Bé c«ng THƯƠNG TËp ®oµn ®iÖn lùc viÖt nam ViÖn n¨ng l−îng B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc cÊp bé Nghiªn cøu mèi quan hÖ gi÷a vèn ®Çu t−-®é tin cËy. ®Ò xuÊt c¸c gi¶i ph¸p n©ng cao ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn l−íi ®iÖn trung ¸p Chñ nhiÖm ®Ò tµi: ThS. NguyÔn §øc H¹nh 7179 17/3/2009 Hµ Néi, 11 – 2008 1 Môc lôc Néi dung Trang Môc lôc 1 Danh môc c¸c ch÷ viÕt t¾t 2 Më ®Çu: 3 Ch−¬ng I: Tæng quan vÒ l−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p - 1.1 Giíi thiÖu tæng quan vÒ l−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p 5 1.2 C¸c thiÕt bÞ ®ãng c¾t trong L§PPTA 7 1.3 Ph©n tÝch mét sè cÊu h×nh th−êng gÆp cña L§PPTA 14 1.4 KÕt luËn ch−¬ng I 18 Ch−¬ng II: §¸nh gi¸ ®é tin cËy cña mét sè cÊu h×nh l−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p 2.2 TÝnh to¸n kú väng thiÕu hôt ®iÖn n¨ng trong l−íi ®iÖn trung ¸p 19 2.3 §¸nh gi¸ ®é tin cËy vµ tÝnh to¸n kú väng thiÕu hôt ®iÖn n¨ng cña 27 mét sè cÊu h×nh l−íi trung ¸p th−êng gÆp 2.4 KÕt luËn ch−¬ng II 35 Ch−¬ng III: Mèi quan hÖ gi÷a vèn ®Çu t−-®é tin cËy l−íi ®iÖn, m« h×nh tÝnh to¸n 3.3 Ph−¬ng ph¸p gi¶i quy ho¹ch phi tuyÕn xÊp xØ 41 3.4 Ph−¬ng ph¸p gi¶i bµi to¸n 45 3.5 Giíi thiÖu ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n 50 3.6 KÕt luËn ch−¬ng III 53 Ch−¬ng IV: TÝnh to¸n, so s¸nh c¸c ph−¬ng ¸n n©ng cao ®é tin cËy dùa trªn mèi quan hÖ gi÷a §TC-Vèn ®Çu t− cho mét sè l−íi ®iÖn cô thÓ 4.2 C¸c gi¶ thiÕt tÝnh to¸n 54 4.3 TÝnh to¸n cho c¸c l−íi ®iÖn cô thÓ 56 4.4 KÕt luËn ch−¬ng IV 60 Ch−¬ng V: §Ò xuÊt c¸c gi¶i ph¸p nh»m n©ng cao ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn l−íi ®iÖn trung ¸p 1 5.1 C¸c gi¶i ph¸p n©ng cao §TC chung cho hÖ thèng cung cÊp ®iÖn 61 5.2 C¸c gi¶i ph¸p n©ng cao §TC cho l−íi ®iÖn ph©n phèi 64 5.3 §Ò xuÊt mét sè s¬ ®å cung cÊp ®iÖn ®iÓn h×nh cho c¸c hé phô t¶i 70 5.4 KÕt luËn ch−¬ng V 75 KÕt luËn kiÕn nghÞ rót ra tõ ®Ò tµi 76 Tµi liÖu tham kh¶o 78 Phô lôc: B¶n in ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n 81 Danh môc c¸c ch÷ viÕt t¾t HTCC§ HÖ thèng ®iÖn cung cÊp ®iÖn L§PPTA L−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p §TC §é tin cËy MBA M¸y biÕn ¸p TBA Tr¹m biÕn ¸p Tu BiÕn ®iÖn ¸p Ti BiÕn dßng ®iÖn TA Trung ¸p TB§C ThiÕt bÞ ®ãng c¾t DCL Dao c¸ch ly CDPT CÇu dao phô t¶i T§L Tù ®éng ®ãng l¹i T§D Tù ®éng ®ãng nguån dù phßng MC M¸y c¾t DAS HÖ thèng ph©n phèi ®iÖn tù ®éng SCADA HÖ thèng ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t vµ thu thËp d÷ liÖu 2 Më ®Çu C¸c thËp kû tr−íc, ®¸nh gi¸ vÒ ®é tin cËy l−íi trung ¸p Ýt ®−îc chó ý b»ng ®¸nh gi¸ ®é tin cËy nguån ®iÖn, l−íi truyÒn t¶i. Lý do c¬ b¶n lµ x©y dùng c¸c nhµ m¸y ®iÖn ®ßi hái vèn ®Çu t− rÊt lín vµ thiÕu nguån còng nh− sù cè trªn hÖ thèng truyÒn t¶i g©y ¶nh h−ëng rÊt réng ®èi víi x· nÒn kinh tÕ - x· héi.
