Luận văn đã nghiên cứu, phân tích, đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối khu vực quận Bình Thủy - thành phố Cần Thơ dựa trên các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy lưới điệ
Sự cần thiết đề tài
Gián đoạn cung cấp điện có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng về chính trị, xã hội và kinh tế cho quốc gia Đối với các phụ tải, việc đảm bảo cung cấp điện ổn định và tin cậy là rất quan trọng để tránh những tác động tiêu cực này.
Nhằm phát triển ngành điện theo hướng đa dạng hóa sở hữu và hình thành thị trường điện trong nước, Nhà nước sẽ giữ độc quyền trong khâu truyền tải và chi phối sản xuất, phân phối điện Việc nâng cao chất lượng cung cấp điện là yếu tố quyết định hàng đầu đối với các Công ty Điện lực khi tham gia vào thị trường bán buôn điện cạnh tranh.
Chất lượng cung cấp điện không chỉ phụ thuộc vào điện áp và tần số mà còn cần đảm bảo tính liên tục trong việc cung cấp điện cho khách hàng, điều này vô cùng quan trọng.
Trong những năm gần đây, tốc độ tăng trưởng phụ tải tại Cần Thơ, đặc biệt là quận Bình Thủy, tăng cao, đòi hỏi nâng cấp lưới điện phân phối Mặc dù đã có sự phát triển kinh tế, sơ đồ kết lưới hiện tại vẫn chưa tối ưu, với nhiều tuyến dây cung cấp lượng khách hàng lớn nhưng lưới điện 22kV chưa được đầu tư hoàn chỉnh Lưới điện 22kV của Điện lực Bình Thủy có kết nối mạch vòng và vận hành hở, nhưng hạ tầng vẫn chưa hoàn thiện, còn tồn tại đường dây hình tia và mạch vòng không thể cấp điện qua lại do hạn chế về tiết diện dây dẫn và bán kính cấp điện, dẫn đến độ tin cậy cung cấp điện chưa đảm bảo.
Nghiên cứu và xây dựng giải pháp lắp đặt thiết bị phân đoạn trên trục chính là cần thiết để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và giảm thời gian ngừng cung cấp điện cho lưới điện phân phối quận Bình Thủy Điều này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang tính thực tiễn cao, đáp ứng yêu cầu cấp thiết trong việc cải thiện hệ thống điện.
Mục tiêu
Nghiên cứu và phát triển giải pháp lắp đặt thiết bị phân đoạn trên trục chính nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện và giảm thời gian ngừng cung cấp điện cho lưới điện phân phối tại quận Bình Thủy Giải pháp này sẽ tạo cơ sở để áp dụng cho các khu vực có lưới điện phân phối tương tự.
Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế
Một số nghiên cứu trong nước:
Nghiên cứu chỉ số độ tin cậy cung cấp điện tại Điện lực Thanh Khê, thành phố Đà Nẵng, nhằm đánh giá hiệu suất và chất lượng dịch vụ điện Bài viết tập trung vào việc phân tích các chỉ số như thời gian mất điện, tần suất sự cố và độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện, từ đó đưa ra những giải pháp cải thiện hiệu quả cung cấp điện cho người dân Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ điện và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cộng đồng.
Bài nghiên cứu của Đinh Thành Việt và Trần Hồng Quân, đăng trên tạp chí khoa học và công nghệ Đại học Đà Nẵng số 7(92) năm 2015, tập trung vào việc phân tích các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện tại Điện lực Thanh Khê, Đà Nẵng Nghiên cứu này được thực hiện theo Thông tư 32 của Bộ Công thương, dựa trên tiêu chuẩn IEEE 1366-2012.
Điện lực Thanh Khê đã tiến hành tính toán và phân tích các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện, xác định các nguyên nhân chính ảnh hưởng đến độ tin cậy này Dựa trên phân tích, các giải pháp cải thiện các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện đã được đề xuất Bên cạnh đó, tính khả thi của những giải pháp này trong quản lý vận hành lưới điện phân phối tại Điện lực Thanh Khê cũng được xem xét Cuối cùng, hiệu quả của các giải pháp được áp dụng nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện đã được xác định.
2- Đánh giá độ tin cậy hệ thống điện phức tạp bằng phương pháp mô phỏng và các biện pháp rút ngắn thời gian tính toán
Công trình nghiên cứu của Trần Kỳ Phúc, Vũ Toàn Thắng (Bộ Công Thương) và Lã Minh Khánh, Lê Thị Thanh Hà (Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội) đã được công bố trong Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam, số 20 năm 2014.
Nghiên cứu này áp dụng phương pháp mô phỏng Monte Carlo để đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện phức tạp Các biện pháp rút ngắn thời gian tính toán đã được xây dựng thông qua việc sử dụng kỹ thuật xử lý song song phân tán và áp dụng thuật toán di truyền, giúp giảm đáng kể thời gian đánh giá độ tin cậy của hệ thống.
Một số nghiên cứu quốc tế:
1- Reliability analysis of power distribution network
Nghiên cứu của các tác giả Akhikpemelo, Eyibo, and Adey, Khoa Kỹ thuật Điện/Điện tử, Học viện Hàng hải Nigeria, Oron, Nigeria, được xuất bản ngày 28/11/2016
Trong nội dung nghiên cứu đã sử dụng phần mềm phân tích để phân tích và đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối
2- Reliability Analysis in Distribution system
Công trình nghiên cứu của Likhitha R và Manjunatha A, viện công nghệ Sri Krishna, Bangalore, Karnataka Bài báo ISSN-2349-5162 được công bố vào tháng 5 năm 2019
Nội dung nghiên cứu trình bày hai phương pháp tính chỉ số độ tin cậy: phân tích và mô phỏng Nghiên cứu đã cung cấp dữ liệu so sánh phụ tải cao điểm của máy biến áp qua các tháng, độ tin cậy của trạm biến áp, và thời gian mất điện theo lịch cũng như đột xuất trong vòng 2 năm Từ những phân tích này, nghiên cứu đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy của hệ thống.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu phương pháp đánh giá hiệu quả dựa trên dữ liệu lịch sử liên quan đến việc thu thập và phân tích số liệu về tình trạng mất điện của hệ thống và khách hàng.
Sử dụng phần mềm ETAP để phân tích và đánh giá các chỉ số độ tin cậy dựa trên số liệu thực tế, từ đó đề xuất các giải pháp hiệu quả nhằm cải thiện những chỉ số này.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Nghiên cứu này áp dụng phần mềm ETAP để phân tích và tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy trong cung cấp điện, đồng thời đánh giá thiệt hại do ngừng cung cấp điện cho lưới điện phân phối 22kV Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả vận hành và quản lý lưới điện.
Đề tài nghiên cứu tập trung vào việc tính toán và đánh giá các giải pháp nhằm nâng cao độ tin cậy trong sản xuất kinh doanh của Điện lực Bình Thủy Qua đó, đề tài sẽ góp phần quan trọng trong việc hoàn thành các chỉ tiêu chung của Công ty Điện lực thành phố Cần Thơ.
Mô hình này có thể được áp dụng thực tiễn tại các Công ty Điện lực khác nhằm đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện hiện tại.
Cấu trúc của luận văn
Chương 1 Hiện trạng lưới điện phân phối quận Bình Thủy
Chương 2 trình bày về độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối tại quận Bình Thủy, trong khi Chương 3 tập trung vào việc tính toán độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối do Điện lực Bình Thủy quản lý.
Chương 4 Giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI QUẬN BÌNH THỦY
Khái quát chung về quận Bình Thủy
1.1.1 Về vị trí địa lý
Quận Bình Thủy, cách trung tâm thành phố Cần Thơ 7 km, được thành lập vào năm 2004 theo Nghị định số 05/2004/NĐ-CP Quận bao gồm 8 phường trực thuộc: Trà Nóc, Trà An, An Thới, Bùi Hữu Nghĩa, Thới An Đông, Bình Thủy, Long Tuyền và Long Hoà Với diện tích tự nhiên 70,60 km² và dân số 172.317 người, quận Bình Thủy giáp huyện Bình Tân (tỉnh Vĩnh Long) ở phía đông và bắc, quận Ô Môn ở phía tây, và quận Ninh Kiều cùng huyện Phong Điền ở phía nam.
Quận Bình Thủy, thuộc khu đô thị Ninh Kiều - Bình Thủy, nổi bật với các công trình lịch sử quan trọng trong trung tâm thành phố Cần Thơ Hiện nay, quận đóng vai trò là đầu mối giao thông chiến lược, kết nối quốc tế qua đường hàng không và đường thủy, với sân bay Cần Thơ và các cảng như Hoàng Diệu, Trà Nóc Ngoài ra, quận còn là nơi tập trung nhiều trường Đại học, Cao đẳng và các cơ quan chính phủ quan trọng, góp phần thúc đẩy sự phát triển của thành phố.
1.1.2 Khái quát quy hoạch quận Bình Thủy
Phát huy tiềm năng và lợi thế để thúc đẩy tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ, đảm bảo chất lượng và hiệu quả, nâng cao sức cạnh tranh và phát triển bền vững Kinh tế chuyển dịch theo hướng công nghiệp - thương mại, dịch vụ - nông nghiệp đô thị, phấn đấu trở thành địa phương dẫn đầu trong công nghiệp hóa, hiện đại hóa và đô thị hóa Hình thành cửa ngõ giao lưu thương mại quốc tế cho thành phố Cần Thơ, giữ vị trí chiến lược về kinh tế, quốc phòng và an ninh trong khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
Xây dựng quận Bình Thủy thành đô thị văn minh, hiện đại, với vai trò là trung tâm kinh tế, giáo dục - đào tạo và văn hóa bảo tồn di tích lịch sử của thành phố Quận cũng sẽ trở thành đầu mối quan trọng về giao thông vận tải nội vùng và quốc tế, bao gồm đường bộ, đường thủy và hàng không Đây sẽ là một cực phát triển, thúc đẩy mạnh mẽ quá trình đô thị hóa toàn thành phố.
Kinh tế quận Bình Thủy phát triển dựa trên các ngành công nghiệp công nghệ cao và chất lượng Đây là trung tâm của công nghiệp, du lịch, cảng, dịch vụ hàng không, thương mại, nông nghiệp đô thị và giáo dục - đào tạo Hạ tầng kỹ thuật và xã hội của khu vực được xây dựng đồng bộ và hiện đại, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội cũng như nhu cầu của người dân.
