trúc lưới điện: Sơ đồ cấu trúc lưới điện có ý nghĩa rất lớn đối với độ tin cậy của lưới điện, ảnh hưởng đến khả năng thay đổi sơ đồ kết dây và dự phòng.
44
+ Khả năng thao tác và đổi nối trong sơ đồ (tự động hoặc bằng tay). - Hệ thống tổ chức quản lý và vận hành:
+ Tổ chức và bố trí các đơn vị cơ động can thiệp khi sự cố. + Tổ chức mạng lưới phục hồi sự cố và sửa chữa định kỳ. + Dự trữ thiết bị, dự trữ nguồn.
+ Cấu trúc và hoạt động của hệ thống điều khiển vận hành. + Sách lược bảo quản định kỳ thiết bị.
- Ảnh hưởng môi trường: + Phụ tải điện.
+ Yếu tố thời tiết, khí hậu, nhiệt độ và độ ô nhiểm của môi trường.
- Yếu tố con người: Trình độ của nhân viên quản lý vận hành, yếu tố kỹ thuật, tự động hoá vận hành.
3.7. CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
3.7.1. Sử dụng các thiết bị điện có độ tin cậy cao
Độ tin cậy của lưới phân phối phụ thuộc chủ yếu vào độ tin cậy của các phần tử như: Đường dây, máy biến áp, dao cách ly, máy cắt điện, các thiết bị bảo vệ, điều khiển và tự động hoá…do đó muốn nâng cao độ tin cậy của lưới điện cần sử dụng các phần tử có độ tin cậy cao.
Tuy nhiên việc sử dụng các phần tủ có độ tin cậy cao đồng nghĩa với việc tăng chi phí đầu tư cho lưới điện, ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế cho lưới điện nên việc sử dụng sẽ tuỳ thuộc vào tình hìnhcụ thể, từng loại hộ phụ tải cụ thể.
3.7.2. Sử dụng các thiết bị tự động, các thiết bị điều khiển từ xa
Các thiết bị tự động thường dung để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối như: Thiết bị tự động đóng lặp lại đường dây (TĐL); tự động đóng nguồn dự phòng (TĐN); hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu từ xa (SCADA). Theo thống kê hầu hết các sự cố trên đường dây tải điện trên không là sự cố thoáng qua, chiếm khoảng (70%- 80%) tổng số lần sự cố trên đường dây. Chủ yếu là các sự cố do sét đánh vào đường dây, cây đổ gần đường dây hoặc chạm vào
45
đường dây; vật lạ rơi vào đường dây…các sự cố này thường tự giải trừ sau 1 hoặc 2 lần phóng điện. Nếu ta bố trí các thiết bị TĐL thì tỷ lệ đóng lại thành công rất cao do thời gian TĐL ngắn nên phụ tải không bị ảnh hưởng do mất điện. Đối với các lưới điện có từ hai nguồn trở nên việc sử dụng TĐL sẽ rất hiệu quả.
Các thiết bị điều khiển xa: 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 được sử dụng rộng rãi và rất hiệu quả với hệ thống điện. Hệ thống này cho phêp thu thập dữ liệu, phân tích và điều khiển các đối tượng từ xa. Với lưới điện phân phối SCADA sẽ điều khiển nhanh chóng tách các đoạn bị sự cố và khôi phục cấp điện cho các phân đoạn không bị sự cố, nhờ đó mà độ tin cậy được nâng cao.
3.7.3. Sử dụng linh hoạt các sơ đồ đi dây, kết dây
Sơ đồ đường dây kép: Sử dụng hai đường dây cấp điện cho phụ tải, bình thường hai đường dây có thể vận hành song song hoặc độc lập. Khi sự cố 1 đường dây, đường dây còn lại sẽ cấp điện cho toàn bộ phụ tải. Với sơ đồ này cho độ tin cây cao nhưng chi phí đầu tư khá lớn, chỉ phù hợp cho các phụ tải quan trọng, không được mất điện.
Sơ đồ kín vận hành hở: Lưới phân phối kín vận hành hở gồm nhiều nguồn và nhiều phân đoạn đường dây tạo thành lưới kín nhưng khi vận hành thì các máy cắt phân đoạn cắt ra tạo thành lưới hở. Khi một đoạn ngừng điện thì chỉ các phụ tải trên đoạn đó mất điện, các phân đoạn khác chỉ mất điện tạm thời trong thời gian thao tác sau đó lại được cấp điện bình thường. Với sơ đồ này chi phí đầu tư không cao nhưng lại phụ thuộc rất nhiều vào tình hình nguồn điện.
