Tài liệu Nghiên cứu đề xuất phương án kết lưới tối ưu cho lưới điện phân phối huyện cam lâm để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN NAM CHUNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT LƯỚI TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng, năm 2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHAN NAM CHUNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT LƯỚI TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ THỊ TỊNH MINH Đà Nẵng, Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Phan Nam Chung TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT LƯỚI TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM Học viên: Phan Nam Chung Chuyên ngành: Kỹ thuật điện TrƯờng Mã số: Khóa K33 Đại học Bách Khoa – ĐHĐN Tóm tắt: Luận văn giới thiệu kiến thức cơ bản tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện SAIDI, SAIFI, MAIFI của lƯới điện phân phối và đề xuất các phƯơng án kết lƯới giúp nâng cao năng lực cấp điện, hiệu quả vận hành lƯới điện và độ tin cậy cung cấp điện cho khu vực huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa. Đề tài xây dựng đƯợc chƯơng tình tính toán độ tin cậy cấp điện bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic dựa theo chƯơng trình quản lý lƯới điện (OMS) của Tổng công ty điện lực miền Trung. ChƯơng trình đề xuất hỗ trợ việc tính toán các chỉ số độ tin cậy, phân tích số liệu, thông tin mất điện khách hàng trên từng xuất tuyến từ đó tạo cơ sở dữ liệu thống kê tin cậy cho lƯới điện. Căn cứ vào đó, đề tài đã đề xuất lựa chọn đƯợc phƯơng án kết lƯới tối Ưu cho lƯới điện phân phối huyện Cam Lâm. Ngoài ra, luận văn cũng đã đề xuất các giải pháp khác nhƯ: hoàn thiện lƯới điện, lập kế hoạch công tác cắt điện hợp lý, ngăn ngừa sự cố và ứng dụng tự động hóa nhằm mục đích nâng cao vận hành hiệu quả, độ tin cậy trong quá trình cung cấp điện. Từ khóa - Độ tin cậy cấp điện, chỉ số độ tin cậy, chƯơng trình tính toán. THE OPTIMAL NETWORK CONFIGULATION OF CAM LAM DISTRIBUTION GRID Abstract - The thesis introduces basic knowledge to calculate reliability criteria such as SAIDI, SAIFI, and MAIFI of distribution grid and proposes configuration networks to improve the capacity, the efficiency and the reliability of Cam Lam distribution network at Khanh Hoa province. A reliability computer program of Visual Basic was built in this thesis based on the Outage Management System (OMS) program of the Electrical Central Power. The proposed program supports the reliability calculation, data analysis, and customer blackout information on each feeder of the grid. Based on that, the optimal configuration network solution for Cam Lam distribution grid has proposed. Besides, other solutions such as grid automation, outage planning, grid investment… also suggested for the purpose of improving operational efficiency and reliability in the power network. Keywords - Power reliability, reliability index, computer programming MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU............................................................................................................................................................. 1 1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................................................................... 2 2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................................................................... 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................................................... 2 4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn ......................................................................................................... 2 5. Tên đề tài ........................................................................................................................................................ 3 6. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................................................... 3 7. Bố cục đề tài .................................................................................................................................................. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC CAM LÂM ...................... 4 1.1. ĐẶC DIỂM LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC HUYỆN CAM LAM ..........................4 1.1.1. Đặc điểm tự nhiên - xã hội ............................................................................................................... 