TÍNH TOÁN & ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN THUỘC ĐIỆN LỰC

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Ngày nay, điện năng ngày càng có vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế – xã hội của đất nước, nhất là trong thời đại công nghiệp hóa và cách mạng 4.0. Điều đó kéo theo các yêu cầu về chất lượng điện năng cung cấp cũng như độ tin cậy ngày càng tăng. Ngoài các yêu cầu về điện áp, tần số thì tính liên tục cấp điện cho khách hàng cũng là một yêu cầu hết sức quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy của lưới điện.

Điện lực A Lưới là đơn vị trực thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế được giao quản lý, vận hành, kinh doanh mua bán điện toàn bộ lưới điện trung, hạ áp khu vực phía huyện A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế. Với 03 tuyến đường dây quản lý chính, gồm một xuất tuyến đường dây 35kV (XT 372 Huế 1 cấp điện Trạm Trung gian Bốt Đỏ) và 02 xuất tuyến đường dây 22kV (XT 471 Trung gian Bốt Đỏ và XT 472 Trung Gian Bốt Đỏ, với chiều dài mỗi xuất tuyến đường dây từ 25 đến 35km. Đây là khu vực có chỉ tiêu TTĐN cao điều hành phức tạp và phụ thuộc các nguồn đầu nối thủy điện, chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết cực đoan phức tạp, đặc biệt vào mùa giông sét, nên chỉ tiêu suất sự cố luôn ở mức cao toàn Công ty, ảnh hưởng đến chỉ tiêu ĐTCCCĐ rất lớn.

Bên cạnh đó, hiện nay, lưới điện khu vực A Lưới còn được liên lạc với lưới điện Quảng Trị 35kV (Đường dây 35kV Tà Rụt) qua trạm Trung Gian Hồng Thủy – nằm ở phía cuối xuất tuyến 471 Trung Gian Bốt Đỏ (chiều dài tuyến đường dây 35kV thuộc lưới điện Quảng Trị khoảng 30km). Tuy nhiên, theo kế hoạch đầu tư xây dựng đã được EVNCPC phê duyệt, trong năm 2022, Công ty ĐL Quảng Trị sẽ tiến hành cải tạo toàn bộ tuyến đường dây 35kV trên địa bàn về vận hành cấp điện áp 22kV. Điều này, dẫn đến trạm Trung Gian Hồng Thủy – 35/22kV là điểm nút của tuyến đường dây liên lạc XT 471 TG Bốt Đỏ (Thừa Thiên Huế) và đường dây 35kV Tà Rụt (Quảng Trị) sẽ không còn hoạt động, thay vào đó, 02 tuyến đường dây 22kV này sẽ liên lạc trực tiếp với nhau trên chiều dài đường dây khoảng 80km, với các chủng loại dây khác nhau như dây nhôm lõi thép tiết diện 70, 95, 120 mm2. Đây sẽ là một trong những thách thức rất lớn đối với Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế nói chung và Điện lực A Lưới nói riêng vì không thể đảm bảo chất lượng điện năng (về chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện, tổn thất điện năng) khi vận hành liên lạc nếu lưới điện khu vực A Lưới lấy nguồn cấp từ lưới điện Quảng Trị trong các trường hợp sự cố, công tác trên đường dây XT 372 Huế 1, cụ thể tuyến đường dây lúc này từ Quảng Trị cấp toàn bộ lưới điện A Lưới sẽ có chiều dài tuyến lên đến khoảng 80km.

2. Mục đích nghiên cứu

– Phân tích các chế độ làm việc của lưới điện khu vực A Lưới;

– Nâng cao chỉ tiêu ĐTCCCĐ, giảm TTĐN lưới điện khu vực huyện A Lưới;

– Tính toán các chỉ tiêu ĐTCCCĐ, TTĐN bằng phần mềm PSS/Adept;

– Tính toán và đề xuất giải pháp nhằm giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy làm việc của lưới điện khu vực huyện A Lưới thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế;

– Bái toán vận hành kinh tế, hiệu quả hệ thống Distribution Voltage Regulators đảm bảo điều kiện điện áp vận hành cho phép;

– Đánh giá hiệu quả đầu tư, để từ đó đưa ra phương án tối ưu nhất trong công tác đảm bảo cung ứng điện tốt nhất.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài: LĐPP Điện lực A Lưới, Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế.

