Độ tin cậy của lưới điện trung áp. Nghiên cứu các biện pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện trung áp thành phố Hà Giang Phạm Ngọc Thắng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP




PHẠM NGỌC THẮNG



ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP. NGHIÊN CỨU CÁC
BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP
THÀNH PHỐ HÀ GIANG



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN






THÁI NGUYÊN – NĂM 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

2
LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng có vai trò rất quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá
và phát triển kinh tế, xã hội của đất nƣớc. Do đó ngành điện cần phải đƣợc quan tâm, phát
triển mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu về điện năng ngày càng cao của đất nƣớc. Phụ tải điện
ngày càng cao và quan trọng do đó vấn đề phát triển thêm các nhà máy điện hoặc nhà
máy thuỷ điện và hoàn thành lƣới điện đang đƣợc tiến hành một cách nhanh chóng cấp
thiết, sao cho đáp ứng đƣợc sự phát triển không ngừng theo thời gian của phụ tải và ngày
càng đòi hỏi cao về chất lƣợng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện. Đảm bảo cho có
đƣợc các phƣơng án dự phòng hợp lý và tối ƣu trong chế độ làm việc bình thƣờng cũng
nhƣ khi xảy ra sự cố. Để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện cho khách hàng về chất lƣợng
điện năng, mới có thể phát triển kinh tế xã hội trong tƣơng lai ngày càng cao.
Lƣới điện phân phối thƣờng có cấp điện áp là 6kV, 10kV, 22kV, 35 kV phân phối
cho các trạm phân phối trung áp, hạ áp và phụ tải trung áp. Các hộ phụ tải nhận điện trực
tiếp thông qua các trạm biến áp phân phối, nên khi xảy ra bất kỳ sự cố nào trong lƣới điện
và trạm biến áp phân phối đều ảnh hƣởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ. Để nâng cao đƣợc
độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện cũng nhƣ chất lƣợng điện năng đảm bảo cho các
phụ tải điện, luận văn tập trung chủ yếu vào nghiên cứu các phƣơng pháp nâng cao độ tin
cậy cung cấp điện của lƣới phân phối nhằm phân tích, tính toán độ tin cậy của lƣới điện
phân phối, từ kết quả tính toán đƣợc đƣa ra các biện pháp giảm thiệt hại về kinh tế và thời
gian mất điện đối với hộ phụ tải.
Tên đề tài: Độ tin cậy của lưới điện trung áp. Nghiên cứu các biện pháp nâng
cao độ tin cậy lưới điện trung áp Thành phố Hà Giang.
Mục đích của đề tài: Nêu cơ sở lý thuyết về lƣới phân phối, các phƣơng pháp
đánh giá độ tin cậy cung cấp điện, các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lƣới phân phối và
áp dụng các phƣơng pháp vào lƣới điện cụ thể của Thành phố Hà Giang.
Đối tượng nghiên cứu: Các đƣờng dây phân phối cấp điện áp trung áp, sự ảnh
hƣởng của các đƣờng dây đến chất lƣợng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ

phụ tải.
Đối tƣợng nghiên cứu mà đề tài đặt ra là hệ thống cung cấp điện Thành phố Hà
Giang.
Đề tài đi sâu vào khai thác hiệu quả và các biện pháp nâng cao độ tin cậy đánh giá
độ tin cậy lƣới điện trung áp Thành phố Hà Giang - Tỉnh Hà Giang.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


3
Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về độ tin cậy, kết hợp với
khảo sát đánh giá thực trạng của lƣới điện phân phối. Trên cơ sở lý thuyết và kết quả khảo
sát thực tế đề ra các giải pháp kỹ thuật để nâng cao độ tin cậy của lƣới điện phân phối.
Sử dụng phần mềm ngôn ngữ lập trình Visual Basic áp dụng tính toán cho lƣới điện
trung áp Thành phố Hà Giang. Công cụ nghiên cứu là máy tính và các phần mềm.
Bố cục luận văn: Luận văn thực hiện bố cục nội dung nhƣ sau:
Lời mở đầu
Chương 1. Tổng quan về độ tin cậy của lưới điện phân phối.
Chương 2. Các phương pháp nghiên cứu độ tin cậy của hệ thống điện và các
biện pháp nâng cao độ tin cậy.
Chương 3. Sử dụng phần mềm chương trình tính toán độ tin cậy lưới điện
trung áp
Chương 4. Đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối. Áp dụng tính toán cho
lưới phân phối Thành phố Hà giang.
Chương 5. Kết luận và kiến nghị.
Do điều kiện thực hiện luận văn có hạn, khối lƣợng công việc lớn nên luận văn
không thể tránh khỏi sai sót. Tác giả rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo, góp ý của các thầy
cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


4
Chương 1
Tổng quan về độ tin cậy của lưới điện phân phối

1.1. Tổng quan về lưới phân phối.
1.1.1. Định nghĩa và phân loại.
Lƣới phân phối điện là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân phối điện
năng từ các trạm trung gian, các trạm khu vực hay thanh cái của nhà máy điện cấp điện
cho phụ tải.
Nhiệm vụ của lƣới phân phối là cấp điện cho phụ tải đảm bảo chất lƣợng điện năng
và độ tin cậy cung cấp điện trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên do điều kiện kinh tế và kỹ
thuật, độ tin cậy của lƣới phân phối cao hay thấp phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải và
chất lƣợng của lƣới điện phân phối.
Lƣới phân phối gồm lƣới phân phối trung áp và lƣới phân phối hạ áp. Cấp điện áp
thƣờng dùng trong lƣới phân phối trung áp là 6, 10, 15, 22 và 35kV. Cấp điện áp thƣờng
dùng trong lƣới phân phối hạ áp là 380/220V hay 220/110V.
Lƣới phân phối có tầm quan trọng cũng nhƣ có ảnh hƣởng lớn đến chỉ tiêu kinh tế,
kỹ thuật của hệ thống điện nhƣ:

- Trực tiếp cấp điện và đảm bảo chất lƣợng điện năng cho phụ tải (chủ yếu là điện
áp).
- Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải. Tỷ
lệ điện năng bị mất (điện năng mất/tổng điện năng phân phối) do ngừng điện đƣợc thống
kê nhƣ sau:
+ Do ngừng điện lƣới 110kV trở lên : (0,1 - 0,3)x10
-4
.
+ Do sự cố lƣới điện trung áp : 4,5x10
-4
.
+ Do ngừng điện kế hoạch lƣới trung áp: 2,5x10
-4
.
+ Do sự cố lƣới điện hạ áp : 2,0x10
-4
.
+ Do ngừng điện kế hoạch lƣới hạ áp : 2,0x10
-4
.
Điện năng bị mất do sự cố và ngừng điện kế hoạch trong lƣới phân phối chiếm 98%.
Ngừng điện (sự cố hay kế hoạch) trên lƣới phân trung áp có ảnh hƣởng rất lớn đến các
hoạt động kinh tế xã hội.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


5
- Chi phí đầu tƣ xây dựng lƣới phân phối chiếm tỷ lệ lớn khoảng 50% của hệ thống
điện (35% cho nguồn điện, 15% cho lƣới hệ thống và lƣới truyền tải).

