Đánh giá hiệu quả nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của thiết bị phân đoạn trong lưới phân phối 22kv 455 e1 14 quận ba đình hà nội

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Đánh giá hiệu quả nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của thiết bị phân đoạn trong lưới phân phối, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Phú
• Người hướng dẫn: TS. Lã Minh Khánh
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Quản lý kỹ thuật và công nghệ
• Đề tài: Đánh Giá Hiệu Quả Nâng Cao Độ Tin Cậy Cung Cấp Điện Của Thiết Bị Phân Đoạn Trong Lưới Phân Phối 22kV455 E1.14 Quận Ba Đình, Hà Nội
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƢỚI PHÂN PHỐI
• 1.1. Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện
• 1.2. Trạng thái hỏng hóc của hệ thống điện
• 1.3. Yêu cầu đánh giá độ tin cậy trong vận hành và quy hoạch thiết kế lưới điện
• 1.4. Thông số độ tin cậy phần tử
• 1.5. Quy định về độ tin cậy cho lưới điện tại Việt Nam
• 1.6. Bài toán tối ưu đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho lưới phân phối
• 1.7. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
• 2.1. Các bài toán độ tin cậy trong hệ thống điện
• 2.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối điện
• 2.3. Tính toán độ tin cậy cho lưới điện phân phối
• 2.3.1. Độ tin cậy của lưới phân phối hình tia không phân đoạn
• 2.3.2. Độ tin cậy của lưới phân phối hình tia có phân đoạn
• 2.4. Công cụ tính toán đánh giá độ tin cậy cho lưới phân phối hở
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP 22KV BA ĐÌNH, HÀ NỘI
• 3.1. Số liệu và hiện trạng vận hành của xuất tuyến trung áp 22kV thuộc lưới điện quận Ba Đình
• 3.2. Mô tả xuất tuyến lưới điện trung áp 22kV của Điện lực Ba Đình
• 3.3. Thống kê số liệu ngừng điện trong lưới điện trung áp quận Ba Đình
• 3.4. Xác định số phân đoạn tối ưu
• 3.4.1. Lưới điện chưa có thiết bị phân đoạn
• 3.4.2. Lưới điện gồm nhiều phân đoạn
• 3.5. Đánh giá phương án sử dụng máy cắt để phân đoạn lưới phân phối
• 3.6. Nhận xét và kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: SO SÁNH KINH TẾ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY ĐỐI VỚI XUẤT TUYẾN 455 E1.14
• 4.1. Phương pháp phân tích kinh tế dự án năng lượng
• 4.1.1. Các chi phí cho công trình điện
• 4.1.2. Thời gian thu hồi vốn đầu tư phụ
• 4.2. Giá trị hiện tại ròng
• 4.3. Đánh giá kinh tế các phương án nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
• 4.4. Đánh giá hiệu quả các phương án bổ sung nâng cao độ tin cậy
• 4.5. Kết luận chương 4
• NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN CHUNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC: SƠ ĐỒ MỘT SỢI XUẤT TUYẾN LĐPP

Tóm tắt

I. Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện tại quận Ba Đình Hà Nội

Độ tin cậy cung cấp điện là yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng điện năng cho người tiêu dùng. Tại quận Ba Đình, Hà Nội, lưới điện phân phối 22kV đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp điện cho các cơ quan, doanh nghiệp và hộ gia đình. Việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện không chỉ giúp giảm thiểu sự cố mất điện mà còn nâng cao sự hài lòng của khách hàng. Theo nghiên cứu, độ tin cậy của lưới điện phân phối tại đây cần được cải thiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dân và các tổ chức.

1.1. Khái niệm độ tin cậy cung cấp điện trong lưới 22kV

Độ tin cậy cung cấp điện được định nghĩa là khả năng của hệ thống điện trong việc cung cấp điện liên tục và ổn định. Đối với lưới điện 22kV, độ tin cậy này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu trúc lưới, thiết bị sử dụng và quy trình vận hành. Việc hiểu rõ khái niệm này là bước đầu tiên để thực hiện các biện pháp nâng cao hiệu quả.