4 1.1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối ......................................................................................................... 4 a. Nguồn điện ................................................................................................................................................ 5 b. LƯới điện ................................................................................................................................................... 5 1.2. PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN ......................................................................................7 1.2.1. Các vị trí liên lạc giữa các xuất tuyến ........................................................................................... 8 1.2.2. Các vị trí phân đoạn giữa các xuất tuyến ..................................................................................... 8 1.3. ĐẶC ĐIỂM VÀ YÊU CẦU CỦA PHỤ TẢI .................................................................................9 1.3.1. Đặc điểm phụ tải ................................................................................................................................. 9 a. Phụ tải tiêu dùng .................................................................................................................................... 10 b. Phụ tải công nghiệp, xây dựng........................................................................................................... 10 c. Phụ tải nông lâm nghiệp, thủy sản .................................................................................................... 10 d. Phụ tải dịch vụ du lịch .......................................................................................................................... 10 1.3.2. Yêu cầu của phụ tải .......................................................................................................................... 12 a. Chất lượng điện năng ........................................................................................................................... 12 b. Độ tin cậy cung cấp điện ..................................................................................................................... 12 1.4. NHỮNG THÁCH THỨC TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN CAM LÂM ................................................................................................................................................................... 13 1.4.1. Những điều kiện thuận lợi .............................................................................................................. 13 1.4.2. Những hạn chế của lưới phân phối ảnh hƯởng đến độ tin cậy ........................................... 14 1.4.3. Những giải pháp khắc phục ........................................................................................................... 16 a. Phương án 1............................................................................................................................................. 16 b. Phương án 2............................................................................................................................................. 17 Tóm tắt Chương 1 ........................................................................................................................................... 18 CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CẤP ĐIỆN TRONG LƯỚI ĐIỆN ........................... 20 2.1. CÁC TIÊU CHÍ TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN ............... 20 2.2. CÁC PHẦN MỀM TÍNH TOÁN ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI..................................................................................................................................................... 22 2.2.1. Phần mềm PSS/ADEPT .................................................................................................................. 22 2.2.2. Chương trình tính toán độ tin cậy cấp điện tại điện lực ......................................................... 24 2.2.3. Ưu nhược điểm của các chương trình tính toán hiện nay ..................................................... 25 Tóm tắt Chương 2 ........................................................................................................................................... 26 CHƯƠNG 3. ĐỀ XUẤT CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY ĐỂ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT LƯỚI TỐI ƯU LƯỚI ĐIỆN HUYỆN CAM LÂM ........................................... 