Nghiên cứu giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối tại thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh, nâng cao hiệu quả và độ tin cậy.

• Tác giả: Hoàng Đức Việt
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hiền Trung
• Trường học: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
• 1.4. Dự kiến các kết quả đạt được
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Kết cấu của luận văn
• 2. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HẠ LONG
• 1.1. Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của thành phố Hạ Long
• 1.1.1. Hiện trạng lưới điện phân phối
• 3. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN (DAS)
• 4. CHƯƠNG 3: CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG
• 5. CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ HẠ LONG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối Hạ Long

Giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối tại Hạ Long, Quảng Ninh đang trở thành một xu hướng quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả cung cấp điện. Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, việc áp dụng các thiết bị tự động như AutoRecloser và dao phân đoạn tự động giúp cải thiện độ tin cậy và hiệu suất của lưới điện. Hệ thống tự động hóa lưới điện không chỉ giúp giảm thiểu sự cố mà còn tối ưu hóa việc quản lý và vận hành lưới điện.

1.1. Đặc điểm lưới điện phân phối tại Hạ Long

Lưới điện phân phối tại Hạ Long hiện đang hoạt động với ba cấp điện áp chính là 35kV, 22kV và 6kV. Các trạm biến áp như Cái Lân, Giếng Đáy, Giáp Khẩu và Hà Tu cung cấp điện cho các khu vực khác nhau, đảm bảo cung cấp điện ổn định cho người dân và doanh nghiệp.

1.2. Tình hình sử dụng thiết bị tự động trong lưới điện

Việc sử dụng thiết bị tự động trong lưới điện phân phối Hạ Long đã được triển khai từ nhiều năm qua. Các thiết bị như máy cắt tự động và hệ thống giám sát từ xa giúp nâng cao khả năng phát hiện và xử lý sự cố, từ đó giảm thiểu thời gian mất điện cho khách hàng.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý lưới điện phân phối

Lưới điện phân phối tại Hạ Long đang phải đối mặt với nhiều thách thức như sự gia tăng nhu cầu sử dụng điện, sự cố do thiết bị xuống cấp và các yếu tố môi trường. Những vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng điện mà còn gây ra tổn thất kinh tế cho ngành điện.

2.1. Sự gia tăng nhu cầu sử dụng điện

Sự phát triển kinh tế nhanh chóng tại Hạ Long đã dẫn đến nhu cầu sử dụng điện tăng cao. Điều này đặt ra áp lực lớn lên lưới điện phân phối, yêu cầu phải có các giải pháp hiệu quả để đáp ứng nhu cầu này.

2.2. Thiết bị xuống cấp và sự cố

Nhiều thiết bị trong lưới điện phân phối đã xuống cấp do thời gian sử dụng lâu dài. Sự cố thường xuyên xảy ra, gây mất điện và ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất kinh doanh của người dân và doanh nghiệp.

III. Phương pháp tự động hóa lưới điện phân phối hiệu quả

Để giải quyết các vấn đề hiện tại, việc áp dụng các phương pháp tự động hóa lưới điện phân phối là cần thiết. Các giải pháp như hệ thống tự động phân phối (DAS) và các thiết bị đóng cắt tự động sẽ giúp nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của lưới điện.

3.1. Hệ thống tự động phân phối DAS

Hệ thống DAS cho phép giám sát và điều khiển lưới điện từ xa, giúp phát hiện và xử lý sự cố nhanh chóng. Điều này không chỉ giảm thiểu thời gian mất điện mà còn nâng cao hiệu quả quản lý lưới điện.

3.2. Thiết bị đóng cắt tự động

Các thiết bị như AutoRecloser và dao phân đoạn tự động giúp tự động hóa quá trình đóng cắt, từ đó giảm thiểu sự cố và nâng cao độ tin cậy của lưới điện phân phối.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu tại Hạ Long

Việc áp dụng các giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối tại Hạ Long đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng thiết bị tự động đã giúp giảm thiểu sự cố và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho người dân.

4.1. Kết quả từ việc áp dụng thiết bị tự động

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc lắp đặt thiết bị tự động đã giúp giảm thời gian mất điện trung bình và nâng cao độ tin cậy của lưới điện. Điều này đã được chứng minh qua các số liệu thống kê từ các năm trước và sau khi áp dụng.

4.2. Tính hiệu quả kinh tế khi đầu tư

Đầu tư vào các thiết bị tự động không chỉ giúp nâng cao hiệu suất lưới điện mà còn mang lại lợi ích kinh tế lâu dài. Các phân tích cho thấy rằng chi phí đầu tư ban đầu sẽ được bù đắp qua việc giảm thiểu tổn thất và nâng cao hiệu quả cung cấp điện.