Phát triển công nghiệp nhanh chóng với trọng tâm vào các ngành có hàm lượng chất xám và công nghệ cao, nhằm tạo ra giá trị gia tăng và nâng cao sức cạnh tranh cho sản phẩm, góp phần vào tăng trưởng kinh tế bền vững Tập trung phát triển các ngành công nghiệp phụ trợ như gia công, lắp ráp và sản xuất vật liệu tại các khu vực tiềm năng như Trà Nóc, Thới An Đông, Trà An Đồng thời, phát triển các ngành công nghiệp địa phương như chế biến nông sản, thủy sản, lương thực, thực phẩm, cơ khí và may mặc Đầu tư vào hệ thống cơ sở hạ tầng thương mại hiện đại để phục vụ tốt nhu cầu giao dịch hàng hóa Đến năm 2025, sẽ thúc đẩy xã hội hóa đầu tư xây dựng và nâng cấp các công trình thương mại, dịch vụ, phát triển nông nghiệp đô thị chất lượng và an toàn, nhằm sản xuất sản phẩm có giá trị gia tăng cao phục vụ nhu cầu tiêu dùng của cư dân trong khu vực.
Hiện trạng lưới điện
1.2.1 Qui mô lưới điện và phương thức vận hành
Quận có ba trạm biến áp 110kV cung cấp điện, bao gồm trạm Bình Thủy với công suất 63MVA, trạm Long Hòa với hai máy biến áp 40MVA mỗi máy, và trạm Công nghiệp với hai máy biến áp 63MVA mỗi máy Tổng công suất của các trạm biến áp này đạt 269MVA, tất cả đều thuộc sở hữu của ngành điện.
Các trạm biến áp được thiết kế với lưới điện 110kV theo mạch vòng, nhận điện từ hai nguồn khác nhau, đảm bảo cung cấp điện ổn định cho khu vực quận.
Ngoài đường dây 110kV mạch vòng, giữa các trạm biến áp 110kV nói trên còn có liên kết lưới điện ở cấp điện áp 22kV Cụ thể:
Giữa trạm Bình Thủy và trạm Long Hòa, các trạm có mã số 471BT, 472H, 473BT và 473LH Trong khi đó, giữa trạm Bình Thủy và trạm Công nghiệp, các mã số trạm bao gồm 471BT, 474CN, 475BT, 475CN, 480CN, 477BT, 477CN, 479BT và 479CN.
Giữa trạm Long Hòa và trạm Công nghiệp: 479LH và 473CN
Ngoài ra trên địa bàn còn có nguồn cấp điện năng lượng mặt trời áp mái với công suất không đáng kể
1.2.1.2 Lưới điện trung áp a- Đườ ng dây trung áp
Khối lượng đường dây trung áp thuô ̣c quản lý của Điện lực Bình Thủy gồm
Hệ thống phát tuyến trung áp 22kV bao gồm 19 tuyến với tổng chiều dài lên tới 188 km Trong đó, đường dây trung áp 3 pha chiếm 167,3 km, trong khi đường dây trung áp 1 pha dài 20,74 km.
Chi tiết 19 phát tuyến cụ thể như sau:
Trạm 110kV Long Hòa cung cấp điện qua Tỉnh lộ 918 và đường CMT8, đến trụ 10-CMT8-1, đánh dấu ranh giới giữa Điện lực Bình Thủy và Điện lực Ninh Kiều Hệ thống cấp điện bao gồm 01 trục chính và 11 nhánh rẽ ĐDTA, với tổng chiều dài tuyến lên tới 30,981 km.
Nhánh 1 pha: 03 nhánh, dài 2,711 km; chiếm tỷ lệ 8,75%
Nhánh 3 pha: 08 nhánh, dài 28,270 km; chiếm tỷ lệ 91,25%
Trục chính tuyến 472LH kéo dài từ trụ số 1 đến trụ 144-472LH với tổng chiều dài 10,82 km và bán kính cấp điện từ trụ 1-472LH đến 24/48-CMT8-1 là 12,41 km Tuyến này đi qua các phường Long Hòa, Bình Thủy, An Thới và Bùi Hữu Nghĩa thuộc quận Bình Thủy, đồng thời cung cấp điện cho một phần quận Ninh Kiều.
Nhận xét đánh giá: Ưu điểm: ĐDTA có bán kính cấp điện ngắn
Tuyến 472LH kết nối mạch vòng với tuyến 475CT tại trạm T159
Các nhánh rẽ trung áp 01 pha chiếm tỷ lệ 8,75%
Lưới điện một số đường dây chưa được bọc hóa
Dự án điện nhận nguồn từ trạm 110kV Long Hòa, kéo dài theo đường Đinh Công Chánh, tiếp tục qua đường Trần Quang Diệu và đường CMT8 đến trụ 10-CMT8-2, đánh dấu ranh giới giữa Điện lực Bình Thủy và Điện lực Ninh Kiều Hệ thống cấp điện bao gồm một trục chính và 12 nhánh rẽ ĐDTA, với tổng chiều dài tuyến đạt 17,35 km.
Nhánh 1 pha: 0,0 nhánh, dài 0,0 km; chiếm tỷ lệ 0%
Nhánh 3 pha: 12 nhánh, dài 17,35 km; chiếm tỷ lệ 100,0%
Trục chính tuyến 473LH từ trụ số 1-473LH đến trụ 144-473LH, đến trụ 10- CMT8-2 dài 9,5 km Tuyến 473LH đi qua phường Long Hòa, phường Bình Thủy,
Khu vực An Thới, Bùi Hữu Nghĩa thuộc quận Bình Thủy cung cấp điện cho phường Long Hòa, An Thới, Bùi Hữu Nghĩa và một phần quận Ninh Kiều.
Nhận xét đánh giá: Ưu điểm:
Tuyến 473LH có kết nối mạch vòng với tuyến 475CT ĐDTA có bán kính cấp điện ngắn
Một số đường dây điện vẫn chưa được bọc hóa, đặc biệt là ĐDTA nhánh kho cục hậu cần từ trụ 14 đến trụ 14/10, với dây dẫn trần đã vận hành nhiều năm, gây ra lo ngại về vấn đề an toàn.
Dự án cấp điện từ trạm 110kV Long Hòa sẽ đi theo Quốc lộ 91B, đến vị trí trụ 94, nằm giữa ranh giới Điện lực Bình Thủy và Điện lực Ninh Kiều Hệ thống cấp điện bao gồm một trục chính và một nhánh rẽ ĐDTA, với tổng chiều dài tuyến là 5,65 km.
Nhánh 1 pha: 0,0 nhánh, dài 0,0 km, chiếm tỷ lệ 0%
Nhánh 3 pha: 1 nhánh, dài 5,65 km, chiếm tỷ lệ 100%
Trục chính tuyến 475LH kéo dài 3,654 km từ trụ số 1 đến trụ 94-475LH, với bán kính cấp điện tương ứng Tuyến đi qua phường Long Hòa, phường Long Tuyền thuộc quận Bình Thủy, và một phần phường An Khánh, phường An Bình tại quận Ninh Kiều, giao nhau với ranh giới Bà Bộ tại trụ 94-475LH/478LH Nhận xét đánh giá cho thấy tuyến này có nhiều ưu điểm.
Tuyến 475LH có kết nối mạch vòng với tuyến 477CT tại trụ 94- 75LH/478LH ĐDTA đã được bọc hóa, bán kính cấp điện ngắn
Khuyết điểm: phụ tải trục chính truyền tải và cung cấp điện chủ yếu cho quận
Dự án cấp điện từ trạm 110kV Long Hòa sẽ đi theo Tỉnh lộ 918, đến vị trí trụ 112A, nằm tại ranh giới giữa Điện lực Bình Thủy và Điện lực Phong Điền Tuyến cấp điện này bao gồm một trục chính với tổng chiều dài 4,28 km.
Nhánh 1 pha: 0,0 nhánh, dài 0,0 km; chiếm tỷ lệ 0%
Nhánh 3 pha: 01 trục chính, dài 4,28 km; chiếm tỷ lệ 100%
Tuyến 477LH có chiều dài 4,28 km, bắt đầu từ trụ số 7 và kết thúc tại trụ 112A-477LH Tuyến này đi qua phường Long Hòa, phường Long Tuyền thuộc quận Bình Thủy, và một phần của huyện Phong Điền.
Nhận xét đánh giá: Ưu điểm:
Tuyến 477LH có kết nối mạch vòng với tuyến 479LH tại trụ 112A-479LH Bán kính cấp điện ngắn
Khuyết điểm: phụ tải trục chính truyền tải và cung cấp điện chủ yếu cho 01 phần huyện Phong Điền
Nhận điện từ trạm 110kV Long Hòa, tuyến điện đi theo Quốc lộ 91B đến vị trí trụ 95, nằm trên ranh giới giữa Điện lực Bình Thủy và Điện lực Ninh Kiều Hệ thống cấp điện bao gồm 01 trục chính và 01 nhánh rẽ ĐDTA, với tổng chiều dài tuyến là 4,4 km.
Nhánh 1 pha: 0,0 nhánh, dài 0,0 km, chiếm tỷ lệ 0%
Nhánh 3 pha: 1 nhánh, dài 4,275 km, chiếm tỷ lệ 100%
Trục chính tuyến 478LH kéo dài 3,8 km từ trụ số 1 đến trụ 95-478LH, với bán kính cấp điện từ trụ 1 đến 94/11 là 4,4 km Tuyến 478LH đi qua phường Long Hòa, phường Long Tuyền thuộc quận Bình Thủy, và một phần phường An Khánh, phường An Bình tại quận Ninh Kiều, giao cắt với ranh giới Bà Bộ tại 8 trụ 95-475LH/478LH Địa bàn cung cấp điện bao gồm phường Long Hòa, phường Long Tuyền - quận Bình Thủy, và một phần phường An Khánh, phường An Bình - quận Ninh Kiều.
Nhận xét đánh giá: Ưu điểm:
Tuyến 478LH có kết nối mạch vòng với tuyến 477CT tại trụ 95- 475LH/478LH ĐDTA đã được bọc hóa, bán kính cấp điện ngắn
Khuyết điểm: phụ tải trục chính truyền tải và cung cấp điện chủ yếu cho quận
Kết luận chương
Chương 1 đã tổng quan hiện trạng lưới điện phân phối quận Bình Thủy, mô tả phương thức vận hành cung cấp điện cho từng phát tuyến Lưới điện 22kV của Điện lực Bình Thủy chủ yếu kết nối theo dạng mạch vòng và vận hành hở Tuy nhiên, cơ sở hạ tầng lưới điện vẫn chưa hoàn thiện, với nhiều đường dây hình tia và mạch vòng chưa thể cấp điện qua lại do hạn chế về tiết diện dây dẫn và bán kính cấp điện, dẫn đến độ tin cậy cung cấp điện chưa được đảm bảo.
