Bộ Giáo dục và đào tạo
Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
------------------
Nguyễn VĂN HảI
NGHIấN CU T NG HểA LI IN
PHN PHI NNG CAO TIN CY
CUNG CP
luận văn thạc sỹ khoa học
Hà Nội 2010
Bộ Giáo dục và đào tạo
Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
------------------
Nguyễn văn hải
NGHIấN CU T NG HểA LI IN
PHN PHI NNG CAO TIN CY
CUNG CP IN
Chuyên ngành: Mạng và Hệ Thống Điện
mã số:
luận văn thạc sỹ khoa học
Ngi hng dn khoa hc: TS. PHAN NG KHI
Mục lục
Nội dung
Mục lục
Trang
Danh mục các chữ viết tắt
Mở đầu
1
Chơng I: Hin trng li in phõn phi trung ỏp vit nam
3
1.1. c im ca li in phõn phi trung ỏp
3
1.2. Xu th phỏt trin ca li phõn phi trung ỏp ti vit nam.
9
1.3. Cỏc thit b phõn on trong li in phõn phi trung ỏp
10
11
11
12
2.2 Độ tin cậy của các phần tử
2.2.1. Phn t khụng phc hi
2.2.2. Mụ hỡnh cng hng húc
2.2.3. Phn t phc hi
2.2.3.1. Sa cha s c lý tng, cú thi gian phc hi t=0
2.2.3.2. Sa cha s c thc t, thi gian phc hi
2.2.3.3. Sa cha s c thc t v bo dng nh k
21
23
23
26
27
27
29
31
nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009
16
2.2.4. Cỏc ch s ỏnh giỏ tin cy ca h thng in
(Reliability Evaluation of Power Systems)
2.3. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho hệ thống
2.4. Vấn đề độ tin cậy trong thiết kế phơng án cấp điện Hàm
kinh tế đánh giá một phơng án cấp điện
2.5. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho lới phân phối
2.5.1. Nõng cao tin cy ca trm bin ỏp phõn phi.
2.5.2. Nõng cao tin cy cho phn li phõn phi.
trung ỏp Vit nam
3.2. Phối hợp làm việc giữa các thiết bị tự động đóng lại (Recloser)
và dao cắt có tải (LSB)
3.2.1. Giai on 1: Cha cú h thng SCADA
3.2.2. Giai on 1: Khi cú h thng SCADA
3.3. Giới thiệu chung về hệ thống tự động hóa phân vùng sự cố
DAS ( Distribution Automatic System) theo từng giai đoạn
3.3.1. Cỏc thit b chớnh ca DAS giai an 1
3.3.2. Cỏc thit b chớnh trong h thng DAS giai on 2
3.3.3. Cỏc thit b chớnh trong h thng DAS giai on 3
Chơng IV: Tớnh toỏn la chn v trớ, chng loi thit b úng ct
phõn on ti u nõng cao tin cy cung cp in
4.1. Đặt vấn đề
4.2. Mô tả bài toán và phơng pháp giải
4.2.1. Mụ t bi toỏn
nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009
49
51
51
54
57
57
65
67
73
73
77
77
82
85
86
86
88
90
93
94
94
94
96
105
106
108
Danh mục các chữ viết tắt
HTCCĐ
Hệ thống điện cung cấp điện
LĐPPTA
Lới điện phân phối trung áp
ĐTC
Độ tin cậy
Tên bảng
Trang
Bảng 5.1: Bảng thông số nhánh ĐH Cảnh Sát Thụy Phơng lộ
476E1.6
97
Bảng 5.2 Bảng kết quả tính nhánh ĐH Cảnh Sát Thụy Phơng lộ
476E1.6
99
Bảng 5.3: Bảng thông số Lộ 381E1.4
101
Bảng 5.4: Bảng hình ảnh kết quả chạy chơng trình Lộ 381E1.4
101
Bảng 5.5 Bảng kết quả lộ 381E1.4
102
Bảng 5.6: Bảng thông số Lộ 373E22.3
103
29
Hình 2.5 Mụ hỡnh trng thỏi ca cỏc phn t
32
Hình 2.6 th ph ti trung bỡnh ti thanh cỏi ca ph ti
36
Hình 3.1 S phi hp phõn on s c gia recloser v dao ct
cú ti
52
Hình 3.2 H thng in s dng recloser phi hp vi LBS phõn
on t ng v cú h thng SCADA
55
Hình 3.3 S c gia phõn on LBS 1 v LBS 2
56
Hình 3.4 Cỏc thit b c bn ca h thng DAS giai on 1
57
Hình 3.5 Nguyờn lý cu to ca hp b DPT
69
Hỡnh 3.13 DAS cho h thng cỏp ngm
71
Hỡnh 3.14 S phỏt trin h thng DAS cỏc giai on
72
Hình 4.1. Mối quan hệ giữa chi phí và độ tin cậy
75
Hình 4.2 Đồ thị hàm ZE = g(n), ZTB = h(n)
78
Hình 4.3 Đồ thị hàm tổng chi phí ZCP
78
Hình 4.4 Lu đồ giải thuật tái cấu hình lới giảm P