* Phạm vi nghiên cứu:

Tập trung nghiên cứu ĐTCCCĐ, TTĐN của lưới điện phân phối Điện lực A Lưới từ đó đưa ra giải pháp nhằm nâng cao ĐTCCCĐ, giảm TTĐN và đảm bảo hiệu quả vận hành của lưới điện phân phối Điện lực A Lưới.

Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT 5.0 để tiến hành phân tích, tính toán và đưa ra giải pháp nâng cao chỉ tiêu độ tin cậy.

4. Phương pháp và nội dung nghiên cứu

a. Phương pháp nghiên cứu

– Kết hợp nghiên cứu tài liệu và số liệu thực tế;

– Sử dụng phần mềm chuyên dụng PSS/ADEPT để tính toán.

b. Nội dung nghiên cứu

– Tìm hiểu về đặc điểm kinh tế xã hội và kết cấu lưới điện hiện trạng trên địa bàn của Điện lực A Lưới quản lý.

– Thu thập dữ liệu và các thông số vận hành thực tế của lưới điện phân phối do Điện lực A Lưới quản lý từ năm 2019 đến 2021.

– Tính toán và đánh giá ĐTCCCĐ, TTĐN của lưới điện Điện lực A Lưới thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế.

– Tính toán và đề xuất các giải pháp nhằm nhằm nâng cao ĐTCCCĐ, giảm TTĐN và đảm bảo hiệu quả vận hành của lưới điện phân phối Điện lực A Lưới thuộc Công ty Điện lực Thừa Thiên Huế.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

5.1 Về mặt khoa học

– Tìm ra được các giải pháp tối ưu cho lưới điện phân phối, nâng cao chỉ tiêu ĐTCCCĐ, giảm TTĐN, đảm bảo chất lượng điện áp vận hành của lưới điện phân phối.

5.2 Về mặt thực tiễn

– Áp dụng vào thực tế trên LĐPP tại Điện lực A Lưới, giúp nâng cao chất lượng điện năng, ĐTCCCĐ, giảm tổn thất điện năng, .v.v.

– Phân tích, đánh giá và áp dụng giải pháp tối ưu để áp dụng thực tế cho vào LĐPP nhằm linh hoạt, hiệu quả trong công tác quản lý vận hành và nâng cao năng suất lao động.

6. Cấu trúc của luận văn

Gồm: phần Mở đầu và kết luận kiến nghị và 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện, tổn thất điện năng.

Chương 2: Độ tin cậy cung cấp điện, Tổn thất điện năng lưới điện Điện lực A Lưới.

Chương 3: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện Điện lực A Lưới.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

1.1. Tổng quan về độ tin cậy

1.1.1. Định nghĩa

Độ tin cậy của hệ thống điện được hiểu là khả năng của hệ thống đảm bảo việc cung cấp đầy đủ và liên tục điện năng cho các hộ tiêu thụ với chất lượng hợp chuẩn.

1.1.2. Biểu thức các chỉ tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE-1366

1.1.2.1. Các chỉ tiêu ngừng cấp điện vĩnh cửu

a, Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình hệ thống

b, Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình hệ thống

c, Chỉ tiêu thời gian ngừng cấp điện trung bình của khách hàng

d, Chỉ tiêu tần suất ngừng cấp điện trung bình khách hàng

1.1.2.3. Các chỉ tiêu đối với ngừng điện thoáng qua

• 1. Các phương pháp đánh giá độ tin cậy

Phương pháp đồ thị – giải tích

Phương pháp không gian trạng thái

Phương pháp tính toán ĐTC bằng phần mềm PSS/ADEPT:

1.2.3.1. Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT:

a. Chức năng cơ bản của phần mềm:

b. Dữ liệu phục vụ tính toán:

1.2.3.2. Tính toán các chỉ tiêu độ tin cậy bằng phần mềm PSS/ADEPT

a. Tập tin từ điển dữ liệu cấu trúc.

b. Phương pháp tính toán các thông số từ các sự cố xảy ra:

b1. Trường hợp mất điện do sự cố:

b.2 Trường hợp mất điện do kế hoạch:

1.2. Tổng quan về tổn thất công suất

1.2.1. Định nghĩa

– Khi truyền tải điện năng từ nguồn đến hộ tiêu thụ thì các phần tử của mạng điện do có tổng trở nên đều gây ra tổn thất công suất và tổn thất điện áp. Tổn thất công suất gây tình trạng thiếu hụt điện năng nơi tiêu thụ. Tổn thất công suất càng cao thì hiệu quả kinh tế càng kém.

– Bên cạnh đó, tổn thất điện áp cũng là một chỉ tiêu quan trọng của hệ thống điện. Nếu tổn thất điện áp lớn sẽ làm cho các thiết bị dùng điện không hoạt động được, giảm năng suất và hiệu suất của thiết bị dùng điện, gây ra tổn thất điện năng trên đường dây tải điện. Vì vậy, trong chế độ vận hành bình thường, tổn thất điện áp phải luôn vận hành đảm bảo ΔU% = ΔU/U1 ≤ 5%.

1.2.2. Phương pháp tính tổn thất công suất

a. Tổn thất công suất trên đường dây tải điện

b. Tổn thất công suất qua máy biến áp

c. Tổn thất công suất đối với thiết bị bù

1.3. Tổng quan về Tổn thất điện năng

Tổn thất điện năng trên hệ thống điện là lượng điện năng tiêu hao cho quá trình truyền tải và phân phối điện từ thanh cái các nhà máy điện qua hệ thống lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối đến các hộ sử dụng điện.

Trong hệ thống điện, TTĐN phụ thuộc vào sản lượng điện truyền tải, khả năng của hệ thống, đặc điểm vật lý của lưới điện và ảnh hưởng của công tác quản lý. Tổn thất điện năng được chia thành 2 loại: TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật (còn gọi là TTĐN thương mại).

1.3.1. Tổn thất kỹ thuật

1.3.2. Tổn thất phi kỹ thuật

1.3.3 Các phương pháp tính toán TTĐN trong LĐPP

1.3.3.1. Phương pháp tích phân đồ thị

1.3.3.2. Phương pháp dòng điện trung bình bình phương

1.3.3.3. Phương pháp thời gian tổn thất

1.3.3.4. Phương pháp đường cong tổn thất

1.3.3.5. Phương pháp tính toán TTĐN theo quy định của EVN

1.3. Kết luận

Trong chương này đã trình bày cơ sở lý thuyết về chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện và tổn thất điện năng. Cung cấp những kiến thức cơ bản về các tiêu chí quan trọng để đánh giá và đảm bảo chất lượng cung cấp điện, hiệu quả quản lý vận hành. Từ đó, giúp nắm vững và đề ra những giải pháp phù hợp hiệu quả trong công tác quản lý kỹ thuật, quản lý vận hành.

