phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục trong luận văn gồm có các chƣơng nhƣ sau: - CHƢƠNG 1. VẤN ĐỀ TỐI ƢU HÓA CẤU TRÚC LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG – HẠ ÁP - CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHÔNG ĐỐI XỨNG - CHƢƠNG 3. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 KV KIẾN AN, HẢI PHÒNG - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - TÀI LIỆU THAM KHẢO - PHỤ LỤC 8 CHƢƠNG 1.
VẤN ĐỀ TỐI ƢU HÓA CẤU TRÖC LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG – HẠ ÁP 1. Các yêu cầu đối với lƣới điện phân phối 1. Đặc điểm của lƣới điện phân phối Lƣới điện là bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ tải điện từ các nguồn điện đến các phụ tải dùng điện (theo [5]). Theo chức năng của mỗi loại lƣới, lƣới điện đƣợc phân loại thành: - Lƣới hệ thống: Nối liền các nhà máy điện và các trạm trung gian khu vực tạo thành hệ thống điện, lƣới điện này có yêu cầu độ tin cậy rất cao nên có nhiều mạch vòng kín và vận hành kín.
Lƣới hệ thống có điện áp cao áp và siêu cao áp. - Lƣới truyền tải: Tải điện từ nhà máy điện hoặc các trạm khu vực đến các trạm trung gian địa phƣơng, lƣới điện này có mạch vòng kín đơn giản và có thể vận hành kín hoặc hở. Lƣới điện này có điện áp 35, 110, 220 kV. - Lƣới phân phối: Đƣa điện năng từ các nguồn điện hay các trạm trung gian (địa phƣơng hay khu vực) đến phụ tải.
Lƣới phân phối đƣợc chia thành lƣới phân phối trung áp và lƣới phân phối hạ áp. Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn là lƣới điện phân phối (LĐPP) trung và hạ áp. Tại các đơn vị Điện lực tại Việt nam tồn tại 2 kiểu LĐPP, gồm lƣới phân phối ba pha ba dây và ba pha bốn dây. Lƣới ba pha ba dây (3p3): Lƣới chỉ có 3 dây pha, các máy biến áp phân phối đƣợc cấp điện bằng điện áp dây.
Về mặt kỹ thuật, khi một pha chạm đất, nếu dòng điện chạm đất do điện dung của các pha đối với đất lớn sẽ xảy ra hồ quang lặp lạp, hiện tƣợng này gây ra quá điện áp khá lớn (3,5 lần Upha đm), gây nguy hiểm cho cách điện của đƣờng dây hoặc máy biến áp. Để khắc phục, ngƣời ta phải nối đất trung tính của các cuộn dây trung áp. Đây là nối đất kỹ thuật (cùng với nối đất lƣới cao áp, đƣợc gọi chung là nối đất làm việc). Trung tính của phía trung áp đƣợc nối đất theo một trong ba cách sau: 9 - Nối trực tiếp xuống đất: Loại trừ hồ quang lặp lại bằng cách cắt ngay đƣờng dây vì lúc này dòng ngắn mạch rất lớn.
- Nối đất qua tổng trở: Nối đất qua điện trở hoặc điện kháng nhằm giảm dòng ngắn mạch xuống mức cho phép. - Nối đất qua cuộn dập hồ quang (cuộn Petersen): Điện kháng của cuộn dập hồ quang tạo ra dòng điện có tính cảm triệt tiêu dòng điện điện dung khi chạm đất làm cho dòng điện tổng đi qua điểm chạm đất nhỏ đến mức không sinh ra hồ quang lặp lại. Khi đó, trong trƣờng hợp sự cố chạm đất một pha, lƣới điện vẫn có thể tiếp tục vận hành. Lƣới ba pha bốn dây (3p4): Ngoài 3 dây pha còn có dây trung tính, các máy biến áp phân phối đƣợc cấp điện bằng điện áp dây (máy biến áp 3 pha) và điện áp pha (máy biến áp 1 pha).