Sơ đồ lưới có phân đoạn: Sơ đồ lưới hìnhtia có phân đoạn được dùng phổ biến hiện nay vì có chi phí thấp, sơ đồ đơn giản, có thể áp dụng rộng rãi nhưng độ tin cây chưa cao. Khi xảy ra sự cố một phân đoạn thì những phân đoạn phía sau nó bị mất điện, các phân đoạn trước về phía nguồn chỉ mất điện tạm thời trong thời gian thao tác. Số lượng và vị trí các phân đoạn cũng ảnh hưởng đến thời gian mất điện của phụ tải.
46
3.7.4. 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 cô 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 thông tin, phân tích và cô 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 bị mất do sự cố, góp phần nâng cao chỉ tiêu về độ tin cậy trong lưới phân phối.
3.7.5. 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 giant hay thế nhanh, tiện dụng, thao tác an toàn.
47
CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG VỚI LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP THÁI NGUYÊN
4.1. HIỆN TRẠNG LƢỚI ĐIỆN THÁI NGUYÊN
4.1.1. Tổng quan về lưới điện Thái Nguyên
Hiện tại, tỉnh Thái Nguyên được cấp điện từ 2 nguồn: - Nguồn điện mua từ Trung Quốc
- Nguồn điện Việt Nam.
* Nguồn điện Việt Nam: Tỉnh Thái Nguyên hiện tại được cấp điện từ:
- Thủy điện Thác Bà (công suất 3× 36 MW) qua đường dây 110 kV Thác Bà- Tuyên Quang- Thái Nguyên dài 90 km, dây dẫn AC 185.
- Nhà máy điện Cao Ngạn (công suất 2× 57,5 MW) do Tập đoàn than- Khoáng sản Việt Nam (TKV) làm chủ đầu tư. Nhà máy vận hành năm 2006, được đấu vào thanh cái 110kV- trạm 220 kV Thái Nguyên, hòa vào lưới điện quốc gia.
- Cấp điện từ trạm 220 kV Sóc Sơn qua đường dây 110 kV Sóc Sơn – Gò Đầm. - Ngoài ra trên địa bàn còn có nhà máy thủy điện Hò Núi Cốc có công suất thiết kế 3× 630 kW, đã đưa vào vận hành năm 2008, công suất nhà máy phát lên lưới 22 kV cấp điện cho khu vực ngoại thị thành phố Thái Nguyên.
* Nguồn điện mua Trung Quốc: Công suất tối đa 200 MW, trong vòng 10 năm (đến 2017) truyền tải qua các đường dây 220 kV, sử dụng một mạch đường dây mạch kép dài 205 km, dây dẫn AC400 & AC2× 330 mm2 Hà Giang- Tuyên Quang- Thái Nguyên và sử dụng một mạch đường dây mạch kép Tuyên Quang- Bắc Kạn- Thái Nguyên dài 130 km dây phân pha AC2× 330 mm2. Các đường dây này đấu nối về trạm biến áp 220 kV Thái Nguyên. Hiện tại phần lớn phụ tải Thái Nguyên được cấp điện từ nguồn mua từ Trung Quốc, phần phụ tải Thái Nguyên còn lại được cấp điện từ nguồn Việt Nam. Điện năng mua từ Trung Quốc được cấp cho hầu hết các trạm 110 kV Thái Nguyên (trừ trạm 110 kV Gia Sàng) và cấp ngược lên phía Bắc cho trạm Phú Lương và tỉnh Bắc Kạn.
48
4.1.2. Lưới điện
4.1.2.1.Lưới 220 kV
Tỉnh Thái Nguyên hiện liên kết với hệ thống điện quốc gia qua 4 hướng tuyến đường dây 220 kV xuất tuyến từ trạm 220 kV Thái Nguyên:
- Thái Nguyên- Sóc Sơn: dây phân pha AC 2× 330 mm2. - Thái Nguyên- Bắc Giang: dây mạch đơn AC 400 mm2.
- Thái Nguyên- Sóc Sơn- Tuyên Quang: dây phân pha AC 2× 330 mm2.
