Tài liệu Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố hạ long tỉnh quảng ninh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HOÀNG ĐỨC VIỆT NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HẠ LONG TỈNH QUẢNG NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN - 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HOÀNG ĐỨC VIỆT NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HẠ LONG TỈNH QUẢNG NINH Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN HIỀN TRUNG THÁI NGUYÊN - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, được sự hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Hiền Trung và có tham khảo một số tài liệu như trích dẫn và bài báo của các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ luận văn nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác. Thái nguyên, ngày tháng 5 năm 2016 Học Viên Hoàng Đức Việt ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự quan tâm rất lớn của nhà trường, các khoa, phòng ban chức năng, các thầy cô giáo và đồng nghiệp trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt quá trình tham gia khóa học. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Hiền Trung. Xin chân thành cảm ơn bạn bè đồng nghiệp và người thân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy trong khóa học chuyên ngành Kỹ thuật điện đã cho tôi những ý kiến quý báu trong suốt quá trình học tập. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ hành chính của khoa Điện và Phòng Đào tạo Sau đại học đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi hoàn thành nội dung luận văn. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ tôi và những người thân trong gia đình đã luôn động viên, khích lệ cho tôi động lực để có thể hoàn thành được luận văn này. Thái Nguyên, ngày tháng 5 năm 2016 Học viên Hoàng Đức Việt iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... x MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 2 3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ......................................................... 2 4. Dự kiến các kết quả đạt được .................................................................................. 3 5. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 3 6. Kết cấu của luận văn ............................................................................................... 3 Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HẠ LONG ............................................................................................. 4 1.1. Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của thành phố Hạ Long .......................... 4 1.1.1. Hiện trạng lưới điện phân phối ......................................................................... 4 1.1.2. Lưới điện phân phối .......................................................................................... 4 1.1.3. Trạm biến áp phân phối..................................................................................... 6 1.1.4. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt .................................................................. 7 1.2. Tình hình sử dụng hiện tại ................................................................................... 9 1.3. Tình hình vận hành lưới điện phân phối thành phố Hạ Long và thống kê sự cố lưới điện các năm 2010 - 2014 ............................................................. 11 1.4. Thống kê sự cố lưới điện các năm 2010-2014 ................................................... 12 1.5. Kết luận chương 1 .............................................................................................. 13 Chương 2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN - DAS .... 15 2.1. Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối ...................... 15 2.1.1. Hệ thống Tự động phân phối cho các đường dây trên không ......................... 17 iv 2.1.2. Hệ thống Tự động Phân phối áp dụng cho cáp ngầm ..................................... 27 2.2. Các phương pháp và các thiết bị tự động phân phối .......................................... 28 2.2.1. So sánh các phương pháp tự động phân phối dây trên không ....................... 