1.2. Tình hình hiện tại của lưới điện phân phối tại Ba Đình

Lưới điện phân phối tại quận Ba Đình hiện đang gặp nhiều thách thức trong việc duy trì độ tin cậy. Số liệu thống kê cho thấy tỷ lệ mất điện do sự cố kỹ thuật và thiên tai vẫn còn cao. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cung cấp điện cho người tiêu dùng và cần có các giải pháp khắc phục kịp thời.

II. Vấn đề và thách thức trong cung cấp điện tại quận Ba Đình

Mặc dù lưới điện phân phối 22kV tại quận Ba Đình đã được đầu tư nâng cấp, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết. Các sự cố mất điện thường xuyên xảy ra do nhiều nguyên nhân khác nhau, từ thiên tai đến sự cố kỹ thuật. Việc xác định rõ các thách thức này là cần thiết để đưa ra các giải pháp hiệu quả.

2.1. Nguyên nhân gây mất điện trong lưới điện 22kV

Các nguyên nhân chính gây mất điện bao gồm thời tiết xấu, hư hỏng thiết bị và sự cố do con người. Theo thống kê, khoảng 50% sự cố mất điện xảy ra do ảnh hưởng của thiên nhiên như bão, lũ lụt. Điều này cho thấy cần có các biện pháp phòng ngừa hiệu quả.

2.2. Tác động của sự cố mất điện đến người tiêu dùng

Sự cố mất điện không chỉ gây bất tiện cho người tiêu dùng mà còn ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất kinh doanh. Các doanh nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực dịch vụ, thường phải chịu thiệt hại lớn khi mất điện. Do đó, việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là rất cần thiết.

III. Phương pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện tại Ba Đình

Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện trong lưới phân phối 22kV tại quận Ba Đình, cần áp dụng các phương pháp hiện đại và hiệu quả. Việc sử dụng thiết bị phân đoạn và công nghệ tự động hóa là những giải pháp khả thi để cải thiện tình hình.

3.1. Ứng dụng thiết bị phân đoạn trong lưới điện

Thiết bị phân đoạn giúp chia lưới điện thành các phần nhỏ hơn, từ đó dễ dàng quản lý và khắc phục sự cố. Việc áp dụng thiết bị này đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm thời gian mất điện và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

3.2. Công nghệ tự động hóa trong quản lý lưới điện

Công nghệ tự động hóa giúp theo dõi và điều khiển lưới điện một cách hiệu quả. Việc áp dụng các hệ thống giám sát và điều khiển từ xa sẽ giúp phát hiện sớm các sự cố và giảm thiểu thời gian khắc phục.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu tại Ba Đình

Nghiên cứu về độ tin cậy cung cấp điện tại quận Ba Đình đã chỉ ra rằng việc áp dụng các giải pháp nâng cao độ tin cậy đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Các chỉ số về độ tin cậy đã được cải thiện đáng kể, giúp giảm thiểu sự cố mất điện.

4.1. Kết quả từ việc áp dụng thiết bị phân đoạn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng thiết bị phân đoạn đã giúp giảm thiểu số lần mất điện và thời gian khôi phục. Điều này không chỉ nâng cao độ tin cậy mà còn cải thiện sự hài lòng của khách hàng.

4.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế từ các giải pháp

Việc đầu tư vào các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đã cho thấy hiệu quả kinh tế rõ rệt. Các chi phí đầu tư ban đầu được bù đắp nhanh chóng nhờ vào việc giảm thiểu tổn thất điện năng và tăng cường sự ổn định trong cung cấp điện.