- Thái Nguyên- Bắc Kạn-Tuyên Quang: mạch kép, dây phân pha AC 2× 330 mm2. Các đường dây 220 kV truyền tải công suất mua điện Trung Quốc và của các nhà máy thủy điện về lưới điện Việt Nam.
Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên có 1 trạm 220/110/22 kV Thái Nguyên gồm 2 máy biến áp 2× 250 MVA. Hiện tại phần điện bị tách làm 2 phía: Phía hòa vào HTĐ Việt Nam và phía nhận điện mua từ Trung Quốc. Một MBA mua điện Trung Quốc và một MBA hòa lưới điện Việt Nam. Các nhà máy điện: Cao Ngạn, Thủy điện Thác Bà đấu vào thanh cái 110 kV của MBA thuộc phía Việt Nam. Trạm 220 kV Thái Nguyên còn có 2 MBA 110/35/22 kV-2× 63 MVA.
4.1.2.2. Lưới 110 kV
Từ thanh cái 110kV của trạm 220 kV Thái Nguyên có 6 xuất tuyến 110 kV: + Lộ 171 & 172 Thái Nguyên- Sóc Sơn, dây dẫn AC 400 mm dài 39.2 km, chia làm 2 đoạn: Đoạn đầu dài 17 km là đường dây 3 mạch: 2 mạch 110 kV tiết diện AC 400, 1 mạch 220 kV, đoạn 2 dài khoảng hơn 20km tách làm 2 mạch riêng rẽ tiết diện AC 400, một mạch đi chung cột với đường dây 220 kV, mạch còn lại là đường dây 110 kV cũ. Hai lộ này cấp điện cho các trạm 110 kV Đán (E6.4), Gia Sàng (E6.1), Lưu Xá (E6.5), Gò Đầm (E6.3), Sông Công (E6.7). Hiện tại chỉ có trạm Gia Sàng nhận điện Việt Nam, các trạm còn lại đều nhận điện mua từ Trung Quốc.
+ Lộ 173: Tuyên Quang- Thái Nguyên, mạch đơn, dây dẫn AC 185 dài 90 km, trong đó Phân xưởng 110 kV Thái Nguyên quản lý 48,1 km.
+ Lộ 174: Thái Nguyên - Bắc Kạn- Cao Bằng, dây dẫn AC 185 dài 166 km, trong đó Phân xưởng 110 kV Thái Nguyên quản lý 20,9 km. Lộ 174 cấp điện từ nguồn điện
49
mua từ Trung Quốc cho các trạm 110 kV (Phú Lương- E6.6) và 110 kV Bắc Kạn. + Lộ 177 & 178: Đường dây mạch kép Thái Nguyên – Quang Sơn dây dẫn AC 185 dài 17 km. Lộ 177 & 178 cấp điện từ nguồn điện mua Trung Quốc cho trạm 110 kV Xi măng Thái Nguyên.
Ngoài ra tỉnh Thái Nguyên còn được cấp điện từ trạm 220 kV Sóc Sơn qua đường dây 110 kV Sóc Sơn- Gò Đầm dài 24,7 km, dây dẫn AC- 185.
