Tài liệu Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối điện lực lệ thuỷ tỉnh quảng bình

MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT THÔNG TIN TIẾNG ANH DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ...........................................................................................1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................2 4. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................................2 5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn ......................................................................2 6. Kết quả đạt được ..................................................................................................2 7. Tên đề tài .............................................................................................................2 8. Bố cục luận văn: ..................................................................................................2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ĐỊA BÀN ĐIỆN LỰC LỆ THỦY QUẢN LÝ ................4 1.1. Tổng quát về lưới điện phân phối: ....................................................................4 1.1.1. Về lưới điện: ...............................................................................................4 1.1.2. Về phụ tải điện ...........................................................................................7 1.2. Khái quát về huyện Lệ Thủy và tình hình cung cấp điện: ..............................10 1.2.1. Khái quát về đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội của huyện Lệ Thuỷ: ...10 1.2.2. Tình hình cung cấp điện hiện tại trên địa bàn Điện lực Lệ Thủy quản lý: ............................................................................................................................11 1.2.3. Trạm biến áp 110 kV Lệ Thủy (E72) .......................................................12 1.2.4. Trạm biến áp 110 kV Vĩnh Linh (VL) .....................................................13 1.2.5. Trạm biến áp 110 kV Áng Sơn (AS) ........................................................14 1.4. Kết luận chương 1 ...........................................................................................14 CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN VÀ DỰ PHÒNG CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY ...................................................................................................................................15 2.1. Phương thức vận hành cơ bản hiện tại của LĐPP Điện lực Lệ Thủy .............15 2.1.1. Trạm biến áp 110 kV Lệ Thủy (E72) .......................................................15 2.1.2. Trạm biến áp 110 kV Vĩnh Linh (VL) .....................................................16 2.1.3. Trạm biến áp 110 kV Áng Sơn (AS) ........................................................16 2.2. Phương thức vận hành dự phòng hiện tại của LĐPP Điện lực Lệ Thủy ........17 2.2.1. Khi mất điện lưới quốc gia .......................................................................17 2.2.2. Khi sự cố TBA 110kV Lệ Thủy (E72) .....................................................17 2.2.3. Khi sự cố TBA 110kV Áng Sơn (AS) .....................................................17 2.2.4. Khi sự cố TBA 110kV Vĩnh Linh (VL) ...................................................17 2.3. Kết luận chương 2 ...........................................................................................17 CHƯƠNG 3. SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TOÁN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY; TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VỚI PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU ...............................................................................................18 3.1. Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT .................................................................18 3.1.1. Khái quát chung........................................................................................18 3.1.2. Tính toán về phân bố công suất ................................................................19 3.1.3. Tính toán điểm mở tối ưu (TOPO) ...........................................................23 3.1.4. Tối ưu hoá việc lắp đặt tụ bù (CAPO) .....................................................25 3.1.5. Các bước thực hiện khi ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT .....................28 3.1.6. Các thuận lợi và khó khăn trong sử dụng phần mềm PSS/ADEPT .........29 3.2. Các số liệu đầu vào phục vụ cho việc tính toán lưới điện ..............................29 3.2.1. Phương pháp công suất tiêu thụ trung bình ..............................................30 3.2.2. Phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải đặc trưng ......................................30 3.2.3. Kết luận ....................................................................................................33 3.3. Các tiêu chí để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy ...........................................................................................34 3.4. Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy ...........................................................................................35 3.4.1. Tính toán cho phương thức vận hành cơ bản hiện tại ..............................35 3.4.2. Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu ........................41 3.5. Trình tự kết quả chạy TOPO của phần mềm PSS/ADEPT ............................42 3.6. Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành dự phòng cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy ...................................................................................................44 3.6.1. Khi sự cố TBA 110kV Lệ Thủy (E72) .....................................................45 3.6.2. Khi sự cố TBA 110kV Áng Sơn (AS) .....................................................45 3.6.3. Khi sự cố TBA 110kV Vĩnh Linh (VL) ...................................................45 3.7. Tính toán bù công suất phản kháng trên lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy với sơ đồ phương thức vận hành cơ bản tối ưu ............................................46 3.7.1. Đặt vấn đề .................................................................................................46 3.7.2. Khảo sát tình hình bù hiện trạng ..............................................................46 3.7.3. Các yêu cầu tính toán ...............................................................................47 3.7.4. Tính toán phân bố công suất ban đầu .......................................................47 3.7.5. Tính toán bù kinh tế cho LĐPP ................................................................48 3.8. Kết luận chương 3 ...........................................................................................55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................60 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................62 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN, QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI. TRANG TÓM TẮT THÔNG TIN TIẾNG ANH TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THUỶ TỈNH QUẢNG BÌNH Học viên: Đặng Ngọc Tiến - Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 - Khóa: 34 - Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - Lưới điện phân phối giữ một vai trò quan trọng trong khâu phân phối điện năng. Do đó, để lưới điện phân phối vận hành tin cậy, chất lượng và đạt hiệu quả cao là một vấn đề luôn được quan tâm và đặt lên hàng đầu. Sơ đồ kết lưới hiện nay tại Điện lực Lệ Thuỷ chưa được tối ưu dẫn đến tổn thất công suất còn cao, chưa đáp ứng được các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật. Vì vậy, đề tài “Tinh toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thuỷ tỉnh Quảng Bình” nhằm mục đích nghiên cứu, tính toán, lựa chọn các phương án và đề xuất giải pháp vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thuỷ. Luận văn đã thực hiện nghiên cứu và sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán phân bố công suất, điểm mở tối ưu và bù công suất phản kháng đảm bảo điện áp tại các nút của lưới điện phân phối nằm trong giới hạn cho phép. Trên cơ sở đó có hướng đề xuất giải pháp vận hành để tổn thất công suất trên lưới là nhỏ nhất. Từ khóa – Lưới điện phân phối; Tổn thất công suất; Công suất phản kháng; Phương thức vận hành; Phần mềm PSS/ADEPT, …. CALCULATING AND SUGGESTING THE OPTIMAL OPERATION METHOD FOR LE THUY POWER DIVISION’S DISTRIBUTION NETWORK IN QUANG BINH PROVINCE Abstract – Distribution networks hold a very important role in power distribution. Therefore, the distribution network operation reliability, quality and high efficiency is a matter of constant attention and priority. Current grid diagrams at Le Thuy Power have not been optimized resulting in high capacity losses that do not meet economic and technical criteria. Therefore, the topic "Calculating and selecting the optimum operation method for the distribution network of Le Thuy power plant in Quang Binh province" aims to study, calculate and select solutions and propose solutions optimal distribution network for electricity Le Thuy. The dissertation has conducted research and used PSS / ADEPT software to calculate power distribution, optimum open point and reactive power compensation to ensure the voltage at the nodes of the distribution grid is within the limits given allowed. Based on that, it is suggested that the operation solution to minimize power losses on the grid. Key words – Electricity distribution grid; Power loss; Reactive power; Operation method; PSS / ADEPT software, …. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT E72 : Trạm biến áp 110kV Lệ Thuỷ AS : Trạm biến áp 110kV Áng Sơn LĐPP : Lưới điện phân phối CSPK : Công suất phản kháng TC : Trạm cắt MBA : Máy biến áp TBA : Trạm biến áp DCL : Dao cách ly LTD : Dao cách ly đường dây FCO : Cầu chì tự rơi LBS(L) : Dao cắt có tải XT : Xuất tuyến CS : Công suất TA : Trung áp HA : Hạ áp TA+HA : Trung áp kết hợp Hạ áp TTĐN : Tổn thất điện năng ĐTCCCĐ : Độ tin cậy cung cấp điện SCADA : Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. BTBD : Bảo trì bảo dưỡng SAIDI : Chỉ số về thời gian mất điện trung bình của lưới điện phân phối SAIFI : Chỉ số về số lần mất điện kéo dài trung bình của lưới điện phân phối MAIFI : Chỉ số về số lần mất điện thoáng qua trung bình của lưới điện phân phối DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Công suất và tổn thất công suất trên các xuất tuyến ở phương thức vận hành hiện tại, chế độ phụ tải cực đại ...................................................35 Bảng 3.2. Công suất và tổn thất công suất trên các xuất tuyến ở phương thức vận hành hiện tại, chế độ phụ tải trung bình ..............................................36 Bảng 3.3. Công suất và tổn thất công suất trên các xuất tuyến ở phương thức vận hành hiện tại, chế độ phụ tải cực tiểu ..................................................37 Bảng 3.4. Điện áp thấp nhất trên các xuất tuyến ở chế độ vận hành hiện tại, phụ tải cực đại ..................................................................................................39 Bảng 3.5. Điện áp thấp nhất trên các xuất tuyến ở chế độ vận hành hiện tại, phụ tải trung bình .............................................................................................40 Bảng 3.6. Điện áp thấp nhất trên các xuất tuyến ở chế độ vận hành hiện tại, phụ tải cực tiểu.................................................................................................41 Bảng 3.7. Các mạch vòng hiện có trên LĐPP Điện lực Lệ Thủy .............................42 Bảng 3.8. Vị trí điểm mở tối ưu của phương thức vận hành cơ bản .........................43 Bảng 3.9. Công suất và tổn thất công suất trên các xuất tuyến sau khi chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu ứng với chế độ phụ tải cực đại ...............43 Bảng 3.10. Công suất và tổn thất công suất khi 476 AS cấp 474E72, 478 E72 và MC 486 Sen Nam cấp cho 476E72 .....................................................45 Bảng 3.11. Công suất và tổn thất công suất khi 474 E72 và 478 E72 cấp cho 476 AS ........................................................................................................45 Bảng 3.11a. Công suất và tổn thất công suất khi 476 E72 cấp cho MC 486 Sen Nam .............................................................................................................46 Bảng 3.12: Tổn thất công suất ban đầu của các xuất tuyến trạm 110kV Lệ Thuỷ và Áng Sơn ...............................................................................................47 Bảng 3.13: Hệ số bù k ...............................................................................................50 Bảng 3.14: Vị trí bù và dung lượng bù phía trung áp kết hợp với hạ áp ..................52 Bảng 3.15: Vị trí bù và dung lượng bù phía trung áp kết hợp với hạ áp sau khi kiểm tra quá bù .............................................................................................53 Bảng 3.16: Tổn thất sau bù trung áp kết hợp với hạ áp ............................................54 Bảng 3.17. Điện áp thấp nhất trên các xuất tuyến sau khi chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu và bù CSPK ứng với chế độ phụ tải cực đại .........55 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ đơn giản của một xuất tuyến LĐPP trung áp trên không .................6 Hình 1.2. Sơ đồ lưới phân phối cáp ngầm trung áp ....................................................7 Hình 1.3. Đồ thị phụ tải ngày đêm và đồ thị phụ tải kéo dài ......................................8 Hình 3.1. Thuật toán xác định điểm mở tối ưu (TOPO) ...........................................24 Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán tối ưu hóa vị trí lắp đặt tụ bù .......................................26 Hình 3.3a: Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải công nghiệp ................................31 Hình 3.3b. Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải thương nghiệp, dịch vụ ..............32 Hình 3.3c. Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải nông nghiệp ................................32 Hình 3.3d. Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm dân sư sinh hoạt .....................................33 Hình 3.3e. Đồ thị phụ tải đặc trưng nhóm phụ tải cơ quan, văn phòng ....................33 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Sự phát triển của Ngành điện đi cùng với sự phát triển của đất nước, sự biến động của Ngành điện sẽ mang lại những ảnh hưởng không nhỏ đến tình hình kinh tế, chính trị, xã hội của một Quốc gia. Trong thời kỳ hội nhập kinh tế quốc tế, vai trò của Ngành điện ngày càng đặc biệt quan trọng, là tiên phong đi đầu trong sự phát triển của Quốc gia đó. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế, xã hội, giáo dục, quốc phòng của tỉnh Quảng Bình, bộ mặt của huyện Lệ Thủy cũng đã có những sự thay đổi nhanh chóng, đặc biệt trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ, kinh doanh. Sản lượng điện của huyện Lệ Thủy tăng trưởng trung bình hằng năm tăng khoảng từ 8% đến 10%, lưới điện càng ngày càng được mở rộng và hiện đại hóa. Điều này dẫn đến nhu cầu sử dụng điện cũng tăng cao, trong đó chất lượng điện năng và khả năng cung cấp điện ổn định, tin cậy được đặt lên hàng đầu. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng của khách hàng mà vẫn đảm bảo hiệu quả kinh tế trong vận hành, đòi hỏi Điện lực Lệ Thủy phải có sự tính toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối (LĐPP) đang quản lý. Trước những nhu cầu thực tiễn nêu trên cùng với mong muốn tính toán, phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật lưới điện phân phối có độ chính xác cao hơn dựa trên phần mềm PSS/ADEPT nhằm chọn ra phương thức vận hành tối ưu cho LĐPP Điện lực Lệ Thủy hiện tại, tính toán bù công suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu. Từ đó đưa ra một số giải pháp để hoàn thiện hơn nữa kết dây của hệ thống nhằm đảm bảo vận hành lưới điện tin cậy và linh hoạt, nâng cao chất lượng điện năng, đặc biệt là giảm thiểu tổn thất công suất truyền tải trên đường dây. 2. Mục đích nghiên cứu: - Tính toán và phân tích để lựa chọn phương thức vận hành cơ bản tối ưu nhằm đảm bảo tổn thất công suất ∆P trong mạng là bé nhất đồng thời đảm bảo điện áp tại các nút nằm trong giới hạn cho phép. - Tính toán, phân tích lựa chọn phương thức vận hành dự phòng hợp lý nhất khi lưới điện bị sự cố hoặc cắt điện công tác máy biến áp (MBA) nguồn nhằm phục vụ cho công tác quản lý vận hành được tốt nhất, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. 2 - Tính toán bù công suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu phục vụ cho công tác vận hành. - Đề xuất một số giải pháp để hoàn thiện kết dây hiện tại nhằm làm cho lưới điện có tính linh hoạt cao trong vận hành, nâng cao chất lượng và hiệu quả trong cung cấp điện. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy. - Phạm vi nghiên cứu: Tính toán và phân tích các phương thức vận hành của LĐPP huyện Lệ Thủy. Qua đó, chọn ra phương thức vận hành tối ưu, tính toán bù công suất phản kháng ứng với phương thức vận hành tối ưu và đề ra giải pháp để hoàn thiện kết dây hiện có nhằm phục vụ cho công tác quản lý vận hành, đáp ứng nhu cầu tăng trưởng của phụ tải. 4. Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp giữa lý thuyết và thực tế: Nghiên cứu lý thuyết về các vấn đề liên quan đến vận hành LĐPP; tìm hiểu thực tế về LĐPP Điện lực Lệ Thủy và sử dụng công cụ phù hợp (đề xuất sử dụng phần mềm PSS/ADEPT) để tính toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho LĐPP Điện lực Lệ Thủy. 5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn: Luận văn đề xuất phương thức vận hành một cách khoa học, hợp lý cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy đáp ứng được các mục tiêu đề ra. Đề tài có tính thực tiễn cao, có thể áp dụng vào thực tế cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy và có thể phát triển ứng dụng cho các lưới điện phân phối khác có tính chất tương tự. 6. Kết quả đạt được: Xây dựng được phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối huyện Lệ Thủy khi vận hành cơ bản cũng như vận hành dự phòng lúc MBA nguồn bị sự cố hoặc cắt điện công tác. 7. Tên đề tài: Căn cứ mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu, đề tài được đặt tên: “Tính toán, lựa chọn phương thức vận hành tối ưu cho lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy tỉnh Quảng Bình”. 