V. Kết luận và triển vọng tương lai cho lưới điện Ba Đình

Việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện trong lưới phân phối 22kV tại quận Ba Đình là một nhiệm vụ quan trọng và cần thiết. Các giải pháp đã được áp dụng không chỉ mang lại hiệu quả tức thì mà còn tạo nền tảng cho sự phát triển bền vững trong tương lai.

5.1. Tương lai của lưới điện phân phối tại Ba Đình

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, lưới điện phân phối tại Ba Đình sẽ tiếp tục được cải thiện. Các giải pháp công nghệ mới sẽ được áp dụng để nâng cao độ tin cậy và chất lượng cung cấp điện.

5.2. Định hướng phát triển bền vững cho lưới điện

Định hướng phát triển bền vững cho lưới điện phân phối không chỉ tập trung vào việc nâng cao độ tin cậy mà còn đảm bảo tính thân thiện với môi trường. Các giải pháp năng lượng tái tạo sẽ được tích hợp vào lưới điện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dân.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Độ tin cậy cung cấp điện là một trong những chỉ tiêu quan trọng hàng đầu trong quản lý và vận hành hệ thống điện, đặc biệt là lưới điện phân phối trung áp 22kV. Theo thống kê, khoảng 50% sự cố mất điện được khôi phục trong vòng 60 phút và 90% sự cố lớn được khôi phục trong khoảng 7 giờ. Lưới điện phân phối tại quận Ba Đình, Hà Nội, với tổng công suất phụ tải khoảng 18.900 kW và chiều dài lưới hơn 10 km, phục vụ cho 33 trạm biến áp, đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp điện cho các cơ quan, doanh nghiệp và hộ dân. Tuy nhiên, hiện trạng vận hành cho thấy sơ đồ kết lưới chưa tối ưu, dẫn đến các sự cố mất điện kéo dài và ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá hiệu quả nâng cao độ tin cậy cung cấp điện thông qua việc sử dụng thiết bị phân đoạn trong lưới phân phối 22kV tại quận Ba Đình. Nghiên cứu tập trung phân tích các phương án phân đoạn lưới bằng dao cách ly và máy cắt, đồng thời đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của từng phương án. Phạm vi nghiên cứu bao gồm xuất tuyến lưới điện trung áp 455 E1.14, dựa trên số liệu ngừng điện thực tế thu thập được trong năm 2016. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa vận hành, nâng cao chất lượng cung cấp điện và giảm thiểu tổn thất điện năng, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho ngành điện lực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết độ tin cậy hệ thống điện: Độ tin cậy được định nghĩa là xác suất hệ thống hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian nhất định. Đối với hệ thống điện, độ tin cậy được đo bằng các chỉ số như SAIDI (thời gian mất điện trung bình), SAIFI (số lần mất điện trung bình), MAIFI (số lần mất điện thoáng qua trung bình), và AENS (điện năng không được cung cấp trung bình).

• Mô hình phân đoạn lưới phân phối hình tia: Lưới phân phối được phân đoạn bằng thiết bị đóng cắt như dao cách ly hoặc máy cắt để cô lập sự cố, giảm thiểu ảnh hưởng đến các phân đoạn khác. Mô hình này giúp tính toán và đánh giá độ tin cậy từng phân đoạn, từ đó xác định hiệu quả của các phương án phân đoạn.