27 3.1. ĐỀ XUẤT CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN DỰA TRÊN CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN CỦA ĐIỆN LỰC .............................................................. 27 3.1.1. Tính toán của chƯơng trình ........................................................................................................... 27 3.1.2. Giao diện chƯơng trình .................................................................................................................. 30 3.1.3. Cách vận hành chƯơng trình ......................................................................................................... 31 3.2. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN BẰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐỀ XUẤT ......................................................................................................................................................... 34 3.2.1. Kết quả tính toán phương án 1 lưới điện Cam Lâm ............................................................... 34 3.2.2. Kết quả tính toán phương án 2 lưới điện Cam Lâm ............................................................... 35 3.3. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT LƯỚI .......... 38 Tóm tắt Chương 3 ........................................................................................................................................... 41 CHƯƠNG 4. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO VẬN HÀNH HIỆU QUẢ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC HUYỆN CAM LÂM .......................................................................................................................... 43 4.1. HOÀN THIỆN TÁI CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM .............................................................................................. 43 4.2. ĐẦU TƯ, HOÀN THIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI.............................................................. 44 4.3. LẬP KẾ HOẠCH CẮT ĐIỆN CÔNG TÁC HỢP LÝ.............................................................. 44 4.4. GIẢI PHÁP NGĂN NGỪA CÁC DẠNG SỰ CỐ THƯỜNG GẶP .................................... 45 4.5. ỨNG DỤNG TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ................................................... 46 Tóm tắt Chương 4 ........................................................................................................................................... 47 KẾT LUẬN ...................................................................................................................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................50 PHỤ LỤC; QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI. BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU - SAIDI _ System Average Interuption Duration Index: Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình của hệ thống. - SAIFI _ System Average Interuption Frequency Index: Tần suất trung bình ngừng cung cấp điện của hệ thống. - MAIFI _ Momentary Average Interuption Frequency Index: Tần suất trung bình ngừng cung cấp điện thoáng qua. - EBĐ: Trạm biến áp 110kV Bán Đảo 110/22kV - 20MVA - E30: Trạm biến áp 110kV Suối Dầu 110/22kV - 2x25MVA. - E28: Trạm biến áp 110kV Cam Ranh 110/22kV - 2x25MVA - LBS _ Load Break Switch: Dao cắt có tải. - MC: Máy cắt. - DCL: dao cách ly. - LPP: LƯới phân phối. - PA: PhƯơng án DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1. Chỉ tiêu kế hoạch và thực hiện độ tin cậy các năm 2015, 2016, 2017 16 3.1 Kết quả tính toán các chỉ số độ tin cậy theo phƯơng án 1 35 3.2 Kết quả tính toán chỉ số độ tin cậy theo phƯơng án 2 36 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1. Sơ đồ nguyên lý các xuất tuyến trung áp Điện lực Cam Lâm 7 1.2. Sơ đồ kết lƯới theo phƯơng án 1 17 1.3. Sơ đồ kết lƯới theo phƯơng án 2 18 2.1. Giao diện chính phần mềm PSS/ADEPT 23 2.2. Giao diện chƯơng trình quản lý lƯới điện 24 2.3. Phân hệ chƯơng trình quản lý lƯới điện của Điên lực 24 3.1. Sơ đồ thuật toán chƯơng trình tính độ tin cậy 29 3.2. Phần mục chính nhập liệu thông tin đầu vào 30 3.3. Xem thông tin chi tiết mất điện 30 3.4. Báo cáo kết quả tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy 31 3.5. Giao diện chƯơng trình tính toán độ tin cậy 31 3.6. Nhập dữ kiện thông tin mất điện 32 3.7. Xem các thông tin chi tiết mất 32 3.8. Xem các thông tin chi tiết mất 33 3.9. Kết quả chạy tính toán độ tin cậy từ chƯơng trình xây dựng mới 34 3.10. Kết quả các chỉ tiêu độ tin