V. Kết luận và tương lai của tự động hóa lưới điện tại Hạ Long

Tự động hóa lưới điện phân phối tại Hạ Long là một giải pháp cần thiết để nâng cao độ tin cậy và hiệu suất cung cấp điện. Trong tương lai, việc tiếp tục đầu tư vào công nghệ tự động hóa sẽ giúp lưới điện đáp ứng tốt hơn nhu cầu sử dụng điện của người dân và doanh nghiệp.

5.1. Tương lai của tự động hóa lưới điện

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, tương lai của tự động hóa lưới điện tại Hạ Long hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến đáng kể. Các giải pháp mới sẽ tiếp tục được nghiên cứu và áp dụng để nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của lưới điện.

5.2. Đề xuất cho các giải pháp tiếp theo

Cần có các đề xuất cụ thể cho việc đầu tư và áp dụng công nghệ mới trong lưới điện phân phối. Việc này không chỉ giúp nâng cao chất lượng điện mà còn đảm bảo sự phát triển bền vững cho ngành điện tại Hạ Long.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Hạ Long là trung tâm kinh tế, chính trị và du lịch trọng điểm của tỉnh Quảng Ninh với tốc độ tăng trưởng nhu cầu sử dụng điện luôn ở mức cao. Số liệu thống kê giai đoạn 2010 - 2014 cho thấy tổng sản lượng điện thương phẩm của thành phố đã tăng từ 343,5 triệu kWh lên 546,8 triệu kWh, đạt tốc độ tăng trưởng bình quân 11,2%/năm, trong đó công suất cực đại (Pmax) tăng mạnh từ 79,5 MW lên 136 MW. Cơ cấu phụ tải điện năm 2014 ghi nhận khối công nghiệp - xây dựng chiếm tỷ trọng lớn nhất với 55,7%, tiếp theo là quản lý và tiêu dùng dân cư chiếm 28,74%, thương mại dịch vụ chiếm 12,3%.

Tuy nhiên, cấu trúc lưới điện trung thế thành phố với tổng chiều dài 382,06 km (gồm 313,82 km đường dây trên không và 68,24 km cáp ngầm) vẫn tồn tại đồng thời 3 cấp điện áp 35kV, 22kV và 6kV. Phần lớn các thiết bị đóng cắt trên lưới như 184 bộ dao cách ly và 67 bộ dao phụ tải vẫn vận hành thủ công tại chỗ. Tình trạng này khiến thời gian xác định vùng sự cố và khôi phục cung cấp điện kéo dài, trung bình lên tới 15,75 giờ cho mỗi vụ sự cố đường dây trên không.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là khảo sát toàn diện hiện trạng vận hành lưới phân phối thành phố Hạ Long, từ đó đề xuất giải pháp ứng dụng hệ thống tự động hóa lưới điện phân phối (Distribution Automation System - DAS). Đề tài tập trung tối ưu hóa cấu hình thiết bị đóng cắt thông minh gồm máy cắt tự đóng lại (Autorecloser) và dao phân đoạn tự động (PVS/DCLTĐ), kết hợp đánh giá định lượng sự cải thiện các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện (SAIFI, SAIDI, CAIDI, ENS) và hiệu quả kinh tế thông qua giá trị hiện tại thuần (NPV).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết độ tin cậy hệ thống điện và mô hình tự động hóa phân phối điện hiện đại:

• Lý thuyết độ tin cậy lưới điện phân phối: Ứng dụng mô hình không gian trạng thái Markov để phân tích trạng thái làm việc và hư hỏng của từng phần tử. Mức độ tin cậy được định lượng qua hệ thống chỉ số tiêu chuẩn quốc tế IEEE 1366, bao gồm: chỉ số tần suất mất điện trung bình của hệ thống (SAIFI), chỉ số thời gian mất điện trung bình của hệ thống (SAIDI), chỉ số thời gian mất điện trung bình của khách hàng (CAIDI), chỉ số tần suất mất điện trung bình của khách hàng (CAIFI) và lượng điện năng không cung cấp được (ENS, AENS).
• Kiến trúc hệ thống tự động hóa phân phối điện (DAS): Phân tích mô hình DAS theo cấu trúc 3 giai đoạn tiến hóa công nghệ. Giai đoạn 1 dựa trên nguyên lý tự tác động cục bộ tại chỗ nhờ phối hợp logic thời gian giữa máy cắt nguồn (FCB), rơ le phát hiện sự cố (FDR), biến điện áp cấp nguồn (SPS) và thiết bị chỉ thị phân đoạn sự cố (FSI) với thời gian trễ cài đặt tiêu chuẩn từ 7 đến 14 giây. Giai đoạn 2 tích hợp thiết bị đầu cuối RTU, bộ tiếp nhận điều khiển từ xa TCR và máy chủ TCM để giám sát, điều khiển đóng cắt từ xa từ trung tâm điều độ. Giai đoạn 3 nâng cấp hệ thống máy tính cấu hình cao kết hợp hệ thống thông tin địa lý (GIS) nhằm tự động tính toán cấu hình lưới tối ưu và tự phục hồi cấp điện theo thời gian thực.
• Lý thuyết thiết bị đóng cắt bảo vệ: Phân tích so sánh đặc tính kỹ thuật giữa môi trường dập hồ quang khí SF6 và chân không (Vacuum), đánh giá nguyên lý phối hợp bảo vệ chọn lọc giữa Autorecloser, máy cắt đường dây và dao phân đoạn có tải.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp đồng bộ giữa khảo sát thực nghiệm số liệu lưới điện thực tế, mô phỏng tính toán kỹ thuật và đánh giá hiệu quả kinh tế:

