MỤC LỤC Trang MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .3 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU .8 CHƢƠNG 1: .11 HIỆN TRẠNG VÀ PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN LỰC THÀNH PHỐ NAM ĐỊNH .11 1.1 Tổng quan chung kinh tế xã hội Thành phố Nam Định 11 1.1.1 Đặc điểm tự nhiên – kinh tế - xã hội .11 1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội 13 1.2 Hiện trạng hệ thống điện thành phố Nam Định tình hình cấp điện 17 1.2.1 Nguồn cấp điện .17 1.2.2 Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt 20 1.2.3 Tình hình sử dụng điện .20 1.2.4 Tình hình cố qui trình phân vùng cố hoạt động 21 1.2.5 Sự cần thiết phải nâng cấp, đại hoá lƣới điện 24 1.3 Các giải pháp phân đoạn tăng cƣờng độ tin cậy đƣợc sử dụng .26 lƣới phân phối trung áp .26 1.3.1 Lƣới phân phối không phân đoạn 28 1.3.2 Lƣới phân phối phân đoạn 29 1.3.3 Độ tin cậy lƣới phân phối kín vận hành hở .31 CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN DAS 33 2.1 Mô hình nguyên lý làm việc hệ thống tự động phân phối (DAS) 33 2.2 Hệ thống tự động phân phối cho đƣờng dây không .35 2.2.1 Hệ thống thiết bị tính DAS – Giai đoạn 35 2.2.2 Hệ thống thiết bị tính DAS - Giai đoạn 43 2.2.3 Hệ thống thiết bị tính DAS - Giai đoạn 44 2.3 Hệ thống tự động phân phối áp dụng cho đƣờng cáp ngầm 47 2.3.1 Cấu trúc hệ thống tự động phân phối ngầm 47 2.3.2 Phƣơng pháp phát cố xử lý cố 48 2.3.3 Các thiết bị lắp trung tâm điều độ 49 CHƢƠNG 3: .50 SO SÁNH HỆ THỐNG DAS VỚI CÁC HỆ THỐNG .50 VÀ THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG KHÁC 50 3.1 Hiệu DAS 50 3.1.1 Trên phƣơng diện khoa học kỹ thuật 50 3.1.2 Trên phƣơng diện kinh tế 50 3.2 So sánh hệ thống DAS hệ thống, thiết bị tự động khác dây không 51 3.2.1 Phân vùng cố hệ thống tự động khép vòng phối hợp Recloser 51 3.2.1.1 Giới thiệu chung hệ thống tự động khép vòng 51 3.2.2 Các phƣơng pháp tự động phân phối lƣới điện ngầm khác 59 3.3 So sánh thiết bị hệ thống DAS thiết bị tính 62 3.3.1 Các thiết bị đóng cắt 62 3.3.2 Hệ thống thông tin – thông tin TCR RTU 65 3.3.3 So sánh hệ thống thông tin (thông tin TCM-TCR) 66 Chƣơng 4: 67 ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ DAS CHO LƢỚI ĐIỆN 67 PHÂN PHỐI TP NAM ĐỊNH 67 4.1 Giới thiệu lƣới điện phân phối TP Nam Định .67 4.2 Ứng dụng công nghệ DAS cho số lộ đƣờng dây điển hình 67 4.2.1 Không phân đoạn 68 4.2.2 Phân đoạn dùng dao cách ly thông thƣờng .70 4.2.3 Phân đoạn dùng Recloser 74 4.2.4 Phân đoạn sử dụng DAS 78 4.3 Nhận xét .84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, vấn đề đƣợc trình bày luận văn nghiên cứu riêng cá nhân tôi, kết tính toán luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố tài liệu Có tham khảo số tài liệu báo tác giả nƣớc đƣợc xuất Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm có sử dụng lại kết ngƣời khác Tác giả Nguyễn Hùng Vĩ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT - CB – Circuit Breaker: Máy cắt - CN – TTCN: Công nghiệp tiểu thủ công nghiệp - CPU – Center Processing unit: Bộ xử lý trung tâm - CD: Bàn điều khiển - DAS – Distribution Automation Sytems: Hệ thống tự động phân phối điện - ĐDK: Đƣờng dây không - DCL: Dao cách ly - DS – Disconnecting Switch - FCB – Feeder Circuit Breaker: Máy cắt - FSI – Fault Detecting Indicator: Thiết bị thị phần cố - FDR – Fault Detecting Relay: Rơ le phát cố - G - CRT: Màn hình đồ họa - LBS – Load breaker switch: Cầu dao cắt tải - LP – Laser printer: Máy in - LPP: Lƣới phân phối - RTU – Remote terminal unit: Thiết bị đầu cuối - REC – Reccloser: Thiết bị tự động đóng lại - RMU – Ring main Switchgear: Tủ cầu dao phụ tải - RF – Feeder Recloser: Recloser nhánh - RM – Mid Point Recloser: Recloser trung gian - RT – Tie Recloser: Recloser phân đoạn - SCADA – Supervisory control and data Acquition System: Hệ thống thu thập liệu điều khiển giám sát - SPS – Switch Power Supply: Cầu dao nguồn cấp - TCM – Telecontrol of master: Máy chủ điều khiển từ xa - TCR – Tlecontrol of Receiver: Bộ tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ xa - TRD – Transducer: Bộ biến đổi - VCB – Vacuum Switch breaker: Máy cắt chân không - VS – Vacuum Switch: Cầu dao phụ tải chân không DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Lƣới hình tia 28 Hình 2.1: Hệ thống tự động phân phối 34 Hình 2.2: Hệ thống tự động phân phối cho đƣờng dây không 36 Hình 2.3: Sơ đồ phát phần bị cố (hình tia) 38 Hình 2.4: Sơ đồ phát phần bị cố (mạch vòng) 41 Hình 2.5 (a): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống hình tia 42 Hình 2.5 (b): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống mạch vòng .42 Hình 2.6: Cấu hình hệ thống DAS giai đoạn 44 Hình 2.7: Điều khiển giám sát lƣới điện phân phối theo thời gian thực 46 Hình 2.8: Tự động phục hồi hệ thống phân phối 47 Hình 2.9: DAS cho lƣới phân phối ngầm 48 Hình 3.1: Mô tả hệ thống 51 Hình 3.2: Sự cố đoạn CB đến RF 53 Hình 3.3: Sự cố đoạn RF đến RM 54 Hình 3.4: Sự cố từ đoạn RM đến RT 56 Hình 3.5: Sự cố phía nguồn cung cấp .57 Hình 4.1: Sơ đồ sợi lộ 476 - E3.9 không sử dụng phân đoạn 68 Hình 4.2: Sơ đồ sợi lộ 476 - E3.9 dùng DCL 70 Hình 4.3: Sơ đồ sợi lộ 476 - E3.9 dùng Recloser 74 Hình 4.4: Sơ đồ sợi lộ 476 - E3.9 phân đoạn DAS 78 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tổng hợp quy hoạch sử dụng đất .14 Bảng 1.2: Tổng hợp đơn vị đất 15 Bảng 1.3: Các thông số kỹ thuật trạm nguồn 110kV 18 Bảng 1.4: Đƣờng dây trung 2013 19 Bảng 1.5: Trạm biến áp 19 Bảng 1.6: Danh sách lộ trung áp 19 Bảng 1.7: Tình hình tiêu thụ điện TP Nam Định .21 Bảng 1.8: Thống kê cố lƣới điện TP Nam Định 22 Bảng 3.1: Các phƣơng pháp tự động phân phối cho hệ thống ngầm 60 Bảng 3.2: Cầu dao khí SF6 (GS) cầu dao chân không (VS) 62 Bảng 3.3: Các thiết bị đóng cắt 24kV đƣờng dây phân phối không 62 Bảng 3.4: Các thiết bị đóng cắt 24kV cho đƣờng cáp ngầm 64 Bảng 3.5: So sánh đƣờng dây thông tin 65 Bảng 3.6: So sánh phƣơng pháp thông tin 66 Bảng 4.1: Thống kê số lần cố lộ đƣờng dây 476 - E3.9 .67 Điện lực TP Nam Định .67 Bảng 4.2: Bảng kết không phân đoạn 70 Bảng 4.3: Bảng kết phân đoạn dao cách ly .73 Bảng 4.4: Bảng kết phân đoạn Recloser 77 Bảng 4.5: Bảng kết phân đoạn DAS 81 Bảng 4.6: So sánh kết giải pháp phân đoạn 82 Bảng 4.7: So sánh chi phí đầu tƣ giải pháp phân đoạn……………… 83 Bảng 4.8: So sánh giá tiền điện chi phí đầu tƣ 83 giải pháp phân đoạn 83 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày nay, để phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế xã hội đất nƣớc, vấn đề đảm bảo chất lƣợng cung cấp điện có vai trò quan trọng Việc áp dụng thành tựu mới, công nghệ tự động hoá để nâng cao chất lƣợng quản lý vận hành, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, phát huy hiệu kinh tế, tiết kiệm lao động yêu cầu thiết Đối với hệ thống điện nƣớc ta, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ tự động từ trƣớc đến thƣờng đƣợc quan tâm áp dụng cho nhà máy điện công suất lớn lƣới điện truyền tải 220kV, 500kV Tự động hoá lƣới điện phân phối sử dụng chủ yếu rơle tự động đóng lặp lại (F79), tự động sa thải phụ tải theo tần số (F81), tự động điều chỉnh điện áp (F90) Đề tài nhằm sâu nghiên cứu ứng dụng giải pháp tự động cô lập điểm cố công nghệ DAS (Distribution Automation System) áp dụng cho lƣới phân phối trung áp Việt Nam, nhằm khắc phục tình trạng kéo dài thời gian điện diện