Tuy nhiªn viÖc ph©n tÝch c¸c thèng kª sù cè kh¸ch hµng cho thÊy ®é tin cËy cña l−íi trung ¸p ¶nh h−ëng nhiÒu nhÊt tíi viÖc mÊt ®iÖn cña kh¸ch hµng. VÝ dô [13]: theo thèng kª cña c«ng ty §iÖn lùc ë Anh vÒ thêi gian mÊt ®iÖn trung b×nh hµng n¨m cña l−íi ph©n trung ¸p tû lÖ 60,7% tæng céng thêi gian mÊt ®iÖn. MÆt kh¸c trong thêi gian qua thiÖt h¹i vÒ kinh tÕ - x· héi lµ rÊt lín do ®é tin cËy l−íi trung ¸p kh«ng ®¶m b¶o vÝ dô: T¹i Mü, trong mét n¨m thiÖt h¹i do mÊt ®iÖn g©y ra −íc tÝnh 50 tû USD. C«ng ty §iÖn lùc PG & E ph¶i båi th−êng cho c«ng ty chÕ biÕn c¸c s¶n phÈm nÊm CMI víi sè tiÒn 5,5 triÖu USD do ®é tin cËy vµ chÊt l−îng ®iÖn n¨ng kh«ng ®¶m b¶o theo hîp ®ång (sè liÖu n¨m 1995).
§èi víi c¸c n−íc ®· h×nh thµnh thÞ tr−êng ®iÖn, khi viÖc mua b¸n ®iÖn ®−îc thùc hiÖn theo ®óng hîp ®ång gi÷a bªn mua vµ bªn b¸n th× yªu cÇu vÒ ®é tin cËy, chÊt l−îng ®iÖn n¨ng lµ mét yªu cÇu chÝnh ®¸ng vµ ®−îc nh÷ng ng−êi lµm c«ng t¸c kinh doanh ®iÖn n¨ng hÕt søc quan t©m. Cïng víi viÖc gia t¨ng nhu cÇu sö dông ®iÖn, viÖc sö dông c¸c thiÕt bÞ ®iÖn cã yªu cÇu chÊt l−îng ®iÖn n¨ng cao ngµy cµng gia t¨ng. ViÖc nghiªn cøu c¸c yÕu tè t¸c ®éng vµ c¸c gi¶i ph¸p n©ng cao ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn lµ vÊn ®Ò hÕt søc cÇn thiÕt. §Ò tµi nµy bao gåm 5 ch−¬ng.
Ch−¬ng 1: Tæng quan vÒ l−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p, trong ®ã tËp trung ®i s©u vµo c¸c vÊn ®Ò: Giíi thiÖu tæng quan vÒ l−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p trong lÜnh vùc thiÕt kÕ, vËn hµnh, giíi thiÖu c¸c lo¹i thiÕt bÞ ®ãng c¾t, ph©n tÝch mét sè cÊu h×nh th−êng gÆp cña l−íi ph©n phèi trung ¸p. Ch−¬ng 2: §¸nh gi¸ ®é tin cËy cña mét sè cÊu h×nh l−íi ®iÖn ph©n phèi bao gåm c¸c vÊn ®Ò nh−: TÝnh to¸n kú väng thiÕu hôt ®iÖn n¨ng, ®¸nh gi¸ ®é tin cËy vµ tÝnh to¸n kú väng thiÕu hôt ®iÖn n¨ng cña mét sè cÊu h×nh l−íi ph©n phèi trung ¸p. 3 Ch−¬ng 3: Nghiªn cøu mèi quan hÖ gi÷a vèn ®Çu t−-®é tin cËy, m« h×nh tÝnh to¸n bao gåm c¸c vÊn ®Ò nh−: §−a ra ph−¬ng ph¸p luËn nghiªn cøu mèi quan hÖ gi÷a vèn ®Çu t−-®é tin cËy, ®Ò xuÊt m« h×nh tÝnh to¸n vµ viÕt phÇn mÒm ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ, sè l−îng, lo¹i thiÕt bÞ ®ãng c¾t trªn l−íi ®iÖn ®Ó n©ng cao ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn. Ch−¬ng 4: Dùa trªn ph−¬ng ph¸p ®Ò xuÊt ë trªn, tÝnh to¸n, so s¸nh c¸c ph−¬ng ¸n n©ng cao ®é tin cËy cho mét sè l−íi ®iÖn cô thÓ ®Ó n©ng cao ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn Ch−¬ng 5: §Ò xuÊt c¸c gi¶i ph¸p nh»m n©ng cao ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn.