Lưới điện 22kV hiện chỉ đáp ứng nhu cầu điện năng của các khu công nghiệp và khu vực sản xuất đã có từ lâu Đối với các khu vực mới phát triển và khu vực nông thôn, cần thiết phải đầu tư xây dựng mới và cải tạo, nâng cấp hệ thống điện để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng tăng.
ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI QUẬN BÌNH THỦY
Độ tin cậy cung cấp điện
Hệ thống điện thường gặp sự cố trong quá trình hoạt động, và tần suất xảy ra sự cố phụ thuộc vào chất lượng thiết bị, phương thức vận hành và các yếu tố khách quan Để đánh giá mức độ an toàn trong vận hành, khái niệm độ tin cậy được đưa ra Độ tin cậy được định nghĩa là xác suất thiết bị hoạt động tốt trong một chu kỳ nhất định dưới các điều kiện vận hành đã được thử nghiệm.
2.1.2 Các tham số liên quan
Một số khái niệm cơ bản liên quan đến độ tin cậy cung cấp điện như sau:
Nguồn: là các nhà máy, trạm điện có chức năng phân phối, truyền tải đến các hộ sử dụng điện của hệ thống
Phụ tải là các hộ sử dụng điện tại các điểm đấu nối trong hệ thống điện, còn được gọi là những nơi tiêu thụ điện năng Nó thể hiện khả năng tiêu thụ điện năng của một hoặc nhiều khách hàng.
Hệ thống điện phân phối: là hệ thống điện nhận điện từ lưới truyền tải sau đó truyền dẫn đến các phụ tải phía sau
Sự kiện: là thời điểm hệ thống rơi vào trạng thái đặc biệt, có thể là sự cố hoặc thực hiện công tác trên hệ thống điện
Cô lập điện cưỡng bức là tình trạng mà một phần tử không thể thực hiện các chức năng và yêu cầu kỹ thuật do sự tác động của một sự kiện nào đó hoặc do lỗi trong bản chất của phần tử đó, dẫn đến việc buộc phải tiến hành cô lập.
Thiết bị đóng cắt là những công cụ quan trọng trong lưới điện phân phối, cho phép thực hiện việc đóng cắt bằng tay, tự động hoặc thông qua động cơ Các loại thiết bị này bao gồm máy cắt, Recloser, FCO và dao cách ly, đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện.
Ngừng cấp điện là hiện tượng mất điện xảy ra tại một hoặc nhiều khách hàng, tùy thuộc vào cấu trúc của hệ thống và các sự kiện liên quan đến điểm đấu nối và điểm phân phối.
Thời gian ngừng cung cấp điện là khoảng thời gian từ khi ngừng cấp điện cho khách hàng đến khi điện được khôi phục trở lại Quá trình khôi phục điện diễn ra qua nhiều giai đoạn, bắt đầu bằng việc khôi phục một phần trước khi phục hồi hoàn toàn cho tất cả khách hàng.
Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối theo IEEE-1366
Tiêu chuẩn IEEE-1366, được Viện các kỹ sư điện và điện tử (IEEE) ban hành lần đầu năm 1998 và cập nhật vào các năm 2001, 2003, 2012 và 2019, cung cấp hướng dẫn về các chỉ tiêu độ tin cậy cho lưới điện phân phối Tiêu chuẩn này nhằm thống nhất khái niệm và phương pháp tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống điện phân phối.
Chỉ số tần suất ngừng cung cấp điện trung bình hệ thống:
Chỉ số tần suất ngưng cung cấp điện trung bình hệ thống (SAIFI) đo lường mức độ gián đoạn dịch vụ điện cho khách hàng trong một năm Chỉ số này được tính bằng cách lấy tổng số khách hàng bị ngừng cung cấp điện chia cho tổng số khách hàng được phục vụ.
𝑁 𝑖 – số khách hàng tại điểm tải thứ i
𝜆 𝑖 – tỷ lệ hỏng hóc điểm tải thứ i Đơn vị: f/customer.yr (lần/ khách hàng.năm)
Chỉ số thời gian ngừng cung cấp điện trung bình của hệ thống:
Chỉ số Thời gian Ngừng Cung cấp Điện Trung bình (SAIDI) đo lường thời gian gián đoạn điện năng trung bình mà mỗi khách hàng phải trải qua trong một năm Chỉ số này được tính bằng cách lấy tổng thời gian ngừng cung cấp điện cho khách hàng chia cho tổng số khách hàng được phục vụ.
𝑁 𝑖 – số khách hàng tại điểm tải thứ i
𝑈 𝑖 – thời gian mất điện hằng năm Đơn vị tính: hr/customer yr (giờ/khách hàng.năm)
Chỉ số tần suất trung bình ngừng cung cấp điện trung bình của khách hàng:
Chỉ số tần suất trung bình ngừng cung cấp điện của khách hàng (CAIFI) được định nghĩa là số lần gián đoạn trung bình mà mỗi khách hàng trải qua trong một năm Chỉ số này được tính bằng cách lấy tổng số khách hàng bị ngừng cung cấp điện chia cho tổng số khách hàng bị ảnh hưởng.
𝑁 𝑖 – số khách hàng tại điểm tải thứ i
𝜆 𝑖 – tỷ lệ hỏng hóc điểm tải i
𝑁 𝑖 , : số khách hàng bị ảnh hưởng
Chỉ số thời gian trung bình gián đoạn của khách hàng:
Chỉ số thời gian trung bình gián đoạn của khách hàng (CAIDI) đo lường thời gian gián đoạn trung bình mà khách hàng phải chịu trong một năm CAIDI được tính bằng cách chia tổng thời gian mất điện cho tổng số khách hàng bị ảnh hưởng.
𝑁 𝑖 – số khách hàng tại điểm tải thứ i
𝜆 𝑖 – tỷ lệ hỏng hóc điểm tải i
𝑈 𝑖 – thời gian mất điện hằng năm Đơn vị tính: hr/customer interuption (giờ/ngắt điện khách hàng)
Chỉ số Thời gian Trung bình Gián đoạn của Khách sẵn sàng (ASAI) được thể hiện dưới dạng tỷ lệ phần trăm, phản ánh thời gian mà khách hàng có điện trong năm nay hoặc trong khoảng thời gian đã định trước.
8760 – là số giờ trong 1 năm Đơn vị tính: pu (%)
Chỉ số chưa sẵn sàng:
Chỉ số chưa sẵn sàng (Avergare Service Unavailability Index - ASUI) được tính như sau:
ASUI = 1 – ASAI Đơn vị tính: pu (%)
Năng lượng không được cung cấp, ENS (Energy not suppliedindex):
EENS = Tổng số điện năng không được cung cấp bởi hệ thống
𝑃 𝑖 là tải trung bình được nối vào nút tải thứ i
Chỉ tiêu này xác định sản lượng điện bị mất đối với hệ hống trong một năm
Chỉ số thiếu điện năng trung bình AENS hay mất điện hệ thống trung bình (Average Energy not supplied index):
𝑆ố 𝑔𝑖ờ 𝑘ℎá𝑐ℎ ℎà𝑛𝑔 𝑦ê𝑢 𝑐ầ𝑢Chỉ tiêu này xác định sản lượng điện bị mất trung bình đối với một khách hàng trong một năm.
Một số phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện
2.3.1 Phương pháp đồ thị - giải tích
Phương pháp này thiết lập mối liên hệ trực tiếp giữa độ tin cậy của hệ thống và độ tin cậy của các phần tử đã biết Qua việc lập sơ đồ độ tin cậy, phương pháp sử dụng đại số Boole và lý thuyết xác suất các tập hợp để thực hiện các phép tính độ tin cậy.
Sơ đồ độ tin cậy của hệ thống được xây dựng dựa trên phân tích tác động của hỏng hóc phần tử đến hỏng hóc toàn hệ thống Sơ đồ này bao gồm các nút như nút nguồn, nút tải và các nút trung gian, kết hợp với các nhánh tạo thành mạng lưới kết nối giữa nút phát và nút tải Có thể tồn tại nhiều đường nối từ nút phát đến nút tải, mỗi đường này bao gồm nhiều nhánh nối tiếp.
Trạng thái tốt của hệ thống điện được xác định khi có ít nhất một đường nối từ nút phát đến nút tải, trong khi trạng thái hỏng xảy ra khi nút phát bị tách rời khỏi nút tải do sự cố với các phần tử Sơ đồ độ tin cậy của hệ thống có thể tương ứng hoặc không tương ứng với sơ đồ nối điện (sơ đồ vật lý), tùy thuộc vào tiêu chuẩn hỏng hóc mà hệ thống áp dụng.
Hệ thống chỉ làm việc an toàn khi tất cả n phần tử đều làm việc tốt, hệ thống hỏng khi có một độ tin cậy hỏng
Hình 2.1 Sơ đồ độ tin cậy các phần tử nối tiếp
Giả sử đã biết cường độ hỏng hóc và thời gian phục hồi trung bình của các phần tử lần lượt là λ 𝑖 và τ 𝑖
Cường độ hỏng hóc của hệ thống:
Thời gian phục hồi của hệ thống:
Xác suất trạng thái tốt của hệ thống :
𝑃 𝐻 (t) = 𝑃 1 (t) 𝑃 2 (t)… 𝑃 𝑖 (t)… 𝑃 𝑛 (t) = ∏ 𝑃 𝑛 𝑖 𝑖 (𝑡) (2.3) Trong đó 𝑃 𝑖 (t) là xác suất làm việc tốt (trạng thái tốt) của phần tử thứ i trong khoảng thời gian trạng thái
Xác suất trạng thái hỏng của hệ thống:
Các công thức trên cho phép ta đẳng trị các phần tử nối tiếp thành một phần tử tương đương b- Sơ đồ các phần tử song song
Hệ thống làm việc tốt khi có ít nhất một phần tử làm việc tốt và sẽ hỏng khi tất các các phần tử đều hỏng
Giả sử đã biết cường độ hỏng hóc và cường độ phục hồi của các phần tử lần lượt là λ 𝑖 và à 𝑖
Cường độ phục hồi của hệ thống: à = à 1 + à 2 (2.5)
Cường độ hỏng hóc của hệ thống:
Xác suất trạng thái hỏng hóc của hệ thống:
Hình 2.2 Sơ đồ độ tin cậy các phần tử song song
Xác suất trạng thái tốt của hệ thống :
Các công thức trên cho phép ta đẳng trị các phần tử nối tiếp thành một phần tử tương đương c- Sơ đồ hỗn hợp
Đối với sơ đồ hỗn hợp đơn giản với các phần tử song song và nối tiếp, ta có thể xác định đẳng trị của các phần tử nối tiếp bằng cách thay thế chúng bằng một phần tử tương đương Sau đó, để tính toán, có thể áp dụng phương pháp đường tối thiểu hoặc phương pháp lát cắt tối thiểu.