84
Hình 4.5 Tuyến tính hóa từng khúc hàm phi tuyến
87
Hình 5.3: Nhập thông số đầu vào của phụ tải nút 2 (Tân Phơng)
98
Hình 5.4: Sơ đồ kết quả tính toán chế độ lới điện lộ 476E1.6
98
Hình 5.5 Thông số đầu vào tính độ tin cậy nhập vào nửa trái của
bảng
99
Hình 5.6 Kết quả hiển thị nhánh ĐH Cảnh Sát Thụy Phơng lộ
476E1.6
100
Hình 5.7 Sơ đồ nguyên lý lộ 381E1.4
100
Hình 5.8 Sơ đồ kết quả chơng trình lắp TBĐC cho Lộ 381E1.4
102
Hình 5.9 Sơ đồ nguyên lý lộ 373E22.3
103
systems, concepts and basic parameters to evaluate reliability power supply,
reliability of the elements. These solutions improve system reliability, the
reliability problem in power supply design plan - a function evaluating the
economic power plans, solutions for improving reliability in distribution,
The solution strengthening grid reliability in electricity distribution in
Vietnam.
Chapter III: Enhance reliability by providing power solutions to
automate switching equipment segment on medium voltage power
distribution networks. Coordinate work between devices automatically
closed (Recloser) and the filter is downloaded (LSB), Introduction to
automation system partition problem DAS (Automatic Distribution System).
Chapter IV: Calculating selected location, category switching devices
optimized segmentation to improve power supply reliability: Describe the
problem-solution method, nonlinear planning method approximation,
calculated Introduction mathematics.
Chapter V: Calculations for some specific grids: application of
computing to a medium voltage power distribution networks is different in
different regions, calculating the number switching devices need to be
installed on the net, checking the reasonableness of the switching devices
results compared with existing calculations.
Conclusion.
1
PHN M U
Các thập kỷ trớc, đánh giá về độ tin cậy lới trung áp ít đợc chú ý bằng
đánh giá độ tin cậy nguồn điện, lới truyền tải. Lý do cơ bản là xây dựng các
nhà máy điện đòi hỏi vốn đầu t rất lớn và thiếu nguồn cũng nh sự cố trên hệ
thống truyền tải gây ảnh hởng rất rộng đối với nền kinh tế - xã hội.
phân phối trung áp, Xu thế phát triển của lới phân phối trung áp tại Việt
Nam, Các thiết bị phân đoạn trong lới điện phân phối trung áp.
Chơng II: Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện & Các giải pháp nâng
cao độ tin cậy cho Hệ Thống Điện: Đặc trng về độ tin cậy của hệ thống điện,
Các khái niệm và thông số cơ bản để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, Độ tin
cậy của các phần tử. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho hệ thống, Vấn đề
độ tin cậy trong thiết kế phơng án cấp điện Hàm kinh tế đánh giá một
phơng án cấp điện, Các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho lới phân phối,
Các giải pháp tăng cờng độ tin cậy ở lới điện phân phối điện Việt Nam.
Chơng III: Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện bằng giải pháp tự động
hóa thiết bị đóng cắt phân đoạn trên lới điện phân phối trung áp nh: Phối
hợp làm việc giữa các thiết bị tự động đóng lại (Recloser) và dao cắt có tải
(LSB), Giới thiệu chung về hệ thống tự động hóa phân vùng sự cố DAS (
Distribution Automatic System)
Chơng IV: Tớnh toỏn la chn v trớ, chng loi thit b úng ct phõn
on ti u nõng cao tin cy cung cp in: Mụ t bi toỏn-phng
phỏp gii, Phng phỏp quy hoch phi tuyn xp x, Gii thiu chng trỡnh
tớnh toỏn.
