Chương 1: GIỚI THIỆU Chương 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI PHÂN PHỐI Chương 3: PHƯƠNG PHÁP ĐỀ XUẤT Chương 4: MÔ HÌNH MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG KẾT QUẢ Chương 5: KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 6 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 2. Tổng quan về lưới phân phối 2. Định nghĩa và phân loại Lưới phân phối điện là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm trung gian, các trạm khu vực hay thanh cái của nhà máy điện cấp điện cho phụ tải. Nhiệm vụ của lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và chất lượng điện năng trong giới hạn cho phép.
Tuy nhiên do điều kiện kinh tế và kỹ thuật, độ tin cậy của lưới phân phối cao hay thấp phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải và chất lượng của lưới điện phân phối. Lưới phân phối gồm lưới trung áp và lưới hạ áp. Cấp điện áp thường dùng trong lưới phân phối trung áp là 6, 10, 15, 22 và 35kV. Cấp điện áp thường dùng trong lưới phân phối hạ áp là 380/220V hay 220/110V.
Người ta thường phân loại lưới phân phối theo 3 dạng: - Theo đối tượng và địa bàn phục vụ: Gồm có lưới phân phối thành thị, lưới phân phối nông thôn và lưới phân phối xí nghiệp. - Theo thiết bị dẫn điện: Gồm có lưới phân phối trên không và lưới phân phối cáp ngầm. - Theo cấu trúc hình dáng: Gồm có lưới phân phối hở (hình tia) có phân đoạn, không phân đoạn; Lưới phân phối kín vận hành hở và hệ thống phân phối điện. Để làm cơ sở xây dựng cấu trúc lưới phân phối về mọi mặt cũng như trong quy hoạch và vận hành người ta đưa ra các chỉ tiêu đánh giá chất lượng lưới phân phối trên 3 lĩnh vực đó là sự phục vụ đối với khách hàng, ảnh hưởng tới môi trường và hiệu quả kinh tế đối với các đơn vị cung cấp điện.
Các tiêu chuẩn đánh giá như sau: Trang 7 - Chất lượng điện áp. - Độ tin cậy cung cấp điện. - Hiệu quả kinh tế (giá thành tải điện nhỏ nhất). - Ảnh hưởng đến môi trường (cảnh quan, môi sinh, ảnh hưởng đến đường dây thông tin).
Trong các tiêu chuẩn trên, tiêu chuẩn thứ nhất và thứ hai liên quan trực tiếp đến điện năng gọi chung là chất lượng phục vụ của lưới điện phân phối. Phần tử của lưới điện phân phối Các phần tử của lưới điện phân phối bao gồm: - Máy biến áp trung gian và máy biến áp phân phối. - Thiết bị dẫn điện: đường dây điện (dây dẫn và phụ kiện). - Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Máy cắt, dao cách ly, cầu chì, chống sét van, áp tô mát, hệ thống bảo vệ rơ le, giảm dòng ngắn mạch.
- Thiết bị điều chỉnh điện áp: Thiết bị điều áp dưới tải, thiết bị thay đổi đầu phân áp ngoài tải, tụ bù ngang, tụ bù dọc, thiết bị đối xứng hóa, thiết bị lọc sóng hài bậc cao. - Thiết bị đo lường: Công tơ đo điện năng tác dụng, điện năng phản kháng, đồng hồ đo điện áp và dòng điện, thiết bị truyền thông tin đo lường. - Thiết bị giảm tổn thất điện năng: Tụ bù. - Thiết bị nâng cao độ tin cậy: Thiết bị tự động đóng lại, thiết bị tự đóng nguồn dự trữ, máy cắt hoặc dao cách ly phân đoạn, các khớp nối dễ tháo trên đường dây, kháng điện hạn chế ngắn mạch.
- Thiết bị điều khiển từ xa hoặc tự động: Máy tính điện tử, thiết bị đo xa, thiết bị truyền, thu và xử lý thông tin, thiết bị điều khiển xa. Mỗi phần tử trên lưới điện đều có các thông số đặc trưng (công suất, điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, điện kháng, điện dung, dòng điện cho phép, tần số định mức, khả năng đóng cắt.) được chọn trên cơ sở tính toán kỹ thuật. Trang 8 Những phần tử có dòng công suất đi qua (máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, máy biến dòng, tụ bù.) thì thông số của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến thông số chế độ (điện áp, dòng điện, công suất) nên được dùng để tính toán chế độ làm việc của lưới điện phân phối. Nói chung các phần tử chỉ có 2 trạng thái: Làm việc và không làm việc.
Một số ít phần tử có nhiều trạng thái như: Hệ thống điều áp, tụ bù có điều khiển, mỗi trạng thái ứng với một khả năng làm việc. Một số phần tử có thể thay đổi trạng thái trong khi mang điện (dưới tải) như: Máy cắt, áp tô mát, các thiết bị điều chỉnh dưới tải. Một số khác có thể thay đổi khi cắt điện như: Dao cách ly, đầu phân áp cố định. Máy biến áp và đường dây nhờ các máy cắt có thể thay đổi trạng thái dưới tải.
Nhờ các thiết bị phân đoạn, đường dây điện được chia thành nhiều phần của hệ thống điện. Không phải lúc nào các phần tử của lưới phân phối cũng tham gia vận hành, một số phần tử có thể nghỉ vì lý do sự cố hoặc lý do kỹ thuật, kinh tế khác. Ví dụ tụ bù có thể bị cắt lúc phụ tải thấp để giữ điện áp, một số phần tử lưới không làm việc để lưới phân phối vận hành hở theo điều kiện tổn thất công suất nhỏ nhất. Vị trí và vai trò của lưới điện phân phối Trang 9 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống điện mô tả vị trí và nhiệm vụ của lưới điện phân phối trong hệ thống điện từ khâu phát điện, trạm biến áp tăng áp, truyền tải, trạm biến áp trung gian, lưới điện phân phối và cuối cùng là lưới cung cấp điện.
