Giới thiệu chung
Luận này đề cập đến việc xây dựng một kết cấu lưới điện trung áp bằng cách áp dụng hệ thống phân phối điện tự động (Distribution Automation System - DAS) Hệ thống này được điều hành bằng máy tính và đã được Nhật Bản áp dụng trong suốt 30 năm qua, ngày càng được cải tiến để nâng cao hiệu quả phân phối điện.
Khi ỏp dụng hệ thống phõn phối tự ủộng DAS ta cú thể nhận ủược các lợi ích sau:
- Giảm thời gian mất ủiện, do ủú giảm hẳn lượng khớ CO2 do cỏc mỏy phỏt ủiện dự phũng phỏt ra
- Sử dụng máy cắt dập hồ quang bằng chân không thay thế máy cắt sử dụng khớ FS6- loại khớ này ủộc hại với mụi trường
* ðối với hạ tầng cơ sở:
- Cung cấp chất lượng ủiện tốt, ủộ tin cậy cao cho khỏch hàng
- Giảm thời gian và khu vực mất ủiện, nõng cao an toàn xó hội
- Áp dụng kỹ thuật hiện ủại vào mạng lưới phõn phối ủiện
- Việc cấp ủiện liờn tục làm cho cỏc doanh nghiệp khụng bị ngừng sản xuất do mất ủiện
- Ngành ủiện sẽ tăng doanh thu do khụng bị mất sản lượng
- Chi phớ sản xuất của ngành ủiện ủược tiết kiệm
- Do trang bị cụng nghệ cao nờn giảm ủược chi phớ vận hành và chi phớ quản lý
- Tăng ủộ tin cậy cung cấp ủiện, ủỏp ứng cỏc nhu cầu ngày càng cao
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo nhân lực chất lượng cao, hỗ trợ phát triển các ngành kinh tế và thu hút vốn đầu tư nước ngoài để thúc đẩy sự phát triển bền vững.
Ngành ủiện đang áp dụng công nghệ tiên tiến vào quản lý vận hành, giúp nâng cao trình độ chuyên môn của đội ngũ cán bộ quản lý và công nhân vận hành Điều này không chỉ cải thiện hiệu quả công việc mà còn nâng cao uy tín của ngành ủiện.
Việc triển khai hệ thống DAS trong quản lý vận hành lưới trung thế là giải pháp đầu tư hiện đại hóa ngành điện, giúp Việt Nam theo kịp trình độ quản lý của các nước phát triển Điều này phù hợp với chủ trương của Đảng về việc xây dựng nhà nước Việt Nam trở thành một quốc gia công nghiệp hóa và hiện đại hóa.
Mục tiêu và nội dung của luận văn
Luận văn này nghiên cứu tính năng và ưu điểm của công nghệ tự động phân phối DAS, đồng thời đánh giá hiện trạng và phương hướng phát triển của lưới điện phân phối trong tương lai.
Công nghệ mới đang được áp dụng trên lưới phân phối huyện Từ Liêm và toàn thành phố Hà Nội nhằm nâng cao chất lượng cung cấp điện Việc cải tiến này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất mà còn đảm bảo sự ổn định trong việc cung cấp điện cho người dân.
Với mục tiêu và phương pháp nghiên cứu trên, luận văn sẽ bao gồm các nội dung chính như sau:
- Hiện trạng và phương hướng phỏt triển của lưới ủiện phõn phối huyện Từ Liêm
- Một số vấn ủề trong vận hành hệ thống tự ủộng phõn phụớ ủiện DAS
- Nguyên lý làm việc của hệ thống DAS
- Áp dụng DAS cho hệ thống cỏp ngầm và ủường dõy trờn khụng
- Phân tích, tính toán tính kinh tế do áp dụng DAS
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã giúp tôi hoàn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và hỗ trợ tận tình của thầy giáo PGS-TS Đặng Quốc Thống từ trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo ngành điện lực đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm và hỗ trợ trong suốt quá trình học tập vừa qua Rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo, chuyên gia và bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện nội dung luận văn, nhằm nâng cao tính khả dụng và giá trị của nghiên cứu này.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4
HIỆN TRẠNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ðIỆN LỰC TỪ LIÊM
Tổng quan chung về kinh tế xã hội huyện Từ Liêm
1.1.1 ðặc ủiểm tự nhiờn – kinh tế - xó hội
- Huyện Từ Liờm ủược thành lập trờn cơ sở sỏp nhập hai quận 5 và
Theo quyết định số 78/QĐ ngày 31 tháng 5 năm 1961 của Chính phủ Việt Nam, 6 xã thuộc Hà Nội cũ bao gồm Cổ Nhuế, Xuân Đỉnh, Xuân La, Nhật Tân, Quảng Bá, Nghi Tàm, Dịch Vọng, Mai Dịch, Nghĩa Đô, cùng một số xã như Mễ Trì, Mỹ Đình, Trung Văn, Tây Tựu, Minh Khai, Xuân Phương từ hai huyện Hoài Đức và Đan Phượng đã được xác định.