rộng khách hàng cách xử lý cố kiểu thủ công Từng bƣớc nghiên cứu đƣa vào chức tự động hoá cho phần tử, phận mở rộng dần cho hệ thống Lý chọn đề tài Hiện nay, hầu hết nƣớc có kinh tế phát triển, vấn đề chất lƣợng điện tiêu điện áp, tần số, suất cố mà tiêu quan trọng tổng số điện bình quân khách hàng năm Đối với lƣới điện phân phối trung áp Việt Nam nay, có cố vĩnh cửu toàn phụ tải tuyến cố bị điện sau máy cắt đầu nguồn tự đóng lại không thành công Nhiều phụ tải vùng cố bị ngừng cung cấp điện cách không cần thiết Nếu tuyến có dao cách ly (DCL) phân đoạn, việc phân vùng cố đƣợc thực thủ công làm kéo dài thời gian điện khách hàng Mục tiêu đề tài nhằm nghiên cứu ứng dụng công nghệ DAS vào lƣới điện phân phối trung áp cô lập nhanh xác điểm cố để cấp điện lại cho khu vực góp phần giảm thiểu thời gian phạm vi điện khách hàng Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu đề tài tìm hiểu khả áp dụng số thành tựu lĩnh vực bảo vệ rơle tự động hoá, lĩnh vực thông tin liên lạc để cải thiện chất lƣợng vận hành lƣới điện phân phối trung áp Việt Nam Phạm vi nghiên cứu gồm phần: tự động hoá phân vùng cố lƣới điện trung áp 22 - 35 kV có dạng hình tia mạch vòng kín vận hành hở Đây nội dung nghiên cứu trọng tâm đề tài Mục tiêu nội dung luận văn Luận văn tập trung nghiên cứu tính ƣu việt công nghệ tự động phân phối DAS Đồng thời xem xét đến trạng, phƣơng hƣớng phát triển lƣới điện phân phối tƣơng lai Từ tính đến khả ứng dụng công nghệ lƣới phân phối thành phố Nam Định nói riêng tỉnh Nam Định nói chung nhằm nâng cao chất lƣợng cung cấp điện Với mục tiêu phƣơng pháp nghiên cứu trên, luận văn bao gồm nội dung nhƣ sau: - Hiện trạng phƣơng hƣớng phát triển lƣới điện phân phối thành phố Nam Định - Một số vấn đề vận hành hệ thống tự động phân phối điện DAS - Nguyên lý làm việc hệ thống DAS - Áp dụng DAS cho hệ thống cáp ngầm đƣờng dây không - Phân tích, tính toán tính kỹ thuật áp dụng DAS cho số lộ đƣờng dây điển hình Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Quốc Thống, ngƣời chu đáo, tận tình có nhận xét góp ý, đạo kịp thời nội dung tiến độ luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn nhận xét góp ý, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tận tình Viện SĐH Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, thầy cô giáo Bộ môn Hệ thống điện - Viện Điện - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội bạn bè đồng nghiệp trình làm luận văn Mặc dù cố gắng song thời gian khả hạn chế, luận văn có thiếu sót hạn chế, tác giả mong nhận đƣợc đánh giá, góp ý quý thầy cô giáo bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn 10 TNDSC4 = T’NDSC4 = 1.10 = 10h Thời gian ngừng điện công tác đoạn 4: TNDCT3 = 1.10 + 4.2 = 18h Thời gian ngừng điện tổng: TNĐ4 = TNDSC4 + TNDCT4 = 10 + 18 = 28h Điện ngừng điện cố năm là: ASC  TNDSC Pmax4 Tmax4 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 Điện ngừng điện công tác năm là: ACT  TNDCT Pmax4 Tmax4 = (18.4.4000/8760) = 32,87 MWh 8760 Tổng điện là: A4 = ASC4 + ACT4 = 51,13 MWh Bảng 4.3: Bảng kết phân đoạn dao cách ly Phân đoạn dao cách ly Cƣờng độ ngừng Thời gian ngừng điện điện Điện Công suất Công tác Sự cố Công tác Sự cố Công tác Sự cố Điện tổng Đoạn 3200 10 20 32,87 36,53 69,4 Đoạn 4800 10 30 32,87 54,79 87,66 Đoạn 3200 10 20 32,87 36,53 69,4 Đoạn 4800 1 10 10 32,87 18,26 51,13 Cƣờng độ ngừng điện cố trung bình toàn lƣới là: SC   1  (lần/năm) Cƣờng độ ngừng điện công tác trung bình toàn lƣới là: CT  5555  (lần/năm) Cƣờng độ ngừng điện trung bình toàn lƣới là: ND = SC + CT = + = (lần/năm) Thời gian ngừng điện công tác trung bình toàn lƣới là: TCT  18  18  18  18  18 (h/năm) Thời gian ngừng điện trung