Chơng V: Tính toán cho một số lới điện cụ thể: áp dụng tính toán cho
một số lới điện phân phối trung áp hiện có tại các khu vực khác nhau, tính
toán số lợng TBĐC cần lắp đặt trên lới, kiểm tra sự hợp lý của các TBĐC
hiện hữu so với kết quả tính toán.
Kết luận
nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009
3
Chng 1
4
Li phõn phi trung ỏp cú c im l mi mt ng dõy phõn phi
thng cú nhiu loi ph ti khỏc nhau (ph ti sinh hot, chiu sỏng cụng
cng, thng mi dch v, nh mỏy, phõn xng sn xut) cỏc loi ph ti
ny phõn b mt cỏch ngu nhiờn khụng ng u trờn cỏc l ng dõy v
chỳng cú thi im s dng cụng sut ln nht khỏc nhau thay i trong ngy,
trong tun v trong mựa. Vỡ th trờn cỏc ng dõy th ph ti luụn thay
i, khụng bng phng, cú th gõy ra hin tng quỏ ti tm thi v tng sut
tn tht ca cỏc l ng dõy trong li in phõn phi trung ỏo. S nh
hng ny nng n nht l vi cỏc cu trỳc li in phõn phi trc chớnh cú
mt ngun cung cp, cỏc li phõn phi dng trc chớnh thng xuyờn b quỏ
ti vo cỏc thi gian ph ti cc i trong ngy v trong mựa, tn tht cụng
sut trờn cỏc on u ngun l rt ln, hay xy ra s c. Ngoi ra s li
cung cp in trc chớnh cũn cú nhc im l tin cy cung cp in thp
khi xy ra s c in, hoc ớt nht thỡ cỏc phn t t phõn on b s c tr i
(theo hng i ca dũng cụng sut) s b mt in. khc phc nhc im
ny ngi ta dựng s li phõn phi kớn vn hnh h cú nhiu thit b
phõn on v nhiu ngun cung cp.
Li phõn phi trung ỏp c phõn loi theo cỏc cỏch sau:
- Theo i tng v a bn phc v gm cú:
+ Li phõn phi thnh ph
+ Li phõn phi nụng thụn.
+ Li phõn phi xớ nghip
- Theo khụng gian cu trỳc gm:
+ Li phõn phi trờn khụng.
+ Li phõn phi cỏp ngm.
- Theo cu trỳc li:
+ Li phõn phi trc chớnh phõn on v khụng phõn on.
nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009
nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009
6
tin cy (T ng úng lp li, t ng úng ngun d tr); thit b o
lng, iu khin t xa.
Lch s phỏt trin v tn ti ca li phõn phi trung ỏp Vit
Nam
Li phõn phi trung ỏp Vit Nam cú lch s hỡnh thnh phc tp
bao gm nhiu cp bin in ỏp 35, 22, 15, 10, 16 kV phõn chia theo 3 min
vi nhng c im lch s v cụng ngh khỏc nhau. Trong ú li 22kV mi
xut hin t nm 1995 theo yờu cu chun húa li in trung ỏp.
Li phõn phi min Bc: Mng li phõn phi bao gm cỏc cỏp in
35, 22, 10, 6kV ng dõy trờn khụng v cỏp ngm trong ú li in 22kV
ch mi c xõy dng ti mt s tnh thnh ph ln vi khi lng khụng
ln.
Mng li 35, 10kV c thit k s dng cỏc thit b theo tiờu chun
ca Liờn Xụ c. Cp in ỏp 35kV va lm nhim v truyn ti in thụng
qua cỏc trm trung gian 35/6 -10kV va úng vai trũ phõn phi cho cỏc ph
ti qua cỏc trm 35/0, 4kV. T nm 1994 B Nng lng ra quyt nh khụng
xõy dng mi cỏc trm trung gian 35/6-10kV thỡ li 35kV lm nhim v
phõn phi mnh m, nht l cỏc tnh min nỳi: Ngh An, Thanh Húa, Sn
La n nay li 35kV cú khi lng ln nht trong h thng li phõn phi
Min Bc vi 18000km ng dõy li in 35kV phự hp vi cỏc vựng cú
ph ti bộ nm ri rỏc vi bỏn kớnh cp in ln (min nỳi, vựng sõu vựng xa).