28 2.2.2. So sánh các phương pháp tự động phân phối lưới điện ngầm (một vòng, nhiều vòng, lưới phân bổ, dự phòng) ............................................................. 33 2.2.3. So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giữa TCR-RTU) ........................... 36 2.2.4. So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giưa TCM-TCR) ........................... 38 2.2.5. Hệ thống máy tính ........................................................................................... 38 2.3. Giới thiệu một số thiết bị đóng cắt tự động........................................................ 39 2.3.1. Máy cắt tự động ............................................................................................. 39 2.3.2. Thiết bị đóng lặp lại tự động Autoreclosers .................................................... 41 2.3.3. Dao phân đoạn tự động ................................................................................... 42 2.4. Kết luận chương 2 .............................................................................................. 43 Chương 3. CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG ................................................................................................. 44 3.1. Độ tin cậy cung cấp điện .................................................................................... 44 3.1.1. Độ tin cậy của hệ thống ................................................................................... 44 3.1.2. Độ tin cậy của phần tử .................................................................................... 45 3.3. Các chỉ tiêu đánh giá của lưới điện phân phối ................................................... 53 3.3.1. Tần suất mất điện trung bình của hệ thống- SAIF .......................................... 54 3.3.2. Tần suất mất điện trung bình của khách hàng - CAIFI ................................... 54 3.3.3. Thời gian mất điện trung bình của hệ thống- SAIDI ...................................... 54 3.3.4. Thời gian mất điện trung bình của khách hàng-CAIDI .................................. 54 3.3.5. Tổng thời gian mất điện trung bình của khách hàng ....................................... 54 3.3.6. Độ sẵn sàng (không sẵn sàng) phục vụ trung bình, ASAI và (ASUI) ............ 55 3.3.7. Năng lượng không được cung cấp- ENS ........................................................ 55 3.3.8. Điện năng trung bình không được cung cấp- AENS ...................................... 55 3.3.9. Chỉ số mất điện khách hàng trung bình-ACCI ................................................ 55 3.4. Tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối theo sơ đồ mô phỏng .................. 55 3.4.1. Vận hành theo sơ đồ lưới điện hình tia có rẽ nhánh ....................................... 56 v 3.4.2. Vận hành theo sơ đồ lưới điện kín vận hành hở ............................................. 62 3.4.3. Kết luận về các thông số khi tiến hành lắp đặt các thiết bị đóng cắt .............. 66 3.5. Tính toán hiệu quả kinh tế .................................................................................. 66 3.5.1. Mô hình I - Đường dây một nguồn, không phân đoạn.................................... 66 3.5.2. Mô hình II - đường dây một nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly (M phân đoạn) .......... 67 3.5.3. Mô hình III - Đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly (M phân đoạn).......... 69 3.5.4. Mô hình IV - đường dây một nguồn, phân đoạn bằngAutorecloser (M phân đoạn)....... 69 3.5.5. Mô hình V - đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng Autorerclauser (M phân đoạn) ...................................................................................................... 70 3.6. Kết luận chương 3 .............................................................................................. 71 Chương 4. ÁP DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN CHO LƯỚI ĐIỆN TP HẠ LONG ........................................................................ 72 4.1. Hệ thống tự động phân phối cho các đường dây nổi ......................................... 72 4.1.1. Nguyên tắc phân bố các thiết bị đóng cắt phân phối tự động PVS ................ 72 4.1.2. Khối lượng áp dụng DAS cho các đường dây trên không .............................. 