8. Bố cục luận văn: Luận văn được bố cục thành 3 chương, gồm các phần chính như sau: 3 MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TẠI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN VÀ DỰ PHÒNG CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TOÁN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LỆ THỦY; TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG VỚI PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ĐỊA BÀN ĐIỆN LỰC LỆ THỦY QUẢN LÝ 1.1. Tổng quát về lưới điện phân phối: 1.1.1. Về lưới điện: + Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây truyền tải và phân phối điện được nối với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Do phụ tải ngày càng phát triển với tốc độ ngày càng cao, vì vậy cần xây dựng các nhà máy có công suất lớn. Vì lý do kinh tế và môi trường, các nhà máy điện được xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu. Trong khi đó các trung tâm phụ tải lại ở xa, do vậy phải dùng lưới điện truyền tải để chuyển tải điện năng đến các hộ phụ tải. Vì lý do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể cung cấp trực tiếp cho các phụ tải bằng lưới truyền tải, do vậy phải xây dựng lưới điện phân phối (LĐPP). LĐPP trung áp có các cấp điện áp 6, 10, 15, 22, 35kV phân phối điện cho các trạm biến áp phân phối trung-hạ áp, lưới hạ áp cấp điện trực tiếp cho các phụ tải hạ áp 380/220V. LĐPP có nhiệm vụ chính trong việc đảm bảo chất lượng phục vụ phụ tải, vì vậy việc nghiên cứu thiết kế, vận hành hệ thống LĐPP là hết sức quan trọng. Khi thiết kế xây dựng LĐPP phải đảm bảo các chỉ tiêu: - An toàn cho lưới điện và cho con người. - Chi phí xây dựng lưới điện là kinh tế nhất. - Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện nhất, bằng các biện pháp như có thể có nhiều nguồn cung cấp, có đường dây dự phòng, có nguồn thay thế như máy phát, cấu trúc mạng kín vận hành hở… - Vận hành dễ dàng, linh hoạt và phù hợp với việc phát triển lưới điện trong tương lai. - Đảm bảo chất lượng điện năng cao nhất về ổn định tần số và ổn định điện áp. - Đảm bảo chi phí vận hành, bảo dưỡng là nhỏ nhất. + LĐPP thường có kết dây hình tia hoặc liên kết mạch vòng trong cùng một TBA nguồn hoặc nhiều TBA nguồn với nhau. Tuy có liên kết mạch vòng nhưng hầu hết LĐPP trung áp đều vận hành hở. Mặc dù vận hành hở dẫn đến tổn thất công 5 suất và chất lượng điện áp kém hơn so với vận hành kín nhưng nó có nhiều ưu điểm như: đầu tư lưới điện rẻ hơn, yêu cầu thiết bị đóng cắt và bảo vệ rơ le đơn giản hơn, phạm vi mất điện không mở rộng…. + LĐPP có liên kết mạch vòng với nhiều TBA nguồn khác nhau, được vận hành bằng hệ thống điều khiển từ xa (trung tâm điều khiển tại phòng Điều độ) cho phép chúng ta vận hành lưới điện một cách kinh tế trong trạng thái bình thường và linh hoạt chuyển đổi trong trạng thái sự cố, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao. Điểm cắt lưới để vận hành hở được thay đổi thường xuyên trong quá trình vận hành khi đồ thị phụ tải thay đổi, sơ đồ vận hành tối ưu được máy tính điện tử tính toán ra từ các số liệu đo xa đặt trên các điểm kiểm tra của hệ thống phân phối điện. Khi xảy ra sự cố, máy tính điện tử cũng tính ngay phương án vận hành thay thế tốt nhất, nhân viên vận hành thực hiện sơ đồ tối ưu bằng các thiết bị điều khiển xa. Trong trường hợp nếu không có điều khiển và đo lường từ xa thì vẫn có thể vận hành kinh tế nhưng theo mùa trong năm. + LĐPP có thể thiết kế, vận hành trên không hoặc ngầm dưới đất. LĐPP ngầm thường xây dựng khu vực thành phố có mật độ phụ tải cao để đảm bảo mỹ quan, an toàn cung cấp điện. 1.1.1a. Lưới điện phân phối trung áp trên không: LĐPP trên không thường có cấu trúc hình tia, từ trạm nguồn có nhiều trục chính đi ra cấp điện cho từng nhóm TBA phân phối. Các trục chính được phân đoạn để tăng độ tin cậy, thiết bị phân đoạn có thể là các máy cắt Recloser hoặc các dao cắt có tải LBS hoặc dao cách ly LTD. Giữa các trục chính của một trạm nguồn hoặc của các trạm nguồn khác nhau có thể được nối liên thông để dự phòng cấp điện qua lại khi sự cố hoặc khi cắt điện để công tác. Các thiết bị đóng cắt tại phân đoạn liên lạc được mở trong khi làm việc để vận hành hở (Hình 1.1). 