CHƯƠNG 2

ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN, TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN ĐIỆN LỰC A LƯỚI

2.1. Tổng quan lưới điện phân phối Điện lực A Lưới

2.1.1. Giới thiệu chung lưới điện trên địa bàn Điện lực A Lưới quản lý

Địa bàn Điện lực A Lưới quản lý gồm 14 xã, thị trấn. Khối lượng quản lý lưới điện trên địa bàn tính đến ngày 31/12/2021 gồm:

+ Đường dây trung áp 35 kV: 55,19km;

+ Đường dây trung áp 22 kV: 174,47km;

+ Đường dây hạ áp 0,4kV: 279,0km;

+ Trạm biến áp trung gian: 2 trạm;

+ Trạm biến áp phân phối: 134 trạm;

+ Recloser: 13 bộ;

+ LBS: 8 bộ;

+ DCL: 25 bộ;

+ Số liệu về phụ tải và số lượng khách hàng: sản lượng điện thương phẩm năm 2021 là 19,433 triệu kWh; Số lượng khách hàng sử dụng điện đến 31/12/2021 là 13.568 khách hàng; Tỉ lệ tổn thất điện năng năm 2021 là 6,23%.

2.1.2. Đặc điểm lưới điện

Điện lực A Lưới nhận điện lưới 35kV từ trạm 220/110kV Huế 1.

TBA 220/110kV Huế 1 cấp điện cho Điện lực A Lưới qua 01 xuất tuyến trung áp chính 35kV Huế 1, cấp điện đến trạm biến áp Trung gian 35/22kV Bốt Đỏ. Từ TTG Bốt Đỏ cấp điện khu vực qua 02 xuất tuyến trung thế 22kV phục vụ 100% nhu cầu địa bàn huyện A Lưới. Bên cạnh đó, một số nguồn thủy điện lớn đang đấu nối trung áp trên khu vực như: Thủy điện A Roàng (10.000kVA), Thủy Điện A Lin Thượng (3.200kVA), Thủy Điện Sông Bồ, Thủy Điện A Lưới.

Bên cạnh đó, trong một số thời điểm, khu vực A Lưới còn được cấp điện từ lưới điện thuộc Công ty Điện lực Quảng Trị qua trạm TTG Hồng Thủy. Đặc biệt, là trong các trường hợp nguồn điện từ trạm 220kV/110kV Huế 1 bị sự cố, gián đoạn.

Lưới điện Điện lực A Lưới được đầu tư cải tạo từ trước những năm 2000, bằng các nguồn vốn ODA và vốn vay của các tổ chức tín dụng quốc tế, cơ bản đáp ứng yêu cầu phụ tải của khu vực huyện A Lưới. Tuy nhiên sau hơn 20 năm vận hành, đến thời điểm hiện nay xuất hiện một số vấn đề sau:

– Các tuyến đường có lưới điện trung áp trên không không đảm bảo hành lang an toàn, cos nền đường được nâng cao nên chiều cao cột không đảm bảo khoảng cách tĩnh không của đường dây.

– Nhiều tuyến đường dây vận hành lâu năm, đi qua các khu vực hành lang rừng trồng phức tạp, khu vực có suất giông sét lớn nên nguy cơ sự cố cao.

– Một số đoạn tuyến đường dây đang vận hành trong tình trạng đầy tải, có khả năng quá tải trong thời gian đến trong các thời điểm chuyển phương thức vận hành cấp điện. Hệ thống điện trung áp thiếu các mạch vòng để thực hiện các phương thức cấp điện dự phòng nên độ tin cậy không cao.

– Lưới điện hạ áp đi nổi, bán kính cấp điện lớn do phụ tải phân tán, địa bàn rộng, số lượng khách hàng không lớn. Hệ thống dây điện vào hộ khách hàng, dây sau công tơ còn lớn, nguy cơ mất an toàn điện.

– Tỷ lệ thiết bị trên hệ thống điện vận hành trực tiếp, thiếu các khả năng kết nối, tương tác, giám sát điều khiển xa (chủ yếu là các dao cách ly, cầu chì tự rơi) vẫn còn lớn, nhưng với địa hình rộng, phức tạp, nên việc đáp ứng nhanh công tác cấp điện trở lại trên nhiều đoạn tuyến vẫn chưa cao.