- Phắa bắc giáp huyện đông Anh
- Phắa nam giáp quận Hà đông
- Phớa ủụng giỏp quận Cầu Giấy, Tõy Hồ và Thanh Xuõn
- Phía tây giáp hai huyện Hoài ðức và ðan Phượng
Huyện Từ Liêm hiện có 16 đơn vị hành chính cấp xã/phường, bao gồm 1 thị trấn là Cầu Diễn và 15 xã: Tây Mỗ, Mỹ Đình, Phú Diễn, Thượng Cát, Thụy Phương, Cổ Nhuế, Mễ Trì, Xuân Phương, Đông Ngạc, Tây Tựu, Minh Khai, Liên Mạc, Xuân Đỉnh, Trung Văn và Đại Mỗ.
1.1.1.1.2 ðịa hỡnh và ủịa chất
- ðịa hỡnh tương ủối bằng phẳng, cao ủộ thấp dần từ Bắc xuống Nam, từ đông sang Tây
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 6
- Về ủịa chất cụng trỡnh: Nhỡn chung ủịa chất cụng trỡnh Huyện Từ Liêm thuận lợi cho việc xây dựng nhà cao tầng
Huyện Từ Liêm có điều kiện khí hậu tương tự như Hà Nội, với thời tiết trong năm được chia thành hai mùa rõ rệt: mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 10 và mùa lạnh từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau.
Nhiệt ủộ trung bỡnh năm khoảng 23,9 0 C, lượng mưa trung bỡnh năm là: 1.573mm, ủộ ẩm trung bỡnh hàng năm khoảng 84,5%
1.1.1.2 ðặc ủiểm kinh tế - xó hội
Từ Liờm là Huyện cú tốc ủộ ủụ thị hoỏ nhanh, dõn số ủến nay gần
Huyện có 380.000 người, đối mặt với nhiều khó khăn trong công tác quản lý đất đai và trật tự xây dựng, với điểm xuất phát thấp hơn so với các quận khác trong thành phố Diện tích đất nông nghiệp đang bị thu hẹp, trong khi các khu đô thị mới được hình thành và mở rộng Tình hình cộng đồng tại huyện cũng có nhiều thay đổi, đời sống vật chất và tinh thần của người dân ngày càng được nâng cao Vấn đề phát huy dân chủ của nhân dân ngày càng được mở rộng, và công tác xã hội hóa của huyện ngày càng đi vào chiều sâu.
Trong giai đoạn 2006-2010, kinh tế của Huyện đạt tốc độ tăng trưởng cao, ổn định và bền vững, với tổng giá trị sản xuất các ngành kinh tế đạt 6.001 tỷ đồng, tăng 2,4 lần so với năm 2005 Tốc độ tăng trưởng bình quân đạt 18,9% mỗi năm, vượt 4,9% so với chỉ tiêu đề ra tại đại hội Đảng Cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng “Công nghiệp – Thương mại, dịch vụ - Nông nghiệp”, trong đó tỷ trọng ngành Công nghiệp – TTCN chiếm 60,2% vào năm 2010, giảm từ 67,8% năm 2005 Ngành Thương mại - dịch vụ duy trì tốc độ tăng trưởng cao, từ 22,5% năm 2006 lên 35,1% vào năm 2009.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã thực hiện luận văn thạc sĩ kỹ thuật vào năm 2010, trong đó tỷ lệ thực hiện đạt 36,3% Đặc biệt, ngành thương mại dịch vụ có xu hướng tăng trưởng mạnh mẽ hơn so với ngành công nghiệp, trong khi tỷ trọng ngành nông nghiệp tiếp tục giảm 3,5% trong cơ cấu kinh tế năm 2010.
+ TTCN-XD 1.944.679 67,8 4.222.950 61,0 4.806.500 60,2 Thương mại, DV-
1.1.1.2.2 Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp
Trong 05 năm qua ủặc biệt trong năm 2008, 2009 sản xuất cụng nghiệp gặp nhiều khú khăn do chi phớ ủầu vào tăng cao, tỏc ủộng của cuộc khủng hoảng kinh tế toàn cầu nhưng ủược sự quan tõm lónh ủạo, chỉ ủạo từ Trung ương, Thành phố với cỏc chớnh sỏch kớch cầu tiờu dùng, gói hỗ trợ lãi suất của Chính phủ…, sự vào cuộc của tất cả các ngành, cỏc cấp huyện, cơ sở, cỏc ủơn vị sản xuất cụng nghiệp trờn ủịa bàn ủó tiếp cận ủược cỏc nguồn lực, ủó dần khụi phục sản xuất và cú hướng ngày càng phát triển với các sản phẩm công nghiệp phong phú về mẫu mó, chất lượng, từ cỏc sản phẩm thiết yếu phục vụ ủời sống
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội cung cấp chương trình thạc sĩ kỹ thuật, nhằm đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho sản xuất nông nghiệp Chương trình này chú trọng đến việc phát triển các sản phẩm yêu cầu sự tinh xảo và ứng dụng công nghệ tiên tiến trong quy trình sản xuất.