73 4.2. Hệ thống tự động phân phối cho đường cáp ngầm ............................................ 74 4.2.1. Nguyên tắc phân bố các thiết bị đóng cắt phân phối tự động RMS ................ 74 4.2.2. Khối lượng áp dụng DAS trong hệ thống cáp ngầm ....................................... 74 4.3. Xây dựng phương án lắp đặt thử nghiệm hệ thống tự động phân phối cho lộ 476 E54 ...................................................................................................... 75 4.3.1. Mô tả hệ thống hiện tại.................................................................................... 75 4.3.2. Phương án lắp đặt thí điểm ............................................................................. 76 4.3.4. Phương án cụ thể ............................................................................................. 82 4.4. Hiệu quả khi áp dụng Autorecloser, DCLTĐ: Rút ngắn thời gian mất điện ..... 84 4.4.1. Sử dụng phần mềm PSS/Adep để tính toán kỳ vọng thiếu hụt điện năng ...... 86 4.4.2. Tính toán hiệu quả kinh tế ............................................................................... 91 4.5. Kết luận chương 4 .............................................................................................. 94 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 96 vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ARR Thiết bị tự động đóng lại ATM Phương thức truyền phi đồng bộ CB (Cir cuit Breaker) - Máy cắt CD Bàn điều khiển CD Bàn điều khiển CDL khối kết nối dữ liệu máy tính CDL Khối kết nối dữ liệu máy tính CDS Trung tâm điều khiển CPU Bộ xử lý trung tâm CRT Màn hình điện tử CRT Màn hình màu DAS (Distribution Automation System) - Hệ thống tự động phân phối ĐDK Đường dây không EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam FCB Máy cắt đường dây FDDI Giao diện số liệu phân phối quang FDR Rơ le phát hiện sự cố FDR Rơ le phát hiện sự cố FSI Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố FSI phần tử phát hiện sự cố G-CR Màn hình đồ hoạ HC Sao lưu ổ cứng IRR Tỷ suất hoàn vốn nội tại LBS (Load break switch) - Cầu dao cắt tải LP Máy in kết dây MBA Máy biến áp NPV Giá trị lợi nhuận ròng hiện tại vii PRN Máy in Re Rơ le bảo vệ REC Rơ le tự động đóng lại RMS Tủ máy cắt tự động RMU (Ring Main Unit) - Thiết bị mở vòng chính RNW Mạng thông thường RTU Thiết bị đầu cuối SDH Trật tự số đồng bộ SNW Hệ thống mạng phân bổ SPS Máy biến điện áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động SW Cầu dao TBA Trạm biến áp TCM Máy chủ xử lý thông tin, điều khiển từ xa TCM Bộ thu nhận xử lý thông tin TCR Bộ tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ xa TRD Bộ biến đổi TRD (Transducer) - Bộ biến đổi viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1: Thông số kỹ thuật các trạm nguồn 110kV ............................................ 5 Bảng 1-2: Tài sản lưới điện của Điện lực và Khách hàng ..................................... 5 Bảng 1-3: Khối lượng trạm biến áp trung thế TP Hạ Long hiện có....................... 6 Bảng 1-4: Danh mục trạm trung gian hiện có trên địa bàn TP Hạ Long ............... 7 Bảng 1-5: Số lượng dao cách ly đang quản lý vận hành ........................................ 7 Bảng 1-6: Số lượng dao phụ tải đang quản lý vận hành ........................................ 8 Bảng 1-7: Số lượng tủ RMU đang quản lý vận hành ............................................. 8 Bảng 1-8: Số lượng chống sét đang quản lý vận hành ........................................... 8 Bảng 1-9: Số lượng cầu chì tự rơi (SI) đang quản lý vận hành ............................. 9 Bảng 1-10: Tình hình sử dụng điện năng của TP giai đoạn 2010 - 2014 .............. 10 Bảng 1-11: Sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không trung thế .......................... 12 Bảng 1-12: Sự cố vĩnh cửu của đường dây cáp ngầm trung thế ............................ 13 Bảng 1-13: Sự cố vĩnh cửu của trạm biến áp ......................................................... 13 Bảng 2-1: So sánh Hệ thống tự động đóng lại và Hệ thống tự động phân phối (DAS) .......................................................................................... 30 Bảng 2-2: So sánh các hệ thống phân phối ngầm khác nhau ............................... 