bình toàn lƣới là: 73 TND = TSC + TCT = 20 + 18 = 38 (h/năm) Điện cố toàn lƣới là: ASC = ASC1 + ASC2 + ASC3 + ASC4 = 146,11 MWh Điện ngừng điện công tác toàn lƣới là: ACT = ACT1 + ACT2 + ACT3 + ACT4 = 131,48 MWh Tổng điện là: A = ASC + ACT = 277,59 MWh So với không dùng phân đoạn, giảm đƣợc: ∆A = 365,26 - 277,59 = 87,67 MWh 4.2.3 Phân đoạn dùng Recloser Tác giả tính toán với giả thiết lắp recloser nhƣ hình vẽ 3200 kVA 5,7 km Recloser Recloser MC 4800 kVA 6,3 km Recloser 16000 kVA 5,9 km 3200 kVA 7,5 km Hình 4.3: Sơ đồ sợi lộ 476-E3.9 dùng Recloser Số lƣợng thiết bị sử dụng: 04 máy cắt, 08 dao cách ly + Đoạn lƣới 1: Đoạn bị ngừng điện cố thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới + Đoạn lƣới 2: Đoạn bị ngừng điện cố thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới 3,4 + Đoạn lƣới 3: Đoạn bị ngừng điện cố thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới + Đoạn 4: Ngừng điện bị cố Ngoài ra, cố đoạn lƣới, thời gian thao tác cách ly phần tử cố tc = 0, thời gian đóng cắt máy cắt ≈ 0s Giả thiết xác suất xảy cố đoạn lƣới nhƣ 74 Cƣờng độ hỏng hóc riêng biệt đoạn lƣới nhƣ = 4/4 = Giả thiết phân bố công suất đoạn lƣới nhƣ tức là: PMAXi = 16/4 = MW * Đoạn lƣới 1: Đoạn bị ngừng điện cố thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới Cƣờng độ ngừng điện cố đoạn lƣới 1: SC1 = ’SC1 + ’SC4 = Cƣờng độ ngừng điện công tác đoạn lƣới 1: CT1 = TT + DK1 = + = (định kỳ + thao tác lƣới) Cƣờng độ ngừng điện tổng: ND = CT1 + SC1 = + = Thời gian ngừng điện cố đoạn 1: TNDSC1 = T’NDSC1 + T’NDSC4 = 2.10 = 20h Thời gian ngừng điện công tác đoạn 1: TNDCT1 = 1.10 + 0.2 = 10h Thời gian ngừng điện tổng: TNĐ1 = TNDSC1 + TNDCT1 = 20 + 10 = 30h Điện ngừng điện cố năm là: ASC1  TNDSC1.Pmax1.Tmax1 = (20.4.4000/8760) = 36,53 MWh 8760 Điện ngừng điện công tác năm là: ACT  TNDCT 1.Pmax1.Tmax1 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 Tổng điện là: A1 = ASC1 + ACT1 = 54,79 MWh * Đoạn lƣới 2: Đoạn bị ngừng điện cố thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới 3, Cƣờng độ ngừng điện cố đoạn lƣới 2: SC2 = ’SC2 + ’SC3 + ’SC4 = Cƣờng độ ngừng điện công tác đoạn lƣới 2: CT2 = TT + DK2 = + = (định kỳ + thao tác lƣới) Cƣờng độ ngừng điện tổng: ND = CT2 + SC2 = + 3= Thời gian ngừng điện cố đoạn 2: TNDSC2 = T’NDSC2 + T’NDSC3 + T’NDSC4 = 3.10 = 30h Thời gian ngừng điện công tác đoạn 2: TNDCT2 = 1.10 + 0.2 = 10h 75 Thời gian ngừng điện tổng: TNĐ2 = TNDSC2 + TNDCT2 = 30 + 10 = 40h Điện ngừng điện cố năm là: ASC  TNDSC Pmax2 Tmax2 = (30.4.4000/8760) = 54,79 MWh 8760 Điện ngừng điện công tác năm là: ACT  TNDCT Pmax1.Tmax2 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 Tổng điện là: A2 = ASC2 + ACT2 = 73,05 MWh * Đoạn lƣới 3: Đoạn bị ngừng điện cố thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới Cƣờng độ ngừng điện cố đoạn lƣới 3: SC3 = ’SC3 + ’SC4 = Cƣờng độ ngừng điện công tác đoạn lƣới 3: CT3 = TT + DK3 = + = (định kỳ + thao tác lƣới) Cƣờng độ ngừng điện tổng: ND3 = CT3 + SC3 = + = Thời gian ngừng điện cố đoạn 3: TNDSC3 = T’NDSC3 + T’NDSC4 = 2.10 = 20h Thời gian ngừng điện công tác đoạn 3: TNDCT3 = 1.10 + 0.2 = 10h Thời gian ngừng điện tổng: TNĐ3 = TNDSC3 + TNDCT3 = 20 + 10 = 30h Điện ngừng điện cố năm là: ASC  TNDSC Pmax3 Tmax3 = (20.4.4000/8760) = 36,53 MWh 8760 Điện ngừng điện công tác năm là: ACT  TNDCT Pmax3 Tmax3 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 Tổng điện là: A3 = ASC3 + ACT3 = 54,79 MWh * Đoạn lƣới 4: Đoạn bị ngừng điện thân bị hỏng Cƣờng độ ngừng điện cố đoạn lƣới 4: SC4 = ’SC4 = Cƣờng độ ngừng điện công tác đoạn lƣới 4: CT4 = TT + DK4 = + = (định kỳ + thao tác lƣới) Cƣờng độ ngừng điện tổng: ND4 = CT4 + SC4 = + = 76 Thời gian ngừng điện cố đoạn 4: TNDSC4 = T’NDSC4 = 1.10 = 10h Thời gian ngừng điện công tác đoạn 4: TNDCT3 = 1.10 + 0.2 = 10h Thời gian ngừng điện tổng: TNĐ4 = TNDSC4 + TNDCT4 = 10 + 10 = 20h Điện ngừng điện cố năm là: ASC  TNDSC Pmax4 Tmax4 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 Điện ngừng điện công tác năm là: ACT  TNDCT Pmax4 Tmax4 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 Tổng điện là: A4 = ASC4 + ACT4 = 36,52 MWh Bảng 4.4: Bảng kết phân đoạn Recloser Phân đoạn Recloser Cƣờng độ ngừng Thời gian ngừng điện điện Điện Công suất Công tác Sự cố Công tác Sự cố Công tác Sự cố Điện tổng Đoạn 3200 10 20 18,26 36,53 54,79 Đoạn 4800 10 30 18,26 54,79 73,05 Đoạn 3200 10 20 18,26 36,53 54,79 Đoạn 4800 1 10 10 18,26 18,26 36,52 Cƣờng độ ngừng điện cố trung bình toàn lƣới là: SC   1  (lần/năm) Cƣờng độ ngừng điện công tác trung bình toàn lƣới là: CT  1111  (lần/năm) Cƣờng độ ngừng điện trung bình toàn lƣới là: ND = SC + CT = + = (lần/năm) Thời gian ngừng điện cố trung bình toàn lƣới là: TSC  30  30  20  10  22,5 (h/năm) 77 Thời gian ngừng điện công tác trung bình toàn lƣới là: TCT  10  10  10  10  10 (h/năm) Thời gian ngừng điện trung bình toàn lƣới là: TND = TSC + TCT = 22,5 + 10 = 32,5 (h/năm) Điện cố toàn lƣới là: ASC = ASC1 + ASC2 + ASC3 + ASC4 = 146,11 MWh Điện ngừng điện công tác toàn lƣới là: ACT = ACT1 + ACT2 + ACT3 + ACT4 = 73,04 MWh Tổng điện là: A = ASC + ACT = 219,15 MWh So với không dùng phân đoạn, giảm đƣợc: ∆A = 365,26 - 219,15 = 146,11 MWh So với dùng phân đoạn dao cách ly thƣờng, giảm đƣợc: ∆A =277,59 - 219,15 = 58,44 MWh 4.2.4 Phân đoạn sử dụng DAS 3200 kVA 5,7 km N=1 N=1 Recloser 16000 kVA 5,9 km 4800 kVA 6,3 km N=2 3200 kVA 7,5 km Hình 4.4: Sơ đồ sợi lộ 476-E3.9 phân đoạn DAS Số lƣợng thiết bị sử dụng: 01 máy cắt, 05 dao cách ly + Đoạn 1: Đoạn bị ngƣng điện thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới + Đoạn 2: Đoạn bị ngừng điện thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới 3, 78 + Đoạn 3: Đoạn bị ngừng điện thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới + Đoạn 4: Ngừng điện bị cố Ngoài ra, cố đoạn lƣới, thời gian thao tác cách ly phần tử cố tc = 0, dao cách ly nhận biết đƣợc cố tự động cách ly với t ≈ 0s Giải thiết xác suất xảy cố đoạn lƣới nhƣ Cƣờng độ hỏng hóc riêng biệt đoạn lƣới nhƣ nhau, = 4/4 = Giả thiết phân bố công suất đoạn lƣới nhƣ nhau, tức PMAXi = 16/4 = MW * Đoạn lƣới 1: Đoạn bị ngừng điện thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới Cƣờng độ ngừng điện cố đoạn lƣới 1: SC1 = ’SC1 + ’SC4 = Cƣờng độ ngừng điện công tác đoạn lƣới 1: CT1 = TT + DK1 = + = (định kỳ + thao tác lƣới) Cƣờng độ ngừng điện tổng: ND = CT1 + SC1 = + = Thời gian ngừng điện cố đoạn 1: TNDSC1 = T’NDSC1 + T’NDSC4 = 2.10 = 20h Thời gian ngừng điện công tác đoạn 1: TNDCT1 = 1.10 + 0.2 = 10h Thời gian ngừng điện tổng: TNĐ1 = TNDSC1 + TNDCT1 = 20 + 10 = 30h Điện ngừng điện cố năm là: ASC1  TNDSC1.Pmax1.Tmax1 = (20.4.4000/8760) = 36,53 MWh 8760 Điện ngừng điện công tác năm là: ACT  TNDCT 1.Pmax1.Tmax1 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 Tổng điện là: A1 = ASC1 + ACT1 = 54,79 MWh * Đoạn lƣới 2: Đoạn bị ngừng điện cố thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới 3, Cƣờng độ ngừng điện cố đoạn lƣới 2: SC2 = ’SC2 + ’SC3 + ’SC4 = 79 Cƣờng độ ngừng điện công tác đoạn lƣới 2: CT2 = TT + DK2 = + = (định kỳ + thao tác lƣới) Cƣờng độ ngừng điện tổng: ND = CT2 + SC2 = + 3= Thời gian ngừng điện cố đoạn 2: TNDSC2 = T’NDSC2 + T’NDSC3 + T’NDSC4 = 3.10 = 30h Thời gian ngừng điện công tác đoạn 2: TNDCT2 = 1.10 + 0.2 = 10h Thời gian ngừng điện tổng: TNĐ2 = TNDSC2 + TNDCT2 = 30 + 10 = 