- Tổn thất điện năng trong lƣới phân phối lớn gấp 2-3 lần lƣới truyền tải và chiếm
(65-70)% tổn thất toàn hệ thống.
- Lƣới phân phối gần với ngƣời sử dụng điện do đó vấn đề an toàn điện cũng rất
quan trọng.
Ngƣời ta thƣờng phân loại lƣới trung áp theo 3 dạng:
- Theo đối tƣợng và địa bàn phục vụ:
+ Lƣới phân phối thành phố.
+ Lƣới phân phối nông thôn.
+ Lƣới phân phối xí nghiệp.
- Theo thiết bị dẫn điện:
+ Lƣới phân phối trên không.
+ Lƣới phân phối cáp ngầm.
- Theo cấu trúc hình dáng:
+ Lƣới phân phối hở (hình tia) có phân đoạn, không phân đoạn.
+ Lƣới phân phối kín vận hành hở.
+ Hệ thống phân phối điện.
Tóm lại, do tầm quan trọng của lƣới điện phân phối nên lƣới phân phối đƣợc quan
tâm nhiều nhất trong quy hoạch cũng nhƣ vận hành. Các tiến bộ khoa học thƣờng đƣợc áp
dụng vào việc điều khiển vận hành lƣới phân phối trung áp. Sự quan tâm đến lƣới phân
phối trung áp còn đƣợc thể hiện trong tỷ lệ rất lớn các công trình nghiên cứu khoa học
đƣợc công bố trên các tạp chí khoa học.
Để làm cơ sở xây dựng cấu trúc lƣới phân phối về mọi mặt cũng nhƣ trong quy
hoạch và vận hành lƣới phân phối ngƣời ta đƣa ra các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng lƣới
phân phối. Chất lƣợng lƣới phân phối đƣợc đánh giá trên 3 mặt:
- Sự phục vụ đối với khách hàng.
- Ảnh hƣởng tới môi trƣờng.
- Hiệu quả kinh tế đối với cách doanh nghiệp cung cấp điện.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

6
Các tiêu chuẩn đánh giá nhƣ sau:
- Chất lƣợng điện áp.
- Độ tin cậy cung cấp điện.
- Hiệu quả kinh tế (giá thành tải điện nhỏ nhất).
- Độ an toàn (an toàn cho ngƣời, thiết bị phân phối, nguy cơ hoả hoạn).
- Ảnh hƣởng đến môi trƣờng (cảnh quan, môi sinh, ảnh hƣởng đến đƣờng dây thông
tin).
Trong các tiêu chuẩn trên, tiêu chuẩn thứ nhất và thứ hai liên quan trực tiếp đến điện
năng gọi chung là chất lƣợng phục vụ của lƣới điện phân phối.
1.1.2. Phần tử của lưới điện phân phối.
Các phần tử của lƣới điện phân phối bao gồm:
- Máy biến áp trung gian và máy biến áp phân phối.
- Thiết bị dẫn điện: Đƣờng dây điện (dây dẫn và phụ kiện).
- Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Máy cắt, dao cách ly, cầu chì, chống sét van, áp tô mát,
hệ thống bảo vệ rơ le, giảm dòng ngắn mạch.
- Thiết bị điều chỉnh điện áp: Thiết bị điều áp dƣới tải, thiết bị thay đổi đầu phân áp
ngoài tải, tụ bù ngang, tụ bù dọc, thiết bị đối xứng hóa, thiết bị lọc sóng hài bậc cao.
- Thiết bị đo lƣờng: Công tơ đo điện năng tác dụng, điện năng phản kháng, đồng hồ
đo điện áp và dòng điện, thiết bị truyền thông tin đo lƣờng
- Thiết bị giảm tổn thất điện năng: Tụ bù.
- Thiết bị nâng cao độ tin cậy: Thiết bị tự động đóng lại, thiết bị tự đóng nguồn dự
trữ, máy cắt hoặc dao cách ly phân đoạn, các khớp nối dễ tháo trên đƣờng dây, kháng điện
hạn chế ngắn mạch,
- Thiết bị điều khiển từ xa hoặc tự động: Máy tính điện tử, thiết bị đo xa, thiết bị
truyền, thu và xử lý thông tin, thiết bị điều khiển xa, thiết bị thực hiện,
Mỗi phần tử trên lƣới điện đều có các thông số đặc trƣng (công suất, điện áp định
mức, tiết diện dây dẫn, điện kháng, điện dung, dòng điện cho phép, tần số định mức, khả
năng đóng cắt, ) đƣợc chọn trên cơ sở tính toán kỹ thuật.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


7
Những phần tử có dòng công suất đi qua (máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt,
máy biến dòng, tụ bù, ) thì thông số của chúng ảnh hƣởng trực tiếp đến thông số chế độ
(điện áp, dòng điện, công suất) nên đƣợc dùng để tính toán chế độ làm việc của lƣới điện
phân phối.
Nói chung các phần tử chỉ có 2 trạng thái: Làm việc và không làm việc. Một số ít
phần tử có nhiều trạng thái nhƣ: Hệ thống điều áp, tụ bù có điều khiển, mỗi trạng thái ứng
với một khả năng làm việc.
Một số phần tử có thể thay đổi trạng thái trong khi mang điện (dƣới tải) nhƣ: Máy
cắt, áp tô mát, các thiết bị điều chỉnh dƣới tải. Một số khác có thể thay đổi khi cắt điện
nhƣ: Dao cách ly, đầu phân áp cố định. Máy biến áp và đƣờng dây nhờ các máy cắt có thể
thay đổi trạng thái dƣới tải.
Nhờ các thiết bị phân đoạn, đƣờng dây điện đƣợc chia thành nhiều phần tử của hệ
thống điện.
Không phải lúc nào các phần tử của lƣới phân phối cũng tham gia vận hành, một số
phần tử có thể nghỉ vì lý do sự cố hoặc lý do kỹ thuật, kinh tế khác. Ví dụ tụ bù có thể bị
cắt lúc phụ tải thấp để giữ điện áp, một số phần tử lƣới không làm việc để lƣới phân phối
vận hành hở theo điều kiện tổn thất công suất nhỏ nhất.
1.1.3. Cấu trúc và sơ đồ của lưới điện phân phối.
Lƣới điện phân phối bao gồm:
- Các phần tử tạo thành lƣới điện phân phối.
- Sơ đồ lƣới điện phân phối.
- Hệ thống điều khiển lƣới điện phân phối.
Cấu trúc lƣới điện phân phối bao gồm: Cấu trúc tổng thể và cấu trúc vận hành.
+ Cấu trúc tổng thể: Bao gồm tất cả các phần tử và sơ đồ lƣới đầy đủ. Muốn lƣới
điện có độ tin cậy cung cấp điện cao thì cấu trúc tổng thể phải là cấu trúc thừa. Thừa về số