• Khái niệm cường độ hỏng hóc và thời gian phục hồi: Cường độ hỏng hóc (λ) và thời gian sửa chữa trung bình (τ) là các thông số quan trọng để xác định độ tin cậy phần tử và toàn bộ hệ thống. Các thông số này được thống kê dựa trên dữ liệu thực tế vận hành.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu ngừng điện sự cố và ngừng điện công tác thu thập từ năm 2016 của lưới điện trung áp 22kV quận Ba Đình, bao gồm cường độ ngừng điện sự cố λ0SC = 10,95 lần/100km/năm, cường độ ngừng điện công tác λ0CT = 41,714 lần/100km/năm, thời gian sửa chữa sự cố TSC = 12 giờ, và các thời gian thao tác sự cố, công tác theo quy trình vận hành.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp đồ thị giải tích để xây dựng sơ đồ đẳng trị lưới điện phân phối hình tia, tính toán các chỉ số độ tin cậy SAIDI, SAIFI, AENS cho từng phương án phân đoạn. Phần mềm tính toán chuyên dụng được áp dụng để xử lý dữ liệu và mô phỏng các kịch bản phân đoạn.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập và xử lý dữ liệu trong năm 2016, phân tích và mô phỏng các phương án phân đoạn trong giai đoạn nghiên cứu từ 2021 đến 2022, hoàn thiện luận văn và đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật trong năm 2022.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Phương án lưới không phân đoạn: Toàn bộ lưới điện được xem như một phần tử duy nhất với máy cắt đầu nguồn. Kết quả tính toán cho thấy điện năng thiếu do sự cố là 115.758 kWh, điện năng thiếu do ngừng điện công tác là 73.497 kWh, tổng điện năng thiếu là 189.255 kWh. Chỉ số SAIFI đạt 5,376 lần/năm và SAIDI là 21,930 giờ/năm.

2. Phương án 2 phân đoạn (1 dao cách ly): Phân đoạn lưới thành hai phần với chiều dài gần bằng nhau. Điện năng thiếu do sự cố giảm xuống còn 85.816 kWh, điện năng thiếu do công tác là 56.386 kWh, tổng điện năng thiếu giảm còn 142.202 kWh. SAIFI giữ nguyên 5,376 lần/năm, SAIDI giảm còn 17,155 giờ/năm.

3. Phương án 3 phân đoạn (2 dao cách ly): Phân đoạn lưới thành ba phần. Điện năng thiếu do sự cố là 81.861 kWh, điện năng thiếu do công tác là 54.127 kWh, tổng điện năng thiếu là 135.988 kWh. SAIFI vẫn giữ 5,376 lần/năm, SAIDI giảm tiếp xuống 16,425 giờ/năm.

4. Phương án 4 phân đoạn (3 dao cách ly): Phân đoạn lưới thành bốn phần. Điện năng thiếu do sự cố giảm còn 75.124 kWh, điện năng thiếu do công tác là 50.276 kWh, tổng điện năng thiếu là 125.400 kWh. Các chỉ số SAIFI và SAIDI tiếp tục cải thiện.

Thảo luận kết quả

Việc phân đoạn lưới điện bằng dao cách ly hoặc máy cắt giúp cô lập sự cố nhanh chóng, giảm thiểu diện tích và thời gian mất điện cho khách hàng. Kết quả cho thấy, với mỗi phân đoạn thêm vào, tổng điện năng thiếu giảm trung bình khoảng 7-10%, thời gian mất điện trung bình (SAIDI) giảm đáng kể từ 21,93 giờ xuống còn khoảng 16,4 giờ với 3 phân đoạn và 15 giờ với 4 phân đoạn. Điều này chứng tỏ hiệu quả rõ rệt của việc phân đoạn trong nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả phù hợp với xu hướng chung khi áp dụng thiết bị phân đoạn tự động hoặc bán tự động giúp giảm thiểu thời gian phục hồi và tổn thất điện năng. Việc duy trì chỉ số SAIFI ổn định cho thấy tần suất sự cố không giảm nhưng thời gian mất điện được rút ngắn, nâng cao trải nghiệm khách hàng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cột thể hiện sự giảm dần của điện năng thiếu và SAIDI theo số lượng phân đoạn, hoặc bảng so sánh chi tiết các chỉ số độ tin cậy giữa các phương án. Điều này giúp minh họa trực quan hiệu quả kỹ thuật và kinh tế của từng phương án.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai thiết bị phân đoạn tự động tại các vị trí chiến lược: Ưu tiên lắp đặt dao cách ly hoặc máy cắt tự động tại các điểm phân đoạn có chiều dài lưới lớn và mật độ phụ tải cao nhằm giảm thời gian mất điện trung bình (SAIDI) xuống dưới 15 giờ/năm. Thời gian thực hiện dự kiến trong 1-2 năm, do Công ty Điện lực Ba Đình chủ trì.