32 Bảng 2-3: So sánh giữa cầu dao phụ tải dập hồ quang bằng khí SF6 (GS) và cầu dao chân không (VS) .................................................................... 34 Bảng 2-4: So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV trên đường dây phân phối trên không ............................................................................................ 35 Bảng 2-5: So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV cho đường cáp ngầm................... 36 Bảng 2-6: So sánh đường dây thông tin ............................................................... 37 Bảng 2-7: So sánh các phương pháp thông tin..................................................... 38 Bảng 3-1: Thông số của hệ thống ........................................................................ 57 Bảng 3-2: Số liệu về khách hàng và tải trung bình ở các nút phụ tải................... 57 Bảng 3-3: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.5 ............... 57 Bảng 3-4: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.6 ............... 58 ix Bảng 3-5: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.7 ............... 60 Bảng 3.6: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.8 ............... 61 Bảng 3-7: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.9 trong trường hợp không hạn chế công suất chuyển tải ................................. 63 Bảng 3-8: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.9 trong trường hợp hạn chế công suất chuyển tải ............................................ 64 Bảng 3-9: Tổng hợp các chỉ tiêu độ tin cậy của các hệ thống từ hình 3.5 đến hình 3.9 ................................................................................................ 65 Bảng 4-1: Thời gian mất điện trên các phân đoạn ............................................... 86 Bảng 4-2: Công suất trung bình và chiều dài các phân đoạn thuộc ..................... 88 Bảng 4-3: Các thông số của hệ thống................................................................... 91 Bảng 4-4: Các chỉ số tin cậy của đường dây khi chưa lắp đặt Autorecloser, DCLTĐ ................................................................................................ 91 Bảng 4-5: Các chỉ số tin cậy của đường dây khi lắp đặt Autorecloser, DCLTĐ (ở đây ta lắp đặt Autorecloser) như sơ đồ hình 4.1............... 91 Bảng 4-6: Số vụ sự cố vĩnh cửu trên đường dây trung áp ................................... 91 Bảng 4-7: Kết quả tính giá trị quy đổi về hiện tại của dòng lãi ròng (NPV) ....... 93 x DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Biểu đồ cơ cấu điện năng tiêu thụ năm 2014 .............................................. 11 Hình 2-1: Hệ thống tự động phân phối ......................................................................... 16 Hình 2-2: Hệ thống tự động phân phối cho đường dây trên không ............................ 17 Hình 2-3: Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (hình tia) ...................................................... 20 Hình 2-4: Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (mạch vòng) ................................................ 21 Hình 2-5 (a): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống hình tia ......................................... 22 Hình 2-5 (b): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống mạch vòng ................................... 22 Hình 2-6: Cấu hình hệ thống của DAS giai đoạn 2...................................................... 24 Hình 2-7: Điều khiển và giám sát lưới điện phân phối theo thời gian thực................ 25 Hình 2-8: Tự động phục hồi hệ thống phân phối ......................................................... 26 Hình 2-9: DAS cho lưới phân phối ngầm ..................................................................... 27 Hình 2-10: Cấu hình của hệ thống DAS ......................................................................... 39 Hình 2-11: Máy cắt trung thế........................................................................................... 41 Hình 2-12: Autorecloser trung thế................................................................................... 42 Hình 2-13: Sơ đồ sử dụng TĐL để loại trừ sự cố ........................................................... 