Trung tính của các cuộn dây trung áp đƣợc nối đất trực tiếp. Với loại lƣới điện này khi xảy ra chạm đất sẽ dẫn tới ngắn mạch, đoạn dây sẽ đƣợc cắt ra khỏi lƣới ngay khi xảy ra chạm đất 1 pha. Có 6 loại sơ đồ cơ sở lƣới phân phối trung áp: - Lƣới phân phối hình tia: Chi phí xây dựng thấp, đồng thời độ tin cậy rất thấp. Khi xảy ra sự cố trên đƣờng dây, buộc phải cắt toàn bộ mạch.
- Lƣới phân phối hình tia có phân đoạn: Độ tin cậy cao hơn. Phân đoạn lƣới phía nguồn có độ tin cậy cao do sự cố hay dừng điện công tác trên đoạn lƣới phía sau máy phân đoạn ít ảnh hƣởng tới phân đoạn trƣớc. Nếu thiết bị phân đoạn là máy cắt thì không có ảnh hƣởng, nếu là dao cách ly thì có ảnh hƣởng trong khoảng thời gian thao tác dao cách ly. - Lƣới phân phối kín vận hành hở, do 1 nguồn cung cấp: Độ tin cậy cao hơn nữa do mỗi phân đoạn đƣợc cấp điện từ 2 phía.
Lƣới điện này có thể vận hành kín cho độ tin cậy cao nhƣng phải trang bị máy cắt và thiết bị bảo vệ có hƣớng đắt tiền. Vận hành hở có độ tin cậy thấp hơn một chút do phải thao tác khi sự cố nhƣng chi phí thấp hơn, có thể dùng dao cách ly tự động hay điều khiển từ xa. 10 - Lƣới phân phối kín vận hành hở, do 2 nguồn độc lập cấp điện: Lƣới này bắt buộc phải vận hành hở vì không đảm bảo điều kiện vận hành song song lƣới điện ở các điểm phân đoạn, khi thao tác có thể xảy ra ngắn mạch. - Lƣới điện kiểu đƣờng trục, cấp điện cho một trạm cắt hay trạm biến áp, từ đó có các đƣờng dây cấp điện cho các trạm biến áp phụ tải.
Trên các đƣờng dây cấp điện không có nhãnh rẽ, loại này có độ tin cậy cao, thƣờng đƣợc sử dụng để cấp điện cho các xí nghiệp hay các nhóm phụ tải nằm xa trạm nguồn và có yêu cầu công suất lớn. - Lƣới điện có đƣờng dây dự phòng chung: có nhiều đƣờng dây phân phối đƣợc dự phòng chung bởi một đƣờng dây dự phòng. Lƣới điện này độ tin cậy cao hơn và giá thành thấp hơn so với kiểu một đƣờng dây dự phòng cho một đƣờng dây nhƣ ở trên. Loại này thƣờng đƣợc áp dụng cho lƣới cáp.
Trong thực tế, lƣới điện là tổ hợp của 5 loại lƣới kể trên, đƣợc áp dụng cụ thể cho lƣới trên không hay lƣới cáp ngầm và ở mỗi hệ thống có kiểu sơ đồ riêng. Lƣới điện có thể điều khiển từ xa nhờ hệ thống SCADA và cũng có thể đƣợc điều khiển bằng tay. Các thiết bị phân đoạn phải là loại không đòi hỏi bảo dƣỡng định kỳ và xác suất sự cố rất nhỏ, đến mức có thể coi nhƣ tuyệt đối tin cậy. - Loại lƣới phân phối thứ 6: hệ thống phân phối điện, đây là dạng cao cấp nhất và hoàn hảo nhất của lƣới phân phối trung áp với nhiều nguồn điện, nhiều đƣờng dây tạo thành mạch kín, có nhiều điểm đặt các thiết bị phân đoạn.
Lƣới điện bắt buộc phải điều khiển từ xa với sự trợ giúp của các máy tính và hệ thống SCADA. Các điểm cắt đƣợc chọn theo điều kiện tổn thất điện năng nhỏ nhất cho chế độ bình thƣờng, chọn lại theo mùa trong năm và chọn theo điều kiện an toàn cao nhất khi sự cố. Lƣới phân phối điện hạ áp: Lƣới điện cung cấp điện cho các phụ tải hạ áp từ các trạm phân phối. Đƣợc thực hiện bằng đƣờng dây trên không, cáp ngầm hay cáp treo (cáp vặn xoắn), hoặc sử dụng thanh dẫn (đối với lƣới điện cấp điện cho xí nghiệp) hoặc nằm ngầm trong tƣờng đối khi cấp điện trong nhà.