• Nguồn dữ liệu và cỡ mẫu: Toàn bộ dữ liệu vận hành được thu thập toàn diện trên địa bàn thành phố Hạ Long tính đến tháng 12/2014, bao gồm 4 trạm biến áp nguồn 110kV (Cái Lân E5.11 công suất 2x25 MVA, Giếng Đáy E54 công suất 2x63 MVA, Giáp Khẩu E52 công suất 63+25 MVA, Hà Tu E5.10 công suất 63+25 MVA), 727 trạm biến áp phân phối với tổng dung lượng 226.905 kVA, cùng chuỗi số liệu thống kê sự cố liên tục từ năm 2010 đến 2014.
• Phương pháp chọn mẫu nghiên cứu điển hình: Lộ 476 thuộc trạm 110kV Giếng Đáy (E54) được lựa chọn làm tuyến đường dây thí điểm mô hình hóa. Tuyến lộ này có đặc tính tiêu biểu cho lưới điện Hạ Long khi kết hợp cả phụ tải đô thị, du lịch Bãi Cháy và khu vực công nghiệp phụ trợ.
• Phương pháp phân tích và mô phỏng: Sử dụng phần mềm chuyên dụng PSS/ADEPT để mô hình hóa sơ đồ một sợi, tính toán trào lưu công suất, dòng ngắn mạch và phân tích kỳ vọng thiếu hụt điện năng (ENS). Đồng thời, phương pháp dòng tiền chiết khấu được áp dụng để xác định giá trị hiện tại thuần (NPV) và tỷ suất hoàn vốn nội tại (IRR) qua 5 mô hình cấu hình lưới (từ đường dây hình tia không phân đoạn đến mạch vòng 2 nguồn lắp đặt thiết bị tự động hóa hoàn toàn).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Qua quá trình phân tích số liệu thống kê thực tế và tính toán mô phỏng, luận văn đã chỉ ra các kết quả định lượng then chốt:

• Tần suất sự cố và thời gian gián đoạn cấp điện ở mức cao: Trong giai đoạn 2011 - 2013, suất sự cố vĩnh cửu trung bình của đường dây trên không là 2,55 vụ/100km/năm với thời gian xử lý trung bình 15,75 giờ/vụ. Nguyên nhân hàng đầu là do vỡ sứ cách điện (chiếm 55-60%) và đứt dây, đứt lèo (chiếm khoảng 40%). Đối với đường dây cáp ngầm, suất sự cố trung bình là 1,85 vụ/100km/năm với thời gian khắc phục 9,28 giờ/vụ, trong đó 74,5% số vụ xuất phát từ hư hỏng cách điện cáp ngầm. Suất sự cố trạm biến áp trung thế đạt mức 15,23 vụ/100 trạm/năm.
• Hạn chế nghiêm trọng từ phương thức vận hành thủ công: Cấu trúc lưới điện 22kV chiếm hơn 80% khối lượng nhưng thiết bị đóng cắt chủ yếu là dao cách ly và cầu dao phụ tải thao tác cơ học bằng sào hoặc tay quay. Khi xảy ra sự cố trên xuất tuyến, toàn bộ đường dây bị cắt điện, nhân viên vận hành phải di chuyển dọc tuyến để kiểm tra, cô lập điểm lỗi và đóng điện từng phân đoạn, dẫn đến chỉ số SAIDI của hệ thống luôn ở mức báo động.
• Hiệu quả vượt trội khi thử nghiệm DAS trên lộ 476 E54: Kết quả mô phỏng trên phần mềm PSS/ADEPT cho thấy, khi lắp đặt phối hợp máy cắt tự đóng lại Autorecloser và các dao cách ly tự động (DCLTĐ/PVS), thời gian tự động phát hiện, cô lập vùng sự cố và cấp điện trở lại cho các phân đoạn không bị sự cố giảm từ nhiều giờ xuống chỉ còn dưới 15 - 30 giây.
• Cải thiện mạnh mẽ các chỉ số kinh tế - kỹ thuật: Việc trang bị hệ thống tự động giúp giảm sản lượng điện năng thiếu hụt (ENS) trên lộ 476 E54 hơn 65%, cải thiện rõ rệt chỉ số SAIFI và SAIDI. Đánh giá tài chính dòng tiền vòng đời dự án khẳng định chỉ số NPV đạt giá trị dương cao, chứng minh khả năng thu hồi vốn đầu tư nhanh chóng từ việc giảm thiểu tổn thất điện năng thương phẩm.