Ngành công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp (CN-TTCN) và xây dựng đã đạt tốc độ tăng trưởng bình quân 19,6% mỗi năm trong 5 năm qua Giá trị sản xuất của ngành này đạt 1.278 tỷ đồng, tăng bình quân 18,2% mỗi năm, vượt 2% so với chỉ tiêu đề ra Để duy trì và phát triển công nghiệp trong giai đoạn hiện tại, huyện sẽ tập trung xây dựng cụm công nghiệp vừa và nhỏ giai đoạn 1 và mở rộng giai đoạn 2 với diện tích 6,5ha.
1.1.1.2.3 Thương mại - Dịch vụ - Vận tải
Hoạt động thương mại và dịch vụ trên địa bàn huyện đã đáp ứng nhu cầu của nhân dân, đặc biệt là trong việc hình thành các loại hình dịch vụ chất lượng cao như tài chính ngân hàng, giáo dục, y tế, bưu chính viễn thông và vận tải công cộng Văn minh dịch vụ thương mại ngày càng được chú trọng, phục vụ tốt hơn cho nhu cầu và thị hiếu của người tiêu dùng.
Giá trị sản xuất ngành thương mại - dịch vụ ước thực hiện năm 2010 ủạt 2.766 tỷ ủồng, bỡnh quõn 05 năm tăng 21,3% / năm
Là một huyện cú tốc ủộ ủụ thị hoỏ nhanh, trong giai ủoạn 2006 –
Từ năm 2010, mỗi năm diện tích đất nông nghiệp giảm khoảng 800ha do xây dựng các công trình quốc gia Huyện đã tập trung vào việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng và vật nuôi, giảm diện tích trồng lúa và chuyển sang các loại cây có giá trị kinh tế cao Trong 5 năm qua, huyện đã chuyển đổi được 100ha từ trồng lúa sang trồng hoa và rau, trong đó có 90ha trồng rau Đồng thời, huyện cũng đẩy mạnh áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp, như mô hình trồng rau và hoa chất lượng cao trong nhà lưới, kết hợp với các đơn vị nghiên cứu.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đang nghiên cứu và phát triển các giống cây trồng mới cùng với tiến bộ kỹ thuật nhằm ứng dụng hiệu quả trên đồng ruộng Những nỗ lực này không chỉ mang lại giá trị kinh tế cao mà còn được thị trường trong nước chấp nhận, góp phần từng bước hướng tới sản xuất bền vững.
1.1.2 Phương hướng phỏt triển kinh tế xó hội giai ủoạn 2011 -
Phỏt triển kinh tế của huyện giai ủoạn 2011-2015 ủược xõy dựng trong bối cảnh quốc tế, ủất nước và Thủ ủụ cũn nhiều khú khăn, thỏch thức
Trong giai đoạn 2011-2015, huyện Từ Liêm tiếp tục phát triển đô thị nhanh chóng, với diện tích đất nông nghiệp giảm xuống còn 1000ha Nhiều dự án lớn về phát triển đô thị và kinh tế - xã hội sẽ được triển khai xây dựng.
Với sự phát triển đô thị, dân số dự kiến sẽ tăng nhanh, với tốc độ tăng dân số tự nhiên khoảng 1,3% mỗi năm và tăng cơ học 5,0% mỗi năm Dự báo đến năm 2015, dân số sẽ đạt khoảng 470.000 người, trong đó tỷ lệ người trong độ tuổi lao động chiếm trên 60% Đây là những yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển kinh tế - xã hội của huyện trong thời gian tới.
1.1.2.2 Mục tiờu: Phỏt triển kinh tế 05 năm giai ủoạn 2011-2015 là:
Xõy dựng Từ Liờm trở thành vựng ủụ thị hiện ủại, là một trong những trung tâm chính trị, văn hoá, thể thao của Thành phố và cả nước
- Nhịp ủộ tăng trưởng kinh tế ủịa phương bỡnh quõn tăng: 15-16%
- Giá trị sản xuất công nghiệp ngoài QD tăng bình quân: 14-15%
- Giá trị sản xuất dịch vụ thương mại tăng bình quân: 19-20%
- Giỏ trị sản xuất nụng, lõm nghiệp giảm bỡnh quõn: -3% ủến -4%
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 10
- Giỏ trị sản xuất/ha ủất nụng nghiệp bỡnh quõn ủạt: 180 triệu ủồng/ha
- Cơ cấu kinh tế ủến năm 2015: Cụng nghiệp chiếm 52%, thương mại dịch vụ: 47%, nông nghiệp 01%
1.1.2.3 Phương hướng phát triển một số ngành kinh tế chủ yếu ủến 2015
Để phát triển kinh tế, cần tiếp tục đẩy mạnh tốc độ tăng trưởng và thực hiện hiệu quả các nhiệm vụ nhằm ngăn chặn suy thoái, bảo đảm an sinh xã hội Cần cải tiến các cơ chế, chính sách và thủ tục hành chính, đồng thời khuyến khích phát triển các thành phần kinh tế, đặc biệt là hợp tác xã và doanh nghiệp nhỏ và vừa Chính sách hỗ trợ cần tập trung vào nâng cao hiệu quả quản lý nhà nước về kinh tế, phát triển sản xuất và tạo việc làm cho người lao động Chất lượng cơ cấu kinh tế cần được nâng cao, ưu tiên cho các dự án thương mại, dịch vụ gắn liền với giải quyết việc làm, nhằm chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng dịch vụ - công nghiệp - nông nghiệp, với mục tiêu đạt tốc độ tăng trưởng chung từ 15-16% mỗi năm.