1.1.1b. Lưới điện phân phối cáp ngầm trung áp: LĐPP cáp ngầm trung áp được dùng ở các đô thị lớn có mật độ phụ tải cao, do đó lưới ngắn. Điều kiện ở các đô thị lớn không cho phép đi dây trên không mà phải chôn xuống đất tạo thành LĐPP cáp ngầm. LĐPP cáp ngầm đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao, hơn nữa việc tìm kiếm điểm sự cố khó khăn và sửa chữa sự cố lâu, đắt tiền. Các chỗ nối cáp được hạn chế đến mức tối đa vì xác suất hỏng chỗ nối rất cao. 6 1- Máy cắt đầu xuất tuyến 2- Máy cắt tự đóng lại (recloser) tại đầu các nhánh rẽ 3- Máy cắt tự đóng lại (recloser) tại các phân đoạn trục chính 4- Dao cách ly hoặc dao cắt có tải tại các phân đoạn Hình 1.1. Sơ đồ đơn giản của một xuất tuyến LĐPP trung áp trên không Trên Hình 1.2 là các dạng sơ đồ lưới điện phân phối cáp ngầm. Trong đó: - Hình 1.2a là sơ đồ mạch vòng kín cấp điện cho các trạm phân phối một MBA. Các trạm phân phối được đấu liên thông, mỗi MBA đều có 2 dao cách ly ở mỗi phía, MBA có thể được cấp điện từ phía nào cũng được. Bình thường nó được cấp điện từ một phía và phải có một trong những dao cách ly của đường dây được mở ra để vận hành hở. - Hình 1.2b là một dạng khác của mạch vòng kín, các trạm phân phối được cấp điện bằng hai đường dây song song. Hai đường dây có thể nối giữa hai trạm nguồn khác nhau để tạo thành mạch liên nguồn. - Hình 1.2c là sơ đồ mạch liên nguồn giữa hai trạm trung gian. Mạch liên nguồn nếu muốn vận hành kín thì lưới trung áp phải có cấu trúc tương thích, điều này khó thực hiện cho nên lưới liên nguồn phải vận hành hở. 7 - Hình 1.2d dùng trong trường hợp khi trạm biến áp nguồn xa trung tâm phụ tải. Khi đó, dùng hai đường dây cung cấp đến trạm cắt đặt tại trung tâm phụ tải, các đường dây phân phối xuất phát từ trạm cắt này. Hình 1.2. Sơ đồ lưới phân phối cáp ngầm trung áp 1.1.2. Về phụ tải điện 1.1.2.1. Đặc điểm của phụ tải điện Phụ tải điện có các đặc điểm sau: - Biến thiên theo quy luật ngày đêm tạo ra đồ thị phụ tải ngày đêm. Các phụ tải có tính chất giống nhau thì có đồ thị phụ tải ngày đêm giống nhau, cùng một phụ tải nhưng trong những ngày khác nhau có đồ thị phụ tải ngày đêm khác nhau, người ta phân biệt phụ tải ngày đêm của các ngày làm việc trong tuần (từ thứ 2 đến thứ 6), ngày nghỉ cuối tuần và ngày lễ. - Tại một thời điểm, phụ tải trong các ngày đêm khác nhau biến thiên ngẫu nhiên quanh giá trị trung bình, theo phân phối chuẩn. - Phụ tải biến đổi theo tần số và điện áp tại điểm đấu nối vào lưới điện - Phụ tải có tính chất mùa (phụ thuộc vào mùa mưa hoặc mùa khô). - Trong những tháng khác nhau, phụ tải có giá trị khác nhau. - Phụ tải biến thiên mạnh theo thời tiết, đặc biệt là nhiệt độ môi trường.[1]. 8 1.1.2.2. Các đặc trưng của phụ tải điện Phụ tải biến đổi không ngừng theo thời gian, theo quy luật của sinh hoạt cũng như sản xuất. Quy luật này được đặc trưng bởi đồ thị ngày đêm và đồ thị kéo dài. b) Hình 1.3. Đồ thị phụ tải ngày đêm và đồ thị phụ tải kéo dài - Đồ thị phụ tải ngày đêm: diễn tả công suất theo từng giờ của ngày đêm theo đúng trình tự thời gian, đồ thị phụ tải ngày đêm gồm có đồ thị công suất tác dụng và đồ thị công suất phản kháng yêu cầu. Trên Hình 1.3a là đồ thị phụ tải tác dụng ngày đêm của các trạm phân phối hoặc trạm trung gian. Ta thấy trên đồ thị có hai điểm cực đại vào buổi sáng và buổi tối gọi là các đỉnh. Đồ thị phụ tải ngày đêm của thành phố và nông thôn đỉnh tối thường là lớn hơn và trùng với đỉnh của đồ thị phụ tải toàn hệ thống điện gọi là công suất đỉnh và thời gian xảy ra công suất đỉnh gọi là thời gian cao điểm (khoảng từ 17-22h). Còn trong đồ thị phụ tải công nghiệp đỉnh ngày có thể lớn hơn đỉnh tối. Công suất thấp nhất thường xảy ra vào lúc nửa đêm đến sáng (khoảng từ 05h) do sinh hoạt và sản xuất đều giảm. Đồ thị phụ tải ngày đêm có nhiều loại dùng cho các mục đích khác nhau: + Đồ thị phụ tải trung bình: là trung bình cộng của các đồ thị phụ tải trong năm, mùa, tháng hoặc tuần dùng để tính nhu cầu điện năng và lập kế hoạch cung cấp điện năng. + Đồ thị phụ tải các ngày điển hình: như ngày làm việc, ngày chủ nhật, ngày lễ,… để lập kế hoạch sản xuất, tính toán điều áp ,… 9 + Đồ thị phụ tải kéo dài: muốn xét sự diễn biến của phụ tải trong khoảng thời gian dài như: tuần lễ, tháng, quý hay năm thì đồ thị phụ tải ngày đêm không thích hợp nữa. Lúc này người ta dùng đồ thị phụ tải kéo dài. Đó là các đồ thị phụ tải ngày đêm trong khoảng thời gian xét được sắp xếp lại, công suất được sắp xếp theo thứ tự giảm dần từ gốc toạ độ cho đến Pmin , mỗi giá trị công suất có thời gian dài bằng tổng thời gian kéo dài của chúng trong thực tế (như Hình 1.3b) [1]. 1.1.2.3. Yêu cầu của phụ tải đối với hệ thống điện Người dùng điện đòi hỏi ở hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy. Các yêu cầu chất lượng điện năng được định lượng cụ thể và có tính pháp định mà hệ thống điện phải thoả mãn. Còn độ tin cậy cung cấp điện có tính thoả hiệp giữa hệ thống điện và người dùng điện. a) Chất lượng điện năng: Gồm chất lượng tần số và điện áp. * Chất lượng tần số: Được đánh giá bằng: - Độ lệch tần số so với tần số định mức: ∆f = ( f - fđm )100/ fđm - Độ dao động tần số: đặc trưng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của tần số khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn hơn 1%/s * Chất lượng điện áp: Được đánh giá bằng: - Độ lệch điện áp