phần tử, về khả năng tải của các phần tử, thừa về khả năng lập sơ đồ. Ngoài ra trong vận
hành còn phải dự trữ các thiết bị thay thế và vật liệu để sửa chữa.
Trong một chế độ vận hành nhất định chỉ cần một phần của cấu trúc tổng thể là đủ
đáp ứng nhu cầu, ta gọi phần đó là cấu trúc vận hành. Một cấu trúc vận hành gọi là một
trạng thái của lƣới điện.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


8
Có cấu trúc vận hành bình thƣờng gồm các phần tử tham gia vận hành và các sơ đồ
vận hành do ngƣời vận hành lựa chọn. Có thể có nhiều cấu trúc vận hành thỏa mãn điều
kiện kỹ thuật, ngƣời ta phải chọn cấu trúc vận hành tối ƣu theo điều kiện kinh tế (tổn thất
nhỏ nhất). Khi xảy ra sự cố, một phần tử đang tham gia vận hành bị hỏng thì cấu trúc vận
hành bị rối loạn, ngƣời ta phải nhanh chóng chuyển qua cấu trúc vận hành sự cố bằng
cách thay đổi các trạng thái phần tử cần thiết. Cấu trúc vận hành sự cố có chất lƣợng vận
hành thấp hơn so với cấu trúc vận hành bình thƣờng. Trong chế độ vận hành sau sự cố có
thể xảy ra mất điện phụ tải. Cấu trúc vận hành sự cố chọn theo độ an toàn cao và khả năng
thao tác thuận lợi.
+ Cấu trúc tĩnh: Trong cấu trúc này lƣới điện phân phối không thể thay đổi sơ đồ
vận hành. Ở cấu trúc này khi cần bảo dƣỡng hay sự cố thì toàn lƣới phân phối hoặc một
phần lƣới phân phối phải ngừng điện. Đó là lƣới phân phối hình tia không phân đoạn và
hình tia phân đoạn bằng dao cách ly hoặc máy cắt.
+ Cấu trúc động không hoàn toàn: Trong cấu trúc này lƣới điện phân phối có thể
thay đổi sơ đồ vận hành ngoài tải, tức là trong khi lƣới phân phối cắt điện để thao tác. Đó
là lƣới điện phân phối có cấu trúc kín vận hành hở.
+ Cấu trúc động hoàn toàn: Trong cấu trúc này lƣới điện phân phối có thể thay đổi
sơ đồ vận hành ngay cả khi đang làm việc, đó là hệ thống phân phối điện.
Cấu trúc động đƣợc áp dụng là do nhu cầu ngày càng cao về độ tin cậy cung cấp
điện. Ngoài ra cấu trúc động cho phép vận hành kinh tế lƣới điện phân phối, trong đó cấu

trúc động không hoàn toàn và cấu trúc động hoàn toàn mức thấp cho phép vận hành kinh
tế lƣới điện theo mùa, khi đồ thị phụ tải thay đổi đáng kể. Cấu trúc động ở mức cao cho
phép vận hành lƣới điện trong thời gian thực, lƣới phân phối trong cấu trúc này phải đƣợc
thiết kế sao cho có thể vận hành kín trong thời gian ngắn trong khi thao tác sơ đồ.
- Theo quy hoạch cấu trúc lƣới điện phân phối có thể chia thành:
+ Cấu trúc phát triển: Đó là lƣới phân phối cấp điện cho phụ tải đang còn tăng
trƣởng theo thời gian và trong không gian. Khi thiết kế quy hoạch lƣới này sơ đồ của nó
đƣợc chọn theo tình huống cụ thể và tính đến sự phát triển trong tƣơng lai.
+ Cấu trúc bão hoà: Đó là lƣới phân phối hoặc bộ phận của nó cấp điện cho phụ tải
bão hoà, không tăng thêm theo thời gian và không gian.
Đối với lƣới phân phối bão hoà thƣờng có sơ đồ thiết kế chuẩn, mẫu đã đƣợc tính
toán tối ƣu. Khi lƣới phân phối bắt đầu hoạt động, có thể phụ tải của nó chƣa bão hoà mà

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


9
còn tăng trƣởng, nhƣng khi thiết kế đã tính cho phụ tải cuối cùng của trạng thái bão hoà.
Lƣới phân phối phát triển luôn có các bộ phận bão hoà.
1.1.4. Đặc điểm của lưới điện phân phối miền Bắc.
Mạng lƣới điện phân phối hiện nay bao gồm nhiều cấp điện áp: 35kV, 22kV, 10kV,
6kV bao gồm đƣờng dây trên không và cấp ngầm. Trong đó lƣới điện 22kV chỉ mới đƣợc
xây dựng tại một số tỉnh với khối lƣợng nhỏ. Mạng lƣới điện 35kV, 10kV, 6kV đƣợc sử
dụng cả hai dạng: đƣờng dây cáp ngầm, đƣờng dây trên không ( đƣờng dây cáp ngầm chủ
yếu xây dựng trong các thành phố lớn). Cả 3 hệ thống lƣới điện 35kV, 10kV, 6kV đều
thuộc loại lƣới điện trung tính không nối đất trực tiếp, đa số thiết kế theo mạng hình tia,
liên kết các đƣờng dây còn yếu, độ linh hoạt kém, khi xẩy ra sự cố mất điện kéo dài.
- Mạng lƣới điện 35kV hiện có đƣợc thiết kế, sử dụng các thiết bị theo tiêu chuẩn
của Liên Xô cũ. Cấp điện áp 35kV vừa làm nhiệm vụ truyền tải điện thông qua các trạm
trung gian 35/6-10kV vừa đóng vai trò phân phối cho các phụ tải qua các trạm 35/0,4kV.