Thảo luận kết quả

Thực trạng phân tích cho thấy lưới điện Hạ Long chịu ảnh hưởng nặng nề bởi khí hậu ven biển có nồng độ muối cao gây thoái hóa nhanh bề mặt cách điện, kết hợp cùng địa hình đồi núi phức tạp xen kẽ đô thị ngầm hóa (tỷ lệ ngầm hóa đạt 32%). Các dữ liệu sự cố khi được trực quan hóa qua biểu đồ phân bố cho thấy các điểm đứt lèo và sự cố cáp ngầm phân bố rải rác, gây khó khăn lớn cho công tác dò tìm thủ công.

Khi so sánh giữa phương án chỉ sử dụng Recloser truyền thống (thường áp dụng cho lưới hình tia nông thôn ở Bắc Mỹ) và phương pháp DAS tích hợp phân đoạn mạch vòng (theo mô hình đô thị Nhật Bản và Châu Âu), kết quả chứng minh DAS hoàn toàn vượt trội. Cấu hình DAS loại bỏ được nhược điểm giới hạn số lượng thiết bị bảo vệ nối tiếp, tránh hiện tượng dòng ngắn mạch duy trì kéo dài gây hư hại dây dẫn. Dữ liệu mô phỏng dạng bảng so sánh 5 mô hình vận hành khẳng định rằng cấu hình đường dây hai nguồn phân đoạn bằng thiết bị tự động hóa mang lại mức độ khả dụng năng lượng cao nhất, tạo bước đệm hoàn hảo để nâng cấp lên lưới điện thông minh (Smart Grid).

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả phân tích kỹ thuật và kinh tế, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp chiến lược nhằm hiện đại hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long:

• Triển khai lộ trình DAS 3 giai đoạn đồng bộ: Công ty Điện lực Quảng Ninh cần thực hiện từng bước tự động hóa. Giai đoạn 1 tập trung lắp đặt ngay các thiết bị đóng cắt tự động trên cột (PVS), rơ le phát hiện sự cố FDR và cảm biến FSI tại trạm nguồn. Giai đoạn 2 trang bị thêm thiết bị RTU kết nối với trung tâm điều độ qua mạng thông tin cáp quang hoặc dây dẫn kim loại chuyên dụng (tốc độ truyền dữ liệu 1 Mbps đến vài Gbps). Giai đoạn 3 tích hợp đầy đủ hệ thống SCADA/DAS có giao diện bản đồ địa lý GIS phục vụ giám sát thời gian thực.
• Thực hiện phương án lắp đặt thiết bị tự động hóa cho lộ 476 E54: Tiến hành lắp đặt thí điểm 01 bộ Autorecloser tại phân đoạn trung tâm kết hợp với các dao cách ly tự động phân đoạn trên tuyến chính và nhánh rẽ. Mục tiêu hoàn thành lắp đặt và nghiệm thu vận hành thử nghiệm trong khung thời gian 12 tháng nhằm giảm thời gian mất điện trung bình của lộ xuống dưới 20%.
• Cải tạo và tự động hóa hệ thống tủ RMU ngầm 22kV: Đối với 30 tủ RMU hiện có tại các khu đô thị trung tâm và du lịch Bãi Cháy, cần trang bị bổ sung hệ thống động cơ điều khiển đóng cắt từ xa và tích hợp khối RTU/TCR. Đối với các dự án xây mới, ưu tiên sử dụng tủ RMU tự động dập hồ quang chân không (VCB/VS) để tăng số lần thao tác đóng cắt và đảm bảo an toàn môi trường.
• Chuẩn hóa công tác quản trị và giám sát chỉ số độ tin cậy: Điện lực thành phố Hạ Long cần ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT và các công cụ mô phỏng số vào quy hoạch mở rộng lưới điện hàng năm; định kỳ hàng quý tính toán, kiểm toán các chỉ số SAIFI, SAIDI, CAIDI và ENS nhằm kịp thời điều chỉnh tọa độ lắp đặt thiết bị phân đoạn tối ưu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và phương pháp luận của bản luận văn mang lại giá trị thực tiễn sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng sau:

• Kỹ sư vận hành và điều độ viên tại các Công ty Điện lực: Nắm vững nguyên lý hoạt động, phương pháp phối hợp bảo vệ thời gian thực giữa máy cắt FCB, Autorecloser, PVS và quy trình xử lý sự cố tự động trên hệ thống DAS mạch vòng và hình tia.
• Chuyên gia quy hoạch và thiết kế hệ thống điện: Sử dụng các số liệu thực tế về thông số kỹ thuật 4 trạm biến áp 110kV, khối lượng đường dây và phương pháp đánh giá kinh tế - kỹ thuật 5 mô hình lưới điện để áp dụng cho các dự án nâng cấp lưới điện đô thị ven biển.
• Học viên sau đại học và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật điện: Tham khảo khung lý thuyết độ tin cậy hệ thống điện theo tiêu chuẩn IEEE, quy trình ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán lưới phân phối và phương pháp phân tích hiệu quả tài chính NPV/IRR trong kỹ thuật điện.
• Cán bộ quản lý dự án hiện đại hóa hạ tầng Smart Grid: Tiếp cận bài học kinh nghiệm thực tiễn và lộ trình 3 giai đoạn chuyển đổi số hệ thống phân phối từ vận hành thủ công sang tự động hóa hoàn toàn phù hợp với bối cảnh các đô thị đang phát triển tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống DAS đóng vai trò gì trong việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện tại Hạ Long?

Hệ thống DAS cho phép tự động hóa toàn bộ quy trình phát hiện, khoanh vùng và cô lập đoạn lưới bị sự cố mà không cần sự can thiệp thủ công kéo dài của con người. Nhờ đó, thời gian khôi phục cấp điện cho các khu vực phụ tải không bị sự cố được rút ngắn từ vài giờ xuống còn 15 - 30 giây, giảm thiểu đáng kể chỉ số SAIDI và sản lượng điện năng thiếu hụt (ENS).

Tại sao lộ 476 trạm 110kV Giếng Đáy (E54) lại được chọn làm tuyến thử nghiệm?

Lộ 476 E54 là xuất tuyến 22kV quan trọng, cung cấp điện cho các khu vực trung tâm kinh tế, dịch vụ du lịch Bãi Cháy và phụ tải công nghiệp với yêu cầu nghiêm ngặt về độ liên tục cấp điện. Tuyến dây có chiều dài và cấu trúc rẽ nhánh điển hình, kết hợp cả đường dây nổi và cáp ngầm, tạo điều kiện thuận lợi nhất để đánh giá hiệu quả toàn diện của mô hình DAS.

Sự phối hợp giữa Autorecloser và dao phân đoạn tự động (PVS) hoạt động như thế nào?

Khi xảy ra sự cố, máy cắt trạm hoặc Autorecloser ngắt điện, khiến các dao phân đoạn PVS tự động mở do mất điện áp. Khi Autorecloser thực hiện chu trình đóng lặp lại lần 1, các PVS đóng tuần tự theo thời gian trễ cài đặt (7 giây, 14 giây). Nếu đóng vào điểm sự cố vĩnh cửu, thiết bị sẽ tự động khóa mở phân đoạn lỗi và cho phép cấp điện an toàn cho các phân đoạn lành còn lại.

Vì sao hệ thống thông tin hữu tuyến lại được ưu tiên lựa chọn hơn vô tuyến tại đô thị Hạ Long?

Hạ Long có mật độ đồi núi xen kẽ các công trình, tòa nhà cao tầng du lịch dày đặc, dễ gây nhiễu và suy giảm tín hiệu sóng vô tuyến (FM, radio). Do đó, đường truyền hữu tuyến như cáp quang hoặc dây kim loại được lựa chọn nhờ độ tin cậy truyền tin đạt mức tối đa, băng thông lớn từ 1 Mbps đến hàng Gbps và không bị ảnh hưởng bởi thời tiết ven biển.

Phần mềm PSS/ADEPT đóng góp vai trò gì trong đề tài nghiên cứu này?

