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.

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%.