so với điện áp định mức: δU= U-U U dm *100 [%] dm δU phải thoả mãn điều kiện: δU- ≤ δU ≤ δU+ δU- , δU+ là giới hạn dưới và trên của độ lệch điện áp - Điện áp cao hoặc thấp quá giới hạn cho phép so với điện áp định mức sẽ dẫn đến làm giảm tuổi thọ hoặc năng suất công tác của thiết bị, làm hỏng sản phẩm, nếu thấp quá thì có thể thiết bị sẽ không làm việc được. - Độ dao động điện áp: sự biến thiên nhanh của điện áp được cho bởi công thức: ΔU= U max - U min *100 [%] U dm Tốc độ biến thiên từ Umax đến Umin không nhỏ hơn 1%/s Dao động điện áp gây dao động ánh sáng, gây nhiễu ti vi, radio và các thiết 10 bị điện tử,… - Độ không đối xứng: phụ tải các pha không đối xứng dẫn đến điện áp các pha không đối xứng, sự không đối xứng này được đặc trưng bởi thành phần thứ tự nghịch U2 của điện áp. - Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu quả công tác và tuổi thọ của thiết bị dùng điện, giảm khả năng tải của lưới điện và tăng tổn thất điện năng. - Độ không sin: các thiết bị dùng điện có đặc tính phi tuyến như MBA không tải, bộ chỉnh lưu, thyristor,… làm biến dạng đường đồ thị điện áp làm cho nó không còn là hình sin nữa, xuất hiện các sóng hài bậc cao Uj, Ij. Các sóng hài bậc cao này góp phần làm giảm điện áp trên đèn điện và thiết bị sinh nhiệt, làm tăng tổn thất sắt từ trong động cơ, tổn thất điện môi trong cách điện, tăng tổn thất trong lưới điện, làm nhiễu thiết bị điện tử,… - Độ tin cậy cung cấp điện: - Độ tin cậy cung cấp điện là độ liên tục cung cấp điện tính bằng thời gian và số lần mất điện trung bình năm cho một hộ dùng điện và các chỉ tiêu khác đạt giá trị hợp lý chấp nhận được cho cả phía người dùng điện và hệ thống điện. - Độ tin cậy cung cấp điện được đảm bảo nhờ kết cấu của hệ thống điện. Thông thường hệ thống điện đảm bảo độ tin cậy rất cao ở những nút chính của hệ thống (có liên lạc với nhiều nguồn) và ở các nút phụ (có ít nhất hai nguồn). Sau đó, từ các nút này cấu trúc lưới điện phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải. Theo chỉ tiêu độ tin cậy, phụ tải được chia làm hai loại: phụ tải có tính chất chính trị-xã hội cao hoặc rất cao được đảm bảo độ tin cậy đặc biệt, các phụ tải khác được phân loại theo thiệt hại kinh tế khi mất điện [1]. 1.2. Khái quát về huyện Lệ Thủy và tình hình cung cấp điện: 1.2.1. Khái quát về đặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội của huyện Lệ Thuỷ: Lệ Thủy là huyện nằm ở phía nam của tỉnh Quảng Bình. Đây là một huyện có ba mặt giáp sông, biển. Phía Nam tiếp giáp với tỉnh Quảng Trị, phía Tây giáp với nước Cộng hòa Dân chủ nhân dân Lào, phía Bắc giáp với huyện Quảng Ninh và phía Đông giáp biển. Lệ Thủy có suối nước khoáng Bang, và là mảnh đất sản sinh ra nhiều anh hùng của dân tộc, đặc biệt là vị tướng Giáp (Đại tướng Võ Nguyên Giáp). Huyện gồm 02 thị trấn là Kiến Giang và Lệ Ninh và 26 xã An Thủy, Phong Thủy, Lộc Thủy, Xuân Thủy, Liên Thủy, Tân Thủy, Dương Thủy, Mỹ Thủy, Thái Thủy, Sen Thủy, Hưng Thủy, Cam Thủy, Thanh Thủy, Hồng Thủy, Ngư Thủy Bắc, Ngư Thủy Trung, Ngư Thủy Nam, Mai Thủy, Phú Thủy, Sơn Thủy, Trường Thủy, 11 Văn Thủy, Hoa Thủy, Kim Thủy, Ngân Thủy, Lâm Thủy. Lệ Thủy là huyện có vị trí thuận lợi về phát triển kinh tế, có đường Quốc lộ 1A; Quốc lộ 15A, đường Hồ Chí Minh nhánh Đông và nhánh Tây, có đường sắt Bắc - Nam đi qua suốt chiều dài của huyện; 02 đường tỉnh lộ 10 và 16 đi ngang nối các Quốc lộ; huyện có 8 tuyến đường nội huyện dài 97km, 28/28 xã thị trấn có đường ô tô đến trung tâm xã. Lệ Thủy có đường bờ biển dài, trải dài qua 3 xã là Ngư Thủy Bắc, Ngư Thủy Trung, Ngư Thủy Nam là một lợi thế lớn để phát triển kinh tế biển, trong đó nghề khai thác, chế biến thủy sản và du lịch biển phát triển mạnh, hằng năm cung cấp hàng trăm tấn cá, mực phục vụ cho nhân dân trong và ngoài tỉnh Quảng Bình. Một lợi thế khác của huyện Lệ Thủy là có cánh đồng trải dài, phì nhiêu, nổi tiếng với câu “Nhất Đồng Nai, nhì hai huyện”. Trong nhiều năm qua, huyện đã có nhiều giải pháp như phát triển trồng trọt kết hợp chăn nuôi, hình thành các vùng chuyên canh sản xuất có quy mô lớn và hiệu quả cao. Ngoài ra, Lệ Thủy còn có tiềm năng phát triển lâm nghiệp, đặc biệt là các cây công nghiệp như keo, tràm, cao su… Ưu thế vượt trội của huyện Lệ Thủy là có nhiều danh lam thắng cảnh đẹp như: suối nước khoáng Bang, khe nước lạnh, …và nhiều di tích lịch sử, văn hóa như chùa Hoằng Phúc, lăng mộ Nguyễn Hữu Cảnh, nhà lưu niệm đại tướng Võ Nguyên Giáp, … Đây là điều kiện thuận lợi để huyện phát triển ngành du lịch, dịch vụ chất lượng cao. Lệ Thủy cũng được thiên nhiên ưu đãi với nhiều nguồn lợi tự nhiên lớn, góp phần phát triển nhiều ngành công nghiệp khai thác như: khai thác titan khu vực Sen Thủy và Ngư Thủy Nam, khia thác đá xã