2.1.3. Phụ tải

Bảng 2.1: Khối lượng quản lý các xuất tuyến 22kV Điện lực A Lưới

2.1.4. Các thiết bị bảo vệ và đóng cắt trên lưới điện Điện lực A Lưới

• • • 1. Khối lượng các thiết bị đóng cắt
      2. Đánh giá tình trạng vận hành

Lưới điện khu vực Điện lực A Lưới vận hành theo cấu trúc dạng hình tia, phân đoạn đa số bằng LBS, dao cách ly hoặc cầu chì tự rơi. Lưới điện chủ yếu nằm ở khu vực đồi núi, hành lang tuyến phức tạp, thiết bị điện sử dụng trên lưới điện bị môi trường sương muối, mưa giông nhiều, nên xác suất xảy ra các sự cố thoáng qua cao, thường xuyên phải kiểm tra, phát quang và bảo trì bảo dưỡng thiết bị để ngăn ngừa sự cố.

Hiện trạng lưới điện còn thiếu nhiều thiết bị đóng cắt vị trí đầu nhánh rẽ, số lượng thiết bị có khả năng thao tác xa, đóng cắt có tải có ít, các mạch vòng liên lạc chưa đáp ứng vận hành linh hoạt dẫn đến việc sa thải phụ tải số lượng lớn khách hàng nếu có sự cố hoặc công tác trên lưới điện.

Các xuất tuyến hầu hết hình tia đi độc lập hoặc kết nối với nhau qua các thiết bị đóng cắt vận hành ở chế độ hở dẫn đến thời gian thao tác nhằm phục hồi cấp điện cho các phụ tải sau khi khắc phục sự cố thường kéo dài, cấu trúc lưới điện đa số là đường dây đi trên không xác suất xảy ra sự cố cao.

Hiện trạng lưới điện trung, hạ áp phần lớn được tiếp nhận từ lưới điện nông thôn nhiều nơi đã xuống cấp, tiết diện dây nhỏ, sử dụng loại dây dẫn trần AC và tình trạng thiếu ý thức của người dân tự ý chặt cây ngã đỗ vào đường dây, các đơn vị thi công xây dựng các công trình dân dụng vi phạm khoảng cách hành lang an toàn lưới điện gây ra phóng điện, sự cố ngắn mạch.

Sự cố do các vị trí tiếp xúc, kẹp nối, ống nối, đầu cốt, chủng loại vật tư, thiết bị không đồng bộ, do thi công tại các vị trí đấu nối chưa đảm bảo kỹ thuật gây phát nhiệt, tuột lèo, tuột khóa néo dây dẫn.

Sự cố đứt dây trong quá trình vận hành do chất lượng dây dẫn, quá trình vận chuyển thi công làm tổn thương dây dẫn, giông sét đánh trực tiếp vào đường dây tại các vị trí xà cột không được nối đất, hoặc có nối đất nhưng không đạt trị số điện trở đất…

Thiết bị đóng cắt lắp đặt trên lưới trung áp còn ít, còn nhiều công tác phải tháo, đấu lèo tăng thời gian mất điện cho khách hàng. Hiện tại, vẫn còn nhiều thiết bị đóng/cắt được thực hiện thao tác thủ công tại chỗ làm tăng thời gian mất điện của khách hàng khi xử lý sự cố.

Khó khăn trong công tác quản lý vận hành do nhiều lưới điện vướng vào địa hình dân cư, đền bù hành lang, giải phóng mặt bằng thi công lưới điện, đi qua địa hình đồi núi phức tạp khó khăn trong công tác tiếp cận kiểm tra, xử lý, các khu rừng phòng hộ gây khó khăn trong công tác phát quang xử lý đảm bảo hành lang an toàn lưới điện, khu vực có suất giông sét cao trên toàn quốc nên nguy cơ sự cố giông sét ảnh hưởng đến năng lực vận hành thiết bị….

LIÊN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

F:\DỮ LIỆU MỚI CẦN ĐỔI TÊN VÀ ĐĂNG 2025\TAI LIEU C YEN-2024\LUẬN VĂN\TÍNH TOÁN & ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN THUỘC ĐIỆN LỰC\TOM TAT