40h Điện ngừng điện cố năm là: ASC  TNDSC Pmax2 Tmax2 = (30.4.4000/8760) = 54,79 MWh 8760 Điện ngừng điện công tác năm là: ACT  TNDCT Pmax1.Tmax2 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 Tổng điện là: A2 = ASC2 + ACT2 = 73,05 MWh * Đoạn lƣới 3: Đoạn bị ngừng điện cố thân bị hỏng hay ảnh hƣởng cố đoạn lƣới Cƣờng độ ngừng điện cố đoạn lƣới 3: SC3 = ’SC3 + ’SC4 = Cƣờng độ ngừng điện công tác đoạn lƣới 3: CT3 = TT + DK3 = + = (định kỳ + thao tác lƣới) Cƣờng độ ngừng điện tổng: ND3 = CT3 + SC3 = + = Thời gian ngừng điện cố đoạn 3: TNDSC3 = T’NDSC3 + T’NDSC4 = 2.10 = 20h Thời gian ngừng điện công tác đoạn 3: TNDCT3 = 1.10 + 0.2 = 10h Thời gian ngừng điện tổng: TNĐ3 = TNDSC3 + TNDCT3 = 20 + 10 = 30h Điện ngừng điện cố năm là: ASC  TNDSC Pmax3 Tmax3 = (20.4.4000/8760) = 36,53 MWh 8760 Điện ngừng điện công tác năm là: ACT  TNDCT Pmax3 Tmax3 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 80 Tổng điện là: A3 = ASC3 + ACT3 = 54,79 MWh * Đoạn lƣới 4: Đoạn bị ngừng điện thân bị hỏng Cƣờng độ ngừng điện cố đoạn lƣới 4: SC4 = ’SC4 = Cƣờng độ ngừng điện công tác đoạn lƣới 4: CT4 = TT + DK4 = + = (định kỳ + thao tác lƣới) Cƣờng độ ngừng điện tổng: ND4 = CT4 + SC4 = + = Thời gian ngừng điện cố đoạn 4: TNDSC4 = T’NDSC4 = 1.10 = 10h Thời gian ngừng điện công tác đoạn 4: TNDCT3 = 1.10 + 0.2 = 10h Thời gian ngừng điện tổng: TNĐ4 = TNDSC4 + TNDCT4 = 10 + 10 = 20h Điện ngừng điện cố năm là: ASC  TNDSC Pmax4 Tmax4 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 Điện ngừng điện công tác năm là: ACT  TNDCT Pmax4 Tmax4 = (10.4.4000/8760) = 18,26 MWh 8760 Tổng điện là: A = ASC4 + ACT4 = 36,52 MWh Bảng 4.5: Bảng kết phân đoạn DAS Phân đoạn Recloser Cƣờng độ ngừng Thời gian ngừng điện điện Điện Công suất Công tác Sự cố Công tác Sự cố Công tác Sự cố Điện tổng Đoạn 3200 10 20 18,26 36,53 54,79 Đoạn 1800 10 30 18,26 54,79 73,05 Đoạn 2400 10 20 18,26 36,53 54,79 Đoạn 4800 1 10 10 18,26 18,26 36,52 Cƣờng độ ngừng điện cố trung bình toàn lƣới là: SC   1  (lần/năm) Cƣờng độ ngừng điện công tác trung bình toàn lƣới là: 81 CT  1111  (lần/năm) Cƣờng độ ngừng điện trung bình toàn lƣới là: ND = SC + CT = + = (lần/năm) Thời gian ngừng điện cố trung bình toàn lƣới là: TSC  30  30  20  10  22,5 (h/năm) Thời gian ngừng điện công tác trung bình toàn lƣới là: TCT  10  10  10  10  10 (h/năm) Thời gian ngừng điện trung bình toàn lƣới là: TND = TSC + TCT = 22,5 + 10 = 22,5 (h/năm) Điện cố toàn lƣới là: ASC = ASC1 + ASC2 + ASC3 + ASC4 = 146,11 MWh Điện ngừng điện công tác toàn lƣới là: ACT = ACT1 + ACT2 + ACT3 + ACT4 = 73,04 MWh Tổng điện là: A = ASC + ACT = 219,15 MWh So với không dùng phân đoạn, giảm đƣợc: ∆A = 365,26 - 219,15 = 146,11 MWh So với dùng phân đoạn dao cách ly thƣờng, giảm đƣợc: ∆A1 =277,59 - 219,15 = 58,44 MWh So với dùng phân đoạn Recloser, giảm đƣợc: ∆A2 = 219,15 - 219,15 = MWh Vậy ta có bảng so sánh kết giải pháp phân đoạn nhƣ sau: Bảng 4.6: So sánh kết giải pháp phân đoạn Các thông số Không phân Phân đoạn dùng Phân đoạn dùng Phân đoạn dùng đoạn dao cách ly recloser DAS Cƣờng độ ngừng điện cố (lần/năm) 2 Cƣờng độ ngừng điện công tác 1 82 (lần/năm) Cƣờng độ ngừng điện tổng (lần/năm) Thời gian ngừng điện cố trung bình (h/năm) Thời gian ngừng điện thao tác trung bình (h/năm) Thời gian ngừng điện trung bình (h/năm) Điện cố công tác lƣới (MWh) 3 40 20 20 20 10 20 10 10 50 45 30 30 365,26 277,59 219,15 219,15 Bảng 4.7: So sánh chi phí đầu tƣ giải pháp phân đoạn MC Các giải pháp phân đoạn Số lƣợng (bộ) Không phân đoạn Phân đoạn dùng DCL Phân đoạn dùng Reclose Phân đoạn dùng DAS DCL Đơn giá (Tr.đồng) SW Số lƣợng (bộ) Đơn giá (Tr.đồng) Số lƣợng (bộ) Đơn giá (Tr.đồng) Tổng cộng (Tr.