Hiện trạng và phương hướng phỏt triển lưới ủiện Từ Liờm
1.2.1 ðặc ủiểm lưới ủiện phõn phối huyện Từ Liờm
- Hiện tại, phụ tải trờn ủịa bàn Huyện Từ Liờm ủược cấp từ nhiều nguồn khỏc nhau, trong ủú nguồn cấp từ trạm 110kV Chốm và cỏc lộ sau
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 12
E25 ủúng vai trũ chủ ủạo (chiếm 22/31 lộ trung thế), cỏc nguồn cấp khỏc chủ yếu cấp kết hợp và dự phòng
Lưới điện phân phối Huyện Từ Liêm hoạt động với 4 cấp điện áp là 6kV, 10kV, 22kV và 35kV Hệ thống bao gồm 7 lộ 6kV, 2 lộ 10kV, 19 lộ 22kV và 03 lộ 35kV, đảm bảo cung cấp điện ổn định cho khu vực.
1.2.1.2 Trạm biến áp phân phối
Các loại trạm biến áp phân phối chủ yếu bao gồm trạm xây, trạm treo và trạm cột Bên cạnh đó, còn có các trạm kiosk được xây dựng ở những khu vực chật hẹp và có yêu cầu cao về mỹ quan đô thị.
Trong những năm gần đây, nhu cầu phụ tải tăng cao đã dẫn đến việc đầu tư xây dựng trạm treo trở nên phổ biến Lý do là vì vốn đầu tư thấp, kết cấu gọn nhẹ và tiết kiệm diện tích Tuy nhiên, mô hình này không còn phù hợp trong thời kỳ hiện đại hóa.
Tớnh ủến hết thỏng 10/2009, tổng số trạm do ðiện lực Từ Liờm quản lý là 642 trạm/710MBA/321.115KVA trong ủú:
+ TBA Công cộng: 250 trạm + TBA bán Công cộng: 70 trạm + TBA Khách hàng: 325 trạm
Bảng 1.1: Khối lượng trạm biến áp phân phối Huyện Từ Liêm
TT Hạng mục Số trạm Số máy Dung lượng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 13
Lưới điện phân phối Huyện Từ Liêm hiện đang tồn tại ba cấp điện áp đan xen, gây khó khăn trong công tác vận hành và làm giảm hệ số dự phòng Kết cấu lưới chủ yếu là dạng mạch vòng hở, với nhiều tuyến hỗn hợp giữa đường cáp ngầm và đường dây nổi, ảnh hưởng đến độ tin cậy cung cấp điện Các đường dây nổi có cấu trúc hình tia, trong khi một số tuyến đường dây trên không sử dụng chung cột, khiến cho việc vận hành không linh hoạt Đặc biệt, trong tình trạng hiện nay, việc sửa chữa điện nóng gặp nhiều khó khăn.
Với tổng số chiều dài ủường dõy cao thế là:
- Tài sản công ty: 143,483 km
- Tài sản khách hàng: 35,383 km + Cáp ngầm:
- Tài sản công ty: 68,423 km
Tài sản khách hàng đạt 54,798 km, bao gồm một số đường dây quan trọng như đường dây 480E25 cung cấp điện cho Khu Liên hợp Thể thao Quốc gia và đường dây 473-474E25 cung cấp điện cho Trung tâm Hội nghị Quốc gia.
Bảng 1.2: Chiều dài ủường dõy trung thế Huyện Từ Liờm
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 14
TT Tên lộ Chủng loại Công ty Khách hàng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 15
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 16
Xu hướng phát triển của các đường dây phân phối trung thế đang gia tăng nhanh chóng ở cấp điện áp 22 kV, trong khi đó, sự phát triển ở các cấp điện áp khác có xu hướng giảm dần Đồng thời, quá trình hạ ngầm các đường dây cũng đang được thực hiện từng bước.
Các tuyến đường dây trên không, đặc biệt là trong khu vực nội thành, hiện đang gặp tình trạng vi phạm hành lang tuyến, gây ảnh hưởng nghiêm trọng khi thời tiết thay đổi, thường xuyên xảy ra sự cố trong mùa mưa bão Các tuyến cáp ngầm đang vận hành với chất lượng không đồng đều; những tuyến mới được cải tạo, xây dựng từ năm 1994 đến nay đã đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và khả năng cung cấp điện Tuy nhiên, đa số các tuyến xây dựng trước đó đã xuống cấp, không đảm bảo chất lượng (cáp điện kém, tiết diện nhỏ ), dẫn đến thời gian mất điện thường bị kéo dài mỗi khi xảy ra sự cố.