Từ năm 1994, Bộ Năng lƣợng ra quyết định không xây dựng mới các trạm trung gian
35/6-10kV thì lƣới 35kV làm nhiệm vụ phân phối phát triển mạnh ở các tỉnh miền núi:
Nghệ An, Cao Bằng, Lai Châu, Hà Giang Lƣới 35kV phù hợp với các vùng có bán kính
lớn, phụ tải rải rác ( vùng sâu, xa, miền núi ), sử dụng chủ yếu đƣờng dây trên không
loại AC-35 đến AC-150 với đặc điểm là bán kính cấp điện tƣơng đối dài (100 - 120km),
nhiều đƣờng dây 35kV là đƣờng cấp điện độc đạo nên độ tin cậy cung cấp điện không cao.
- Mạng lƣới điện 10kV xuất hiện ở miền Bắc sau năm 1954, hiện nay cùng với lƣới
35kV. Lƣới 10kV phát triển rộng khắp các xã, huyện, thành phố ở miền Bắc, tập trung
chủ yếu ở miền đồng bằng, trung du. Hiện tại, lƣới điện 10kV có đƣờng dây phát triển
tƣơng đối dài, dây dẫn chắp vá, dây dẫn chủ yếu sử dụng AC-35, AC-50, AC-70 gây tổn
thất công suất, tổn thất điện áp lớn. Tƣơng lai lƣới 10kV sẽ đƣợc xoá bỏ, cải tạo sang lƣới
22kV.
- Mạng lƣới 6kV tồn tại từ thời Pháp thuộc và phát triển trong những thời kỳ đầu của
mạng lƣới điện Việt Nam và đƣợc sử dụng tại các thành phố lớn nhƣ Hà Nội, Hải Phòng,
Nam Định (cách đây 30- 40 năm). Ngoài ra lƣới điện 6kV còn phát triển tƣơng đối mạnh
ở Bắc Giang, Hà Tây cũ, Phú Thọ, Quảng Ninh, Tuyên Quang chủ yếu tập trung ở các
thị xã, thị trấn. Lƣới 6kV hiện nay đã trở nên cũ nát, chắp vá không đủ khả năng truyền
tải công suất tới các hộ tiêu thụ điện, tỷ lệ tổn thất trên lƣới cao, mức độ an toàn thấp. Dây
dẫn chủ yếu sử dụng loại AC-35 đến AC-120, có bán kính cấp điện lớn. Lƣới 6kV không

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


10
phù hợp với sự gia tăng phụ tải, nhất là các thành phố lớn, trong tƣơng lai lƣới 6kV sẽ
đƣợc xoá bỏ và cải tạo sang lƣới 22kV.
- Trạm biến áp phân phối miền Bắc: Trạm biến áp phân phối sử dụng các cấp điện
áp 35-10-6/0,4kV sử dụng các loại máy 3 pha với công suất đặt: 50, 100, 160, 180, 250,
320, 560, 630, 1000kVA Các tỉnh có lƣới điện phát triển sớm ở miền Bắc hầu nhƣ đều
sử dụng các máy biến áp ba pha đặt trong trạm xây hoặc sử dụng trạm bệt, có công suất

đặt lớn: 320, 400, 560kVA, các lƣới mới xây dựng sử dụng các máy biến áp có công suất
nhỏ 50, 75, 100kVA sử dụng kết cấu trạm treo trên hai cột bê tông ly tâm. Các trạm biến
áp này có bán kính phụ tải lớn, thƣờng xuyên xẩy ra quá tải, gây sự cố mất điện. Các trạm
biến áp đa số đƣợc cấp điện theo mạng hình tia, thiết bị cũ nát, ít đƣợc duy tu bảo dƣỡng
nên khi xẩy ra sự cố thì thời gian mất điện thƣờng kéo dài.
1.2. Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện.
1.2.1. Các khái niệm về độ tin cậy.
Độ tin cậy là xác suất để hệ thống (hoặc phần tử) hoàn thành nhiệm vụ yêu cầu
trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định [1].
Nhƣ vậy độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành một nhiệm vụ cụ thể, trong một
thời gian nhất định và trong một hoàn cảnh nhất định.
Mức đo độ tin cậy luôn gắn với việc hoàn thành nhiệm vụ trong khoảng thời gian
xác định và xác suất này đƣợc gọi là độ tin cậy của hệ thống hay phần tử.
Đối với hệ thống hay phần tử không phục hồi, xác suất là đại lƣợng thống kê, do đó
độ tin cậy là khái niệm có tính thống kê từ kinh nghiệm làm việc trong quá khứ của hệ
thống hay phần tử.
Đối với hệ thống hay phần tử phục hồi nhƣ hệ thống điện và các phần tử của nó,
khái niệm khoảng thời gian không có ý nghĩa bắt buộc, vì hệ thống làm việc liên tục. Do
đó độ tin cậy đƣợc đo bởi đại lƣợng thích hợp hơn, đó là độ sẵn sàng.
Độ sẵn sàng là xác suất để hệ thống hay phần tử hoàn thành hoặc sẵn sàng hoàn
thành nhiệm vụ trong thời điểm bất kỳ.
Độ sẵn sàng cũng là xác suất để hệ thống ở trạng thái tốt trong thời điểm bất kỳ và
đƣợc tính bằng tỷ số giữa thời gian hệ thống ở trạng thái tốt và tổng thời gian hoạt động.
Ngƣợc lại với độ sẵn sàng là độ không sẵn sàng, nó là xác suất để hệ thống hoặc
phần tử ở trạng thái hỏng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


11

1.2.2. Độ tin cậy của hệ thống.
Nhƣ đã giới thiệu ở phần trên, hệ thống điện là một hệ thống phức tạp, gồm nhiều
phần tử, các phần tử liên kết với nhau theo những sơ đồ phức tạp. Hệ thống điện thƣờng
nằm trên địa bàn rộng của một quốc gia hay vùng lãnh thổ. Khi các phần tử của hệ thống
hƣ hỏng có thể dẫn đến ngừng cung cấp điện cho từng vùng hoặc toàn hệ thống. Có thể
chia thành 4 nhóm nguyên nhân gây mất điện nhƣ sau:
- Do thời tiết: Giông sét, lũ lụt, mƣa, bão, lốc xoáy,
- Do hƣ hỏng các phần tử của hệ thống điện.
- Do hoạt động của hệ thống:
+ Do trạng thái của hệ thống: Độ ổn định, tần số, điện áp, quá tải,
+ Do nhân viên vận hành hệ thống điện.
- Các nguyên nhân khác: Do động vật, cây cối, phƣơng tiện vận tải, đào đất, hoả
hoạn, phá hoại,
Khi xảy ra sự cố hệ thống sẽ gây mất điện trên diện rộng, một số sự cố nguy hiểm và
lan rộng do lụt, bão, khi đó các đơn vị điện lực không đủ ngƣời, phƣơng tiện, máy móc,
thiết bị để phục hồi nhanh lƣới điện trên một vùng địa lý rộng lớn và phức tạp.
1.2.3. Độ tin cậy của phần tử.
Độ tin cậy của phần tử có ý nghĩa quyết định độ tin cậy của hệ thống. Các khái niệm
cơ bản về độ tin cậy của phần tử cũng đúng cho hệ thống. Do đó nghiên cứu kỹ những
khái niệm cơ bản về độ tin cậy của phần tử là điều rất cần thiết. Ở đây sẽ xét cụ thể độ tin
cậy của phần tử phục hồi và phần tử không phục hồi.
1.2.3.1. Phần tử không phục hồi.
Phần tử phục hồi chỉ làm việc đến phần hỏng đầu tiên. Thời gian làm việc của phần
tử từ lúc bắt đầu hoạt động cho đến khi hỏng hay còn gọi là thời gian phục vụ T là đại
lƣợng ngẫu nhiên, vì thời điểm hỏng của phần tử là ngẫu nhiên không biết trƣớc.
Ta có hàm phân bố là F
T
(t) 1 :
F
T