PSS/ADEPT là phần mềm chuyên dụng hỗ trợ mô phỏng chính xác lưới điện phân phối nhiều nút, nhiều nhánh. Phần mềm giúp tính toán trào lưu công suất, dòng ngắn mạch tại các điểm sự cố và tính toán kỳ vọng thiếu hụt điện năng (ENS) trước và sau khi lắp đặt thiết bị tự động hóa, cung cấp căn cứ định lượng chính xác để phân tích hiệu quả kinh tế dự án.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện hiện trạng lưới điện phân phối thành phố Hạ Long với 382,06 km đường dây trung thế, 727 trạm biến áp và chỉ ra nguyên nhân gốc rễ dẫn đến thời gian gián đoạn cấp điện kéo dài là do phụ thuộc vào thiết bị đóng cắt thủ công.
• Đề xuất giải pháp kiến trúc hệ thống tự động hóa phân phối điện (DAS) theo lộ trình 3 giai đoạn tối ưu, kết hợp hài hòa giữa công nghệ máy cắt tự đóng lại Autorecloser và các dao phân đoạn tự động PVS/RMS.
• Ứng dụng thành công phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng và chứng minh tính khả thi kỹ thuật vượt trội trên lộ thí điểm 476 E54, giúp giảm thời gian cô lập sự cố xuống dưới 30 giây và cắt giảm trên 65% điện năng thiếu hụt (ENS).
• Phân tích hiệu quả tài chính khẳng định dự án có giá trị hiện tại thuần (NPV) dương và tỷ suất sinh lời cao, hoàn toàn đủ điều kiện kinh tế - kỹ thuật để triển khai nhân rộng trên toàn địa bàn tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2016 - 2020.
• Các đơn vị quản lý vận hành cần nhanh chóng phê duyệt phương án đầu tư thí điểm trên lộ 476 E54, từng bước số hóa hạ tầng thiết bị đóng cắt để xây dựng lưới điện thông minh, đáp ứng trọn vẹn nhu cầu phát triển kinh tế - du lịch bền vững của thành phố Hạ Long.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HẠ LONG 1. Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của thành phố Hạ Long 1. Hiện trạng lưới điện phân phối Hiện tại lưới điện phân phối thành phố Hạ Long đang được vận hành với 3 cấp điện áp 35kV, 22kV, 6kV. Trong đó lưới điện 22kV mới được đưa vào vận hành từ năm 2001 theo dự án cải tạo lưới điện 3 tỉnh thành là Nghệ An, Quảng Ninh và Thái Nguyên thuộc nguồn vốn vay ODA và ADB của Tổng công ty Điện lực Miền Bắc.

Lưới điện phân phối Các phụ tải tiêu thụ của thành phố Hạ Long được cung cấp điện từ 4 nguồn điện 110kV sau: - Trạm 110kV Cái Lân (E5.11) có 02 MBA, T1 công suất 25MVA và T2 công suất 25MVA, điện áp 110/22-6kV, cấp điện cho phụ tải thuộc khu vực Cái Lân và Bãi Cháy. Các xuất tuyến trung thế gồm 04 xuất tuyến 22kV (471, 473, 475, 477), trạm không có xuất tuyến ở cấp điện áp 6kV, công suất cực đại của trạm là 32 MW. - Trạm 110kV Giếng Đáy (E.54) gồm 02 MBA có công suất (63+63)MVA, điện áp 110/35/22kV và 110/35/6kV. Phía 35kV của 2MBA được hòa song song với nhau và cấp điện cho 04 lộ xuất tuyến (371, 372, 373, 374); phía 22kV của MBA 63MVA cấp điện cho 8 lộ xuất tuyến (472, 474, 476, 478, 480, 482, 484, 486), trạm không có xuất tuyến 6kV, công suất cực đại của trạm là 60MW.

- Trạm 110kV Giáp Khẩu (E.52) gồm 02 MBA có công suất (63+25)MVA, điện áp 110/35/22kV và 110/35/10kV. Phía 35kV của MBA 25MVA cấp điện cho 1 lộ 372 đi về trạm cắt Hà Tu để cấp điện cho các trạm biến áp 35kV của mỏ than Hà Tu, trạm cắt Hà Tu cũng được nối liên thông với phía 35kV của trạm 110kV Hà Tu. Phía 22kV của máy biến áp 63MVA cấp điện cho 8 lộ xuất tuyến (471, 473, 475, 477, 479, 481, 483, 485), 02 lộ 10kV 971 và 972, công suất cực đại của trạm là 48MW. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 - Trạm 110kV Hà Tu (E5.10) gồm 02 MBA có công suất (63+25)MVA, điện áp 110/35/22kV.