1.2.2 Tỡnh hỡnh sử dụng thiết bị ủúng cắt
Bảng 1.3 thống kờ số lượng cỏc thiết bị ủúng cắt trờn lưới ủiện phõn phối Quận Huyện Từ Liờm theo từng chủng loại và từng cấp ủiện ỏp
Bảng 1.3 Thiết bị ủúng cắt trờn lưới phõn phối Huyện Từ Liờm
Cấp ủiện ỏp 35kV 22kV 10kV 6kV Tổng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 17
Hiện nay, lưới điện huyện Từ Liêm ở cấp 6kV và 10kV đang sử dụng nhiều thiết bị như dao cách ly (DISCONNECTING SWITCH - DS) và cầu dao cắt tải (Load break switch - LBS) Đối với lưới phân phối 22kV, thiết bị chủ yếu được sử dụng là cầu dao cắt tải (LBS), và nhiều trạm biến áp phân phối 22kV đã lắp đặt thiết bị mở vòng chính (Ring main Unit - RMU).
Ngoài ra, tại một số vị trớ trờn lưới ủiện phõn phối cú sử dụng một số thiết bị ủúng cắt khỏc như: Reclosed, cầu chỡ tự rơi
Trong những năm gần ủõy lưới ủiện phõn phối trờn ủịa bàn Huyện
Huyện Từ Liêm đang phát triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng phụ tải Công ty Điện lực TP Hà Nội đã lên kế hoạch đầu tư chuyển đổi lưới điện phân phối từ 6, 10kV lên 22kV, giúp cải thiện đáng kể tình trạng vận hành và giảm tổn thất điện năng Tuy nhiên, việc thực hiện chuyển đổi này cần thời gian dài và phụ thuộc vào khả năng vốn đầu tư hàng năm, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho khách hàng với thời gian cắt điện tối thiểu.
1.2.3 Tỡnh hỡnh sử dụng ủiện hiện tại
Theo số liệu thống kờ, ủiện năng thương phẩm trờn ủịa bàn Huyện
Trong năm tới, chỉ số giá tiêu dùng sẽ tăng cao hơn so với năm trước, chủ yếu tập trung vào các lĩnh vực ánh sáng sinh hoạt, công nghiệp và dịch vụ thương mại Sự tăng trưởng này phù hợp với cơ chế thị trường và chính sách đổi mới của nền kinh tế huyện.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 18
Bảng 1.4: Tỡnh hỡnh tiờu thụ ủiện năng Huyện Từ Liờm
1.2.4 Tình hình sự cố và qui trình phân vùng sự cố hiện tại ủang hoạt ủộng
Theo các báo cáo, tình trạng sự cố trong toàn hệ thống vẫn diễn ra khá phổ biến và có xu hướng gia tăng theo từng năm, đặc biệt là các sự cố liên quan đến lưới Hầu hết các vụ sự cố đều là sự cố thoáng qua và tự hồi phục tốt Tuy nhiên, trong các đường dây bị sự cố, có nhiều đường dây liên quan đến các đơn vị khác nhau, gây khó khăn trong quá trình điều tra và phân tích sự cố.
Trong các vụ sự cố vĩnh cửu, nguyên nhân chủ yếu đến từ điều kiện khách quan như thời tiết bất thường, mưa giông, nắng nóng và chất lượng thiết bị không ổn định Huyện Từ Liêm đang trong cao điểm thực hiện giải phóng mặt bằng, các đường dây trung thế đi qua các dự án san lấp mặt bằng ảnh hưởng không nhỏ đến vận hành của các đường dây.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã chỉ ra rằng việc xe chở ủất san lấp mặt bằng thường xuyên va chạm với đường dây điện gây ra sự cố nghiêm trọng và ảnh hưởng đến hoạt động của lưới điện Sự cố này đặc biệt xảy ra tại các tuyến cấp ngầm, nơi thường xuyên bị thi công mà không đảm bảo an toàn, mặc dù đã có biển cảnh báo Các nguyên nhân chính dẫn đến sự cố bao gồm việc thiếu chú ý đến an toàn trong quá trình thi công và việc không tuân thủ các quy định bảo vệ hạ tầng điện.
- Với ủường dõy trờn khụng phần lớn là do vỡ sứ - chiếm khoảng 55-60% Trường hợp sự cố dẫn ủến ủứt dõy, ủứt lốo chiếm ủến: ~ 40 % tổng số sự cố
- Với cỏp ngầm nguyờn nhõn chớnh là do hỏng cỏp, cỏc ủơn vị thi cụng ủào vào cỏp: chiếm 74,5 %
Số liệu thống kờ sự cố lưới ủiện Huyện Từ Liờm cỏc năm gần ủõy ủược trỡnh bày trong cỏc bảng 1.5:
Bảng 1.5: Thống kờ sự cố trờn lưới ủiện Từ Liờm
1.2.4.2 Qui trình phân vùng sự cố hiện tại a) Nguyên tắc chung:
Khi sự cố xảy ra, cần nhanh chóng phân tích và xác định nguyên nhân, ngăn chặn sự cố phát triển, đồng thời tìm mọi biện pháp khắc phục kịp thời.
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đang thực hiện luận văn thạc sĩ kỹ thuật nhằm cải tiến quy trình phục hồi lưới điện một cách nhanh chóng, phục vụ nhu cầu của khách hàng Mục tiêu chính là đảm bảo sự hoạt động ổn định, an toàn và chắc chắn cho hệ thống lưới điện.
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ðỘNG PHÂN PHỐI ðIỆN
Mụ hỡnh và nguyờn lý làm việc của Hệ thống tự ủộng phõn phối (DAS)27 2.2 Hệ thống tự ủộng phõn phối cho cỏc ủường dõy trờn khụng
Hệ thống tự động phân phối điện (DAS - Distribution Automation System) là giải pháp kiểm soát và quản lý mạng phân phối điện, giúp phát hiện và tách biệt các sự cố, đồng thời phục hồi cung cấp điện cho các phần còn lại của mạng Với khả năng điều khiển từ xa qua máy tính tại trung tâm điều khiển, DAS đã được áp dụng rộng rãi tại các quốc gia phát triển, đặc biệt là Nhật Bản Hệ thống này góp phần nâng cao độ tin cậy trong cung cấp điện và giảm thiểu thời gian gián đoạn trong mạng phân phối Tại Nhật Bản, việc triển khai hệ thống DAS được thực hiện qua ba giai đoạn phát triển chính.
Phỏt triển qua 3 giai ủoạn:
Nhiệm vụ của giai đoạn này là phát hiện và loại trừ sự cố, nhanh chóng khôi phục cung cấp điện Để đạt được điều này, cần lắp đặt các cầu dao tự động (Switch-SW) và các rơ-le phát hiện sự cố (FDR-Fault Detecting Relay) cho các đường dây trung thế, cùng với việc lắp đặt các thiết bị chỉ thị phần bị sự cố tại các trạm 110 kV.
Trong giai đoạn 1, vựng gặp sự cố ủ được tự động cách ly bằng các thiết bị trên đường dây trung thế, và không có các thiết bị giám sát quản lý tại Trung tâm điều độ (ADC).
Lắp bổ sung cỏc thiết bị ủầu cuối (RTU- Remote Terminal Unit-
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 28
RTU) và ủường thụng tin ủể tiếp nhận thụng tin tại cỏc vị trớ lắp cầu dao tự ủộng ở cỏc ủường dõy trung thế
Tại các trạm trung gian, lắp đặt bộ thu nhận điều khiển từ xa (TCR) và các thiết bị khác để điều khiển và giám sát máy cắt đầu nguồn (FCB) Tại trung tâm điều độ, hệ thống máy tính được cài đặt để hiển thị lưới trung thế một cách đơn giản Dựa vào thông tin thu được từ xa, nhân viên vận hành tại trung tâm điều độ sẽ điều khiển đúng cách cắt các cầu dao tự động nhằm cách ly phần bị sự cố trên máy tính.
Giai đoạn 3 nâng cấp các chức năng của Giai đoạn 2, tại trung tâm điều khiển, lắp đặt các máy tính mạnh để quản lý vận hành lưới phân phối trung thế Hệ thống hiển thị theo bản đồ địa lý và tự động điều chỉnh tính toán thao tác Sau khi hoàn thành giai đoạn 2 và 3, lưới điện sẽ được giám sát và điều khiển từ xa.
Cỏc giai ủoạn này và mối quan hệ giữa chỳng ủược thể hiện trờn hỡnh 2-1
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 29
Hỡnh 2.1: Hệ thống Tự ủộng Phõn phối
Chú thích trong hình vẽ:
CPU- Center Processing unit: Bộ xử lý trung tâm
LP Máy in kết dây
FCB- Feeder circuit breaker: Mỏy cắt ủường dõy
FDR- Fault detecting Relay: Rơ-le phát hiện sự cố
SPS Cầu dao nguồn cấp
RTU- Remote terminal unit: Thiết bị ủầu cuối
TCM Mỏy chủ ủiều khiển từ xa
Distribution automation with remote control and supervision function
Distribution automation by pole-mounted equipment
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 30
CRT Màn hỡnh ủiện tử
Central Distribution Substation: Trạm phân phối trung tâm (trạm 110 kV)
- Distribution Automation by pole-mounted equipment: Tự ủộng phân phối bằng các thiết bị lắp trên cột
-Distribution Automation with remote control and supervision function: Tự ủộng phõn phối bằng ủiều khiển và chức năng giỏm sỏt từ xa
- Compputer-based Distribution Automation System: Hệ thống Tự ủộng phõn phối bằng mỏy tớnh
- Hệ thống DAS ủược ỏp dụng khỏc nhau ủối với mụ hỡnh lưới ủiện cụ thể trên không và cáp ngầm
2.2 Hệ thống tự ủộng phõn phối cho cỏc ủường dõy trờn khụng
2.2.1 Hệ thống cỏc thiết bị và tớnh năng của DAS – Giai ủoạn 1
* Thiết bị lắp trờn cột ủường dõy:
- SW (SWitch): cầu dao cắt tải tự ủộng Tớnh năng của nú là:
+ Tự cắt mạch khi mất ủiện ỏp nguồn
+ Tự ủúng lại khi ủiện ỏp phục hồi bằng Rơle tỏch sự cố-FDR, thời gian tỏc ủộng ủược chỉnh ủịnh trước
Nếu sau khi giảm giá, sản phẩm quay trở lại mức giá nhất định (được cài đặt theo tỷ lệ % so với Udd), trong khoảng thời gian đã cài đặt trước đó, hệ thống sẽ tự động khôi phục giá sản phẩm.