cậy từ chƯơng trình Điện lực 34 3.11. Biểu đồ Saidi của phƯơng án 1, phƯơng án 2 39 3.12. Biểu đồ Saifi của phƯơng án 1, phƯơng án 2 39 3.13. Biểu đồ Maifi của phƯơng án 1, phƯơng án 2 39 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN KẾT LƯỚI TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN CAM LÂM Học viên: Phan Nam Chung Chuyên ngành: Kỹ thuật điện TrƯờng Mã số: Khóa K33 Đại học Bách Khoa – ĐHĐN Tóm tắt: Luận văn giới thiệu kiến thức cơ bản tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện SAIDI, SAIFI, MAIFI của lƯới điện phân phối và đề xuất các phƯơng án kết lƯới giúp nâng cao năng lực cấp điện, hiệu quả vận hành lƯới điện và độ tin cậy cung cấp điện cho khu vực huyện Cam Lâm, tỉnh Khánh Hòa. Đề tài xây dựng đƯợc chƯơng tình tính toán độ tin cậy cấp điện bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic dựa theo chƯơng trình quản lý lƯới điện (OMS) của Tổng công ty điện lực miền Trung. ChƯơng trình đề xuất hỗ trợ việc tính toán các chỉ số độ tin cậy, phân tích số liệu, thông tin mất điện khách hàng trên từng xuất tuyến từ đó tạo cơ sở dữ liệu thống kê tin cậy cho lƯới điện. Căn cứ vào đó, đề tài đã đề xuất lựa chọn đƯợc phƯơng án kết lƯới tối Ưu cho lƯới điện phân phối huyện Cam Lâm. Ngoài ra, luận văn cũng đã đề xuất các giải pháp khác nhƯ: hoàn thiện lƯới điện, lập kế hoạch công tác cắt điện hợp lý, ngăn ngừa sự cố và ứng dụng tự động hóa nhằm mục đích nâng cao vận hành hiệu quả, độ tin cậy trong quá trình cung cấp điện. Từ khóa - Độ tin cậy cấp điện, chỉ số độ tin cậy, chƯơng trình tính toán. THE OPTIMAL NETWORK CONFIGULATION OF CAM LAM DISTRIBUTION GRID Abstract - The thesis introduces basic knowledge to calculate reliability criteria such as SAIDI, SAIFI, and MAIFI of distribution grid and proposes configuration networks to improve the capacity, the efficiency and the reliability of Cam Lam distribution network at Khanh Hoa province. A reliability computer program of Visual Basic was built in this thesis based on the Outage Management System (OMS) program of the Electrical Central Power. The proposed program supports the reliability calculation, data analysis, and customer blackout information on each feeder of the grid. Based on that, the optimal configuration network solution for Cam Lam distribution grid has proposed. Besides, other solutions such as grid automation, outage planning, grid investment… also suggested for the purpose of improving operational efficiency and reliability in the power network. Keywords - Power reliability, reliability index, computer programming 1 MỞ ĐẦU Độ tin cậy cung cấp điện là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lƯợng điện năng, chất lƯợng cung cấp dịch vụ cho khách hàng sử dụng điện. Chất lƯợng điện năng ngoài đáp ứng yêu cầu các thông số kỹ thuật cơ bản về điện áp, tần số, sóng hài... cũng cần phải đảm bảo các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện nhƯ: tính liên tục, độ ổn định, an toàn, giảm thiểu thời gian mất điện và khôi phục cấp điện nhanh cho khách hàng khi có sự cố xảy ra trên hệ thống lƯới điện. Nhận thức đƯợc tầm quan trọng của việc thực hiện các chỉ tiêu kế hoạch sản xuất kinh doanh đƯợc giao nhƯ chỉ tiêu về giảm tổn thất, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, hàng năm ngành điện luôn quan tâm đầu tƯ, nâng cấp cải tạo nguồn, lƯới đáp ứng nhu cầu phát triển phụ tải, nâng cao chất lƯợng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện. Riêng đối với lƯới điện phân phối trung áp 22 kV khu vực huyện Cam Lâm đƯợc xây dựng từ những trƯớc năm 1999 chủ cấp điện cho các khu vực vùng nông thôn. LƯới điện Cam Lâm có cấu trúc chủ yếu vận hành hình tia, bán kính cấp điện dài, tiết diện dây dẫn nhỏ, thiết bị đóng cắt, phân đoạn còn nhiều hạn chế, chƯa đồng bộ và chƯa tự động hóa cao đã ảnh hƯởng không nhỏ đến việc cung cấp điện cho khách hàng do không còn phù hợp với tốc độ phát triển phụ tải và tính chất phụ tải trong giai đoạn hiện nay. Trong đó, đặc biệt tuyến 471-EBD hiện cấp điện cho các phụ tải quan trọng nhƯ sân bay Cam Ranh, các phụ tải lớn các khách sạn, Resort nghỉ dƯỡng cao cấp thuộc khu du lịch Bắc bán đảo Cam Ranh dọc đại lộ Nguyễn Tất Thành và trung tâm hành chính huyện Cam Lâm luôn trong tình trạng bị quá tải, sự cố thƯờng xuyên xảy ra đã ảnh hƯởng không nhỏ đến việc cấp điện cho khách hàng. TrƯớc yêu cầu cấp thiết để đảm bảo cấp điện ổn định, liên tục và từ thực tế hiện trạng vận hành nguồn, lƯới điện, Điện lực Câm Lâm trong các năm qua đã cho xây dựng cải tạo, nâng cấp, lắp đặt hoàn thiện hệ thống nguồn, lƯới với mục đích nâng cao năng lực cấp điện cho toàn bộ các phụ tải lớn quan trọng nhƯ sân bay Cam Ranh, khu du lịch Bắc Bán đảo Cam Ranh, khu hành chính huyện Cam Lâm, đặc biệt đƯa vào vận hành kịp thời xuất tuyến 479-EBĐ mục đích kết lƯới sản tải một phần cho tuyến 471-EBĐ để nâng cao năng lực cấp điện cho các phụ tải lớn dọc Đại lộ Nguyễn Tất Thành và sân bay Cam Ranh. Sau khi đƯa xuất tuyến 479-EBĐ vào vận hành khai thác với cơ sở hạ tầng, cấu trúc lƯới điện hiện trạng cũ và mới, cũng nhƯ mức độ quan trọng của phụ tải cần thiết phải tính toán tìm giải pháp kết lƯới hợp lý cho hệ thống lƯới điện phân phối và lựa chọn phƯơng thức vận hành cơ bản tối Ưu cho các xuất tuyến 471-EBĐ, 479-EBĐ và 475-E30 để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. 2 Xuất phát từ các lý do nêu trên, đề tài tập trung “Nghiên cứu đề xuất phương án kết lưới tối ưu cho lưới điện phân phối huyện Cam Lâm để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện”. Đây cũng là một vấn đề thƯờng xuyên đƯợc các cán bộ kỹ sƯ, điều độ viên, nhân viên vận hành lƯới điện phân phối quan tâm nghiên cứu. 1. Lí do chọn đề tài - Xuất phát từ yêu cầu đảm bảo cung cấp điện cho khách hàng với chất lƯợng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện. - Nâng cao độ tin cậy cho lƯới điện tốt sẽ hạn chế thiệt hại do việc gián đoạn cung cấp điện, đồng thời đem lại hiệu quả cao trong sản xuất kinh doanh điện năng. - Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lƯới điện phân phối đƯợc đặt ra trong giai đoạn hiện nay nhƯ một yêu cầu cấp thiết nhằm phục vụ cho việc phát triển kinh tế - xã hội tại địa phƯơng. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu, đề xuất phƯơng án kết lƯới nâng cao độ tin cậy cho lƯới điện huyện Cam Lâm. - Xây dựng chƯơng trình tính toán độ tin cậy, áp dụng tính toán cho các xuất tuyến 471-EBĐ, 479-EBĐ và 475-E30. - Đánh giá phƯơng pháp tính toán độ tin cậy bằng các chƯơng trình tính toán độ tin cậy. So sánh kết quả các phƯơng án và lựa chọn phƯơng án kết lƯới tối Ưu để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện - Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lƯới điện, chất lƯợng điện năng cho cung cấp cho khách hàng. 3. Đối tƯợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƯợng nghiên cứu: lƯới điện phân phối 22kV lƯới điện Điện lực Cam Lâm quản lý vận hành. - Phạm vi nghiên cứu: đề tài chủ yếu tập trung nghiên cứu tính toán kết lƯới cho ba xuất tuyến 471-EBD, 479-EBĐ và 475-E30 theo các phƯơng án đề xuất, nhằm nâng cao năng lực cấp điện, đảm bảo độ ổn định tincậy trong quá trình vận hành và chất lƯợng cung cấp điện năng cho khu vực địa bàn huyện Cam Lâm. 4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn - Hệ thống hóa một cách khoa học các lý thuyết về vận hành tối Ưu lƯới điện phân phối nhƯ tái cấu trúc lƯới điện, bố trí điểm đặt các thiết bị đóng cắt….Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể đƯợc sử dụng nhƯ tài liệu tham khảo cho công tác vận hành tối Ưu lƯới điện phân phối. - Đề tài nghiên cứu xuất phát từ thực tế hiện tại của lƯới điện phân phối huyện Cam Lâm hiện nay, kết quả sau khi nghiên cứu tính toán có ý nghĩa thực tiễn và có thể 3 áp dụng để tính toán thiết kế, vận hành lƯới điện phân phối cho khu vực khác địa bàn huyện Cam Lâm. 5. Tên đề tài Tên đề tài: “Nghiên cứu đề xuất phương án kết lưới tối ưu cho lưới điện phân phối huyện Cam Lâm để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện”. 6. PhƯơng pháp nghiên cứu Sử dụng phƯơng pháp nghiên cứu và thực nghiệm: PhƯơng pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo trình,…viết về vấn đề tính toán xác định các chỉ tiêu độ tin cậy. - PhƯơng pháp thực nghiệm: Sử dụng chƯơng trình EXCEL, phần mềm lập trình VISUAL BASIC xây dựng chƯơng trình làm công cụ hỗ trợ tính toán thống kê, phân tích dữ liệu. Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện cho từng xuất tuyến từ đó đƯa ra các giải pháp nâng cao hiệu quả trong công tác sản xuất, vận hành lƯới điện Điện lực Cam Lâm. 7. Bố cục đề tài Căn cứ mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu đề tài đƯợc bố cục luận văn nhƯ sau: Ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội dung của luận văn đƯợc biên chế thành 4 chƯơng: ChƯơng 1: Tổng quan lƯới điện phân phối Điện lực Cam Lâm ChƯơng 2: Tính toán độ tin cậy cấp điện trong lƯới điện ChƯơng 3: Đề xuất chƯơng trình tính toán độ tin cậy để lựa chọn giải pháp kết lƯới tối Ưu lƯới điện huyện Cam Lâm. ChƯơng 4: Các giải pháp nâng cao vận hành hiệu quả lƯới điện huyện Cam Lâm 