Phía 35kV của trạm cấp điện cho 1 lộ 371 đi về trạm cắt Hà Tu để cấp điện cho các trạm biến áp 35kV của mỏ than Hà Tu và nối liên thông với phía 35kV của trạm 110kV Giáp Khẩu, phía 22kV của trạm cấp điện cho 3 lộ xuất tuyến (471, 473, 475), công suất cực đại của trạm là 50 MW. Bảng 1-1: Thông số kỹ thuật các trạm nguồn 110kV Công suất Điện áp Pmax/ Pmin TT Tên trạm (MVA) (kV) (MW) T1 25 110/22/6 33/ 11 1 Cái Lân (E5.11) T2 25 110/22/6 T1 63 110/35/22 2 Giếng Đáy (E54) 60/35 T2 63 110/35/6 T1 40 110/35/22 3 Giáp Khẩu (E52) 50/28 T2 25 110/35/6 T1 63 110/35/22 4 Hà Tu (E5.10) 48/ 25 T2 25 110/35/22 (Nguồn: Công ty Điện lực Quảng Ninh cung cấp12/2014) Lưới điện trung thế 6, 22, 35kV Tổng chiều dài đường dây trung thế : 382,06 km. Trong đó : + Đường dây trên không : 313,82 km ( đường dây 35 kV : 67km ; đường dây 22kV : 234,82 km ; đường dây 6 kV : 12 km). Bảng 1-2: Tài sản lưới điện của Điện lực và Khách hàng Khối lượng đường dây (km) TT Hạng mục Trên không Cáp ngầm Tổng 1 Đường dây trung thế 349,42 (90%) 68,24 (100%) 417,66 a Tài sản của Điện lực 313,82 68,24 382,56 b Tài sản của khách hàng 35,6 0 35,6 (Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Trạm biến áp phân phối Các trạm biến áp phân phối chủ yếu gồm các loại trạm xây, trạm treo, trạm cột. Ngoài ra còn có một số trạm kiosk được xây dựng tại các khu vực chật hẹp và yêu cầu cao về mỹ quan đô thị nhưng kiểu trạm biến áp kiosk này chưa phù hợp với khí hậu nhiệt đới nên trong công tác vận hành vẫn còn nhiều bất cập đặc biệt trong mùa nắng nóng, nhiệt độ trong trạm có lúc lên đến 70-800C. Bảng 1-3: Khối lượng trạm biến áp trung thế TP Hạ Long hiện có TT Hạng mục Số TBA Số máy MBA Tổng KVA 1 Trạm 35/6kV 8 13 28 200 Trong đó: - Ngành điện quản lý 1 1 1.800 - Khách hàng quản lý 7 12 26 400 2 Trạm 35/0,4kV 13 14 4.775 Trong đó: - Ngành điện quản lý 10 10 2.695 - Khách hàng quản lý 3 4 2.970 Trong đó: - Ngành điện quản lý 361 364 107.450 - Khách hàng quản lý 327 336 81.520 4 Trạm 6/0,4kV 18 18 4 960 Trong đó: - Ngành điện quản lý 12 12 2 750 - Khách hàng quản lý 6 6 3370 5 Tổng cộng 727 745 226.905 Trong đó: - Ngành điện quản lý 384 387 114695 - Khách hàng quản lý 343 358 112210 (Khối lượng có tới tháng 12/2014- Điện lực TP Hạ Long cung cấp) LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 Bảng 1-4: Danh mục trạm trung gian hiện có trên địa bàn TP Hạ Long Công suất Điện áp TT Tên trạm (MVA) (kV) Tổng dung lượng 28.200 1 TG Yên Cư 1800 35/6 2 TG Than Thành Công 1600 22/6 3 TG Mỏ Hà Lầm 2x2500 35/6 4 TG Mỏ Núi Béo 2x2400 35/6 5 TG Mỏ Hà Tu 2x2500 35/6 6 XN Sàng tuyển than 2x1600 35/6 7 KS Hoàng Gia 2500 35/6 8 XN Xăng dầu Quảng Ninh 2x1600 35/6 (Khối lượng có tới tháng 12/2014- Điện lực Hạ Long cung cấp) 1. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt Hiện nay lưới điện thành phố Hạ Long chủ yếu là lưới 22kV chiếm 80% do vậy các thiết bị đóng cắt chủ yếu là sử dụng dao cách ly và dao phụ tải tại nhiều đường dây và trạm biến áp phân phối 22kV lắp đặt thiết bị mở vòng chính (Ring main Unit - RMU).