Li 35kV ch yu dựng loi dõy t AC-35 n AC- 150. Vi c im l
bỏn kớnh cung cp in tng i di (110-120km). Nhiu ng dõy 35kV l
ng cung cp in mch n nờn an ton cung cp in khụng cao.
ng dõy trờn khụng. Trong ú h thng cỏp ngm ch yu c xõy dng
trong cỏc thnh ph ln, c ba h thng li 6, 10, 35kV u thuc loi cú
trung tớnh nhng khụng ni t trc tip.
Trm bin ỏp tiờu th 35, 10, 6/0, 4kV min Bc ch s dng loi
mỏy 3 pha vi cụng sut 50, 100, 160, 250, 320, 400, 560, 630, 750,
nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009
8
1000kVA. Cỏc tnh cú li in phỏt trin sm min Bc hu nh u s
dng nhiu mỏy bin ỏp cú cụng sut ln: 320, 400, 560kVA. Cỏc trm cụng
cng thnh ph ln, th trn thng vn hnh trong tỡnh trng tng i y
ti. Vo cỏc gi cao im hay xy ra s c mt in. Cỏc trm bin ỏp tiờu th
cỏc vựng nụng thụn min nỳi a phn c cp in theo mng li trc
chớnh, thit b c nỏt ớt c duy tu bo dng nờn khi xy ra s c thỡ thi
gian mt in thng kộo di gõy nh hng nhiu ti i sng sinh hot v
sn xut ca nhõn dõn.
Li phõn phi min Nam: Mng li phõn phi min Nam bao gm
4 cp in ỏp 35, 22, 15, 6kV. Riờng cp in ỏp 15kV l cp trung tớnh ni
dt trc tip cũn li cỏc cp in ỏp khỏc cng ging nh h thng in min
Bc u l loi trung tớnh khụng ni t trc tip. Sau nm 1974 min Nam
xut hin in ỏp 10 v 35kV vi s lng nh.
n nay ton b li 10kV ó c ci to sang cp 22kV cựng vi
khi lng xõy dng mi, tng chiu di ng dõy t 1463km, li in
22kV mi xut hin nm 1995 nhng ó c phỏt trin nhanh so vi min
Bc ch yu tp trung cỏc tnh nh Ninh Thun, Tõy Ninh, Minh Hi
Cp 15kV c thit k s dng cỏc thit b theo tiờu chun ca M
trc õy v l cp in ỏp c phỏt trin mnh m hu ht cỏc tnh, hin
nay vn c coi l cp phõn phi ch yu ca min Nam vi tng chiu di
min Bc v min Nam.
- Tỡnh trng tn ti nhiu cp in ỏp phõn phi khỏc nhau ó gõy nhiu
hu qu phin phc, khú khn trong thit k, qun lý v cng nh tiờu chun
húa lm gim kh nng liờn kt gia cỏc tuyn ng dõy nờn trong h thng
phõn phi cũn tn ti nhiu mng trc chớnh, tin cy thp.
1.2. XU TH PHT TRIN CA LI PHN PHI TRUNG P TI VIT
NAM.
khc phc tỡnh trng tn ti nhiu cp in ỏp phõn phi nh hin
nay, B Nng Lng (nay l B Cụng Thng) ó ra quyt nh s
nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009
10
1867NL/KHKT ngy 12/9/1994 v vic s dng cp in ỏp phõn phi 22kV
thng nht trờn ton quc. Cỏc cp in ỏp (6, 10, 15, 35kV) hin nay s cú k
hoch chuyn dn sang mt cp in ỏp 22kV cỏc khu vc thnh th, ng
bng trung du v cp in ỏp 35kV min nỳi. Trong nm 2005 ton b li
6kV c ci to sang 22kV m trc tiờn thc hin ti cỏc thnh ph ln
nh: H Ni, Hi Phũng, Vinh, Thnh ph H Chớ Minh
Giai on 2006-2010 s tip tc ci to h thng 10, 15, 35 sang 22kV.