(t) = P (T t) (1.1)
P (T t) là xác suất để phần tử làm việc từ thời điểm 0 đến thời điểm t bất kỳ; t là
biến số. Đó cũng là xác suất để phần tử hỏng trƣớc hoặc đúng thời điểm t.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


12
Hàm mật độ là f
T
(t) 1 :
(1.2)

f
T
(t). t là xác suất để thời gian phục hồi T nằm trong khoảng (t, t + t) với t đủ
nhỏ.
Theo lý thuyết xác suất ta có:
(1.3)



Hàm phân bố và hàm mật độ là hai đặc trƣng cơ bản của mỗi đại lƣợng ngẫu nhiên.
Bây giờ ta xét các đại lƣợng cơ bản khác đặc trƣng cho độ tin cậy của phần tử.
- Độ tin cậy R(t).
Theo định nghĩa độ tin cậy thì hàm tin cậy R(t) có dạng:
R(t) = P (T t) (1.4) P (T > t) là xác
suất để thời gian phục vụ lớn hơn t, cũng tức là hỏng hóc xảy ra ở sau thời điểm t.
So sánh (1.1) và (1.4) ta có:

R(t) = 1 - F
T
(t) (1.5)
Hàm tin cậy R(t) có tính chất biến thiên từ 1 đến 0 (Hình 1.1).






Hình 1.1

1
0
t
F
T
(t)
R(t)
F(t)
R(t)
)(
1
)(
lim
0
ttTtP
t
tf
t

T
t
T
dt
T
t
t
f
F
0
.)(
)(
dt
t
tf
dF
T
T
)(
)(

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


13
- Cường độ hỏng hóc (t).
Cƣờng độ hỏng hóc đƣợc định nghĩa nhƣ sau: Với t đủ nhỏ thì chính là xác suất để
phần tử đã phục vụ đến thời điểm (t). t sẽ hỏng trong khoảng tiếp theo [3].

(1.6)

Công thức (1.6) cho quan hệ giữa các đại lƣợng: Hàm phân bố, hàm mật độ, độ tin
cậy và cƣờng độ hỏng hóc.
Nếu lấy logarit của R(t) rồi đạo hàm theo t, sẽ đƣợc [1].
(1.7)

Công thức (1.7) là công thức cơ bản cho phép tính đƣợc độ tin cậy của phần tử khi
biết cƣờng độ hỏng hóc của nó, còn cƣờng độ hỏng hóc đƣợc xác định nhờ thống kê quá
trình hỏng trong quá khứ của phần tử.
Trong hệ thống điện thƣờng sử dụng điều kiện đầu:
(t) = = hằng số.
Do đó:
R(t) = e
- t
; F
T
(t) = 1 - e
- t
; f
T
(t) = .e
- t
(1.8)
Luật phân bố này gọi là luật phân bố mũ.
Thời gian làm việc trung bình [1]:


Với (t) = hằng số; R(t) = e
- t
do đó:

1
T
LV
(1.9)
Công thức (1.9) cho quan hệ giữa thời gian làm việc và cƣờng độ hỏng hóc của các
phần tử có luật phân bố mũ.
Với phần tử không phục hồi, độ tin cậy đƣợc mô tả nhờ hoặc là (t) hoặc là R(t).
Trong thực tế, các phần tử không phục hồi, (t) có dạng hình chậu (Hình 1.2a), có
thể chia làm 3 miền theo các thời kỳ sau:
)(1
)(
)(
)(
)(
t
t
tR
t
t
F
ff
T
TT
000
).(
)(
.).(. dttRdt
dt
tdR
tdttft

T
LV
T
t
dtt
etR
0
)(
)(

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


14
- Thời kỳ I: Thời kỳ phần tử mới bắt đầu làm việc hay xảy ra hỏng do các khuyết tật
khi lắp ráp, (t) giảm dần (thời kỳ chạy roda).
- Thời kỳ II: Thời kỳ làm việc bình thƣờng của phần tử: (t) là hàng số.
- Thời kỳ III: Thời kỳ già cỗi, (t) tăng dần.










Đối với các phần tử phục hồi nhƣ hệ thống điện, các phần tử này có các bộ phận
luôn bị già hóa, do đó (t) luôn là hàm tăng, bởi vậy ngƣời ta phải áp dụng biện pháp bảo

dƣỡng định kỳ làm cho cƣờng độ hỏng hóc có giá trị quanh một giá trị trung bình
tb
(Hình 1.2b),
Khi xét khoảng thời gian dài, với các phần tử phục hồi có thể xem nhƣ (t) là hằng
số và bằng
tb
để tính toán độ tin cậy.
1.2.3.2. Phần tử phục hồi.
a. Sửa chữa sự cố lý tưởng, có thời gian phục hồi = 0
Trong thực tế, đây là các phần tử hỏng đƣợc thay thế rất nhanh bằng phần tử mới (ví
dụ nhƣ MBA). Phần tử đƣợc xem nhƣ luôn ở trong trạng thái tốt. Đại lƣợng đặc trƣng cho
hỏng hóc của loại phần tử này là:
Thông số của dòng hỏng hóc (t) [1]:
(hỏng xảy ra trong khoảng (t, t + t) (1.10)

(t)
tb
t

(t)
I
II
II
I
t

Thời điểm
bảo dưỡng
(a)
(b)