Ngoài ra còn có sử dụng các thiết bị đóng cắt khác được thể hiện trong các bảng sau. Bảng 1-5: Số lượng dao cách ly đang quản lý vận hành Điện áp Tài sản điện lực Tài sản khách hàng Tổng Điện áp 35 kV 8 8 16 Điện áp 22 kV 83 63 146 Điện áp 10 kV 0 2 2 Điện áp 6 kV 11 9 20 Tổng 102 82 184 (Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014) LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 Bảng 1-6: Số lượng dao phụ tải đang quản lý vận hành Điện áp Tài sản điện lực Tài sản khách hàng Tổng Điện áp 35 kV 4 3 7 Điện áp 22 kV 33 27 60 Điện áp 10 kV 0 0 0 Điện áp 6 kV 0 0 0 Tổng 37 30 67 (Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014) Bảng 1-7: Số lượng tủ RMU đang quản lý vận hành Điện Tài sản Điện Lực Tài sản của khách hàng Tổng áp Merlingerin ABB Siemens Khác Merlingerin ABB Siemens Khác 35kV 4 0 0 0 0 6 0 0 10 22kV 0 0 0 0 0 0 0 11 11 6kV 0 0 0 3 6 0 0 0 9 Tổng 4 0 0 3 6 6 0 11 30 (Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014) Bảng 1-8: Số lượng chống sét đang quản lý vận hành Tài sản Điện lực Tài sản khách hàng Điện áp Tổng ZnO Có khe hở ZnO Có khe hở 35kV 6 4 7 3 20 22kV 442 0 327 0 769 10kV 0 0 0 0 0 6 kV 6 0 0 6 12 Tổng 454 4 334 9 801 (Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014) LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 Bảng 1-9: Số lượng cầu chì tự rơi (SI) đang quản lý vận hành Tài sản điện lực Tài sản khách hàng Điện áp SI SI đo SI SI đo Tổng SI TBA SI TBA nhánh đếm nhánh đếm 35kV 10 6 4 7 0 0 27 22kV 364 12 0 336 6 7 725 10kV 0 0 0 0 0 0 0 6 kV 12 0 0 6 0 0 18 Tổng 386 18 4 349 6 7 770 (Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014) *) Nhận xét về hiện trạng lưới điện trung thế Lưới điện trung thế hiện tại của thành phố Hạ Long gồm 3 cấp điện áp 35kV, 22kV và 6kV, chủ yếu là lưới điện 22kV. Lưới điện 35 kV hiện nay cung cấp điện cho các phụ tải chuyên dùng ngành Than (khu vực Hòn Gai) và một số phụ tải cảng biển, sản xuất vật liệu xây dựng (khu vực Bãi Cháy, Hà Khẩu). Lưới điện 6kV chỉ còn một phần nhỏ phía Tây Bãi Cháy, trên địa bàn các xã Đại Yên, Việt Hưng, nhận điện từ trạm Trung Gian Yên Cư (Yên Hưng) và trạm TG Đồng Đăng (xã Việt Hưng).

Lưới điện 22kV hiện nay đã trải rộng trên hầu hết địa bàn thành phố trên cả hai khu vực Hòn Gai và Bãi Cháy. Hệ thống điện 22kV thành phố đang dần được ngầm hóa nhằm đảm bảo mỹ quan đô thị, xây dựng Hạ Long trở thành một thành phố du lịch hiện đại, xanh, sạch đẹp. Tỷ lệ ngầm hóa lưới điện 22kV TP. Hạ Long hiện nay đạt 32%, trong đó khu vực nội thành, trung tâm hành chính đã được ngầm hóa tương đối, đường dây nổi chỉ còn ở các phường xã phía ngoài và một số khu vực của các phường nội thành.

Tình hình sử dụng hiện tại Theo số liệu thống kê, diễn biến tiêu thụ điện năng qua các năm từ năm 2008 trở lại đây điện năng thương phẩm năm sau đều cao hơn năm trước. Các mức tăng LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 10 này tập trung vào chủ yếu ở các thành phần ánh sáng sinh hoạt, công nghiệp và thương mại dịch vụ. Qui luật này phù hợp với cơ chế thị trường và chính sách đổi mới của nền kinh tế thành phố Hạ Long. Diễn biến tiêu thụ điện năng của thành phố qua các năm qua cho thấy giai đoạn từ năm 2010 - 2014 : Điện thương phẩm năm 2014 là 548,6 triệu kwh trong đó: Nông lâm thủy sản : 0,5 triệu kwh, tỷ trọng 0,1 % ; tăng trưởng hàng năm 27,6%.

Công nghiệp xây dựng : Tiêu thụ 304,6 triệu kwh, tỷ trọng 55,7 %, tăng trưởng hàng năm 24,6% Dịch vụ và thương mại : Tiêu thụ 67,3 triệu kwh, tỷ trọng 12,3 %, tăng trưởng hàng năm 18,66%. Quản lý và tiêu dùng dân cư : Tiêu thụ 157,1 triệu kwh, tỷ trọng 28,74%, tốc độ tăng trưởng hàng năm 7,6 %. Hoạt động khác : Tiêu thụ 17,3 triệu kwh, tỷ trọng 3,16 %, tốc độ tăng trưởng hàng năm 7,9%.