Kinh nghim ca mt s nc cho thy, m bo cung cp in an
ton tin cy vic phỏt trin gia ngun v li cn c cõn i theo t l 5050, gia li truyn ti v phõn phi l 30-70 hoc 40-60.
Ngoi ra, trong cỏc giai on phỏt trin tip theo, vic vn hnh kinh
t h thng in, gim tn tht in nng, cung cp in an ton tin cy, m
bo cht lng in nng ngy cng cao cho khỏch hng s l nhng yờu cu
bc xỳc cn c ỏp ng.
Theo k hoch phỏt trin t nay n nm 2010, li in phõn phi s
in cho mt a bn rng vi mt ph ti khụng cao DS vn c s
dng. DS cú nhc im l khụng úng ct ti v khụng iu khin t xa
c nờn khi thao tỏc phi ct in u ngun v thao tỏc dao cỏch ly ti ch.
Vỡ th thi gian thao tỏc lõu, c bit khi xy ra s c trờn ng dõy, nu
khụng phỏt hin c bng mt phi úng/ct th cu dao cỏch ly phõn
on cỏch ly im s c s mt rt nhiu thi gian, phi úng ct mỏy ct
nhiu ln, gim tui th c mỏy ct v gim n nh cung cp in. Tuy
nhiờn vỡ cỏc lý do kinh t, tớnh cht, yờu cu tin cy cung cp in ca cỏc
loi h ph ti thỡ DS vn c s dng trờn li, c bit l cỏc vựng ngoi
thnh, nụng thụn.
1.3.2. Dao cỏch ly t ng (DCLT)
DCLT khỏc vi DS ch cú th iu khin t xa, khi xy ra s c bng
thao tỏc úng ct t xa cú th xỏc nh v cỏch ly phõn on s c, u im
ny ca DCLT lm gim thi gian tỡm kim xỏc nh s c v thi gian giỏn
on cung cp in.
nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009
12
Tuy nhiờn, do khụng úng ct cú ti c nờn khi chuyn ti, tỏi cu hỡnh
li ci thin cỏc thụng s vn hnh phi ct ngun cung cp, gõy ra tỡnh
trng mt in khụng cn thit, lm gim tin cy v n nh ca h thng
in. Trong li in phõn phi trung ỏp ca Vit Nam DCLT cha c s
dng rng rói.
1.3.3. Dao ct ti (LSB)
Dao ct ti (LSB) l thit b úng ct cú ti c s dng tng i ph
bin hin nay cỏc khu vc cỏc ụ th cú li in phõn phi trung ỏp ngm.
LSB cú th úng ct cú ti nờn khi thao tỏc khụng cn phi ct in, trỏnh
in trong thi gian ti thiu, do ú thit hi kinh t do ngng cung cp in
c gim ỏng k. Ngoi ra TL cũn tng n nh v tin cy ca h
thng in, vic lp t, thao tỏc v vn hnh TL li tng i d dng nờn
c s dng ph bin trờn li phõn phi trung ỏp trờn khụng Vit Nam.
1.3.5. T ng úng ngun d phũng (TD)
Mt s trong nhng bin phỏp nõng cao tin cy cung cp in l t
cỏc phn t d phũng trong h thng cung cp in. a cỏc phn t d
phũng vo lm vic nhanh chúng v an ton thng t cỏc thit b t ng
úng d phũng. Trong cỏc trng hp ny khi ngun lm vic b ct ra thỡ
thit b TD s úng ngun cung cp d phũng. TD hoc cỏc thit b d
phũng c s dng trong trng hp thit hi do giỏn on cung cp in
cao hn tin thit b TD.
TD ca ngun cung cp v thit b ng dõy, mỏy bin ỏp, mỏy phỏt,
thanh gúp, cỏc phõn on v h thng thanh cỏi, ng c in thng xy ra
sau khi cú bt k dng bo v no tỏc ng no hay mỏy ct in t ct ra.
Thi gian úng d phũng thng c chnh nh trong khong 0, 5 1, 5s.
Nu chnh nh thi gian ln hn na thỡ cỏc ng c t khi ng li s b
khú khn.
Tuy nhiờn vic t ng húa li in phõn phi trung ỏp cha cao nờn
TD thng ch dựng ti cỏc trm tryn ti úng ngun d phũng cung
nguyễn văn hải - lớp cao học kỹ thuật điện 2007-2009
Copyright: Tài liệu đại học ©