2. Xây dựng hệ thống giám sát và chỉ thị sự cố (Fault Indicator): Lắp đặt thiết bị chỉ thị sự cố để rút ngắn thời gian thao tác và phục hồi, giảm thời gian thao tác sự cố từ 2 giờ xuống còn 0,5 giờ. Thời gian triển khai trong 12 tháng, phối hợp với đơn vị kỹ thuật và vận hành.

3. Tối ưu hóa quy trình bảo trì và sửa chữa: Áp dụng kế hoạch bảo trì phòng ngừa dựa trên phân tích độ tin cậy để giảm cường độ hỏng hóc λ, nâng cao độ sẵn sàng của thiết bị. Mục tiêu giảm cường độ hỏng hóc trung bình ít nhất 10% trong vòng 2 năm.

4. Đào tạo nâng cao năng lực nhân viên vận hành: Tăng cường kỹ năng xử lý sự cố và vận hành thiết bị phân đoạn nhằm giảm thiểu sai sót và thời gian phục hồi. Thời gian đào tạo liên tục hàng năm, do phòng nhân sự và kỹ thuật phối hợp thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các đơn vị điện lực và quản lý vận hành lưới điện: Giúp hiểu rõ các phương pháp đánh giá và nâng cao độ tin cậy, áp dụng vào quy hoạch và vận hành thực tế để giảm thiểu tổn thất điện năng và cải thiện chất lượng dịch vụ.

2. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành điện – điện tử: Cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán độ tin cậy lưới điện phân phối, đồng thời minh họa ứng dụng thực tiễn với số liệu cụ thể.

3. Các nhà hoạch định chính sách và cơ quan quản lý ngành điện: Hỗ trợ xây dựng tiêu chuẩn, quy định về độ tin cậy cung cấp điện, đánh giá hiệu quả các biện pháp kỹ thuật và kinh tế trong phát triển lưới điện.

4. Doanh nghiệp cung cấp thiết bị điện và công nghệ tự động hóa: Tham khảo nhu cầu và hiệu quả ứng dụng thiết bị phân đoạn, từ đó phát triển sản phẩm phù hợp với yêu cầu vận hành và nâng cao độ tin cậy.

Câu hỏi thường gặp

1. Thiết bị phân đoạn có tác động như thế nào đến độ tin cậy cung cấp điện?
   Thiết bị phân đoạn giúp cô lập sự cố nhanh chóng, giảm diện tích mất điện và thời gian phục hồi. Ví dụ, phân đoạn lưới từ 1 lên 4 dao cách ly đã giảm tổng điện năng thiếu từ 189.255 kWh xuống còn 125.400 kWh.

2. Chỉ số SAIDI và SAIFI phản ánh điều gì trong vận hành lưới điện?
   SAIDI đo thời gian mất điện trung bình của khách hàng trong một năm, còn SAIFI đo số lần mất điện trung bình. Giảm SAIDI giúp nâng cao trải nghiệm khách hàng bằng cách rút ngắn thời gian mất điện.

3. Phương pháp tính toán độ tin cậy lưới điện dựa trên dữ liệu nào?
   Dữ liệu ngừng điện sự cố và công tác, cường độ hỏng hóc, thời gian sửa chữa, chiều dài lưới và công suất phụ tải được thu thập từ thực tế vận hành, làm cơ sở cho mô hình tính toán.