Tõ ®ã rót ra c¸c kÕt luËn vµ kiÕn nghÞ. KÕt qu¶ nghiªn cøu cña ®Ò tµi lµm c¬ së x©y dùng ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n x¸c ®Þnh vÞ trÝ, sè l−îng, lo¹i thiÕt bÞ ®ãng c¾t l¾p ®Æt trªn l−íi phôc vô cho c«ng t¸c quy ho¹ch, thiÕt kÕ vËn hµnh hÖ thèng cung cÊp ®iÖn vµ ®Ò xuÊt c¸c gi¶i ph¸p ®Ó n©ng cao ®é tin cËy cho hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. 4 Ch−¬ng I: tæng quan vÒ l−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p 1.1 Giíi thiÖu tæng quan l−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p 1. §Æc ®iÓm cña l−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p L−íi ®iÖn ph©n phèi lµ l−íi ®iÖn trùc tiÕp chuyÓn t¶i ®iÖn n¨ng tõ thanh gãp h¹ ¸p tr¹m biÕn ¸p khu vùc ®Õn c¸c hé tiªu thô.
C¸c d¹ng l−íi ®iÖn trung ¸p th−êng gÆp lµ l−íi h×nh tia kh«ng ph©n ®o¹n, h×nh tia ph©n ®o¹n, m¹ch vßng ph©n ®o¹n. Th«ng th−êng l−íi ph©n phèi cã sè l−îng c¸c phÇn tö cao h¬n nhiÒu so víi c¸c thµnh phÇn kh¸c trong hÖ thèng ®iÖn nªn x¸c suÊt sù cè còng cao h¬n nhiÒu, v× vËy ®Ó ®¶m b¶o cung cÊp ®iÖn cho kh¸ch hµng hÇu hÕt c¸c tuyÕn ®−êng d©y ®Òu cã m¹ch vßng liªn kÕt víi c¸c ®−êng d©y, c¸c nguån kÕ cËn. ViÖc kh«i phôc cung cÊp ®iÖn cho c¸c hé phô t¶i sÏ gi¶m ®−îc rÊt nhiÒu thêi gian b»ng c¸c thao t¸c ®ãng c¾t tù ®éng c¸c thiÕt bÞ ph©n ®o¹n n»m trong m¹ch vßng. Thêi gian phôc håi cung cÊp ®iÖn cho c¸c hé tiªu thô ®iÖn phô thuéc vµo kh¶ n¨ng t¶i cña ®−êng d©y vµ nguån dù phßng, vµo kh¶ n¨ng tù ®éng cña c¸c thiÕt bÞ ph©n ®o¹n.