- FDR (Fault Detecting Relay): rơ-le phát hiện sự cố
- SPS (Switch Power Supply): Mỏy biến ủiện ỏp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự ủộng
* Thiết bị lắp trong trạm 110kV:
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 31
- FSI (Fault Section Indicator): Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố
- REC: Rơle tự ủộng ủúng lại
- FCB: mỏy cắt ủường dõy FCB cú tớnh năng sau:
+ Cắt ủược sự cố ở bất cứ thời ủiểm nào trong mạng phõn phối thuộc xuất tuyến ủú
+ đóng lại và cắt nhanh sau TđL nhờ trang bị REC
Sơ lược tổ hợp hệ thống trong Giai ủoạn 1ủược mụ tả trờn hỡnh 2-2
Hỡnh 2-2 Hệ thống Tự ủộng Phõn phối cho ủường dõy trờn khụng
Quá trình phát hiện và cách ly sự cố trên lưới điện trung thế được thực hiện thông qua các thiết bị DAS, được thiết kế đặc biệt cho đường dây trên không, bao gồm hai loại mạch: mạch hình tia và mạch vòng.
Hệ thống dây trên không hình tia -hình 2-3 và 2-5 (a):
Mạng trên không hình tia là một loại mạng một nguồn, trong đó có một xuất tuyến nối từ mỏy cắt ủầu nguồn đến đường dây phân phối trên không Trên tuyến dây này, có nhiều nhánh rẽ để cung cấp điện cho các phụ tải khác nhau.
+ Khi làm việc bình thường:
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 32
Hệ thống ðDK trung thế hình tia được mô tả bao gồm các đường trục phân thành ba vùng a, b, d tại các điểm A, B, D và hai đường nhánh c, e tại các điểm đầu nhánh C, E Tại điểm A là vị trí tủ máy cắt đường dây tại các trạm 110 KV - FCB; các điểm còn lại là các vị trí đặt cầu dao tự động trên cột đường dây - SW Trong trạng thái cấp điện bình thường, FCB và các SW ở trạng thái đúng.
Khi xảy ra sự cố trên đường dây tại nhánh c, FCB thực hiện tác động cắt lần đầu tiên Khi FCB tiến hành cắt, tất cả các SW trên đường dây trung thế sẽ tự động mở do tín hiệu điện áp không còn.
FCB tự động lặp lại quy trình khi có sự cố xảy ra Khi FCB phát hiện sự cố, tín hiệu sẽ xuất hiện ở phía cấp nguồn của SW tại vị trí B Thiết bị FDR được lắp đặt trong SW-B sẽ tự động gửi lệnh đến SW-B sau khoảng thời gian đã cài đặt trước là t1 = 7 giây Đồng thời, thiết bị FDR trong SW-B cũng bắt đầu đếm thời gian xác nhận trạng thái t2.
Trong hệ thống điện, SW-B được cấp điện và tín hiệu điện xuất hiện tại hai vị trí C và D Thời gian đặt trước tại vị trí D là 7 giây và tại vị trí C là 14 giây Sau 7 giây, SW-D hoạt động và được cấp điện, trong khi sau 14 giây, SW-C cũng hoạt động và được cấp điện Nếu sự cố vẫn tiếp diễn ở nhánh C, rơ-le bảo vệ sẽ phát hiện và cắt FCB lần thứ hai SW-C tự động mở do mất điện áp Thiết bị cầu dao SW có chức năng tự động khoá ở vị trí mở nếu khoảng thời gian giữa hai lần hoạt động và cắt nhỏ hơn 5 giây Kết quả là SW-C bị khoá ở vị trí mở và sự cố được xử lý một cách tự động.
Tiếp theo, FCB tự ủộng ủúng lặp lại lần nữa : SW-B, SW-D và SW-
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 33
E lần lượt tự ủộng ủúng lại theo nguyờn lý trờn và phần ủường dõy khụng bị sự cố ủược phục hồi hoạt ủộng
Hệ thống tự động phát hiện và xử lý sự cố theo quy trình khép kín, không cần phần mềm điều khiển hay đường truyền thông tin.
Khi xảy ra sự cố phân vùng, chỉ có phân vùng gặp sự cố là ngừng hoạt động cho đến khi quá trình sửa chữa hoàn tất, trong khi các phân vùng khác chỉ bị tạm ngừng cung cấp trong thời gian ngắn.