Hình 1.2: Hàm cường độ hỏng hóc (t)
P
t
t
t
1
)(
lim
0

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


15
So với định nghĩa (t), ở đây không đòi hỏi điều kiện phần tử phải làm việc tốt từ
đầu cho đến t, mà chỉ cần thời điểm t nó đang làm việc, điều kiện này luôn đúng vì phần
tử luôn làm việc, khi hỏng nó đƣợc phục hồi tức thời.
Tƣơng tự nhƣ (t) đại lƣợng (t). t là xác suất để hỏng hóc xảy ra trong khoảng (t, t
+ t).
Với luật phân bố mũ, thông số dòng hỏng hóc (t) là hằng số và bằng cƣờng độ
hỏng hóc của phần tử: (t) = [1].
Vì lý do này mà cƣờng độ hỏng hóc và thông số của dòng hỏng hóc thƣờng hiểu là
một, trừ các trƣờng hợp riêng khi thời gian làm việc không tuân theo luật mũ thì phải
phân biệt.
b. Sửa chữa sự cố thực tế, thời gian phục hồi .
Phần tử chịu một quá trình ngẫu nhiên hai trạng thái: Trạng thái làm việc và trạng
thái hỏng (Hình 1.3).
Nếu khởi đầu phần tử ở trạng thái làm việc, thì sau thời gian làm việc T
LV
, phần tử

phần tử bị hỏng và chuyển sang trạng thái hỏng phải sửa chữa. Sau thời gian sửa chữa
xong , phần tử trở lại trạng thái làm việc.




a)
b)
Hình 1.3: Mô hình và giản đồ chuyển trạng thái (LV-làm việc, H-hỏng)
Ta cũng giả thiết rằng sau khi sửa chữa sự cố, phần tử đƣợc phục hồi nhƣ mới. Ở
đây cần hai hàm phân bố xác suất: Hàm phân bố thời gian phần tử ở trạng thái làm việc
F
LV
(t) và hàm phân bố thời gian phần tử ở trạng thái hỏng F
H
(t). Đó là sự khác nhau cơ
bản giữa phần tử không phục hồi và phần tử phục hồi (Đối với phần tử không phục hồi
chỉ cần một hàm phân bố thời gian là đủ). Để đánh giá về lƣợng độ tin cậy của phần tử
phục hồi cần có hai đại lƣợng. Các đại lƣợng và chỉ tiêu cần thiết để mô tả hành vi của
phần tử phục hồi gồm:

µ
LV

H
Trạng thái
H
t

T

LV
T
LV
T
LV


LV

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


16
- Xác suất phần tử ở trạng thái làm việc ở thời điểm t (ở mỗi thời điểm phần tử có
thể ở một trong hai trạng thái: Làm việc hoặc hỏng hóc) gọi là xác suất trạng thái làm việc
P
LV
(t).
- Xác suất phần tử ở trạng thái hỏng ở thời điểm t là P
h
(t).
- Thông số dòng hỏng hóc:
hỏng xảy ra trong khoảng (t, t + t) =



Theo lý thuết xác suất: P(A B) = P(A/B)P(B), từ đây ta có:
P(A/B) = P(A B)/P(B)
Áp dụng cho cƣờng độ chuyển trạng thái và thông số dòng hỏng hóc ta đƣợc:

Hay: (t) = q
LV-H
(t).P
LV
(t) (1.11)
- Thời gian làm việc trung bình là T
LV
.
- Thời gian hỏng trung bình là .
- Thời gian trung bình một chu kỳ làm việc-hỏng là: T
CK
= T
LV
+ .
- Hệ số sẵn sàng:

- Hệ số không sẵn sàng:


Giả thiết T
LV
và đều tuân theo luật phân bố mũ (trong thực tế tuân theo luật
chuẩn, song giả thiết trên giúp ta có thể áp dụng mô hình Markov, hơn nữa theo kinh
nghiệm kết quả tính toán là chấp nhận đƣợc), ta có [1]:
P
t
t
t

1
)(
lim
0
LVtXHttXP
t
t
)()(
1
lim]
0
)(
).(
)(
).(
)(
)()(
).(
t
tt
LVtXP
tt
LVtXP
LVtXHttXP
tt
P
q
LV
HLV
T

T
T
T
LV
LV
CK
LV
A
T
LV
AA 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


17
F
T
(t) = 1 - e
- t
(phân bố xác suất của thời gian làm việc).
F (t) = 1 - e
- t
(phân bố xác suất của thời gian hỏng hóc).
Trong đó
1
là cƣờng độ phục hồi, là thời gian hỏng hóc trung bình.
Áp dụng quá trình Markov cho sơ đồ (Hình 1.3), trong đó và chính là cƣờng độ
chuyển trạng thái, sẽ tính đƣợc xác suất của trạng thái làm việc P
LV

(t) và xác suất trạng
thái hỏng P
H
(t).




Ở đây và chính là cƣờng độ chuyển trạng thái của phần tử vì mỗi hỏng hóc hoặc
phục hồi làm phần tử chuyển trạng thái.
Thông số dòng hỏng hóc (t) theo (1.11) là:


Ở chế độ dừng (khi t = ), P
LV
(t) = P
LV
trở thành độ sẵn sàng A còn P
H
(t) = Q(t) = Q
trở thành độ không sẵn sàng
A
của phần tử.
(1.12a)

(khi T
LV
>> , << ) (1.12b)

Khi đó:
(1.13)
T
CK
= T
LV
+ gọi là chu kỳ xảy ra hỏng hóc, đó là thời gian trung bình giữa hai lần
hỏng kế tiếp. Công thức (1.13) cho mối quan hệ giữa thông số dòng hỏng hóc và cƣờng
độ hỏng hóc của các phần tử thực tế. Tuy nhiên với hệ thống điện, P
LV
thƣờng có giá trị
xấp xĩ 1, nên có thể coi gần đúng .
e
P
t
LV
t
)(
)(
e
P
t
H
tQt
)(
)()(
e
Pt
t
LV

t
)(
2
).(
)(
LV
LV
LV
T
T
A
P
.
LV
T
AQ
LV
LV
P
T
.
1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


18
Đối với phần tử phục hồi thƣờng thống kê đƣợc:
- Số lần hỏng trong một đơn vị thời gian, từ đó tính ra:
1

T
LV

- Thời gian sửa chữa sự cố trung bình , từ đó tính ra
1

c. Sửa chữa sự cố thực tế và bảo dưỡng định kỳ.
Bảo dƣỡng định kỳ đƣợc thực hiện vì nó làm giảm cƣờng độ hỏng hóc, tăng thời
gian làm việc trung bình của phần tử mà chi phí lại ít hơn nhiều so với sửa chữa sự cố.
Nếu giả thiết thời gian bảo dƣỡng định kỳ
ĐK
cũng tuân theo luật mũ thì có thể áp
dụng mô hình trên (Hình 1.4). Trong đó có ba trạng thái:
T: Tốt - là trạng thái làm việc.
ĐK: Trạng thái bảo dƣỡng định kỳ.
H: Hỏng và các thông số.
: Cƣờng độ hỏng hóc.
: Cƣờng độ phục hồi.
ĐK
: Cƣờng độ xảy ra bảo dƣỡng đinh kỳ.
ĐK
: Cƣờng độ bảo dƣỡng định kỳ.