Sơn Thủy. 1.2.2. Tình hình cung cấp điện hiện tại trên địa bàn Điện lực Lệ Thủy quản lý: Điện lực Lệ Thủy là đơn vị trực thuộc Công ty Điện lực Quảng Bình, được giao nhiệm vụ cung cấp điện phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế-chính trị, xã hội và đời sống nhân dân trên địa bàn huyện Lệ Thủy. Khối lượng quản lý lưới điện tính đến tháng 7 năm 2018 [5]: - Đường dây trung áp trên không 22kV: 423,56 km. - Cáp ngầm trung áp 22kV: 1,15 km. - Đường dây hạ áp 0,4kV: 850,66 km. - Trạm biến áp phụ tải: 399 trạm với tổng dung lượng: 81.973 kVA. - Số lượng khách hàng sử dụng điện: 42.550 khách hàng. 12 - Kết quả thực hiện các chỉ tiêu kinh doanh điện năm 2017 [3]: + Điện thanh cái: 135.0900.000 kWh, tăng 26,3% so với năm 2016. + Điện thương phẩm: 128.650.000 kWh, đạt 109,9% kế hoạch được giao và tăng 29,4% so với năm 2016. + Giá bán điện bình quân: 1.561,07 đồng/kWh, cao hơn 1,07 đồng/kWh so kế hoạch được giao và giảm 28,42 đồng/kWh so cùng kỳ năm trước. + Tỷ lệ thu tiền điện Króc: 100,98% cao hơn kế hoạch năm 1,18% và tăng 0,34% so cùng kỳ năm trước. + Tỷ lệ điện dùng để truyền tải và phân phối (tổn thất điện năng): Năm 2017, Điện lực thực hiện 4,76% thấp hơn kế hoạch giao của PC Quảng Bình là 0,27% và thấp hơn 2,27% so với cùng kỳ năm 2016. + Chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện: - MAIFI sự cố: thực hiện 3,819 lần/KH 4,37 lần, giảm 0,499 lần so với năm 2016. - SAIDI sự cố: thực hiện 67,971 phút/KH 157,9 phút, giảm 18,3 phút. - SAIFIsự cố: thực hiện 1,235 lần/KH 4,596 lần, giảm 0,079 lần. - MAIFI BTBD: thực hiện 0 lần/KH 0,04 lần - SAIDI BTBD: thực hiện 818,031 phút/KH 803,212 phút, giảm 438,729 phút. - SAIFI BTBD: thực hiện 4,061 lần/KH 4,5 lần, giảm 0,014 lần Lưới điện phân phối Điện lực Lệ Thủy được cung cấp điện bằng hai TBA 110kV là TBA 110kV Lệ Thủy (E72) gồm 5 xuất tuyến và TBA 110kV Áng Sơn (AS) gồm 4 xuất tuyến, trong đó có 2 xuất tuyến là 476 và 478 AS cấp điện cho huyện Lệ Thủy. Ngoài ra, tại Điện lực Lệ Thủy còn có 1 tuyến đường dây nhận điện từ xuất tuyến 486 Vĩnh Linh - TBA 110kV Vĩnh Linh. 1.2.3. Trạm biến áp 110 kV Lệ Thủy (E72) 1.2.3.1. Xuất tuyến 471 E72 Cấp điện cho các phụ tải khu vực thôn Thanh Mỹ xã Thanh Thủy, khu vực Cam Liên xã Cam Thủy và toàn bộ xã Ngư Thủy Bắc (bao gồm các phụ tải nuôi tôm). Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 474 E72 qua L93 Thanh Thủy (cắt) và L131 Cam Liên (cắt). Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 4711E72 như trong phụ lục 1.1. 13 1.2.3.2. Xuất tuyến 472 E72 Cấp điện cho các phụ tải khu vực các thôn Lệ Bình, Mai Sơn, Thái Xá, Trooc Vực xã Mai Thủy; thôn Thống Nhất, Mỹ Trạch xã Mỹ Thủy; thôn Tiền Thiệp và một phần thôn Xuân Bồ xã Xuân Thủy; toàn bộ xã Văn Thủy, Trường Thủy và các bản Cây Bông, Cồn Cùng, làng TNLN xã Kim Thủy. Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 478 E72 qua DCL 35-2 Châu Xá (cắt) và DCL 1-4 Lệ Bình (đóng). Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 472 E72 như trong phụ lục 1.2. 1.2.3.3. Xuất tuyến 474 E72 Cấp điện cho các phụ tải khu vực trung tâm huyện Lệ Thủy bao gồm TT Kiến Giang, các xã Xuân Thủy (trừ thôn Tiền Thiệp), An Thủy, Lộc Thủy, Phong Thủy, Liên Thủy, Cam Thủy (trừ khu vực Cam Liên), xã Thanh Thủy (trừ thôn Thanh Mỹ). Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 471 E72 qua L93 Thanh Thủy (cắt), L131 Cam Liên; liên lạc với xuất tuyến 476 E72 qua DCL 212-4 Hưng Thủy (cắt); liên lạc với xuất tuyến 473 TC Mỹ Đức qua L92 Tiểu Vùng 8 (cắt). Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 474 E72 như trong phụ lục 1.3. 1.2.3.4. Xuất tuyến 476 E72 Cấp điện cho các phụ tải khu vực phía nam huyện Lệ Thủy bao gồm các xã Mỹ Thủy (trừ thôn Thống Nhất, Mỹ Trạch), Dương Thủy, Tân Thủy, Thái Thủy, Hưng Thủy, Ngư Thủy Trung và các thôn Sen Thượng, Sen Đông, Xóm Dum xã Sen Thủy. Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 474 E72 qua DCL 212-4 Hưng Thủy (cắt); liên lạc với MC 486 Sen Nam qua DCL 309-4 Sen Hạ (cắt). Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 476 E72 như trong phụ lục 1.4. 1.2.2.5. Xuất tuyến 478 E72 Cấp điện cho các phụ tải khu vực xã Phú Thủy (trừ thôn Tam Hương), các thôn Lê Xá, Châu Xá xã Mai Thủy và các bản Khe Khế, Khe Sứt, Bắc Khe Bang, Chuôn, An Bai xã Kim Thủy. Xuất tuyến này liên lạc với xuất tuyến 472 E72 qua L35 Châu Xá (cắt). Sơ đồ nguyên lý của xuất tuyến 478 E72 như trong phụ lục 1.5. 1.2.4. Trạm biến áp 110 kV Vĩnh Linh (VL) 1.2.4.1. Máy cắt 486 Sen Nam: Đây là xuất tuyến nhận điện từ xuất tuyến 486 Vĩnh Linh trạm 110kV Vĩnh Linh của Công ty Điện lực Quảng Trị. Xuất tuyến này cấp điện cho các phụ tải khu vực xã Ngư Thủy Nam, các thôn Sen Hạ, Sen Nam, Sen Trung, Trầm Kỳ, Thanh