- Thời gian quỏ ủộ ủể xử lý, tỏch ủiểm sự cố nhanh (chưa ủến 01 phỳt) ðiều này là phự hợp với cỏc mạng phõn phối hiện ủại
- Mỏy cắt xuất tuyến-FCB chỉ phải cắt và tự ủúng lại hai lần cho một chu trỡnh sự cố, khả năng cung cấp ủủ hay khụng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 34
Hỡnh 2-3 Sơ ủồ phỏt hiện phần bị sự cố (hỡnh tia) c
FCB : C lose PV S: C lose PV S: O pen c
(4) A utom atic closing of SW -B A B
(5) A utom atic closing of SW -D
(6) Second Tripping after closing of
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 35
Hệ thống dây trên không mạch vòng - Hình 2-4 và 2-5 (b)
Mạng phân phối mạch vòng là loại mạng điện có hai nguồn cung cấp, giúp nâng cao độ an toàn trong việc cung cấp điện Để đảm bảo tính ổn định, mạng thường được thiết kế với một điểm mở vững chắc, cho phép tự động khôi phục khi xảy ra sự cố mất điện Việc bố trí DAS cho mạng phân phối hai nguồn cũng tương tự như cách bố trí cho mạng một nguồn.
Hệ thống tự ủộng phõn phối ỏp dụng cho cỏc ủường cỏp ngầm
Hệ thống tự động phân phối DAS áp dụng cho mạng cáp ngầm tương tự như mạng phân phối hở, nhưng có cấu trúc mạng khác biệt Mỗi điểm rẽ nhỏ được lắp đặt một hộp bộ với dao cắt mạch chính và dao cắt mạch nhánh Giải pháp hợp lý cho các vị trí này là các RMS (ring main unit), đồng thời tại đây cũng trang bị các RTU và FDR Hệ thống được trang bị cho trạm nguồn phân phối và trung tâm điều khiển, đảm bảo không có gỡ thay đổi.
Cấu trỳc hệ thống tự ủộng phõn phối ngầm:
Hỡnh 2-9 mụ tả mụ hỡnh cấu trỳc giai ủoạn 2 của DAS cho lưới trung thế ngầm mạch vòng ðiểm tách mạch vòng tại vị trí VS (5)
Thiết bị ủầu cuối (RTU) được lắp đặt cứng mỏy cắt tự động (RMS) và kết nối với bộ tiếp nhận điều khiển từ xa (TCR) tại trạm.
110 kV bằng ủường thụng tin Tại trung tõm ủiều ủộ lắp hệ thống mỏy tớnh phục vụ vận hành
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 46
Cáp thông tin Hai cáp đi trong 1 èng
RMS: Ring Main Switchgear- Tủ cầu dao phụ tải VCB: Vacuum Circuit Breaker-Máy cắt khí VS: Vacuum Switch-Cầu dao phụ tải
Hình 2-9 DAS cho lưới phân phối ngầm
2.3.2 Phương pháp phát hiện sự cố và xử lý sự cố
Giả thiết tỡnh huống sự cố xảy ra tại ủiểm A trờn hỡnh 2-9 như sau :
Khi xảy ra sự cố tại ủiểm A, rơ-le bảo vệ ở trạm 110 kV phát hiện và ra lệnh cắt đến CB(6) Trong trường hợp này, do tách mạch vũng tại VS(5), dòng sự cố đã chạy qua VS(1) và VS(2), mà không đi qua VS(3) và VS(4).
Tín hiệu dũng sự cố được phát hiện qua RTU, sau đó tín hiệu này được gửi từ RTU tới trung tâm điều khiển thông qua TCR.
Trung tâm điều khiển xác định phần bị sự cố dựa trên thông tin về sự cố và gửi lệnh tới RTU(1), RTU(2) để cắt VS(2) và VS(3) - vùng sự cố được cách ly Các máy cắt VS(1) và VS(4) vẫn ở trạng thái đúng FCB được khởi động lại theo lệnh từ rơ-le tự khởi động lại.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 47
Trung tâm ủiều ủộ sẽ kiểm tra khả năng hỗ trợ công suất của nguồn 2 và gửi lệnh tới RTU (3) để điều chỉnh VS (5) tại điểm tách mạch, nhằm cấp điện đến điểm VS (4).
Việc cách ly sự cố và phục hồi khẩn cấp cho phần không bị sự cố sẽ được thực hiện thông qua điều khiển từ xa trong thời gian ngắn.
Về cơ bản cỏc thiết bị cần lắp tại trung tõm ủiều ủộ ở giai ủoạn 2 và
3 của lưới cỏp ngầm tương tự ủối với trường hợp dõy trờn khụng
2.3.3 Cỏc thiết bị lắp tại trung tõm ủiều ủộ
Các thiết bị cần lắp đặt tại trung tâm điều khiển ở giai đoạn 2 và giai đoạn 3 của lưới cáp ngầm tương tự như trường hợp của đường dây trên không.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 48