2.3.2 Phương pháp không gian trạng thái
Trong phương pháp này, hệ thống được mô tả qua các trạng thái hoạt động và khả năng chuyển đổi giữa chúng Trạng thái của hệ thống là sự kết hợp của các trạng thái phần tử, với mỗi tổ hợp đại diện cho một trạng thái cụ thể Các phần tử có thể tồn tại trong nhiều trạng thái khác nhau, như tốt hoặc hỏng Sự thay đổi trạng thái của các phần tử sẽ dẫn đến sự thay đổi trạng thái của toàn bộ hệ thống.
Tất cả các trạng thái trong hệ thống tạo thành một không gian trạng thái, và hệ thống luôn tồn tại trong một trong những trạng thái này Do đó, tổng xác suất của tất cả các trạng thái luôn bằng 1.
Phương pháp không gian trạng thái áp dụng quá trình Markov để xác định xác suất và tần suất trạng thái, giúp tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thống một cách hiệu quả.
Quá trình Markov là một mô hình toán học mô tả các quá trình ngẫu nhiên, trong đó các phần tử hoặc hệ thống chuyển đổi liên tục giữa các trạng thái Điều đặc biệt của quá trình này là sự chuyển đổi trạng thái chỉ phụ thuộc vào trạng thái hiện tại mà không bị ảnh hưởng bởi các trạng thái trước đó.
Trong một hệ thống có n trạng thái, tại thời điểm t, nếu hệ thống đang ở trạng thái I, thì trong đơn vị thời gian tiếp theo, hệ thống có khả năng ở lại trạng thái I với xác suất pii hoặc chuyển sang trạng thái j với xác suất Pij, trong đó j là bất kỳ trạng thái khác với i (j = 1…n và i ≠ j).
Quá trình Markov được phân ra:
Rời rạc trong không gian và liên tục trong thời gian
Rời rạc trong không gian và thời gian
Trong hệ thống điện, sự chuyển trạng thái xảy ra khi có hỏng hóc hoặc phục hồi các phần tử Giả thiết rằng thời gian làm việc và thời gian phục hồi có phân bố mũ, thời gian hệ thống ở các trạng thái cũng sẽ phân theo phân bố mũ Cường độ chuyển trạng thái được coi là hằng số và không phụ thuộc vào thời gian Phương pháp không gian trạng thái cho phép xem xét các phần tử với nhiều trạng thái khác nhau, và với các giả thiết nhất định, có thể áp dụng hiệu quả phương pháp quá trình Markov để tính xác suất và tần suất trạng thái, từ đó xác định các chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thống.
2.3.3 Phương pháp dựa vào số liệu lịch sử
Phương pháp thu thập số liệu mất điện giúp tính toán chỉ số độ tin cậy, từ đó đánh giá nguyên nhân gây ra mất điện và so sánh độ tin cậy qua các năm Kết quả này sẽ được ứng dụng trong việc lập kế hoạch, điều hành và duy trì hệ thống phân phối điện.
Phương pháp đánh giá dựa vào dữ liệu lịch sử bao gồm việc thu thập và phân tích số liệu mất điện của hệ thống và khách hàng, rất cần thiết cho các công ty Điện lực trong việc đo lường hiệu suất và mức độ phân phối của hệ thống Dữ liệu lịch sử giúp xác định các chỉ số thực hiện, đánh giá chức năng cung cấp điện, và phân tích nguyên nhân hỏng hóc, thời gian, cùng khu vực bị ảnh hưởng, từ đó dự đoán độ tin cậy trong tương lai.
2.4 Tình hình thực hiện độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối Điện lực Bình Thủy
Lưới điện Điện lực Bình Thuỷ được phủ khắp trên địa bàn quận gồm 8 phường: Trà Nóc, Thới An Đông, Trà An, Bình Thuỷ, Bùi Hữu Nghĩa, An Thới,
Long Hoà và Long Tuyền là hai khu vực đông dân cư, chịu ảnh hưởng từ các vườn cây và khu công nghiệp Trà Nóc 1, 2 Tình hình biến đổi khí hậu cùng với lượng mưa giông sét gia tăng đã dẫn đến nhiều sự cố phức tạp, đòi hỏi sự chú ý và giải quyết cấp thiết.
Bảng 2.1 Bảng thống kê sự cố từ năm 2021 đến năm 2023
(Nguồn: trích từ số liệu báo cáo sản xuất kinh doanh các năm 2021,2022 và
Năm 2023, Điện lực Bình Thủy ghi nhận sự cố điện chủ yếu do tác động của động vật như rắn và chim, cùng với hư hỏng thiết bị điện như FCO và sứ cách điện Sự suy giảm khả năng cách điện của các thiết bị này sau thời gian dài sử dụng đã ảnh hưởng đáng kể đến độ tin cậy trong cung cấp điện.
2.4.2 Công tác bảo trì, bảo dưỡng
Bảng 2.2 Bảng kê công tác thí nghiệm định kỳ trong năm 2023 (theo số liệu thống kê được trích xuất từ phần mềm OMS2 của Điện lực Bình Thủy năm 2023)
Số lần Tổng thời gian mất điện (phút) Số khách hàng
(Nguồn: theo số liệu thống kê được trích xuất từ phần mềm OMS2 của Điện lực Bình Thủy năm 2023)
Công tác thí nghiệm định kỳ có ảnh hưởng đáng kể đến việc đảm bảo cung cấp điện liên tục cho khách hàng sử dụng điện.
2.4.3 Kết quả thực hiện độ tin cậy
Bảng 2.3 Kết quả chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện từ năm 2021 đến năm
Nội dung Sự cố (0,4-22kV) Bảo trì bảo dưỡng (0,4-
Chỉ tiêu SAIDI SAIFI SAIDI SAIFI
(Nguồn: trích từ số liệu báo cáo sản xuất kinh doanh các năm 2021, 2022 và
2023 của Điện lực Bình Thủy)
Kết luận chương
Chương 2 đã trình bày tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện, bao gồm phương pháp đánh giá và các chỉ tiêu liên quan đến độ tin cậy Bên cạnh đó, bài viết cũng đề cập đến tình hình thực hiện độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối tại quận Bình Thủy.
Lưới điện phân phối của Điện lực Bình Thủy hiện chỉ đáp ứng nhu cầu điện cho các khu công nghiệp và khu vực sản xuất lâu đời Đối với các khu vực mới phát triển và nông thôn, cần đầu tư xây dựng mới và cải tạo nâng cấp Đặc biệt, tuyến 479LH và tuyến 473CN có bán kính cấp điện dài và phục vụ một số lượng khách hàng lớn, cần được chú trọng nâng cấp.
Vì vậy để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện thì giải pháp áp dụng với các tuyến này phải được đặt lên hàng đầu
Năm 2024, nhiệm vụ được giao đặt ra thách thức lớn trong việc nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, yêu cầu các giải pháp phải được triển khai nhanh chóng và chính xác.
Trong chương tiếp theo, luận văn sẽ sử dụng phần mềm ETAP kết hợp với bảng tính Excel để đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện Việc tính toán và thống kê các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện sẽ được thực hiện cho từng xuất tuyến cụ thể Dựa trên kết quả này, các giải pháp và biện pháp khắc phục sẽ được đề xuất nhằm xử lý kịp thời các vấn đề phát sinh.
TÍNH TOÁN ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CỦA ĐIỆN LỰC BÌNH THỦY
Các bước tính toán chỉ tiêu độ tin cậy SAIDI, SAIFI
Chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện nói chung bao gồm 2 thành phần phụ thuộc và tình trạng vận hành của lưới điện:
Chỉ tiêu độ tin cậy do chế độ sự cố, hỏng hóc
Chỉ tiêu độ tin cậy do bão trì, bão dưỡng
Để tính toán chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện (Saidi, Saifi) trong điều kiện sự cố, bài viết sử dụng phần mềm Etap và thực hiện theo các bước cụ thể.
Để thu thập dữ liệu đầu vào cho phần mềm, cần xác định chỉ số cường độ hỏng hóc và thời gian sửa chữa của từng phần tử trên lưới điện Các giá trị cường độ hỏng hóc được tính toán dựa trên thống kê xác suất hỏng hóc của từng loại thiết bị.
Xây dựng và nhập thông số cho phát tuyến cần tính toán
Tính toán và xuất kết quả
Để tính toán chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện (Saidi, Saifi) trong chế độ bảo trì, bảo dưỡng, bài viết đề xuất sử dụng phương pháp tính toán thống kê thông qua các bảng tính Excel Quy trình thực hiện bao gồm các bước cụ thể để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc đánh giá độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện.
Thu thập dữ liệu đầu vào bao gồm: thời gian bão trì bão dưỡng của từng phần tử trong lưới điện
Xây dựng các bảng tính Excel
Tính toán và xuất kết quả
3.1.1 Tính toán chỉ tiêu SAIDI, SAIFI ở chế độ sự cố dùng phần mềm ETAP 3.1.1.1 Giới thiệu chung phần mềm Etap
ETAP, sản phẩm của công ty Operation Technology, Inc (OTI), là phần mềm thiết kế và mô phỏng hệ thống điện Phần mềm này sử dụng các khối có sẵn để mô tả hoạt động của hệ thống, đồng thời có khả năng phân tích và tính toán các thông số quan trọng như dòng điện, công suất tối ưu, và đánh giá sự ổn định của hệ thống.