4. Làm thế nào để đánh giá hiệu quả kinh tế của các phương án nâng cao độ tin cậy?
   Bằng cách so sánh chi phí đầu tư thiết bị phân đoạn với lợi ích giảm tổn thất điện năng và thời gian mất điện, sử dụng các chỉ số như giá trị hiện tại ròng (NPV) và thời gian thu hồi vốn.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các khu vực khác không?
   Có thể, tuy nhiên cần điều chỉnh các thông số đầu vào như cường độ hỏng hóc, cấu trúc lưới và phụ tải phù hợp với đặc điểm từng khu vực để đảm bảo tính chính xác.

Kết luận

• Độ tin cậy cung cấp điện là yếu tố then chốt trong vận hành và quy hoạch lưới điện phân phối, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dịch vụ và tổn thất kinh tế.
• Việc phân đoạn lưới điện bằng dao cách ly hoặc máy cắt giúp giảm đáng kể điện năng thiếu và thời gian mất điện trung bình, nâng cao hiệu quả vận hành.
• Phương pháp đồ thị giải tích kết hợp phần mềm tính toán cho phép đánh giá chính xác các chỉ số độ tin cậy dựa trên dữ liệu thực tế.
• Các phương án phân đoạn cần được lựa chọn tối ưu dựa trên cân đối giữa chi phí đầu tư và lợi ích kinh tế kỹ thuật.
• Đề xuất triển khai thiết bị phân đoạn tự động, hệ thống chỉ thị sự cố và tối ưu quy trình bảo trì nhằm nâng cao độ tin cậy trong thời gian 1-2 năm tới.

Luận văn khuyến nghị các đơn vị điện lực và nhà quản lý ngành điện tiếp tục ứng dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao chất lượng cung cấp điện, đồng thời mở rộng nghiên cứu cho các khu vực lưới điện khác nhằm phát triển hệ thống điện thông minh và bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Phần mở đầu. Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống điện và lưới phân phối. Đánh giá độ tin cậy cho lưới điện phân phối. Áp dụng tính toán nâng cao độ tin cậy cho xuất tuyến lưới điện trung áp 455 E1.14 quận Ba Đình, Hà Nội bằng phương pháp phân đoạn.

So sánh kinh tế và đánh giá hiệu quả của các biện pháp nâng cao độ tin cậy đối với xuất tuyến 455 E1.14 - Nhận xét và kết luận chung. TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ LƢỚI PHÂN PHỐI.1 Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện Hệ thống điện và các phần tử: Phần tử là những bộ phận tạo thành hệ thống mà trong một quá trình nhất định, được xem như một tổng thể duy nhất không thể chia cắt được, đặc trưng bởi các thông số độ tin cậy chung, chỉ phụ thuộc các yếu tố bên ngoài như môi trường chứ không phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của phần tử ([1,2]). Bởi vì bản thân phần tử cũng có thể có cấu trúc phức tạp, nếu xét riêng nó là một hệ thống. Hệ thống điện là tập hợp các phần tử tương tác trong một cấu trúc nhất định nhằm thực hiện một nhiệm vụ xác định, có sự điều khiển thống nhất trong hoạt động cũng như tiến tới sự phát triển.

Khái niệm độ tin cậy ([2]): Độ tin cậy là xác suất để hệ thống (hoặc phần tử) hoàn thành triệt để 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 khoảng thời gian nhất định và trong hoàn cảnh nhất định. Mức đo độ tin cậy là xác suất hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian xác định. Xác suất này được gọi là độ tin cậy của hệ thống (hay phần tử).

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). Đấy là đối với hệ thống (hay phần tử) không phục hồi. Đối với hệ thống (hay phần tử) phục hồi như hệ thống điện và các phần tử của nó, khái niệm khoảng thời gian xác định không có ý nghĩa bắt 10 buộc, vì hệ thống làm việc liên tục. Do đó độ tin cậy được đo bởi một 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 với tổng thời gian hoạt động. Ngược lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, đó là xác suất để hệ thống (hay phần tử) ở trạng thái hỏng. Đối với hệ thống điện độ sẵn sàng (cũng được gọi chung 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 nhiều chỉ tiêu khác cũng có tính xác suất.