L−íi ph©n phèi trung ¸p cã ®Æc ®iÓm lµ mçi mét ®−êng d©y ph©n phèi th−êng cã nhiÒu lo¹i phô t¶i kh¸c nhau (phô t¶i sinh ho¹t, chiÕu s¸ng c«ng céng, th−¬ng m¹i dÞch vô, nhµ m¸y, ph©n x−ëng s¶n xuÊt.) c¸c lo¹i phô t¶i nµy ph©n bè mét c¸ch ngÉu nhiªn kh«ng ®ång ®Òu trªn c¸c lé ®−êng d©y vµ chóng cã thêi ®iÓm sö dông c«ng suÊt lín nhÊt kh¸c nhau thay ®æi trong ngµy, trong tuÇn vµ trong mïa. V× thÕ trªn c¸c ®−êng d©y ®å thÞ phô t¶i lu«n thay ®æi, kh«ng b»ng ph¼ng cã thÓ g©y ra hiÖn t−îng qu¸ t¶i t¹m thêi vµ t¨ng suÊt tæn thÊt cña c¸c lé ®−êng d©y trong l−íi ®iÖn ph©n phèi trung ¸p. Sù ¶nh h−ëng nµy nÆng nÒ nhÊt lµ víi c¸c cÊu tróc l−íi ®iÖn ph©n phèi h×nh tia cã mét nguån cung cÊp, c¸c l−íi ph©n phèi h×nh tia th−êng xuyªn bÞ qu¸ t¶i vµo c¸c thêi gian phô t¶i cùc ®¹i trong ngµy vµ trong mïa, tæn thÊt c«ng suÊt trªn c¸c ®o¹n ®Çu nguån lµ rÊt lín, hay x¶y ra sù cè. Ngoµi ra s¬ ®å l−íi cung cÊp ®iÖn h×nh tia cßn cã nh−îc ®iÓm lµ ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn thÊp khi x¶y ra sù cè trªn mét phÇn tö th× toµn bé ®−êng d©y (nÕu kh«ng ®−îc ph©n ®o¹n) sÏ mÊt ®iÖn, hoÆc Ýt nhÊt th× c¸c phÇn tö tõ ph©n ®o¹n bÞ sù cè trë ®i (theo h−íng ®i cña dßng c«ng suÊt) sÏ bÞ mÊt ®iÖn.
§Ó 5 kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nµy ng−êi ta dïng s¬ ®å l−íi ph©n phèi kÝn vËn hµnh hë cã nhiÒu thiÕt bÞ ph©n ®o¹n vµ nhiÒu nguån cung cÊp. C¸c lý do vËn hµnh hë l−íi ®iÖn ph©n phèi VËn hµnh hë sÏ gi¶m chi phÝ ®Çu t− cho c¸c thiÕt bÞ do yªu cÇu vÒ kh¶ n¨ng chÞu ®ùng dßng ng¾n m¹ch trong m¹ch vßng lín h¬n so víi c¸c m¹ch h×nh tia. L−íi ph©n phèi lµ l−íi trùc tiÕp truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng ®Õn cho hé tiªu thô nªn sè l−îng rÊt lín, nÕu vËn hµnh kÝn th× hÖ thèng r¬ le b¶o vÖ sÏ phøc t¹p h¬n, th«ng th−êng ph¶i dïng r¬ le b¶o vÖ cã h−íng, vËn hµnh vµ chØnh ®Þnh khã kh¨n do sè l−îng lín. Khi vËn hµnh cÊu tróc l−íi hë hÖ thèng b¶o vÖ chØ cÇn dïng r¬ le qu¸ dßng vµ b¶o vÖ ch¹m ®Êt.
ViÖc vËn hµnh l−íi ®iÖn ph©n phèi hë b»ng c¸ch chän ®iÓm hîp lý ®Ó më m¹ch vßng còng rÊt ®¬n gi¶n, c¸c ®iÒu ®é viªn sÏ tÝnh to¸n lùa chän ra ®iÓm më m¹ch vßng cã lîi nhÊt vµ sÏ ra lÖnh ®ãng më c¸c thiÕt bÞ ph©n ®o¹n hiÖn cã trªn l−íi ®Ó thay ®æi cÊu h×nh l−íi, thay ®æi dßng c«ng suÊt ®i trªn c¸c ®−êng d©y, chèng qu¸ t¶i côc bé do ph©n bè dßng c«ng suÊt kh«ng hîp lý, gi¶m tæn thÊt c«ng suÊt, tæn thÊt ®iÖn ¸p. Tuy nhiªn trong mét sè tr−êng hîp ®iÓm më m¹ch vßng hîp lý t×m ®−îc nhê tÝnh to¸n l¹i rÊt xa so víi ®iÓm ®Æt thiÕt bÞ ph©n ®o¹n trong thùc tÕ nªn viÖc më m¹ch vßng sÏ kh«ng ®¹t hiÖu qu¶ cao. Do ®ã xuÊt ph¸t tõ vÊn ®Ò thùc tÕ cña viÖc lùa chän ®iÓm më m¹ch vßng, bµi to¸n lùa chän ®iÓm ph©n ®o¹n hîp lý trong l−íi ®iÖn trung ¸p ®−îc chia thµnh hai lo¹i: bµi to¸n thiÕt kÕ vµ bµi to¸n vËn hµnh.