ETAP chạy tốt trên hầu hết các phiên bản windows
Khi cài đặt đòi hỏi phải có phần mềm hỗ trợ là Microsoft® NET Framework v1.1 hoặc Microsoft.NET Framework v2.0
ETAP cung cấp bản demo khá đầy đủ chức năng của phiên bản full tại địa chỉ http://etap.com/demo-section/demo-download.aspx
ETAP sử dụng khóa cứng, quá trình cài đặt đơn giản chỉ cần làm theo hướng dẫn trên cửa sổ cài đặt
Hình 3.1 Màn hình giao diện trong ETAP
3.1.1.2 Giới thiệu chức năng phân tích độ tin cậy trong ETAP
Hình 3.2 Chức năng phân tích độ tin cậy trong ETAP
3.1.1.3 Nhập dữ liệu tính toán độ tin cậy trong ETAP Để chạy module phân tích độ tin cậy cần nhập số liệu trên từng phát tuyến, như sau:
Nhập số liệu cho các thiết bị đóng cắt trên lưới: cường độ hỏng hóc λ, MTTR Nhập số liệu cho các đường dây: cường độ hỏng hóc λ, chiều dài
Nhập số liệu cho các phụ tải: cường độ hỏng hóc λ, MTTR, công suất, phụ tải
Tính toán chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện
ETAP không thể phân tích độ tin cậy của hệ thống điện khi có mạch vòng kín Để thực hiện phân tích độ tin cậy, lưới điện cần phải ở dạng hình tia hoặc mạch vòng vận hành hở Việc tính toán các thông số SAIFI và SAIDI yêu cầu xác định tổng cường độ hỏng hóc của tất cả các phần tử nối tiếp từ nút cung cấp đến nút phụ tải.
Trong mạng phân phối, việc tính toán độ tin cậy thường giả định rằng nguồn cung cấp từ các thanh cái phân phối và nhà máy điện có độ tin cậy tuyệt đối, trong khi tỷ lệ hỏng hóc được coi là bằng không Tuy nhiên, các sự cố ở nguồn cung cấp cần được xem xét trong bối cảnh độ tin cậy của hệ thống truyền tải.
Module phân tích độ tin cậy cung cấp các tần suất và thời gian mất điện trung bình của hệ thống, các chỉ tiêu này bị ảnh hưởng bởi sơ đồ kết lưới và vị trí thiết bị bảo vệ Đặc biệt, chúng có sự biến động lớn tùy thuộc vào các dữ liệu đầu vào như cường độ hỏng hóc, thời gian sửa chữa các phần tử, cũng như thời gian đóng cắt của các thiết bị.
Module phân tích độ tin cậy cho phép tính toán các kết lưới mạch vòng hoạt động hở với nhiều phương thức kết lưới khác nhau Việc tính toán trở nên thuận lợi khi nhập sơ đồ tổng thể và chuyển đổi phương thức kết dây bằng cách đóng một trong các dao cách ly phân đoạn, đồng thời cô lập nguồn còn lại.
Xác định thông số đầu vào của bài toán độ tin cậy
Xác định cường độ hỏng hóc của các phần tử là yếu tố quan trọng trong phân tích độ tin cậy lưới điện phân phối Cường độ hỏng hóc thay đổi theo thời gian, thường giữ hằng số trong giai đoạn vận hành, giảm khi thiết bị mới và tăng khi thiết bị lão hóa Các phần tử trong lưới điện thường được bảo trì định kỳ, giúp duy trì tính năng vận hành ban đầu, do đó cường độ hỏng hóc chỉ dao động nhẹ quanh giá trị trung bình λtb Giá trị λtb có thể tra cứu từ các sổ tay và tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất, với dải giá trị rộng tùy thuộc vào chất lượng, điều kiện vận hành, bảo trì và môi trường.
Do vậy, đòi hỏi kinh nghiệm và khả năng phân tích để chọn giá trị thích hợp
Một phương pháp để xác định λtb là dựa vào các giá trị thống kê trong quá khứ Trong thực tiễn quản lý vận hành, các phần tử trên lưới điện phân phối được bảo trì định kỳ và thay thế khi hết tuổi thọ bằng các phần tử mới Do đó, trong phân tích độ tin cậy của lưới điện, λ được xác định từ số liệu thống kê về hỏng hóc của các loại phần tử trên lưới điện, đặc biệt là đối với đường dây.
Các sự cố thuộc về đường dây bao gồm: sự cố do cây ngoài hành lang, do vỡ sứ, tụt lèo, đứt dây, gãy trụ, cong xà
Cường độ hỏng hóc của 1 km đường dây trong một năm được tính bằng cách chia tổng số lần xảy ra sự cố của đường dây trong N năm thống kê cho N, sau đó chia cho tổng số km lưới điện phân phối.
MTTR được tính bằng tổng thời gian sửa chữa chia cho tổng số lần bị mất điện Đối với máy biến áp phân phối:
Các sự cố liên quan đến MBA phụ tải bao gồm đứt chì FCO bảo vệ, nhảy áp-tô-mat tổng, cháy tụ bù hạ áp, hỏng MBA phụ tải, hỏng chống sét van bảo vệ MBA và tụt lèo trạm.
Cường độ hỏng hóc của MBA phụ tải trong một năm được tính bằng cách thống kê số lần xảy ra sự cố của MBA phụ tải trong N năm, sau đó chia cho N và tổng số MBA phụ tải trên lưới điện.
MTTR (Mean Time to Repair) được tính bằng tổng thời gian sửa chữa chia cho tổng số lần mất điện Công thức này áp dụng cho các thiết bị như máy cắt, Recloser, LBS, DS và cầu chì tự rơi.
Cường độ hỏng hóc trung bình của các thiết bị được tính bằng cách chia tổng số lần hỏng hóc trong N năm thống kê cho N và tổng số thiết bị tương ứng.
MTTR được tính bằng tổng thời gian sửa chữa chia cho tổng số lần bị mất điện
3.1.2 Tính toán chỉ tiêu SAIDI, SAIFI ở chế độ bảo trì, bảo dưỡng dùng thống kê Exel
3.1.2.1 Tính toán thời gian bảo trì, bảo dưỡng
Thời gian TNĐK 01 TBA được tính toán như sau:
Trong đó 𝑇 𝑇𝐵𝐴𝑇𝑁Đ𝐾 : tổng thời gian công tác TNĐK tất cả các TBA; 𝑆 𝑇𝑁Đ𝐾 : tổng số công tác TNĐK được thống kê
Thời gian BTBD 01 TBA được tính toán như sau:
Trong đó 𝑇 𝑇𝐵𝐴 : tổng thời gian công tác BTBD tất cả các TBA; 𝑆: tổng số công tác BTBD được thống kê
Thời gian BTBD 1 km đường dây 22kV được tính toán như sau:
Trong đó 𝑇 Đ𝑍 : tổng thời gian công tác BTBD đường dây; 𝐿 Đ𝑍 : tổng số km đường dây công tác BTBD đường dây được thống kê
Thời gian BTBD 01 khách hàng hạ áp được tính toán như sau:
Trong đó: 𝑇 𝐻𝐴 là tổng thời gian khách hàng mất điện hạ áp do BTBD thống kê; K: tổng số khách hàng mất điện hạ áp do BTBD được thống kê
3.1.2.2 Tổng thời gian mất điện do BTBD đường dây
Tổng thời gian thực hiện BTBD:
Tổng thời gian chuyển phương thức:
Tổng thời gian BTBD đường dây:
Áp dụng tính toán chỉ tiêu độ tin cậy SAIDI, SAIFI cho lưới điện hiện trạng Điện lực Bình Thủy
Trong phạm vi đề tài, đề xuất tính toán độ tin cậy lưới điện cho phát tuyến 479LH và phát tuyến 473CN
Trạm 110/22 kV Long Hòa cung cấp điện qua một trục chính và 15 nhánh rẽ, với tổng chiều dài 23,974 km Khu vực cung cấp điện bao gồm phường Long Hòa và phường Long Tuyền thuộc quận Bình Thủy, phục vụ cho 6.530 khách hàng.
Tuyến 479LH có kết nối mạch vòng với tuyến 473CN tại trụ 113-479LH
Trạm 110kV Công Nghiệp, được vận hành từ năm 2003, cung cấp điện cho một phần phường Trà Nóc và phường Thới Tuyến đường dây điện kéo dài dọc theo bên phải đường Lê Hồng Phong, đường Nguyễn Chí Thanh và đường Lê Thị Hồng Gấm.
An Đông quận Bình Thủy gồm 01 trục chính và 09 nhánh rẽ ĐDTA với tổng chiều dài tuyến là 23,5 km
Tuyến 473CN là tuyến chính cung cấp điện trên diện rộng một phần cho phường Trà Nóc, phường Thới An Đông, cấp điện cho 6.634 khách hàng
Tuyến 473CN có kết nối mạch vòng với tuyến 479LH tại trụ 113-479LH
Trụ 60 Ông Dựa 1TC 50kVA
Trường TH Long Tuyền 2 3x25kVA
KĐT mới Hàng Bàng 250kVA
03 FCO Ông Kinh 03FCO Ông Dựa 03LBFCO + LBS
TRẠM LONG HÒA 110/22kV 2x40MVA
Hình 3.3 Sơ đồ lưới điện tuyến 479LH
TRẠM CÔNG NGHIỆP 110/22kV 2x63MVA
87 Nhà Ở XH Gia Phúc 560kVA 89
Cty Giấy Bao bì MT3 320kVA
CSSX Tài Lê Dũng 320kVA 197
Hình 3.4 Sơ đồ lưới điện tuyến 473CN
3.2.1 Tính độ tin cậy lưới điện ở chế độ sự cố
3.2.1.1 Tính cường độ hỏng hóc cho từng loại thiết bị Để tính toán cường độ hỏng hóc được chính xác, ta thống kê số liệu sự cố trên lưới điện Điện lực Bình Thủy quản lý từ năm 2019 đến năm 2023 để tính toán
Số liệu được thống kê trên như sau: a) Khối lượng lưới điện do Điện lực Bình Thủy quản lý
Bảng 3.1 Thống kê khối lượng, thiết bị đường dây do Điện lực quản lý
Stt Tên thiết bị Đơn vị Số lượng Ghi chú
8 Số lượng máy biến áp máy 1.146
11 LA cái 1.543 b) Thống kê sự cố: Dữ liệu mất điện trung bình 5 năm do sự cố từ 2019 đến
2023 Các sự cố ghi nhận được trích xuất từ phần mềm OMS2 của Điện lực Bình Thủy trong các năm 2019 đến 2023
Bảng 3.2 Thống kê sự cố thuộc về máy biến áp (MBA)
Cường độ hỏng hóc λ 𝑀𝐵𝐴 = 0,003 lần/năm
Bảng 3.3 Thống kê sự cố thuộc về thiết bị đóng cắt trên lưới điện 22kV
Cường độ hỏng hóc các thiết bị: λ 𝑅𝑒𝑐𝑙𝑜𝑠𝑒𝑟 = 0,008 lần/năm λ 𝐿𝐵𝑆 = 0,008 lần/năm λ 𝐷𝑆 = 0,007 lần/năm λ 𝐹𝐶𝑂/𝐿𝐵𝐹𝐶𝑂 = 0,007 lần/năm
Thời gian sửa chữa trung bình:
Bảng 3.4 Thống kê sự cố thuộc về đường dây 22kV
Cường độ hỏng hóc λ dây dẫn = 0,044 lần/km.năm;MTTR (dây dẫn) = 1,437 (giờ)
3.2.1.2 Xây dựng, nhập thông số trên phần mềm Etap
Hình 3.5 Sơ đồ hiện trạng tuyến 479LH trong ETAP
Hình 3.6 Sơ đồ hiện trạng tuyến 473CN trong ETAP
3.2.1.3 Nhập dữ liệu cho các thiết bị a) Nhập số liệu cho thiết bị đóng cắt
Hình 3.7 Thiết lập thông số cho thiết bị đóng cắt trong ETAP b) Nhập số liệu cho phụ tải
Hình 3.8 Thiết lập thông số cho phụ tải trong ETAP c) Nhập số liệu cho đường dây
Hình 3.9 Thiết lập thông số cho đường dây trong ETAP
Sau khi nhập liệu cho các thiết bị còn lại trên xuất tuyến, người dùng nhấp vào biểu tượng phân tích độ tin cậy để tiến hành tính toán Chương trình sẽ thực hiện các phép tính và hiển thị kết quả độ tin cậy trên màn hình.