đồng) 400 - 250 410 400 5 - 250 425 400 - 250 1.640 400 250 1.160 Bảng 4.8: So sánh giá tiền điện chi phí đầu tƣ giải pháp phân đoạn Các giải pháp phân đoạn Không phân đoạn Phân đoạn dùng DCL Phân đoạn dùng Reclose Phân đoạn dùng DAS Điện (MWh) Giá bán 1kWh (đồng) Thành tiền (Tr.đồng) 365,26 1555,8 568.271,51 410 277,59 1555,8 431.874,52 425 219,15 1555,8 340.953,57 1.640 219,15 1555,8 340.953,57 1.160 83 Chi phí (Tr.đồng) 4.3 Nhận xét * Phƣơng án 1: Không phân đoạn lƣới phân phối, cƣờng độ ngừng điện cố lớn, dẫn đến thời gian điện năm lớn (60h) Từ dẫn đến điện gián đoạn cung cấp điện lớn Với phƣơng án này, độ tin cậy cung cấp điện lƣới phân phối thấp * Phƣơng án 2: Phân đoạn lƣới phân phối dao cách ly Phƣơng án giảm đƣợc cƣờng độ ngừng điện cố xuống thấp, nhiên cƣờng độ ngừng điện công tác lƣới lại cao Lý thời gian xác định cố thao tác cách ly phần tử bị cố, phục hồi trạng thái làm việc cho phần tử không cố Công tác hoàn toàn nhân viên vận hành thao tác, thời gian ngừng điện lâu, ảnh hƣởng đến độ tin cậy lƣới phân phối Tuy nhiên, so với phƣơng án 1, độ tin cậy lƣới phân phối đƣợc cải thiện, lƣợng điện gián đoạn cung cấp điện giảm Với phƣơng án này, độ tin cậy lƣới phân phối đƣợc cải thiện đáng kể so với phƣơng án không phân đoạn nhƣng thấp * Phƣơng án 3: Phân đoạn lƣới phân phối Recloser Theo nhƣ số liệu tính toán Recloser phƣơng pháp nâng cao tối đa độ tin cậy cung cấp điện cho lƣới Cƣờng độ ngừng điện, thời gian điện nhƣ lƣợng điện gián đoạn cung cấp điện lƣới phân phối giảm rõ rệt Tuy nhiên, nhƣ trình bày chƣơng trên, việc giải nâng cao độ tin cậy cho lƣới phân phối giải toán tối ƣu, phải quan tâm đến vấn đề kinh tế Việc dùng máy cắt dao cách ly trƣờng hợp dẫn đến chi phí lƣới cao * Phƣơng án 4: Phân đoạn hệ thống tự động phân vùng cố (DAS), không giúp lƣới phân phối vận hành với độ tin cậy cao (nhƣ phƣơng án 3) mà vốn đầu tƣ ban đầu chấp nhận đƣợc Việc đặt thêm SW - Switch có chi phí nhiều so với máy cắt Ngoài ra, lợi phƣơng án với SW Switch máy cắt đóng lặp lại (Recloser), ngƣời thiết kế thiết lập hệ thống giám sát, điều khiển, giúp cho vận hành thuận tiện, tin cậy Đánh giá hiệu DAS mang lại a Giảm thời gian ngừng cung cấp điện cố 84 Thời điểm chƣa lắp đặt DAS ƣ có cố, phận thao tác phải thực việc sau: + Đến khu vực điện +Tìm vùng cố lƣới Cô lập vùng cố khôi phục cấp điện trở lại cho lƣới điện Khi áp dụng hệ thống DAS - việc phát hiện, cách ly cố phục hồi cấp điện cho phần không bị cố đƣợc thực tự động Thời gian tự động xử phân vùng cố đƣờng trục khoảng phút b Giảm thiếu hụt điện c Tăng khả tải điều khiển tối ưu việc phân bố công suất lưới DAS cải thiện khả truyền tải cho phép điều khiển tối ƣu chế độ hệ thống điện Có đƣợc điều dự án DAS trang bị thiết bị đóng cắt tự động, điều khiển thời gian thực, kịp thay đổi phù hợp với biến động phụ tải lƣới điện chế độ xác lập Điều thực đƣợc lƣới có thiết bị vận hành tay d Giảm tổn thất điện Hệ thống DAS điều khiển vận hành lƣới điện theo thời gian thực nên cho phép vận hành tối ƣu hệ thống điện Bên cạnh việc tăng khả tải, tổn thất lƣới đƣợc cải thiện e Giảm thời gian chi phí quản lý vận hành bảo dưỡng Việc áp dụng DAS ứng dụng công nghệ tiên tiến việc quản lý vận hành lƣới điện tất yếu dẫn đến giảm nhân công rút ngắn thời gian thực công việc Do giảm đƣợc chi phí quản lý vận hành Việc xác định hiệu kinh tế ƣớc tính tiết kiệm theo chi phí tiền lƣơng, tiền ăn ca bảo hiểm xã hội ƣ y tế f Thu hồi tủ RMU chuyển sang dự án khác Do lắp đặt thiết bị DAS thay số vị trí tủ RMU lƣới cáp ngầm Số lƣợng tủ RMU thu hồi đƣợc chuyển sang dự án cải tạo xây dựng lƣới điện Giá trị thiết bị thu hồi ƣớc tính 85% thiết bị 