43 Hình 3.1: Hàm tin cậy R(t) ............................................................................................ 46 Hình 3.2: Cường độ hỏng hóc (t) ................................................................................ 48 Hình 3.3: Mô hình và giản đồ chuyển trạng thái (LV-làm việc, H-hỏng).................. 49 Hình 3.4: Mối liên hệ giữa các trạng thái của phần tử ................................................. 52 Hình 3.5: Sơ đồ lưới điện hình tia không phân đoạn ................................................... 56 Hình 3.6: Sơ đồ lưới điện hình tia có nhánh rẽ được bảo vệ bằng cầu chì................. 58 Hình 3.7: Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng dao cách ly, nhánh rẽ bảo vệ bằng cầu chì .............................................................................................. 59 Hình 3.8: Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng máy cắt ....................................... 60 Hình 3.9: Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở .................................................................. 62 Hình 3.10: Đường dây một nguồn, không phân đoạn ................................................... 66 Hình 3.11: Đường dây một nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly.................................. 67 xi Hình 3.12: Đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly ................................... 69 Hình 3.13: Đường dây một nguồn, phân đoạn bằng Autorecloser ............................... 69 Hình 3.14: Đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng DAS .............................................. 70 Hình 4-1: Sơ đồ một sợi lộ 476 E54 ............................................................................. 75 Hình 4-2: Sơ đồ nguyên lý DAS thử nghiệm ............................................................... 76 Hình 4-4: Sơ đồ 1 sợi khi chưa lắp đặt Autorecloser và DCLTĐ (hiện trạng) .......... 89 Hình 4-5: Sơ đồ 1sợi đường dây sau khi lắp đặt Autorecloser và DCLTĐ................ 90 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay, lưới điện phân phối của Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều thách thức chẳng hạn như: sự tăng lên quá nhanh của nhu cầu phụ tải do sự phát triển nhanh về kinh tế, sự cạn kiệt về tài nguyên thiên nhiên, nhiên liệu hóa thạch, thủy điện. Các áp lực về việc gìn giữ môi trường cũng làm cho việc xây dựng thêm các nhà máy điện gặp nhiều khó khăn. Dẫn đến là chúng ta đang thiếu nguồn điện; Các lưới điện phân phối phức tạp, nhiều nút, nhiều nhánh, có nhiều cấp điện áp khác nhau, một số thiết bị đã xuống cấp. Bên cạnh đó, lưới điện gặp nhiều các sự cố, với các nguyên nhân từ tự nhiên, sự hư hỏng, già hoá thiết thiết bị và cả các sai sót của con người trong vận hành. Và một thách thức nữa đó là sự xuất hiện các nguồn điện phân tán ở phía tải. Chính vì vậy mà lưới điện phân phối ngày càng trở lên phức tạp trong quản lý, vận hành, đặc biệt là có thể dẫn đến các sự cố mất điện trong thời gian dài, gây ra những tổn thất về kinh tế. Lưới phân phối điện là khâu cuối trong hệ thống điện, là bộ phận quan trọng để đưa điện năng tới các phụ tải sử dụng điện. Có thể thấy rằng phân phối điện là một yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng điện và độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện đối với khách hàng sử dụng điện. Với sự phát triển của công nghệ, hiện nay người ta đã và đang áp dụng các thiết bị tự động trong hệ thống điện phân phối để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện (thường biết đến là DAS: Distribution Automation System-Hệ thống tự động lưới phân phối). Bước đầu tiên của việc tự động lưới phân phối chính là sự lắp đặt các thiết bị đóng cắt tự động như là: AutoRecloser, dao phân đoạn tự động. Vì vậy trong luận văn này, tác giả sẽ phân tích các ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng của AutoRecloser và dao phân đoạn tự động. Phân tích kinh tế, tính hiệu quả khi đầu tư sử dụng các thiết bị tự động đóng cắt trên lưới điện phân phối. Quá trình công tác tại Điện lực Quảng Ninh được tham khảo ý kiến của nhiều đồng nghiệp lâu năm trong ngành cùng với quá trình học tập nâng cao trình độ chuyên môn tại nhà trường, tác giả nhận thấy: Ngành điện nói chung và Điện lực 2 Quảng Ninh nói riêng muốn phát triển được cần có sự nhìn nhận đầu tư đúng hướng về mọi mặt trong đó việc đầu tư cải tiến khoa học kỹ thuật để áp dụng tự động hoá lưới điện, nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy của hệ thống là việc làm cần thiết của ngành điện trong những năm tới. Từ những lý do trên đây, tác giả đã chọn đề tài "Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh". 