Để có thể lấy ra cả hai loại điện áp 380V và 11 220V, cuộn dây hạ áp của máy biến áp phân phối nối sao có dây trung tính, trung tính của máy biến áp đƣợc nối đất trực tiếp, đây là nối đất an toàn. Lƣới phân phối hạ áp có 2 loại sơ đồ là sơ đồ 3 pha 4 dây gồm 3 dây pha và 1 dây trung tính, lƣới 3 pha 5 dây gồm 3 dây pha, dây trung tín và dây nối đất an toàn. Lƣới hạ áp 3 pha 5 dây sử dụng relay so lệch có độ nhạy cao để đảm bảo an toàn cao nhất cho ngƣời vận hành, sử dụng điện năng. Lƣới điện loại này có thể có nhiều dạng khác nhau, làm chung cho toàn lƣới hạ áp của một trạm phân phối, cũng có thể làm riêng cho từng hộ dùng điện, nhà ở, công sở.1 Đối với lƣới điện 3 pha 4 dây, để đảm bảo an toàn, ngƣời ta nối đất vỏ thiết bị chung với dây trung tính.
Khi xảy ra chạm mát vỏ thiết bị, sẽ có dòng ngắn mạch 1 pha làm nhảy thiết bị bảo vệ. Tuy nhiên, cần dòng ngắn mạch đủ lớn để thiết bị đóng cắt tác động. Do đó, loại này không an toàn bằng loại 5 dây. Các yêu cầu về kỹ thuật của lƣới điện phân phối Các yêu cầu về kỹ thuật đối với LĐPP trong quy hoạch và vận hành đƣợc quy định trong thông tƣ 39/2015/TT-BCT của Bộ Công thƣơng ([3]).
Trong đó yêu cầu tổng quát đối với lƣới điện là cung cấp điện năng cho phụ tải đáp ứng các tiêu chuẩn chất lƣợng hoạt động với chất lƣợng điện năng đảm bảo, độ tin cậy cao, an toàn cho ngƣời sử dụng, ngƣời vận hành và đem lại cho doanh nghiệp điện lợi nhuận cao nhất trong toàn bộ thời gian vận hành. Đối với lƣới điện tĩnh, đó là thời gian tuổi thọ kỹ thuật, sau thời gian này, đƣờng dây hay máy biến áp đƣợc thay mới. Đối với lƣới điện phát triển là thời gian quy ƣớc: 15 năm. Lợi nhuận tối đa có thể đƣợc thể hiện qua giá thành tải điện trung bình trong thời gian vận hành của lƣới điện là tối 12 thiểu.
Chất lƣợng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện và an toàn cho thiết bị phân phối điện, cho ngƣời vận hành và ngƣời sử dụng điện đƣợc xem là các điều kiện kỹ thuật bắt buộc phải đảm bảo. Các điều kiện về an toàn và chất lƣợng điện năng đƣợc thể hiện dƣới các tiêu chuẩn kỹ thuật bắt buộc trong các tiêu chuẩn nhà nƣớc hoặc quy phạm trang bị và vận hành lƣới điện. Các chỉ tiêu chất lƣợng điện năng bao gồm: Chất lƣợng điện áp đƣợc đo ở nơi dùng điện, điện áp cấp cho các thiết bị dùng điện phải thỏa mãn các tiêu chuẩn về độ lệch so với điện áp định mức, độ dao động, độ không đối xứng và không sin nằm trong phạm vi cho phép. Khi thiết kế lƣới điện, ngƣời ta thƣờng sử dụng chỉ tiêu chất lƣợng điện áp gián tiếp, đó là tổn thất điện áp lớn nhất cho phép trên các loại lƣới điện ở chế độ bình thƣờng và chế độ sự cố.