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC CAM LÂM 1.1. ĐẶC DIỂM LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHU VỰC HUYỆN CAM LAM 1.1.1. Đặc điểm tự nhiên - xã hội Huyện Cam Lâm mới đƯợc thành lập vào năm 2007, có diện tích tự nhiên xấp 2 xỉ 550,26km với dân số vào khoảng 105.759 ngƯời (năm 2014). Về mặt địa lý, toàn bộ huyện phía đông giáp biển Đông, phía bắc giáp huyện Diện Khánh, phía Tây giáp huyện Khánh Sơn, phía Nam giáp thành phố Cam Ranh. Huyện Cam Lâm quản lý hành chính gồm 13 xã và 01 thị trấn, thị trấn Cam Đức là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa của huyện. Khí hậu Cam Lâm tƯơng đối ôn hòa, do nằm ở khu vực duyên hải Nam Trung bộ nên thƯờng có 2 mùa r rệt: mùa nắng và mùa mƯa. Mùa mƯa ngắn, thƯờng k o dài từ giữa tháng 9 đến giữa tháng 12 dƯơng lịch, tập trung vào 2 tháng 10 và tháng 11, chiếm khoảng 75 tổng lƯợng mƯa cả năm. Những tháng còn lại là mùa nắng. Giờ 0 nắng hàng năm trung bình 2.600 giờ và nhiệt độ trung bình năm là 26.7 C. Cơ cấu kinh tế chủ yếu là công nghiệp và dịch vụ – du lịch và sản xuất nông lâm, thủy sản với tỷ trọng: - Dịch vụ – du lịch: 20,56%. - Công nghiệp – xây dựng: 41,43%. - Nông – lâm – thủy sản: - Hoạt động khác: 6,23%. 31,78%. 1.1.2. Đặc điểm lƯới điện phân phối LƯới điện phân phối khu vực huyện Cam Lâm trải dài trên 13 xã, 01 thị trấn, đi qua nhiều khu vực có địa hình tƯơng đối đa dạng và phức tạp, chạy dọc biển, đồi núi, đồng bằng để cung cấp điện phục vụ nhu cầu nhu cầu sinh hoạt, sản xuất của địa phƯơng. Ngoài ra, trên địa bàn còn có các khu phụ tải tập trung nhƯ khu CN Suối Dầu và khu du lịch nghĩ dƯỡng cao cấp Bãi Dài thuộc Bắc Bán đảo Cam Ranh, khu trung tâm hành chính huyện. Sản lƯợng điện thƯơng phẩm tăng trƯởng hàng năm khoảng 14 , năm 2016 mức tiêu thụ điện là 187 triệu kWh chiếm 10 trong toàn sản lƯợng điện của Công ty Cổ phần điện lực Khánh Hòa. Tính đến ngày 31/05/2017, Điện lực Cam Lâm (ĐLCL) có khối lƯợng quản lý bao gồm: 11 xuất tuyến có cấp điện áp 22kV với tổng chiều dài khoảng 299km 01 xuất tuyến có cấp điện áp 35kV tổng chiều dài 3,1km 5 530MBA của 456 TBA với tổng công suất đặt 134 MVA. Các thông tin về nguồn, lƯới điện của điện lực Cam Lâm nhƯ sau: a. Nguồn điện Đến thời điểm hiện nay, về cơ bản lƯới điện phân phối huyện Cam Lâm hầu hết đã chuyển sang vận hành ở cấp điện áp 22kV và có thể nhận điện từ 3 trạm biến áp 110kV: - Trạm 110kV Suối Dầu E30 (110/35/23kV) - Trạm 110kV Bán Đảo EBĐ (110/23/11kV) - Trạm 110kV Cam Ranh E28 110/35/23kV) b. - 2x25MVA. - 1x25MVA. - 2x25MVA. Lưới điện LƯới điện 35kV chủ yếu làm nhiệm vụ chuyên tải công suất phát từ nhà máy đƯờng Cam Ranh đến trạm biến áp 110kV Cam Ranh E28 và một số trạm biến áp khách hàng có công suất lớn. LƯới điện 22kV phần lớn mới đƯợc cải tạo đồng thời xây dựng mới nên chất 2 lƯợng tốt, các đƯờng trục sử dụng dây bọc XLPE có tiết diện lớn từ 150mm trở lên và bán kính cung cấp điện hợp lý. Chúng đƯợc chia thành các xuất tuyến nhỏ nối liên kết với nhau bằng các dao cách ly hay các máy cắt liên lạc. Nguồn cung cấp chính là trạm 110kV Bán Đảo (EBĐ), trạm 110kV Suối Dầu (E30), trạm 110kV Cam Ranh (E28) (xem sơ đồ ở phụ lục 1). * Trạm 110kV Suối Dầu (E30) có 6 xuất tuyến 22kV: - Tuyến 471: Cấp cho khu vực phụ tải phía Nam huyện Cam Lâm và liên lạc chuyển tải công suất với tuyến 473-E32 trạm 110kV E32 Diên Khánh. Tổng chiều dài toàn tuyến 15km, trục chính là 6,5km với 34 trạm biến áp phụ tải có công suất đặt 7,8 MVA. - Tuyến 473: trục chính xuất tuyến này đi song song với tuyến 474-E30 trên cùng một trụ và cấp điện cho 23 trạm biến áp phụ tải 22/0,4kV với công suất đặt 2,5 MVA. Tổng chiều dài trục chính là 4,8km và toàn tuyến là 51km. Tuyến 473 liên lạc với 475E32 trạm 110kV E32 Diên Khánh. - Tuyến 474: Cấp cho 44 trạm biến áp phụ tải 22/0,4kV cụm khu công nghiệp Suối Dầu với tổng công suất đặt là 9,32 MVA. Tổng chiều dài toàn tuyến là 5,2km, trong đó chiều dài trục chính là 3,4km. - Tuyến 475: Với tổng chiều dài toàn tuyến là 27,74km, đƯờng trục 10,89km, tuyến 475 cấp điện cho 59 trạm biến áp 22/0,4kV có tổng công suất đặt là 9,3 MVA. Liên lạc với tuyến 471-EBĐ qua cầu dao 475-E30/108, 475-E30/65-71. 