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chung: Phân tích các ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng, nâng cao độ tin cậy, tính kinh tế, hiệu quả trong lưới phân phối với sự có mặt của các thiết bị tự động hóa Autorecloser và dao phân đoạn tự động. Mục tiêu cụ thể: - Giới thiệu hệ thống tự động phân phối điện - Distribution Automation System (DAS). - Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, và khả năng áp dụng hệ thống tự động phân phối điện cho lưới điện thành phố Hạ Long - tỉnh Quảng Ninh. - Đánh giá việc nâng cao độ tin cậy của lưới điện trước và sau khi trang bị hệ thống tự động hóa bằng phần mềm tính toán lưới điện phân phối PSS/ADEPT. 3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học: Trong đề tài này, tác giả muốn tìm hiểu thêm về các thiết bị mới, ứng dụng tính hiệu quả của chúng trong lưới điện phân phối, thành phố Hạ Long. Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu là thông tin hữu ích cho cơ quan quản lý vận hành, từ đó đề ra các giải pháp quy hoạch, đầu tư thiết bị một cách hiệu quả cho lưới điện phân phối thành phố Hạ Long - tỉnh Quảng Ninh. Quá trình nghiên cứu sẽ góp phần tăng nguồn tư liệu phục vụ cho công tác học tập và giảng dạy trong nhà trường và trong ngành Điện lực. 3 4. Dự kiến các kết quả đạt được - Đánh giá và phân tích được tính hiệu quả vận hành lưới điện phân phối thành phố Hạ Long. - Tính toán hiệu quả kinh tế khi áp dụng theo chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện điển hình, từ đó lấy làm cơ sở phân tích, tính toán nhân rộng cho toàn điện lực. - Kết quả nghiên cứu là cơ sở phát triển nghiên cứu cải tiến trong quá trình công tác tại điện lực. 5. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích hệ thống tự động phân phối điện, dựa trên cơ sở những lý thuyết về sự tự tác động của hệ thống, phân tích trên các số liệu thống kê, so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật, kinh tế của ngành điện, áp dụng vào công tác tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long. - Nghiên cứu thực tiễn: Tìm hiểu trực tiếp thực tiễn tại lưới điện thành phố Hạ Long từ đó làm cơ sở dữ liệu để đề xuất các phương án áp dụng công nghệ tự động hóa cho phù hợp với điều kiện kinh tế - kỹ thuật của ngành và địa phương. 6. Kết cấu của luận văn Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, nội dung của luận văn được chia thành 4 chương: Chương 1: Giới thiệu chung về lưới điện phân phối thành phố Hạ Long. Chương 2: Hệ thống tự động phân phối điện (DAS). Chương 3: Chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thống phân phối điện năng. Chương 4: Áp dụng hệ thống tự động phân phối điện cho lưới điện thành phố Hạ Long. 4 Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ HẠ LONG 1.1. Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của thành phố Hạ Long 1.1.1. Hiện trạng lưới điện phân phối Hiện tại lưới điện phân phối thành phố Hạ Long đang được vận hành với 3 cấp điện áp 35kV, 22kV, 6kV. Trong đó lưới điện 22kV mới được đưa vào vận hành từ năm 2001 theo dự án cải tạo lưới điện 3 tỉnh thành là Nghệ An, Quảng Ninh và Thái Nguyên thuộc nguồn vốn vay ODA và ADB của Tổng công ty Điện lực Miền Bắc. 1.1.2. Lưới điện phân phối Các phụ tải tiêu thụ của thành phố Hạ Long được cung cấp điện từ 4 nguồn điện 110kV sau: - Trạm 110kV Cái Lân (E5.11) có 02 MBA, T1 công suất 25MVA và T2 công suất 25MVA, điện áp 110/22-6kV, cấp điện cho phụ tải thuộc khu vực Cái Lân và Bãi Cháy. Các xuất tuyến trung thế gồm 04 xuất tuyến 22kV (471, 473, 475, 477), trạm không có xuất tuyến ở cấp điện áp 6kV, công suất cực đại của trạm là 32 MW. - Trạm 110kV Giếng Đáy (E.54) gồm 02 MBA có công suất (63+63)MVA, điện áp 110/35/22kV và 110/35/6kV. Phía 35kV của 2MBA được hòa