3.2.1.4 Kết quả độ tin cậy do sự cố của lưới điện hiện trạng tuyến 479LH và tuyến 473CN a – Độ tin cậy tuyến 479LH
SAIDI = 0,846 giờ/khách hàng.năm = 50,76 (phút) – là thời gian mất điện trung bình của 01 khách hàng sử dụng điện trong 01 năm do sự cố mất điện của tuyến 479LH
Tần suất mất điện trung bình của một khách hàng trong một năm do sự cố từ tuyến 479LH là 0,567 lần Đồng thời, độ tin cậy của tuyến 473CN cũng cần được xem xét để đảm bảo cung cấp điện ổn định cho người sử dụng.
SAIDI = 1,443 giờ/khách hàng.năm = 86,59 (phút) – là thời gian mất điện trung bình của 01 khách hàng sử dụng điện trong 01 năm do sự cố mất điện của tuyến 473CN
SAIFI = 0,791 lần/khách hàng.năm – là tần suất mất điện trung bình của 01 khách hàng sử dụng điện trong 01 năm do sự cố mất điện của tuyến 473CN
Bảng 3.5 Bảng độ tin cậy lưới điện hiện trạng do sự cố
Stt Tên tuyến Số khách hàng SAIDI (phút) SAIFI (lần)
3.2.2 Tính độ tin cậy lưới điện do bảo trì bảo dưỡng lưới điện hiện trạng
3.2.2.1 Tính toán thời gian bảo trì, bảo dưỡng
Thời gian bảo trì bảo dưỡng được thống kê từ phần mềm OMS2 của Điện lực Bình Thủy, kết quả như sau:
- Phụ lục 01: Thống kê thời gian thí nghiệm định kỳ trạm biến áp
- Phụ lục 02: Thống kê thời gian bảo trì bảo dưỡng đường dây 22kV
- Phụ lục 03: Thống kê thời gian bảo trì bảo dưỡng đường dây hạ áp
- Phụ lục 04: Thống kê thời gian bảo trì bảo dưỡng trạm biến áp
Dựa trên số liệu thống kê tại mục 3.2.2.1 (các phụ lục 01, 02, 03, 04) và các công thức tính toán từ (3.1) đến (3.4), chúng tôi đã tiến hành tính toán và thu được kết quả như sau:
Bảng 3.6 Bảng thời gian bảo trì bảo dưỡng thiết bị
Stt Tên hạng mục Đơn vị thời gian (phút)
Kế hoạch bảo trì, bảo dưỡng
Bảo trì bảo dưỡng đường dây 22 kV km 235,49 30% toàn lưới
2 Bảo trì bảo dưỡng hạ áp
1 khách hàng 246,23 8% tổng số khách hàng
3 Thí nghiệm định kỳ TBA 1 trạm 65,15 3 năm 1 lần
4 Bảo trì bảo dưỡng TBA 1 trạm 206,06 10% tổng số trạm
5 Thay công tơ định kỳ
3.2.2.2 Tính toán độ tin cậy bảo trì, bảo dưỡng lưới điện hiện trạng (tính bằng cách xây dựng các bảng Exel)
Xây dựng bảng tính Excel cho từng phát tuyến cần bao gồm các thông số như chiều dài tuyến trục chính, nhánh rẽ, số lượng TBA, thiết bị đóng cắt và số lượng khách hàng của nhánh rẽ Các dữ liệu này sẽ được phân đoạn và tính toán theo công thức từ (3.5) đến (3.16), với kết quả được trình bày trong phụ lục 05 và phụ lục 06.
Căn cứ vào kết quả số liệu tính toán ở Bảng 3.6, nhập vào bảng tính đã xây dựng trên ta có được kết quả bảng tính như phụ lục 05, 06
Kết quả độ tin cậy bảo trì, bảo dưỡng lưới điện hiện trạng (tính toán bằng Excel) như sau:
Bảng 3.7 Bảng độ tin cậy lưới điện hiện trạng do BTBD
Stt Tên tuyến Số khách hàng SAIDI (phút) SAIFI (lần)
3.2.3 Độ tin cậy lưới điện hiện trạng tuyến 479LH và 473CN
Kết quả từ Bảng 3.5 và Bảng 3.6 cho thấy độ tin cậy của lưới điện hiện trạng tuyến 479LH và 473CN, được tính toán bằng ETAP và Excel.
Bảng 3.8 Bảng độ tin cậy lưới điện tổng hợp lưới điện hiện trạng
Stt Tên tuyến Số khách hàng SAIDI (phút) SAIFI (lần)
Đánh giá
Dựa trên bảng tính toán độ tin cậy lưới điện hiện tại, chỉ tiêu SAIDI vẫn còn cao Do đó, cần có phương án cải tạo 02 phát tuyến để nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện.
Kết luận chương
Trong chương 3 của luận văn, phần mềm ETAP được sử dụng để phân tích và tính toán các chỉ số độ tin cậy cung cấp điện SAIDI và SAIFI cho lưới điện phân phối, cụ thể là tuyến 479LH và tuyến 473CN của Điện lực Bình Thủy, dựa trên tiêu chí IEEE 1366.
Tình hình lưới điện và phụ tải tại quận Bình Thủy cho thấy sự cần thiết nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện, nhằm đảm bảo cung cấp điện ổn định cho khách hàng và phục vụ nhu cầu sinh hoạt, sản xuất, kinh doanh, góp phần vào phát triển kinh tế xã hội của quận Bình Thủy và thành phố Cần Thơ Với cấu trúc lưới điện hiện tại, có nhiều cơ hội để cải thiện độ tin cậy cung cấp điện, đặc biệt là ở các tuyến 473CN và 479LH, nơi còn thiếu thiết bị phân đoạn và phục vụ một lượng lớn khách hàng.
Điện lực Bình Thủy luôn đặt mục tiêu nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lên hàng đầu để tăng cường sự hài lòng của khách hàng và giảm thiệt hại do mất điện Do đó, chương 4 của luận văn sẽ tập trung vào việc đề xuất các giải pháp nhằm giải quyết vấn đề này.
GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
Giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
Để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện trên lưới phân phối, có hai giải pháp chính:
Giải pháp làm giảm sự cố
Giải pháp làm giảm thời gian mất điện: lắp phân đoạn trên các trục chính, kết nối mạch vòng…
4.1.1 Các biện pháp làm giảm sự cố (ngăn chặn sự cố xảy ra)
Nâng cao chất lượng thiết bị vận hành bằng cách sử dụng các thiết bị có hiệu suất cao và độ tin cậy tốt Cần chú ý rằng thiết bị cũ hoặc thiết bị mới nhưng chất lượng kém có thể dẫn đến tỷ lệ hư hỏng cao Do đó, lập kế hoạch thay thế từng bước các thiết bị có suất hư hỏng cao bằng các thiết bị mới có độ bền và hiệu suất tốt hơn là rất cần thiết.
Trong thiết kế, mua sắm và lắp đặt, việc lựa chọn vật tư và thiết bị phù hợp với điều kiện vận hành lưới điện là rất quan trọng Điều này giúp giảm thiểu sự cố do các tác nhân bên ngoài gây ra.
Sử dụng dây bọc cách điện để ngăn ngừa các sự cố do tiếp xúc với các vật thể khác
Để đảm bảo hiệu quả trong vận hành, cần sử dụng các thiết bị phù hợp với môi trường làm việc, đặc biệt là trong các khu vực gần biển Việc sử dụng sứ chống nhiễm mặn là rất quan trọng khi các đường dây điện đi qua những vùng này để tránh ảnh hưởng tiêu cực từ môi trường.
Lắp đặt các chống sét đường dây cho các đường dây đi qua các vùng có mật độ sét lớn, suất sự cố do sét cao
Tăng cường công tác kiểm tra, bảo dưỡng đường dây, thiết bị vận hành trên lưới để ngăn ngừa sự cố chủ quan
Để nâng cao hiệu quả quản lý vận hành và bảo dưỡng, cần trang bị đầy đủ phương tiện như xe thang và thiết bị kiểm tra phát nóng Đồng thời, việc đào tạo nhân viên về kiến thức, tay nghề và tính kỷ luật là rất quan trọng.
4.1.2 Các biện pháp làm giảm thời gian mất điện
Giảm đến mức tối thiểu khu vực mất điện bằng cách tăng số lượng lắp đặt thiết bị phân đoạn
Nhanh chóng khoanh vùng sự cố bằng cách áp dụng công nghệ tự động hóa lưới điện phân phối nhằm tự động phân vùng sự cố
Xây dựng hệ thống mạch kép (2 mạch), mạch vòng …
Khắc phục sự cố nhanh:
Xác định nhanh điểm sự cố bằng các thiết bị chuyên dùng để dò điểm sự cố như thiết bị chỉ thị sự cố (Fault indicator)
Trang bị các thiết bị chuyên dùng để xử lý sự cố
Tăng cường công tác bồi dưỡng, huấn luyện nhân viên vận hành về trình độ và kỹ năng xử lý sự cố
4.1.3.1 Sử dụng công nghệ sửa chữa hotline
Các đơn vị thành viên của Tổng Công ty Điện lực miền Nam đã xây dựng lực lượng thi công sửa chữa điện nóng nhằm ngăn ngừa sự cố lưới điện và giảm thiểu thời gian cắt điện, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng Đây là một phần trong chủ trương đổi mới công nghệ sản xuất kinh doanh, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Việc vệ sinh lưới điện trước đây phải thực hiện bằng phương pháp thủ công, tốn thời gian và không an toàn cho người lao động Tuy nhiên, với công nghệ vệ sinh hotline, công nhân có thể vệ sinh trực tiếp trên đường dây mà không cần cắt điện, sử dụng vòi nước áp lực cao để làm sạch sứ cách điện và các thiết bị trên lưới điện một cách hiệu quả và an toàn.