Tiêu chuẩn chất lượng lưới phân phối Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối thông qua các chỉ tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366: Luật về lưới điện phân phối của Philipin; Luật về lưới điện phân phối của Úc; các nước như Mỹ, Thái Lan, Malaysia. đều sử dụng các tiêu chuẩn này. Ở nước ta, Bộ Công Thương đã ban hành Thông tư số 39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015 quy định hệ thống điện phân phối. Các tiêu chuẩn vận hành lưới phân phối theo thông tư này cũng sử dụng các chỉ tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366.
Hàng năm, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) có trách nhiệm tống hợp các tính toán độ tin cậy cho năm tiếp theo của các Đơn vị phân phối điện để trình Cục Điều tiết điện lực xem xét, phê duyệt. Trên cơ sở các chỉ tiêu độ tin cậy lưới phân phối do Cục Điều tiết Điện lực phê duyệt cho từng Đơn vị phân phối, các Đơn vị phân phối tính toán giá phân phối điện cho Đơn vị mình. Yêu cầu đặt ra khi thiết kế, vận hành lưới điện phân phối là làm thế nào để cung cấp năng lượng điện đến khách hàng liên tục, chất lượng và đảm bảo tính hợp lý nhất về kinh tế của hệ thống và thiết bị. Các yêu cầu đó thể hiện trong các tiêu chuẩn cụ thể sau: Tiêu chuẩn kỹ thuật, tiêu chuẩn độ tin cậy, tiêu chuẩn tổn thất điện năng, tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ.
Trong vận hành, lưới phân phối được đánh giá thường xuyên dựa trên tính toán các chỉ tiêu chất lượng. Từ đó thực hiện các biện pháp làm tăng chất lượng làm việc của lưới phân phối hoặc kịp thời sửa chữa cải tạo lưới sao cho các chỉ tiêu chất lượng không vượt ra khỏi giá trị cho phép. Các tiêu chuẩn chất lượng còn dùng để đánh giá hiệu quả của hệ thống quản lý vận hành lưới phân phối như tổ chức sửa chữa định kỳ, bảo quản thiết bị, khắc phục sự cố, dự trữ thiết bị… 2. Đặc điểm của lưới điện phân phối Trang 10 Lưới phân phối có tầm quan trọng cũng như có ảnh hưởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống điện như: - Trực tiếp cấp điện và đảm bảo chất lượng điện năng cho phụ tải (chủ yếu là điện áp).
- Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải. Thời gian ngừng cấp điện cho phụ tải trong một năm do các nguyên nhân khác nhau được thống kê như sau: Lưới điện phân phối bao gồm các TBA (Trạm biến áp) và đường dây tải điện, trực tiếp cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ. Lưới điện phân phối thực hiện nhiệm vụ phân phối điện cho một địa phương (một thành phố, quận, huyện.) có bán kính cung cấp điện nhỏ hơn 50 km, tuy nhiên thực tế hiện nay bán kính cấp điện có khu vực có thể lên đến 100 km. Tổng chiều dài và số lượng máy biến áp chiếm tỷ lệ lớn trong toàn hệ thống, số lượng lộ ra, nhánh rẽ lớn hơn 5 – 7 lần lưới điện truyền tải.
Đường dây tuy có bán kính cấp điện ngắn nhưng cấu trúc phức tạp. Sơ đồ nguyên lý lưới điện phân phối điển hình Trang 11 Lưới điện phân phối nhận điện từ các các trạm phân phối khu vực gồm: Trạm 110/35-22-15-10-6 kV. Hiện nay lưới điện phân phối của Việt Nam đang quy dần về cấp điện áp 22 kV, và một số cấp điện áp 35 kV. Hoặc một số trạm trung gian 35/22- 15-10-6 kV.
Phương thức cung cấp điện của lưới điện phân phối: Phân phối theo một cấp trung áp. Trạm phân phối có thể là các trạm nâng áp của các nhà máy điện phân tán, hoặc trạm phân phối khu vực dạng CA/TA (110/35-22-15-10-6 kV) Hình 2. Sơ đồ khối hệ thống điện Trang 12 Bảng 2. Thời gian ngừng điện của phụ tải trong một năm Phần tử hệ thống điện Thời gian ngừng điện (phút) Tỷ lệ (%) Hệ thống phát và truyền tải 02,8 02,9 Lưới điện phân phối trung áp 67,8 69,0 Lưới điện hạ áp 11,5 11,9 Tự khử hỏng hóc 15,7 16,2 Thời gian ngừng điện của lưới phân phối trung áp chiếm tỷ lệ cao nhất (69%), đồng nghĩa lượng điện năng không cung cấp được cũng ít nhiều ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động kinh tế xã hội.
- Chi phí đầu tư xây dựng lưới phân phối chiếm tỷ lệ lớn khoảng 50% của hệ thống điện (35% cho nguồn điện, 15% cho lưới hệ thống và lưới truyền tải). - Tổn thất điện năng trong lưới phân phối lớn gấp 2-3 lần lưới truyền tải và chiếm (65-70) % tổn thất toàn hệ thống. - Lưới phân phối gần với người sử dụng điện do đó vấn đề an toàn điện cũng rất quan trọng. Tóm lại, do tầm quan trọng của lưới điện phân phối nên lưới phân phối được quan tâm nhiều nhất trong quy hoạch cũng như vận hành.
Các tiến bộ khoa học thường được áp dụng vào việc điều khiển vận hành lưới phân phối trung áp.