Ta thấy khi phần tử đang bảo dƣỡng định kỳ thì không thể xảy ra hỏng hóc, còn bảo
dƣỡng định kỳ không thể bắt đầu khi phần tử ở trạng thái hỏng.

Nếu giả thiết thêm rằng, thời gian giữa hai lần bảo dƣỡng định kỳ T
ĐK
cũng tuân
theo luật mũ, thì có thể tìm đƣợc xác suất trạng thái bằng mô hình markov. Giả thiết này
không đúng thực tế, vì bảo dƣỡng định kỳ đƣợc thực hiện theo kế hoạch tiền định, tuy
T
ĐK
H

µ
ĐK

µ
ĐK

Hình 1.4: Mối liên hệ giữa các trạng thái của phần tử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


19
nhiên mô hình vẫn cho kết quả khá gần thực tế và có thể rút ra từ đó nhiều kết luận hữu
ích.
Ở chế độ xác lập (chế độ dừng t = ), ta có:

Ta xét P
H
, chia tử và mẫu cho số cho
ĐK
:


Trong thực tế và đều nhỏ hơn 1 nhiều, do đó:

(1.14)
Ta thấy độ không sẵn sàng
A
đúng cho cả trƣờng hợp này.
Tƣơng tƣ với P
H
, P
ĐK
hay Q
ĐK
là:

(1.15)
P
ĐK
còn gọi là hệ số bảo dƣỡng định kỳ.
Các biểu thức (1.14) và (1.15) cho phép tính đƣợc xác suất của trạng thái H và bảo
dƣỡng định kỳ.

KKK
K

.
DDD
D
T
P
KKK
K

.
DDD
D
DK
P
KKK
K

.
DDD
D
H
P
K
K
.
D
D

H
P
K
K
D
D
AP
H
.
KK
KKK
K
.
DD
DDD
D
DK
P

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


20
Chương 2
Các phương pháp nghiên cứu độ tin cậy của hệ thống điện và các biện pháp nâng
cao độ tin cậy.
2.1. Khái niệm chung về độ tin cậy của hệ thống điện.
2.1.1. Định nghĩa độ tin cậy.
Hệ thống là tập hợp các phần tử tƣơng tác trong một cấu trúc nhất định nhằm thực
hiện một nhiệm vụ xác định, có sự điều khiển thống nhất trong hoạt động cũng nhƣ tiến

tới sự phát triển.
Đối với hệ thống điện, các phần tử là máy phát điện, máy biến áp, đƣờng dây tải
điện….Nhiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng đến các
hộ tiêu thụ. Điện năng phải đảm bảo các tiêu chuẩn chất lƣợng điện năng pháp định và độ
tin cậy hợp lý. Hệ thống điện phải đƣợc phát triển tối ƣu và vận hành với hiệu quả kinh tế
cao nhất.
Về mặt độ tin cậy, hệ thống điện là hệ thống phức tạp thể hiện trong:
- Cấu trúc phức tạp
+ Số lƣợng rất lớn các phần tử thuộc nhiều loại khác nhau
+ Sơ đồ lƣới điện phức tạp
- Hoạt động phức tạp
- Rộng lớn trong không gian
- Phát triển không ngừng theo thời gian
Sự phức tạp đó dẫn đến sự phân cấp hệ thống điện để có thể quản lý, điều khiển vận
hành và phát triển một cách hiệu quả tối đa
Hệ thống điện là hệ thống phục hồi, các phần tử của hệ thống điện sau khi bị hỏng hóc
của hệ thống cũng đƣợc phục hồi sau thời gian nhất định.
Đa số các phần tử của hệ thống điện còn đƣợc bảo dƣỡng định kỳ để phục hồi khả
năng làm việc đã bị suy giảm sau một thời gian làm việc.
Phần tử là những bộ phận tạo thành hệ thống mà trong một quá trình nhất định, đƣợc
xem nhƣ một tổng thể duy nhất không chia cắt đƣợc, đặc trƣng bởi các thông số độ tin
cậy chung, chỉ phụ thuộc các yếu tố bên ngoài nhƣ môi trƣờng chứ không phụ thuộc vào
cấu trúc bên trong của phần tử. Vì bản thân phần tử cũng có thể có cấu trúc phức tạp, nếu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


21
xét riêng nó là một hệ thống. Ví dụ, máy phát là một hệ thống phức tạp nếu xét riêng,
nhƣng trong bài toán về độ tin cậy của hệ thống điện nó chỉ là một phần tử với các thông

số nhƣ cƣờng độ hỏng hóc, thời gian phục hồi không đổi.
Định nghĩa chung có tính chất kinh điển về độ tin cậy của hệ thống như sau:
Độ tin cậy là xác suất để hệ thống( hoặc phần tử) hoàn thành triệt để nhiệm vụ yêu
cầu trong khoảng thời gian nhất định và trong điều kiện vận hành nhất định.
Cụ thể hóa đối với hệ thống điện : độ tin cậy của hệ thống điện hoặc bộ phân của nó là
mức độ hoàn thành nhiệm vụ cung khối lƣợng cấp điện yêu cầu cho khách hàng với các
thông số chất lƣợng và kỹ thuật trong phạm vi tiêu chuẩn đã định.
Độ tin cậy đƣợc đo bằng tần xuất, độ kéo dài và độ lớn cúa các ảnh hƣởng xấu đến
cung cấp điện: ngừng điện, thiếu điện, điện áp thấp…. Độ tin cậy cũng đƣợc đo bằng xác
suất xảy ra mất điện toàn phần hoặc một phần. Xác suất đƣợc tính bằng độ sẵn sàng của
hệ thống và phần tử .
Độ sẵn sàng là xác suất để hệ thống( hay phần tử) hoàn thành hoặc sẵn sàng hoàn
thành nhiệm vụ trong thời điểm bất kỳ.
Độ tin cậy cụ thể của hệ thống điện bao gồm 2 phƣơng diện: mức độ đầy đủ và mức
độ an toàn.
Mức độ đầy đủ: Khả năng của hệ thống điện cung cấp đủ công suất và điện năng
yêu cầu của khách hàng tại mọi thời điểm, có tính đến ngừng điện kế hoạch và ngẫu nhiên
ở mức hợp lý của các phần tử của hệ thống.
Mức an toàn: Khả năng của hệ thống điện chịu đƣợc các rối loạn đột ngột nhƣ ngắn
mạch hoặc mất mát không lƣờng trƣớc đƣợc của các phần tử của hệ thống.
2.1.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống điện và quan điểm về độ tin cậy.
Các chỉ tiêu độ tin cậy đƣợc tính cho 3 khâu: sản xuất, truyền tải và phân phối và khâu
cung cấp năng lƣợng sơ cấp, và đƣợc nhìn nhận theo 2 khu vực liên quan:
- Doanh nghiệp điện: Trong đó chia ra quy hoạch và vận hành
- Khách hàng sử dụng điện.
Khâu
Xí nghiệp sản xuất , truyền tải điện
Khách hàng dùng
điện