song song với nhau và cấp điện cho 04 lộ xuất tuyến (371, 372, 373, 374); phía 22kV của MBA 63MVA cấp điện cho 8 lộ xuất tuyến (472, 474, 476, 478, 480, 482, 484, 486), trạm không có xuất tuyến 6kV, công suất cực đại của trạm là 60MW. - Trạm 110kV Giáp Khẩu (E.52) gồm 02 MBA có công suất (63+25)MVA, điện áp 110/35/22kV và 110/35/10kV. Phía 35kV của MBA 25MVA cấp điện cho 1 lộ 372 đi về trạm cắt Hà Tu để cấp điện cho các trạm biến áp 35kV của mỏ than Hà Tu, trạm cắt Hà Tu cũng được nối liên thông với phía 35kV của trạm 110kV Hà Tu. Phía 22kV của máy biến áp 63MVA cấp điện cho 8 lộ xuất tuyến (471, 473, 475, 477, 479, 481, 483, 485), 02 lộ 10kV 971 và 972, công suất cực đại của trạm là 48MW. 5 - Trạm 110kV Hà Tu (E5.10) gồm 02 MBA có công suất (63+25)MVA, điện áp 110/35/22kV. Phía 35kV của trạm cấp điện cho 1 lộ 371 đi về trạm cắt Hà Tu để cấp điện cho các trạm biến áp 35kV của mỏ than Hà Tu và nối liên thông với phía 35kV của trạm 110kV Giáp Khẩu, phía 22kV của trạm cấp điện cho 3 lộ xuất tuyến (471, 473, 475), công suất cực đại của trạm là 50 MW. Bảng 1-1: Thông số kỹ thuật các trạm nguồn 110kV TT Công suất Điện áp Pmax/ Pmin (MVA) (kV) (MW) T1 25 110/22/6 33/ 11 T2 25 110/22/6 T1 63 110/35/22 T2 63 110/35/6 T1 40 110/35/22 T2 25 110/35/6 T1 63 110/35/22 T2 25 110/35/22 Tên trạm 1 Cái Lân (E5.11) 2 Giếng Đáy (E54) 3 Giáp Khẩu (E52) 4 Hà Tu (E5.10) 60/35 50/28 48/ 25 (Nguồn: Công ty Điện lực Quảng Ninh cung cấp12/2014) Lưới điện trung thế 6, 22, 35kV Tổng chiều dài đường dây trung thế : 382,06 km. Trong đó : + Đường dây trên không : 313,82 km ( đường dây 35 kV : 67km ; đường dây 22kV : 234,82 km ; đường dây 6 kV : 12 km). + Cáp ngầm 68,24 km ( đường cáp 35 kv : 0,6 km ; đường cáp ngầm 22kV : 67,64 km). Bảng 1-2: Tài sản lưới điện của Điện lực và Khách hàng TT Hạng mục Khối lượng đường dây (km) Trên không Cáp ngầm Tổng 1 Đường dây trung thế 349,42 (90%) 68,24 (100%) 417,66 a Tài sản của Điện lực 313,82 68,24 382,56 b Tài sản của khách hàng 35,6 0 35,6 (Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014) 6 1.1.3. Trạm biến áp phân phối Các trạm biến áp phân phối chủ yếu gồm các loại trạm xây, trạm treo, trạm cột. Ngoài ra còn có một số trạm kiosk được xây dựng tại các khu vực chật hẹp và yêu cầu cao về mỹ quan đô thị nhưng kiểu trạm biến áp kiosk này chưa phù hợp với khí hậu nhiệt đới nên trong công tác vận hành vẫn còn nhiều bất cập đặc biệt trong mùa nắng nóng, nhiệt độ trong trạm có lúc lên đến 70-800C. Bảng 1-3: Khối lượng trạm biến áp trung thế TP Hạ Long hiện có TT 1 2 Hạng mục 4 Tổng KVA 8 13 28 200 Trong đó: - Ngành điện quản lý 1 1 1.800 - Khách hàng quản lý 7 12 26 400 Trạm 35/0,4kV 13 14 4.775 Trong đó: - Ngành điện quản lý 10 10 2.695 3 4 2.080 Trạm 22/0,4kV 688 700 188.970 Trong đó: - Ngành điện quản lý 361 364 107.450 - Khách hàng quản lý 327 336 81.520 Trạm 6/0,4kV 18 18 4 960 Trong đó: - Ngành điện quản lý 12 12 2 750 6 6 3370 727 745 226.905 384 387 114695 343 358 112210 - Khách hàng quản lý 5 Số máy MBA Trạm 35/6kV - Khách hàng quản lý 3 Số TBA Tổng cộng Trong đó: - Ngành điện quản lý - Khách hàng quản lý (Khối lượng có tới tháng 12/2014- Điện lực TP Hạ Long cung cấp) 7 Bảng 1-4: Danh mục trạm trung gian hiện có trên địa bàn TP Hạ Long Tên trạm TT Công suất Điện áp (MVA) (kV) Tổng dung lượng 28.200 1 TG Yên Cư 1800 35/6 2 TG Than Thành Công 1600 22/6 3 TG Mỏ Hà Lầm 2x2500 35/6 4 TG Mỏ Núi Béo 2x2400 35/6 5 TG Mỏ Hà Tu 2x2500 35/6 6 XN Sàng tuyển than 2x1600 35/6 7 KS Hoàng Gia 2500 35/6 8 XN Xăng dầu Quảng Ninh 2x1600 35/6 (Khối lượng có tới tháng 12/2014- Điện lực Hạ Long cung cấp) 1.1.4. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt Hiện nay lưới điện thành phố Hạ Long chủ yếu là lưới 22kV chiếm 80% do vậy các thiết bị đóng cắt chủ yếu là sử dụng dao cách ly và dao phụ tải tại nhiều đường dây và trạm biến áp phân phối 22kV lắp đặt thiết bị mở vòng chính (Ring main Unit - RMU). Ngoài ra còn có sử dụng các thiết bị đóng cắt khác được thể hiện trong các bảng sau. Bảng 1-5: Số lượng dao cách ly đang quản lý vận hành Điện áp Tài sản điện lực Tài sản khách hàng Tổng Điện áp 35 kV 8 8 16 Điện áp 22 kV 83 63 146 Điện áp 10 kV 0 2 2 Điện áp 6 kV 11 9 20 Tổng 102 82 184 (Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)