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 1) Luận văn trình bày trạng phƣơng hƣớng phát triển lƣới điện phân phối TP Nam Định bất cập, thiết bị nhiều chủng loại, chất lƣợng không ổn định, tổn thất điện năng, đặc biệt tình trạng cố phân vùng cố nhiều khó khăn… từ thấy đƣợc cần thiết thực nâng cấp, đại hoá lƣới điện Cách đáp ứng hiệu áp dụng tiến khoa học để cải tiến cấu trúc vận hành lƣới điện 2) Nghiên cứu đƣợc nguyên lý làm việc hệ thống tự động phân phối điện DAS hệ thống tự động kiểm soát chế độ làm việc mạng phân phối, phát tách khỏi vận hành phần tử cố, phục hồi việc cấp điện cho phần lại mạng phân phối Hệ thống cho phép ngƣời vận hành quản lý điều khiển hệ thống phân phối máy tính lắp đặt trung tâm điều độ DAS đƣợc áp dụng phổ biến nƣớc phát triển, đặc biệt Nhật DAS đƣợc áp dụng cho phép nâng cao cách độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu thời gian cố mạng phân phối 3) Áp dụng DAS cho hệ thống cáp ngầm đƣờng dây không, cụ thể khả áp dụng DAS lƣới điện TP Nam Định để tự động hoá lƣới điện, phối hợp công nghệ tự động phân phối DAS với tự động hoá trạm Công nghệ DAS nâng cao chất lƣợng cung cấp điện, đáp ứng tốt nhu cầu ngày cao khách hàng mà đem lại hiệu kinh tế không nhỏ cho ngành Điện 4) Với thực tế công tác việc tìm hiểu công nghệ phân đoạn cô lập cố, khôi phục khả cấp điện cho lƣới cáp ngầm hạ mong muốn tác giả Kiến nghị hƣớng nghiên cứu Nên áp dụng DAS giai đoạn Thành phố lớn nhƣ Hà Nội, Hải Phòng, Thành phố Hồ Chí Minh… nhờ hạ tầng thông tin, viễn thông nội hạt hoàn chỉnh Các tỉnh thành phố lại áp dụng giai đoạn trƣớc 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Phạm Văn Chới, Bùi Tín Hữu, Nguyễn Tiến Tôn (2002), Khí cụ điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Xuân Phú (1998), Cung Cấp Điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] VS.GS.TSKH Trần Đình Long (1998) Quy hoạch phát triển lƣợng điện lực, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Trần Đình Long (1999), Lý thuyết hệ thống, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [5] Lã Văn Út (2002), Ngắn mạch hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [6] TS Trần Quang Khánh, Bảo vệ Rơle tự động hóa lƣới điện NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [7] F.A Magidin, (ngƣời dịch: Nguyễn Bình Dƣơng) Xây lắp đƣờng dây tải điện không, NXB Công nhân kỹ thuật, Hà Nội [8] Lê Thành Bắc, Giáo trình Thiết bị điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [9] Trần Bách (2001), Lƣới điện hệ thống điện, Tập 1, – NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [10] Ngô Hồng Quang (2002), Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 – 500kV, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [11] Tổng công ty Điện Lực Việt Nam (2006), Báo cáo tổng kết, TT Thông tin Điện lực [12] Áp dụng hệ thống tự động phân phối điện (DAS) lƣới phân phối Việt Nam”, Tạp chí điện đời sống số 99,100 Tài liệu nƣớc [13] Japan Consulting Instituteƣ March 2001, “Distribution automation system”, - Specification of equipment for DAS, Toshiba 2003-2005 87 ... áp dụng công nghệ tự động từ trƣớc đến thƣờng đƣợc quan tâm áp dụng cho nhà máy điện công suất lớn lƣới điện truyền tải 220kV, 500kV Tự động hoá lƣới điện phân phối sử dụng chủ yếu rơle tự động. .. thuộc thiết bị phân đoạn Trong tính toán bỏ qua hỏng hóc thiết bị phân đoạn sử dụng thiết bị phân đọan bảo dƣỡng định kỳ 1.3.3 Độ tin cậy lưới phân phối kín vận hành hở Lƣới phân phối hình tia phân. .. tin cậy lƣới phân phối Đối với lƣới phân phối Việt Nam giải pháp áp dụng để tăng cƣờng độ tin cậy là:  Giảm cƣờng độ hỏng hóc 0 thiết bị, đƣờng dây trung áp nhờ sử dụng thiết bị tốt hơn, tăng