6 - Tuyến 476: với chiều dài trục chính là 6,34km, đƯợc phân đoạn bằng 1 cầu dao liên lạc với tuyến 477-E30 tại trụ 476-E30/42. Tuyến 476 chỉ cấp điện cho 38 trạm biến áp cụm khu công nghiệp Suối Dầu với tổng công suất đặt 21,8 MVA. - Tuyến 477: với tổng chiều dài toàn tuyến là 4,29km trong đó chiều dài trục chính là 1,83km, liên lạc với tuyến 476-E30 qua cầu dao tại trụ 476-E30/44. Tuyến 477 chỉ cấp điện cho 35 trạm biến áp khu công nghiệp Suối Dầu với tổng công suất đặt 21,7 MVA. * Trạm 110kV Bán Đảo (EBĐ) có 3 xuất tuyến 22kV Trạm EBĐ cấp điện cho khu vực phía Đông, phía Bắc huyện Cam Lâm với các phụ tải đặc điểm nhƯ sau: - Tuyến 471: cấp điện cho 50 trạm biến áp phụ tải có tổng công suất đặt 15,75MVA. Với chiều dài toàn tuyến dài 87,9km, trục chính dài 8,1km. Tuyến 471EBĐ liên lạc với tuyến 473-EBT qua cầu dao 471-EBĐ-473-EBT/20-191, tuyến 479EBĐ qua cầu dao 471-EBĐ/20-18-1, liên lạc tuyến 475-E30 qua cầu dao 471-EBĐ/7120 và 471-EBĐ/67-32A, liên lạc qua tuyến 471-E28 qua cầu dao liên lạc 471EBĐ/136. - Tuyến 473: Có cấu trúc hình tia cấp điện cho 49 trạm biến áp phụ tải thuộc khu vực thị trấn Cam Đức, xã Cam Thành Bắc tổng công suất đặt 14,07MVA và chiều dài trục chính gần 10,3km. Liên lạc qua tuyến 475-E28 qua cầu dao 473-EBĐ/129. - Tuyến 479: Cấp điện cho 26 trạm biến áp 22/0,4kV là xuất tuyến mới đƯợc xây dựng đƯa vào vận hành tháng 5 năm 2017, tổng công suất đặt 16,1 MVA. Chiều dài toàn tuyến 13,4km, trục chính 4,9km, tuyến có thể đƯợc nối vòng với tuyến 471-EBĐ để tăng khả năng cung cấp điện trong các trƯờng hợp cần thiết qua cầu dao 471479EBD/20-18-1. Ngoài ra tuyến 479-EBD có thể kết nối với tuyến 479-CC qua cầu dao tại trụ 479EBD-479-CC/82 để cấp cho sân bay Cam Ranh và khu quân sự quân cảng Cam Ranh. * Trạm 110kV Cam Ranh (E28) có 2 xuất tuyến 22kV Trạm E28 chủ yếu cấp điện cho khu vực phía Nam huyện Cam Lâm và huyện Khánh Sơn với các đặc điểm nhƯ sau: - Tuyến 471: Với chiều dài trục chính là 11,5km, toàn tuyến là 18,35km, cấp điện cho 34 trạm phụ tải với tổng công suất đặt là 4,87 MVA. Cùng với tuyến 471-EBĐ hình thành nên một mạch vòng nối liền giữa thanh cái 22kV trạm E28 với thanh cái 22kV trạm EBĐ. - Tuyến 477: Cấp điện cho 42 trạm biến áp phụ tải 22/0,4kV thuộc xã Cam PhƯớc Tây và toàn bộ huyện Khánh Sơn có tổng công suất đặt 11,57MVA. Với chiều 7 dài toàn tuyến gần 40,6km, trục chính dài 26,4km. Tuyến 477-E28 duy nhất đến thời điểm hiện tại không có kết nối vòng liên lạc với xuất tuyến khác. Tuy hầu hết các xuất tuyến 22kV lƯới phân phối khu vực huyện đƯợc kết mạch vòng với nhau nhƯ đã trình bày ở trên, nhƯng trong thực tế cũng nhƯ các lƯới phân phối thông thƯờng, chủ yếu chúng đƯợc vận hành hở dƯới dạng hình tia và dạng xƯơng cá. Để tăng cƯờng độ tin cậy cấp điện lƯới điện phân phối, các xuất tuyến hình tia đƯợc kết với nhau bằng các máy cắt và các DCL liên lạc. Tuy nhiên, vấn đề phối hợp bảo vệ rơle và việc quản lý vận hành gặp không ít khó khăn. Do đặc thù lịch sử để lại nên các xuất tuyến cấp điện cho phụ tải dân dụng và sinh hoạt có bán kính cấp điện lớn, nhiều nhánh rẽ. Điều này gây ra tổn thất điện năng cao, xác suất xảy ra sự cố lớn và làm mất điện trên diện rộng. Sơ đồ nguyên lý các xuất tuyến của Điện lực Cam Lâm đƯợc trình bày ở hình 1.1. Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý các xuất tuyến trung áp Điện lực Cam Lâm 1.2. PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN LƯới điện Điện lực Cam Lâm có phƯơng thức kết dây giữa các xuất tuyến nhƯ sau: 8 1.2.1. Các vị trí liên lạc giữa các xuất tuyến - Xuất tuyến 471-EBĐ: liên lạc với xuất tuyến 479-EBĐ tại vị trí cột 471479EBĐ/20-18-1 (DCL, RE đang mở) và liên lạc với xuất tuyến 475-E30 tại vị trí cột 471-EBD-475-E30/67-32A (DCL, LBS đang mở), tại vị trí 471-EBD-475-E30/71-20 (DCL, RE đang mở), liên lạc với xuất tuyến 471-E28 tại vị trí 471-EBD-471-E28/136 (DCL, LBS đang mở). - Xuất tuyến 479-EBĐ liên lạc với xuất tuyến 471-EBĐ tại vị trí cột 471479EBĐ/20-18-1 (DCL, RE đang mở) và liên lạc với xuất tuyến 479-CC tại vị trí cột 479-EBD-479CC/82 (DCL, LBS đang cắt). - Xuất tuyến 473-EBĐ: liên lạc với xuất tuyến 475-E28 tại vị trí cột 473EBĐ475E28/209 (DCL, LBS đang mở). - Xuất tuyến 471-E30 liên lạc với xuất tuyến 473-E32 tại vị trí cột 471E30473E32/88 (DCL, LBS đang mở) và liên lạc với xuất tuyến 473-E30 tại vị trí cột 471473E30/64-2 (DCL, LBS đang cắt). - Xuất tuyến 473-E30 liên lạc với xuất tuyến 475-E32 tại vị trí cột 473E30475E32/46 (DCL, LBS đang mở), liên lạc với xuất tuyến 473-E30 tại vị trí cột 471473E30/64-2 (DCL, LBS đang cắt), liên lạc với xuất tuyến 474, 476, 477-E30 lần lƯợt tại các vị trí cột 473-474E30/7 (DCL đang cắt), 473-476E30/7-1 (DCL đang cắt), 473477E30/11 (DCL đang cắt). - Xuất tuyến 475-E30 liên lạc với xuất tuyến 471-EBĐ tại vị trí cột 471EBĐ475E30/71-20 (DCL, RE đang đóng) và tại vị trí cột 471EBĐ-475E30/67-32A (DCL, LBS đang cắt). - Xuất tuyến 476-E30 liên lạc với xuất tuyến 473-E30 tại vị trí cột 473476E30/7-1 (DCL đang mở) và liên lạc với xuất tuyến 477-E30 tại vị trí cột 476477E30/42 (DCL, LBS đang cắt). - Xuất tuyến 477-E30 liên lạc với xuất tuyến 473-E30 tại vị trí cột 473477E30/11 (DCL đang mở) và liên lạc với xuất tuyến 476-E30 tại vị trí cột 476477E30/42 (DCL, LBS đang cắt). - Xuất tuyến 471-E28 liên lạc với xuất tuyến 471-EBD tại vị trí cột 471E28471EBĐ/136 (DCL, LBS đang mở). - Xuất tuyến 477-E28 vận hành độc lập không có liên lạc với các xuất tuyến khác. 1.2.2. Các vị trí phân đoạn giữa các xuất tuyến - Phân đoạn xuất tuyến 471-EBĐ tại 02 vị trí: tại vị trí cột 471-EBĐ/64 (DCL, kèm LBS đang đóng) và vị trí cột 471-EBD/72 (FCO đang đóng). 