Trong hệ thống điện nói chung, độ tin cậy có thể được đánh giá bởi một số chỉ tiêu như sau ([2,9,11,12]): - Xác suất thiếu điện cho phụ tải (Loss Of Load Probability), hay là xác suất công suất phụ tải lớn hơn công suất nguồn điện. - Kỳ vọng thiếu điện cho phụ tải (Loss Of Load Expectation), hay là thời gian mất điện trung bình. - Kỳ vọng điện năng thiếu cho phụ tải (Expected Energy Not Supplied), đó là lượng điện năng trung bình các phụ tải bị cắt do ngừng cung cấp điện. - Thiệt hại kinh tế tính bằng tiền do mất điện.2 Trạng thái hỏng hóc của hệ thống điện Trạng thái của phần tử: Phần tử của hệ thống điện có thể ở các trạng thái khác nhau phụ thuộc vào tình trạng kỹ thuật và chức năng của chúng.

Mỗi trạng thái kéo dài trong khoảng thời gian nhất định. 11 Đặc trưng của trạng thái là: thời gian trạng thái, xác suất trạng thái và tần suất trạng thái. Tất cả các trạng thái có thể xảy ra của một phần tử tạo thành tập đủ các trạng thái của phần tử. Việc phần tử ở trạng thái nào trong tập đủ các trạng thái là đại lượng ngẫu nhiên được đo bởi xác suất phần tử ở trạng thái đó hay gọi tắt là xác suất trạng thái.

Tổng xác suất trạng thái của tập đủ các trạng thái bằng 1. Phần tử bao giờ cũng ở một trong những trạng thái của tập đủ các trạng thái. Các trạng thái có xác suất nhỏ có thể bỏ qua trong các bài toán khác nhau. Xác suất trạng thái tốt của phần tử chính là độ sẵn sàng, còn xác suất trạng thái hỏng chính là độ không sẵn sàng.

Trạng thái của hệ thống điện: Trạng thái của hệ thống điện là tổ hợp các trạng thái của tất cả các phần tử tạo thành nó. Nói cách khác, mỗi trạng thái của hệ thống điện là sự xảy ra đồng thời các trạng thái nào đó của các phần tử. Do đó xác suất trạng thái của hệ thống điện chính là tích của các xác suất trạng thái của các phần tử nếu giả thiết rằng các phần tử của hệ thống điện độc lập với nhau. Đối với hệ thống điện giả thiết này là đúng với hầu hết các phần tử và do đó được áp dụng trong hầu hết các bài toán độ tin cậy.

Các trạng thái của hệ thống điện được phân chia theo tiêu chuẩn hỏng hóc hệ thống điện, tiêu chuẩn này được lựa chọn khi nghiên cứu độ tin cậy, phụ thuộc vào mục đích của bài toán cụ thể.3 Yêu cầu đánh giá độ tin cậy trong vận hành và quy hoạch thiết kế lƣới điện Các nguyên nhân gây mất điện Hệ thống điện là một hệ thống lớn gồm nhiều 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 khách hàng cho từng vùng hoặc toàn hệ thống. Nguyên nhân gấy mất điện có rất nhiều, người ta phân ra thành bốn nhóm nguyên nhân chính như sau: - Do thời tiết: lũ lụt, mưa bão, lốc xoáy, giông sét, sóng thần… - Do hư hỏng các thành phần của hệ thống điện như + Phần điện và phần máy; + Bảo vệ và điều khiển; - Do hoạt động của hệ thống như : + Do trạng thái của hệ thống (phụ tải, khả năng ổn định, thông số hoạt động…); + Do nhân viên vận hành (điều độ, bảo dưỡng…); - Các nguyên nhân khác (môi trường, tác động của ngoại vật….) Theo thống kê khoảng 50% sự cố được khôi phục trong khoảng thời gian 60 phút.