Với công nghệ mới, bốn chỉ tiêu an toàn cho con người được đảm bảo, bao gồm dòng điện rò, điện áp cao, điện từ trường và làm việc trên cao Đồng thời, nguồn nước sử dụng để vệ sinh lưới điện cần được khử ion để loại bỏ khả năng dẫn điện.
Nước cách điện, hay nước đã qua xử lý ion, được chứa trong bồn nhựa hoặc inox sạch, đảm bảo đủ lượng nước vệ sinh cho một nhóm công tác trong ngày Bồn nước được trang bị thiết bị giám sát online để theo dõi chất lượng nước Để tăng tính cơ động, bồn nước này được lắp đặt cùng với thiết bị động lực và hệ thống xử lý nước trên một xe tải Nước được phun ra qua vòi với áp lực cao từ 70-100 kg/cm², giúp rửa sạch bụi bẩn chỉ trong 15 đến 30 giây.
Sử dụng công nghệ vệ sinh lưới điện bằng nước cách điện áp lực cao giúp tiết kiệm thời gian, nhân lực và vật lực Phương pháp này có thể thực hiện khi lưới điện đang vận hành mà không cần cắt điện, từ đó nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.
Hình 4.1 Vệ sinh công nghiệp bằng nước áp lực cao b Sửa chữa điện nóng (hotline):
Hình 4.2 Thi công sửa chữa hotline
Khác với phương pháp sửa chữa truyền thống yêu cầu phải cắt điện, công nghệ hotline cho phép công nhân thực hiện sửa chữa "nóng" trên đường dây điện đang mang điện Điều này giúp giảm thời gian cắt điện và đáp ứng nhu cầu kiểm tra, bảo trì, bảo dưỡng, thay thế, đấu nối và vệ sinh sứ cách điện, từ đó ngăn ngừa và giảm thiểu sự cố trên lưới điện.
Thi công sửa chữa điện nóng giúp giải quyết nhiều vấn đề trên lưới điện, cho phép các đội thi công thực hiện đấu nối cho khách hàng mà không cần cắt điện Điều này không chỉ giảm thiểu thời gian cắt điện trong năm mà còn hạn chế ảnh hưởng đến nhiều khách hàng khác, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả cao hơn trong quá trình sửa chữa.
Nguyên tắc làm việc của hệ thống SCADA:
Thu thập dữ liệu từ các máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa, và các thiết bị điều khiển từ xa/tại chỗ là rất quan trọng, bao gồm cả cảnh báo từ các bảo vệ Dữ liệu đo đếm công suất, dòng áp, và điện năng được thu thập từ các rơ le trung gian và đưa vào các đầu số của RTU Các dữ liệu tương tự từ cuộn thứ cấp của máy biến dòng điện và điện áp được chuyển đến các bộ biến đổi, sau đó đầu ra của bộ biến đổi được đưa vào các cổng đầu vào tương tự của RTU Tại RTU, dữ liệu được số hóa và gửi về trung tâm điều độ qua kênh truyền Lệnh điều khiển từ hệ thống SCADA của trung tâm điều độ cũng được gửi đến RTU hoặc SAS qua kênh truyền, cho phép thực hiện các thao tác như đóng cắt thiết bị, cài đặt trị số, và điều chỉnh giá trị.
Giám sát dữ liệu từ các trạm đến trung tâm điều khiển sẽ được xử lý bởi máy tính và hiển thị qua sơ đồ, bảng biểu và đồ thị Các trạng thái của máy cắt sẽ phát ra cảnh báo âm thanh hoặc hình ảnh cho người quản lý vận hành Đồng thời, các số liệu đo đếm sẽ được kiểm tra với các trị số định mức để phát hiện khi nào dưới ngưỡng hoặc vượt ngưỡng cần thiết.
Việc hoàn thiện và ứng dụng hệ thống miniscada đã nâng cao hiệu quả quản lý vận hành và giám sát lưới điện Phòng Điều độ có khả năng thực hiện thao tác đóng cắt từ xa, rút ngắn thời gian xử lý và nhanh chóng khôi phục cấp điện cho khách hàng Hệ thống này cũng hỗ trợ định vị sự cố một cách nhanh chóng, từ đó cải thiện công tác xử lý sự cố Các thiết bị như LBS, RCL, và RMU được trang bị hệ thống tủ điều khiển SCADA, sẵn sàng kết nối với lưới điện thông minh trong tương lai, góp phần đáng kể vào việc giảm thời gian thao tác đóng cắt và khắc phục sự cố trên lưới điện.
Đề xuất giải pháp lắp phân đoạn để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho tuyến 479LH và tuyến 473CN
Có nhiều giải pháp để nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện lưới phân phối Tuy nhiên, việc lựa chọn giải pháp phù hợp cần dựa vào các điều kiện thực tế cụ thể.
Sử dụng thiết bị phân đoạn bằng dao cách ly:
Phân đoạn đường dây bán tự động sử dụng cơ cấu dao cách ly, cầu chì tự rơi hoặc thiết bị thao tác bằng tay trên các nhánh rẽ Khi xảy ra sự cố, cơ cấu phân đoạn sẽ tách đoạn đường dây gặp sự cố ra khỏi mạng điện chính, giúp bảo vệ các hộ dùng điện khác khỏi ảnh hưởng.
Sau khi đã khắc phục sự cố, mạng điện lại được đóng vào nguồn bằng tay
Cơ cấu phân đoạn này cũng được sử dụng để cắt điện khi sửa chữa định kỳ và kiểm tra thiết bị Ưu điểm:
Khi phân đoạn đường dây thì các chỉ tiêu về độ tin cậy được cải thiện nhiều Thuận lợi trong công tác quản lý vận hành
Việc phân đoạn đường dây thông qua đầu tư vào thiết bị phân đoạn yêu cầu một nguồn vốn lớn Do đó, để đạt được giải pháp tối ưu, cần phải xác định cấu trúc phân đoạn dựa trên các phương pháp tính toán kinh tế - kỹ thuật phức tạp.
Sử dụng thiết bị phân đoạn Recloser:
Phân đoạn đường dây điện tự động được thực hiện qua các máy cắt, cho phép đóng cắt tự động hoặc điều khiển từ xa Khi có sự cố xảy ra trong mạng điện, cơ cấu phân đoạn sẽ tự động tách đoạn đường dây gặp sự cố, giúp duy trì cung cấp điện liên tục cho các hộ dùng ở những nhánh không bị ảnh hưởng Điều này mang lại ưu điểm lớn trong việc đảm bảo tính ổn định và an toàn cho hệ thống điện.
Nâng cao khả năng phối hợp các thiết bị phân đoạn trên cùng xuất tuyến đặc biệt là các Recloser có cùng chủng loại
Rút ngắn được thời gian sửa chữa sự cố nhờ giảm được tính đa dạng và phong phú về chủng loại thiết bị trên tuyến
Thuận lợi trong công tác quản lý và vận hành
Vốn đầu tư lớn Để thực hiện giải pháp cần phải tính toán quy hoạch lại lưới điện
Thời gian thực hiện giải pháp dài
Sử dụng thiết bị các giải pháp công nghệ tự động như SCADA, DAS, Ưu điểm:
Rút ngắn được thời gian mất điện do đó giảm được thiệt hại về doanh thu do ngừng cung cấp điện
Việc ứng dụng các thành tựu khoa học công nghệ mới trong công tác quản lý và vận hành đã mang lại nhiều thuận lợi, giúp khai thác tối đa tính năng của thiết bị Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả hoạt động mà còn giúp giảm chi phí tiền lương nhờ vào việc giảm bớt nhân lực cần thiết cho việc vận hành đường dây và trạm.
Nhược điểm của việc đầu tư đồng bộ là chi phí lớn và yêu cầu tính toán quy hoạch, thiết kế từ ban đầu cho từng xuất tuyến hoặc khu vực Độ tin cậy của lưới điện phụ thuộc nhiều vào sự làm việc của các thiết bị công nghệ, do đó cần phải được xem xét kỹ lưỡng.
Sau khi phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp, đề tài đã chọn phương pháp phân đoạn cho tuyến 479LH và tuyến 473CN bằng thiết bị dao cách ly và LBS.
4.2.1 Đề xuất giải pháp cho phát tuyến 479LH
Tuyến 479LH: từ trụ 01 đến trụ 113, chiều dài: 5.666 mét Địa bàn cấp điện: 01 phần phường Long Hòa và phường Long Tuyền
Chủng loại đường dây: cáp ACX240mm 2 ; cáp AC240 mm 2 ; cáp AC185mm 2 Cấp điện áp: 22kV
Số trạm biến áp: 68 trạm
Số lượng khách hàng: 6.530 khách hàng
Các khuyết điểm xảy ra lúc vận hành :
Tuyến 479LH đang phát triển nhanh chóng với nhiều khách hàng lớn, nhưng khi xảy ra cắt điện công tác hoặc sự cố, số lượng khách hàng bị mất điện rất lớn Để giảm thiểu thời gian và số lần mất điện, cũng như giảm trị số SAIDI, cần lắp thêm thiết bị DS và LBS trên tuyến 479LH nhằm nâng cao khả năng cung cấp điện cho khách hàng.
Phương án bổ sung phân đoạn:
Lắp mới LBS + 3 DS phân đoạn tại trụ số 65
Lắp bổ sung LBS nhánh Cái Tắc tại trụ 80/1-479LH
Giảm thời gian và số lần mất điện của khách hàng là mục tiêu chính, cùng với việc rút ngắn bán kính cắt điện trong quá trình công tác Chúng tôi cam kết giảm trị số SAIDI và SAIFI trong các tình huống cắt điện, đồng thời nâng cao khả năng cung cấp điện cho khách hàng trên phát tuyến 473CN Điều này sẽ giúp đảm bảo đạt các chỉ tiêu SAIDI và SAIFI mà Công ty giao hàng năm.