Các thông số kỹ thuật và vận hành chủ yếu của các trung tâm nguồn và đường dây 220 kV, 110 kV của tỉnh được thống kê trong bảng 4.1 và 4.2
Bảng 4-1: Các trạm 220-110kV hiện có của tỉnh Thái Nguyên
TT Tên trạm Số lộ xuất tuyến Công suât (MVA) Pmax (MW) Độ mang tải % 1
Trạm 220 kV Thái Nguyên E6.2:6 lộ 110 kV - Máy AT1-220/110/22 kV(nguồn mua từ Trung Quốc) - Máy AT2-220/110/22 kV(nguồn điện VN) - Máy T3-110/35/22 kV - Máy T4-110/35/22 kV 500 250 250 63 63 300 200 100 21 21 100 50 40 40 2 Trạm 110kV Lưu xá E6.5:2 lộ 35, 3 lộ 22 kV -Máy T1-110/35/22 40 40 33 33 100 3 Trạm 110 kV Đán E6.4:7 lộ 22 kV - Máy T1-110/22 kV - Máy t2-110/22 kV 40+25 40 25 31.5 20 11.5 62 70 4 Trạm 110 kV Gò Đầm E6.3:3 lộ 35, 4 lộ 22 kV, 6 lộ 6 kV - Máy T1-110/22/6 kV - Máy T2-110/35/22 kV - Máy T3-35/6 kV 95.5 25 63 10.5 52 6 38 8 30 75 100 5 Trạm Gia Sàng E6.1(trạm KH) - Máy T1-110/35/6 kV - Máy T2-110/35/6 kV 70 50 20 52 40 12 100 75 6 Trạm Phú Lương E6.6:2 lộ 35 kV - Máy T1-110/35/22 kV 25 25 16 16 80
7 Trạm Sông Công E6.7:2 lộ 35 kV - Máy T1-110/35/22 kV 40 40 17 17 53 8
Trạm XM Thái Nguyên E6.8:2 lộ 35 kV - Máy T1-110/35/6 kV - Máy T2-110/35/6 kV 50 25 25 14 14 - 70 -
50
Bảng 4-2: Thống kê mang tải hiện tại của các đƣờng dây cao thế
TT Tên đƣờng dây Loại dây
Chiều dài (km) Ptải max (MW) Độ mang tải % I Đƣờng dây 220 kV
1 Sóc Sơn- Thái Nguyên (271) AC2x330
42.5 100 40%
2 Bắc Giang- Thái Nguyên (273) AC2x400
1x30 120 60%
3 Tuyến Quang- Thái Nguyên (275) AC2x330
42.5 150 60%
4 Hà Giang- Tuyên quang- Thái Nguyên (274)
AC400&2AC330
1x40 200 80%
II Đƣờng dây 110kV
1 Thái Nguyên- Sóc Sơn (171) AC400
1x39.2 150 100% 2 Thái Nguyên- Sóc Sơn (172) AC400
1x43.2 75 50%
3 Sóc Sơn- Gò Đầm (172) AC185
1x24.7 11 15%
4 Thái Nguyên- Tuyên quang (173) AC185
1x48.1 100 100% 5 Thái Nguyên- Bắc Kạn (174) AC185
1x20.9 40 40%
6 Thái Nguyên- Quang Sơn (177) AC185
1x17.1 14 15%
7 Thái Nguyên- Quang Sơn (177) AC185
1x17.1 - -
- Trạm 220 kV Thái Nguyên: Pmax của trạm 300 MW (máy 1 nhận điện nguồn Trung Quốc đã đầy tải). Máy biến áp 110/35/22 kV – 2× 63 MVA (T3 & T4) Pmax = 42 MW. Phía 35 kV có 6 lộ xuất tuyến (372, 373, 376, 377, 380, 81), trong đó 2 lộ 372 & 373 cấp cho TG Gang Thép, 2 lộ 377 & 376 cấp cho TP Thái Nguyên, Huyện Phú Lương và Huyện Đại Từ, 2 lộ 380 & 381 cấp các huyện Đồng Hỷ, Võ Nhai. Phía 22 kV có 03 lộ cấp cho huyện Phú Lương và thành phố Thái Nguyên.
51
- Trạm 110 kV Đán (E6.4) đặt tại Thành phố Thái Nguyên với quy mô công suất (40+25) MVA- 110/22 kV. Trạm được cấp điện từ trạm 220 kV Thái Nguyên qua 2 đường dây 110 kV 171 & 172 (chủ yếu lộ 171). Trạm là nguồn cấp chính cho khu vực phía Bắc thành phố Thái Nguyên. Pmax tại trạm 31.5 MW.
- Trạm 110 Lưu Xá (E6.5) đặt tại khu Lưu Xá với quy mô (1x40) MVA. Trạm được đưa vào vận hành tháng 11 năm 2001 và được cấp điện từ trạm 220 kV Thái Nguyên qua các tuyến ĐZ 171 & 172, hiện tại trạm chủ yếu cấp cho khu công nghiệp Gang Thép và khu công nghiệp Sông Công qua các đường dây 35 và 22 kV. Phía 35 có 2 lộ (371, 373) trong đó lộ 371 là lộ chuyên dùng cho sản xuất của Công ty Gang Thép Thái Nguyên, còn lộ 373 có liên thông với lộ 375 trạm 110 Gò Đầm (E6.3) tạo thành trục 35 kV cấp điện cho một số phụ tải phía Nam TP Thái Nguyên và khu CN Sông Công. Phía 22 kV có 4 lộ mới chỉ sử dụng 3 lộ (471, 473 & 475) cấp điện cho