9 - Phân đoạn xuất tuyến 473-EBĐ tại 03 vị trí: tại vị trí cột 473-EBĐ/59 (DCL kèm LBS đang đóng), 473-EBĐ/144 (DCL đang đóng) và vị trí cột 473-EBĐ/185 (DCL đang đóng). - Phân đoạn xuất tuyến 479-EBĐ tại 01 vị trí: tại vị trí cột 479-EBĐ/37 (DCL kèm LBS đang đóng). - Phân đoạn xuất tuyến 471-E30 tại 01 vị trí: tại vị trí cột 471-E30/48 (DCL kèm LBS đang đóng). - Phân đoạn xuất tuyến 473-E30: Không có phân đoạn - Phân đoạn xuất tuyến 474-E30 tại 01 vị trí: tại vị trí cột 474-E30/21 (DCL đang đóng). - Phân đoạn xuất tuyến 475-E30 tại 01 vị trí: tại vị trí cột 475-E30/60 (DCL kèm RE đang đóng). - Phân đoạn xuất tuyến 476-E30 tại 01 vị trí: tại vị trí cột 476-E30/27 (DCL đang đóng). - Phân đoạn xuất tuyến 477-E30: Không có phân đoạn - Phân đoạn xuất tuyến 471-E28 tại 02 vị trí: tại vị trí cột 471-E28/59 (DCL kèm REC đang đóng) và tại vị trí cột 471-E28/193. - Phân đoạn xuất tuyến 477-E28 tại 3 vị trí: tại vị trí cột 477-E28/114 (FCO đang đóng), vị trí cột 477-E28/118 (DCL kèm LBS đang đóng) và vị trí cột 477E28/160 (DCL đang đóng). 1.3. ĐẶC ĐIỂM VÀ YÊU CẦU CỦA PHỤ TẢI 1.3.1. Đặc điểm phụ tải Với những đặc điểm kinh tế xã hội nhƯ đã trình bày ở trên, lƯới điện phân phối huyện Cam Lâm chủ yếu cấp cho các nhóm phụ tải sau: - Phụ tải nông, lâm nghiệp, thuỷ sản: trồng trọt, chăn nuôi và sơ chế. - Phụ tải thƯơng nghiệp, khách sạn, nhà hàng, bao gồm: văn phòng, cửa hàng, khu du lịch nghỉ dƯỡng, nhà hàng khách sạn... - Phụ tải công nghiệp, xây dựng, bao gồm: gia công, chế biến hàng may mặc, đông lạnh… để xuất khẩu. - Phụ tải tiêu dùng và các hoạt động khác. Tốc độ tăng trƯởng bình quân hàng năm của phụ tải trong giai đoạn 2010-2015 là 12,4 /năm, trong đó điện năng ngành công nghiệp tăng 12,32 /năm, điện năng phục vụ ánh sáng sinh hoạt tăng 10,25 /năm và dịch vụ thƯơng mại tăng 15,6 /năm. Năm 2016, phụ tải cực đại rơi vào tháng 7 với công suất 55MW và và phụ tải cực tiểu rơi vào tháng 11 với công suất 46MW. 10 a. Phụ tải tiêu dùng Phụ tải tiêu dùng cấp điện chủ yếu bằng các xuất tuyến 475-E30, 471-473-EBD, 471-477-E28. Sản lƯợng điện sinh hoạt chiếm 28,96 tổng sản lƯợng của Điện lực. Trong đó, các cơ quan, trƯờng học, bệnh viện chiếm sản lƯợng điện 2,96 tổng sản lƯợng của Điện lực và các khách sạn nhà hàng chiếm khoảng 26,00 tổng sản lƯợng điện của Điện lực. b. Phụ tải công nghiệp, xây dựng Các phụ tải công nghiệp lớn đƯợc qui hoạch thành những khu công nghiệp và có những xuất tuyến riêng cấp điện cho các khu vực này nhƯ tuyến: - Tuyến 471-473-E30 cấp điện khu công nghiệp Trảng É. - Tuyến 474-476-477-E30 cấp điện cho khu Công nghiệp Suối Dầu - khu công nghiệp trọng điểm của tỉnh nên các xuất tuyến này vận hành khá ổn định, phụ tải thƯờng xuyên đƯợc đảm bảo duy trì cấp điện liên tục. Sản lƯợng điện công nghiệp chiếm khoảng 47,21 trên tổng sản lƯợng của Điện lực. c. Phụ tải nông lâm nghiệp, thủy sản Phụ tải nông lâm nghiệp, thủy sản cấp điện chủ yếu bằng các xuất tuyến 471477-E28, 471-475-E30. Đặc điểm của các phụ tải này chủ yếu dùng cho sinh hoạt, chiếu sáng và tƯới tiêu. Công suất cao điểm thƯờng vào khoảng 18h đến 20h và vào các thời điểm mùa vụ thu hoạch, tƯới tiêu. Sản lƯợng điện chiếm khoảng 6,23 trên tổng sản lƯợng của Điện lực d. Phụ tải dịch vụ du lịch Phụ tải dịch vụ du lịch cấp điện chủ yếu bằng các xuất tuyến 471-473-479EBĐ. Đặc điểm của các phụ tải này chủ yếu dùng các khu du lịch, nghỉ dƯỡng, nhà hàng khách sạn, trung tâm vui chơi giải trí. Sản lƯợng điện dịch vụ chiếm khoảng 20,56 trên tổng sản lƯợng của Điện lực. Thông số kỹ thuật chính của các xuất tuyến trung áp, các trạm biến áp thuộc tuyến theo bảng sau: Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của các tuyến 22kV TT Xuất tuyến 22 kV Chiều dài trục chính (km) Trạm biến áp Đặc điểm Số lƯợng Công suất đặt (MVA) phụ tải 1 471-EBĐ 8,1 50 15,8 Khu resort, Khách sạn, nhà hàng 2 473-EBĐ 10,3 49 14,1 Trung tâm hành