Sau khi lắp phân đoạn tuyến 479LH: Số lượng khách hàng mất điện 132 (đoạn 1); 1.533 (đoạn 2); 2.149 (đoạn 3); 2.825 (đoạn 4)
4.2.2 Đề xuất giải pháp cho phát tuyến 473CN
Tuyến 473CN: từ trụ 01 đến trụ 216, chiều dài: 9.236 mét Địa bàn cấp điện: 01 phần phường Trà Nóc và phường Thới An Đông
Chủng loại đường dây: cáp ACX240mm 2 ; cáp AC240mm 2 ; cáp AC185 mm 2 Cấp điện áp: 22kV
Số trạm biến áp: 65 trạm
Số lượng khách hàng: 6.634 khách hàng
Các khuyết điểm xảy ra lúc vận hành:
Tuyến 473CN đang phát triển dân cư nhanh chóng với nhiều khách hàng lớn, tuy nhiên, khi có sự cố hoặc cắt điện công tác, số lượng khách hàng bị mất điện là rất lớn Để giảm thiểu thời gian mất điện và chỉ số SAIDI, cần lắp đặt thêm thiết bị đóng cắt (DS) và thiết bị cách ly (LBS) trên tuyến 473CN nhằm nâng cao khả năng cung cấp điện cho khách hàng.
Phương án bổ sung phân đoạn: lắp bổ sung LBS + 3 DS phân đoạn tại trụ 65- 473CN
Giảm thời gian và số lần mất điện cho khách hàng, rút ngắn bán kính cắt điện trong quá trình công tác, đồng thời giảm trị số SAIDI và SAIFI khi thực hiện cắt điện công tác Tăng cường khả năng cung cấp điện cho khách hàng trên phát tuyến 473CN, đảm bảo đạt chỉ tiêu SAIDI và SAIFI hàng năm mà Công ty giao.
Sau khi lắp phân đoạn tuyến 473CN: Số lượng khách hàng mất điện: đoạn 1: 1.192 khách hàng; đoạn 2: 2.157 khách hàng; đoạn 3: 2.295 khách hàng; đoạn 4:
Tính toán độ tin cậy sau khi thực hiện giải pháp
4.3.1 Kết quả độ tin cậy do sự cố của lưới điện sau khi cải tạo tuyến 479LH và tuyến 473CN
Dùng Etap mô phỏng tính toán độ tin cậy do sự cố tương tự như chương 3 Kết quả như sau: a Độ tin cậy tuyến 479LH sau khi cải tạo
SAIDI = 0,742 giờ/khách hàng.năm = 44,51 (phút) – là thời gian mất điện trung bình của 01 khách hàng sử dụng điện trong 01 năm do sự cố mất điện của tuyến 479LH
Tần suất mất điện trung bình của một khách hàng trong một năm là 0,474 lần, tương ứng với sự cố mất điện của tuyến 479LH Độ tin cậy của tuyến 473CN đã được cải thiện sau quá trình nâng cấp.
SAIDI = 1,382 giờ/khách hàng.năm = 82,91 (phút) – là thời gian mất điện trung bình của 01 khách hàng sử dụng điện trong 01 năm do sự cố mất điện của tuyến 473CN
SAIFI = 0,745 lần/khách hàng.năm – là tần suất mất điện trung bình của 01 khách hàng sử dụng điện trong 01 năm do sự cố mất điện của tuyến 473CN
Bảng 4.1 Bảng độ tin cậy lưới điện sau cải tạo do sự cố
Stt Tên tuyến Số khách hàng SAIDI (phút) SAIFI (lần)
4.3.2 Tính toán độ tin cậy do bảo trì, bảo dưỡng của lưới điện sau khi cải tạo tuyến 479LH và tuyến 473CN
Để xây dựng bảng tính Excel cho từng phát tuyến sau cải tạo, cần thu thập số liệu về chiều dài tuyến trục chính, nhánh rẽ, số TBA, số thiết bị đóng cắt và số khách hàng của nhánh rẽ Các số liệu này sẽ được phân đoạn và tính toán theo công thức từ 3.5 đến 3.16, với kết quả thể hiện trong bảng tính ở phụ lục 07 và phụ lục 08.
Dựa trên kết quả từ bảng số liệu 3.5, khi nhập vào bảng tính đã được xây dựng, chúng ta thu được kết quả như được trình bày trong phụ lục 07 và phụ lục 08.
Kết quả độ tin cậy do bảo trì, bảo dưỡng của lưới điện sau khi cải tạo tuyến 479LH và tuyến 473CN (tính bằng bảng tính Excel) như sau:
Bảng 4.2 Bảng độ tin cậy lưới điện sau khi cải tạo do BTBD lưới điện
Stt Tên tuyến Số khách hàng SAIDI (phút) SAIFI (lần)
4.3.3 Độ tin cậy lưới điện sau khi cải tạo tuyến 479LH và 473CN
Từ bảng 4.1 và bảng 4.2, tổng hợp được độ tin cậy:
Bảng 4.3 Bảng độ tin cậy lưới điện tổng hợp lưới điện sau khi cải tạo
Stt Tên tuyến Số khách hàng SAIDI (phút) SAIFI (lần)
So sánh chỉ tiêu độ tin cậy sau khi thực hiện giải pháp
Bảng 4.4 Bảng so sánh độ tin cậy trước và sau khi thực hiện giải pháp
Stt Tên tuyến Nội dung SAIDI (phút) SAIFI (lần)
Sau khi triển khai giải pháp, chỉ số độ tin cậy đã cải thiện đáng kể Cụ thể, chỉ tiêu SAIDI giảm 103,4 phút, tương ứng với mức giảm 25,7% so với tình trạng hiện tại Bên cạnh đó, chỉ tiêu SAIFI cũng giảm 0,09 lần, tổng cộng giảm 3,3% so với hiện trạng.
Đánh giá thiệt hại do ngừng cung cấp điện trên phần mềm ETAP
EENS (Expected Energy Not Supplied) là chỉ số đo lường tổng lượng điện năng không được cung cấp cho khách hàng trong trường hợp xảy ra sự cố mất điện.
ECOST (Expected Interruption Cost) là giá trị thiệt hại ước tính của tuyến đường dây khi xảy ra sự cố mất điện Giá trị thiệt hại không chỉ phản ánh lượng điện năng bị mất mà còn liên quan đến SCDF (System Customer Damage Function) của khách hàng, thể hiện tác động tổng thể đến hoạt động và kinh tế của họ.
SCDF: Hàm thiệt hại khách hàng đối với hư hỏng cho thấy rằng mức độ thiệt hại kinh tế của từng đối tượng khách hàng sẽ khác nhau tùy thuộc vào thời gian cắt điện Mức độ thiệt hại này được đánh giá cụ thể và được xác định thông qua đồ thị dưới đây.
Hình 4.3 Đồ thị mô tả giá trị thiệt hại theo thời gian mất điện
Thời gian mất điện ảnh hưởng nghiêm trọng đến kinh tế của các hộ gia đình và hoạt động thương mại Đối với hộ gia đình, thiệt hại chỉ được đánh giá khi mất điện trên 20 phút Trong khi đó, thiệt hại cho các hoạt động thương mại và giải trí ước tính gấp 10 lần giá bán điện (0,1$/1kWh) nếu mất điện gần 10 phút, và gấp 50 lần nếu mất điện gần 1 giờ Đối với sản xuất công nghiệp, thiệt hại chỉ sau 1 phút mất điện đã lên tới gần 50 lần giá bán điện, và tăng lên 200 lần khi mất điện gần 1 giờ.
Thời gian mất điện (phút)
Giá trị thiệt hại $/kwh
Nhập thông số giá bán điện:
Hình 4.4 Thiết lập thông số giá bán điện
Giá bán điện được tính theo đơn vị là $ và xem như 1$ = 20.000 VNĐ
Giá bán điện bình quân hiện nay chọn 2000 đ/kWh, tương đương 0.1$/kWh
Nhập loại khách hàng sử dụng điện:
Giả thiết trên tuyến 479LH, 473CN chỉ bao gồm 3 loại khách hàng sử dụng điện chính:
Nhà máy, cơ sở sản xuất
Cửa hàng kinh doanh, giải trí
Khu dân cư Hàng Bàng Công ty sản xuất nước đá Văn Thanh
Hình 4.5 Thiết lập loại khách hàng sử dụng điện
3 Kết quả mô phỏng tính toán: a.1- Tuyến 479LH (trước giải pháp)
ECOST = 15.651 ($/năm) là giá trị thiệt hại của khách hàng trên toàn tuyến 479LH do sự cố mất điện trong 01 năm, ước thiệt hại tương đương 313.020.000 đồng
EENS = 5,114 (MWh/năm) là tổng lượng điện năng không cung cấp tới khách hàng do sự cố mất điện trên tuyến 479LH a.2- Tuyến 479LH (sau giải pháp)
Giá trị thiệt hại của khách hàng trên toàn tuyến 479LH do sự cố mất điện trong một năm sau khi thực hiện giải pháp là 13.063 USD, tương đương với 261.260.000 đồng.
Tổng lượng điện năng không cung cấp tới khách hàng do sự cố mất điện trên tuyến 479LH sau khi thực hiện giải pháp là 4,247 MWh/năm Trước khi thực hiện giải pháp, tuyến 473CN cũng gặp phải tình trạng tương tự.
ECOST = 43.767 ($/năm) là giá trị thiệt hại của khách hàng trên toàn tuyến 473CN do sự cố mất điện trong 01 năm, ước thiệt hại tương đương 875.340.000 đồng
EENS = 8,808 (MWh/năm) là tổng lượng điện năng không cung cấp tới khách hàng do sự cố mất điện trên tuyến 473CN b.2- Tuyến 473CN (sau giải pháp)
Giá trị thiệt hại của khách hàng trên toàn tuyến 473CN do sự cố mất điện trong một năm sau khi thực hiện giải pháp là 42.173 USD, tương đương với 843.460.000 đồng.
EENS = 8,413 (MWh/năm) là tổng lượng điện năng không cung cấp tới khách hàng do sự cố mất điện trên tuyến 473CN sau khi thực hiện giải pháp
So sánh thiệt hại ngừng cung cấp điện trước và sau khi thực hiện giải pháp
Từ kết quả mô phỏng giá trị thiệt hại do ngừng cung cấp điện bằng ETAP ở trên, ta có kết quả so sánh như sau:
Bảng 4.5 Bảng so sánh giá trị thiệt hại do ngừng cung cấp điện trước và sau khi thực hiện giải pháp
Stt Tên tuyến Nội dung ECOST($/yr) EENS (MWhr/yr)
Nhận xét: Sau khi thực hiện giải pháp, giá trị thiệt hại do sự cố mất điện đã giảm 7%, tương đương 4.181$/năm (83.616.200 đồng/năm).