Khoảng 90% sự cố lớn được khôi phục trong khoảng 7 giờ (theo [2]). Kinh nghiệm cho thấy rằng, hầu hết các sự cố của lưới phân phối bắt nguồn từ yếu tố thiên nhiên như: sét, bão, mưa, lũ lụt, động vật… Những sự mất điện khác có thể quy cho khiếm khuyết của thiết bị, vật liệu và hành động của con người như: xe ôtô đâm phải cột, phương tiện chạm vào dây dẫn, cây đổ, phá hoại, máy đào phải cáp ngầm. Một số sự cố nguy hiểm và lan rộng trong hệ thống phân phối do bão, lũ lụt. Trong trường hợp đó sự 13 phục hồi cấp điện bị ngăn cản bởi những nguy hiểm, và hầu hết các đơn vị điện lực không có đủ người, phương tiện, máy móc thiết bị để phục hồi nhanh lưới điện trên một vùng địa lý rộng lớn và phức tạp.

Nhìn chung, có thể phân chia, sắp xếp lại để giảm thiểu số lượng khách hàng bị ảnh hưởng của hỏng hóc thiết bị hoặc thời gian mất điện là nhỏ nhất. Sẵn sàng hoạt động là sự lựa chọn duy nhất của ngành điện để nâng cao độ tin cậy. Giảm thiểu thời gian mất điện, bằng cách kịp thời sửa chữa thiết bị hư hỏng. Việc phối hợp giữa lập kế hoạch bảo trì phòng ngừa với phân tích độ tin cậy có thể rất hiệu quả.

Việc phân tích sự cố giúp xác định rõ những điểm yếu nhất của hệ thống phân phối và giải quyết nhanh và chính xác các điểm đó. Sự phân tích được thực hiện chỉ ở những khúc quan trọng của hệ thống. Những thông tin kết quả được sử dụng trong quyết định xây dựng hệ thống tới mức an toàn nào đó hoặc chấp nhận rủi ro mất điện. Ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc lưới điện Điện năng là động lực chính của toàn bộ nền kinh tế quốc dân.

Việc mất điện sẽ gây ra các hậu quả xã hội, kinh tế rất lớn. Theo hậu quả của mất điện, các phụ tải được chia làm 2 nhóm: - Nhóm phụ tải mà sự mất điện gây ra các hậu quả mang tính chính trị - xã hội. - Nhóm phụ tải mà sự mất điện gây ra hậu quả kinh tế. Đối với nhóm trên, các hộ phụ tải cần được cấp điện với độ tin cậy cao nhất có thể (thong thường là cấp điện từ 2 nguồn).

Còn đối với các loại thuộc nhóm sau là bài toán kinh tế - kỹ thuật 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 có thể nhìn từ quan điểm hệ thống điện hoặc quan điểm của khách hàng. Tổn thất này được tính toán từ các tổn thất thật ở phụ tải và theo các quan điểm của hệ thống điện. Nó nhằm phục vụ công việc thiết 14 kế, quy hoạch hệ thống điện sao cho thỏa mãn được nhu cầu về độ tin cậy của phụ tải, đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế của hệ thống điện.

Tổn thất do độ tin cậy được tính cho lưới phân phối, lưới truyền tải và nguồn điện một cách riêng biệt. Nó cũng được tính cho từng loại phụ tải cho một lần mất điện, cho 1 kW hoặc 1kWh tổn thất và cũng được tính cho độ dài thời gian mất điện. Phân tích độ tin cậy nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố bên trong và bên ngoài đến độ tin cậy của hệ thống điện. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của hệ thống điện là: - Độ tin cậy của phần tử: + Cường độ hỏng hóc, thời gian phục hồi.

+ Sửa chữa định kỳ. + Ngừng điện công tác. - Cấu trúc của hệ thống: - Sự ghép nối giữa các phần tử trong sơ đồ trạm, hình dáng lưới điện. - Khả năng thao tác và đổi nối trong sơ đồ (tự động hoặc bằng tay).