CHƯƠNG 6 ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
6.4. Tổng quan về độ tin cậy trong hệ thống điện
6.4.1. Khái niệm:
Độ tin cậy là xác suất để hệ thống (hoặc phần tử ) hoàn thành nhiệm vụ yêu cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định
Như vậy độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể, trong một thời gian nhất định và trong một hoàn cảnh nhất định. Mức đo độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian xác định và xác suất này được gọi là độ tin cậy của hệ thống hay phần tử.
Đối với hệ thống hay phần tử không phục hồi, xác suất là đại lượng thống kê, do đó độ tin cậy là khái niệm có tính thống kê từ kinh nghiệm làm việc trong quá khứ của hệ thống hay phần tử.
Đối với hệ thống hay phần tử phục hồi như hệ thống điện và các phần tử của nó, khái niệm khoảng thời gian không có ý nghĩa bắt buộc, vì hệ thống làm việc liên tục.
Do đó độ tin cậy được đo bởi đại lượng thích hợp hơn, đó là độ sẵn sàng. Độ sẵn sàng là xác suất để hệ thống hay phần tử hoàn thành hoặc sẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ trong thời điểm bất kỳ. Độ sẵn sàng cũng là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất kỳ và được tính bằng tỷ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian hoạt động.
Ngược lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, nó là xác suất để hệ thống hoặc phần tử ở trạng thái hỏng.
Đối với hệ thống điện độ sẵn sàng (cũng được gọi là độ tin cậy) hoặc độ không sẵn sàng chưa đủ để đánh giá độ tin cậy trong các bài toán cụ thể, do đó phải sử dụng thêm các chỉ tiêu khác cũng có tính xác suất sau:
Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện bao gồm:
• Xác suất thiếu điện cho phụ tải, đó là xác suất công suất phụ tải lớn hơn công suất nguồn điện.
• Xác suất thiếu điện trong thời gian phụ tải cực đại.
• Điện năng thiếu (hay điện năng mất) cho phụ tải đó là kỳ vọng điện năng phụ tải bị cắt do hư hỏng hệ thống điện trong một năm.
• Thiệt hại về kinh tế tính bằng tiền do mất điện.
• Thời gian mất điện trung bình của một phụ tải trong một năm.
• Số lần mất điện trung bình của một phụ tải trong một năm 6.4.2. Độ tin cậy của hệ thống:
Như đã giới thiệu ở phần trên, hệ thống điện là một hệ thống phức tạp, gồm nhiều phần tử, các phần tử liên kết với nhau theo những sơ đồ phức tạp. Hệ thống điện thường nằm trên địa bàn rộng của một quốc gia hay vùng lãnh thổ. Khi các phần tử của hệ thống hư hỏng có thể dẫn đến ngừng cung cấp điện cho từng vùng hoặc toàn hệ thống. Nhiệm vụ của hệ thống điện sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ. Điện năng phải đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng điện năng và độ tin cậy hợp lý. Hệ thống điện phải được phát triển tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất. Có thể chia thành 4 nhóm nguyên nhân gây mất điện như sau:
• Do thời tiết: Giông sét, lũ lụt, mưa, bão, lốc xoáy, ...
• Do hư hỏng các phần tử của hệ thống điện.
• Do hoạt động của hệ thống:
1. Do trạng thái của hệ thống: độ ổn định, tần số, điện áp, quá tải, ...
2. Do nhân viên vận hành hệ thống điện.
• Các nguyên nhân khác: Do động vật, cây cối, phương tiện vận tải, đào đất, hoả hoạn, phá hoại, ....
Khi xảy ra sự cố hệ thống sẽ gây mất điện trên diện rộng, một số sự cố nguy hiểm và lan rộng do lụt, bão, khi đó các đơn vị điện lực không đủ người, phương tiện, máy móc, thiết bị để phục hồi nhanh lưới điện trên một vùng địa lý rộng lớn và phức tạp.
Các tổn thất có thể gây ra do mất điện: Việc mất điện sẽ gây ra các hậu quả về kinh tế và xã hội rất lớn. Trên quan điểm phân loại hậu quả mất điện, người ta phân phụ tải thành 2 loại :
• Loại phụ tải mà khi mất điện thì gây ra các hậu quả mang tính chính trị, xã hội:
• Loại phụ tải mà khi mất điện gây ra các hậu quả về kinh tế: Trên cơ sở cân nhắc giữa vốn đầu tư vào hệ thống điện và tổn thất kinh tế do mất điện. Tổn thất kinh tế do mất điện được nhìn nhận từ hai góc độ:
1. Tổn thất kinh tế cho cơ sở sản xuất kinh doanh: cụ thể đó là tổn thất kinh tế mà các cơ sở này phải chịu khi mất điện đột ngột hay theo kế hoạch.
Khi mất điện đột ngột, các sản phẩm bị hư hỏng, sản xuất bị ngừng trệ gây ra tổn thất kinh tế. Tổn thất này phụ thuộc vào số lần mất điện và thời gian mất điện. Khi mất điện theo kế hoạch tổn thất kinh tế sẽ nhỏ hơn do cơ sơ sản xuất đã được chuẩn bị trước. Tổn thất này được tính toán cho từng loại xí nghiệp cụ thể hoặc cơ sở kinh doanh cụ thể để phục vụ việc thiết kế cấp điện cho các cơ sơ này.
2. Tổn thất kinh tế nhìn từ quan điểm hệ thống: Tổn thất này được tính toán từ các tổn thất thật ở phụ tải theo quan điểm hệ thống. Nó nhằm phục vụ cho công tác thiết kế quy hoạch hệ thống điện sao cho thoả mãn nhu cầu độ tin cậy của phụ tải, đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế của hệ thống điện . Tổn thất này được tính cho lưới phân phối, lưới truyền tải và nguồn điện một tính riêng. Nó cũng được tính cho từng loại phụ tải cho một lần mất điện, cho 1kW (1kWh) tổn thất và cũng được tính cho độ dài thời gian mất điện.
Tổn thất về kinh tế do mất điện rất lớn, đồng thời về mặt chính trị xã hội cũng đòi hỏi độ tin cậy ngày càng cao, vì vậy hệ thống điện ngày càng phải hoàn thiện về cấu trúc, cải tiến về phương thức vận hành đề không ngừng nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Yếu tố độ tin cậy có ảnh hưởng quan trọng đến cấu trúc hệ thống điện:
Cấu trúc nguồn điện: độ tin cậy ảnh hưởng đến độ dự trữ công suất, các tổ máy dự phòng lạnh ...
• Cấu trúc lưới: độ tin cậy ảnh hưởng đến sơ đồ lưới điện như: Mạch vòng kín, nhều lộ song song, trạm nhiều máy biến áp sơ đồ trạm biến áp và nhà máy điện phức tạp.
• Cấu trúc hệ thống điều khiển: thiết bị bảo vệ, thiết bị chống sự cố, hệ thống thông tin, hệ thống điều khiển tự động, phương thức vận hành.