Quy hoạch
Vận hành

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


22
Sản xuất
Mức dự trữ, LPLP,
LOLE, EUE,
LOEP,…
- Ổn định
- An toàn
- Độ tin cậy phần tử
- Dự trữ quay
- Điều khiển vùng
- Sa thải phụ tải…

Bị cắt điện:
-Tần xuất
- Độ kéo dài
-Thời gian( mùa
trong năm…)
-Mức độ mất điện
- Sự báo trƣớc
- Mức bảo hiểm
Truyền tải, Phân
phối
SAIDI, SAIFI,
CAIDI, CAIFI…

Năng lƣợng sơ cấp
Đủ nhiên liệu sơ
cấp…



2.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối.
2.2.1. Các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới phân phối điện.
Các chỉ tiêu độ tin cậy lƣới điện phân phối đƣợc đánh giá khi dùng 3 khái niệm cơ
bản, đó là cƣờng độ mất điện trung bình (do sự cố hoặc theo kế hoạch), thời gian mất
điện (sửa chữa) trung bình t, thời gian mất điện hàng năm trung bình T của phụ tải.
Tuy nhiên, những giá trị này không phải là giá trị quyết định mà là giá trị trung
bình của phân phối xác suất, vì vậy chúng chỉ là những giá trị trung bình dài hạn. Mặc dù
3 chỉ tiêu trên là quan trọng, nhƣng chúng không đại diện một cách toàn diện để thể hiện
độ tin cậy của hệ thống. Chẳng hạn các chỉ tiêu trên đƣợc đánh giá không thể hiện đƣợc
tƣơng ứng với 1 khách hàng hay 100 khách hàng, tải trung bình tại điểm đánh giá là
10kW hay 10MW. Để đánh giá đƣợc một cách toàn diện về sự mất điện của hệ thống,
ngƣời ta còn đánh giá thêm các chỉ tiêu sau:
1. Tần suất (số lần) mất điện trung bình của hệ thống:
Bằng tổng số lần mất điện trên tổng số phụ tải SAIFI (system average frequency
index).
SAIFI (Số lần/phụ tải.năm)

Trong đó:
ii
N
:tổng số lần mất điện của khách hàng

i
N

: tổng số khách hàng đƣợc phục vụ
i
ii
N
N
vuphucduochangkhachsoTong
hangkhachcuadienmatlansoTong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


23
Ở đây
i
là cƣờng độ mất điện và N
i
là số khách hàng của nút phụ tải thứ i. Chỉ
tiêu này xác định số lần mất điện trung bình của một khách hàng trong một năm.
2. Tần suất mất điện trung bình của khách hàng: CAIFI (Customer average
interruption frequency index):

CAIFI
=


Chỉ tiêu này xác định số lần mất điện đối với khách hàng bị ảnh hƣởng.
3. Thời gian trung bình mất điện của hệ thống: SAIDI (system average duration index)
bằng tổng thời gian mất điện của phụ tải trên tổng số phụ tải. Chỉ tiêu này xác định thời gian
mất điện trung bình của hệ thống trong một năm.

SAIDI = (giờ/phụ tải.năm)

Trong đó: T
i
: Thời gian mất điện trung bình hàng năm
N
i
:

Số khách hàng của nút phụ tải thứ i;
ii
NT
: Tổng số thời gian mất điện của khách hàng.
4. Thời gian mất điện trung bình của khách hàng: CAIDI (Customer average
interruption duration index):

CAIDI =

Trong đó:
i
: Là cƣờng độ mất điện
T
i
: Là thời gian mất điện trung bình hàng năm
N
i
: Là số khách hàng của nút phụ tải thứ i.
Chỉ tiêu này xác định thời gian mất điện trung bình của một khách hàng
trong một năm cho một lần mất điện.
huonganhbihangkhachsoTong

hangkhachcuadienmatlansoTong
i
ii
N
NT
ii
ii
N
NT
hangkhachcuadienmatlansoTong
hangkhachcuadienmatgianthoisoTong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


24
5. Độ sẵn sàng (không sẵn sàng) phục vụ trung bình, ASAI (ASUI) (Average service
availability (unavailability) index):

ASAI =

N
i
* 8760 - T
i
N
i

=
N

i
* 8760



Với:
iii
NTN 8760*
: Số giờ khách hàng đƣợc cung cấp điện

8760*
i
N
: Số giờ khách hàng cần cung cấp điện.
Chỉ tiêu này xác định mức độ sẵn sàng hay độ tin cậy (không sẵn sàng) của hệ thống.
6. Năng lượng không được cung cấp, ENS (Energy not supplied index):
ENS = Tổng số điện năng không đƣợc cung cấp bởi hệ thống
= Pi Ti
Ở đây Pi là tải trung bình đƣợc nối vào nút tải thứ i. Chỉ tiêu này xác định sản
lƣợng điện bị mất đối với hệ thống trong một năm.
7. Điện năng trung bình không được cung cấp, AENS hay mất điện hệ thống trung
bình (Average Energy not supplied index):
Tổng điện năng không cung cấp đƣợc P
i
T
i

AENS
=

=

Tổng số khách hàng đƣợc phục vụ N
i

Với
i
T
i
P
: Tổng điện năng không cung cấp đƣợc.

i
N
: Tổng số khách hàng đƣợc phục vụ.
gcapdienhangcancunSôgiokhach
ngcapdienhangduoccuSôgiokhach
8760*
ASAI1ASUI
i
ii
N
NT

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


25

Chỉ tiêu này xác định sản lƣợng điện bị mất trung bình đối với một khách hàng
trong một năm.
8. Chỉ số mất điện khách hàng trung bình, ACCI (Average customer curtailment
index):
Tổng số điện năng không cung cấp đƣợc
ACCI =
Tổng số khách hàng bị ảnh hƣởng
Chỉ tiêu này xác định sản lƣợng điện bị mất trung bình đối với một khách hàng bị
ảnh hƣởng trong một năm.
2.2.2. Áp dụng các chỉ tiêu trong thực tế.
Hình dƣới đây cho thấy mức độ áp dụng các chỉ tiêu trên trong thực tế.











Hình 2.1 Các chỉ tiêu trong thực tế
Có 4 chỉ tiêu đƣợc dùng nhiều nhất : SAIDI – SAIFI – CAIDI - ASAI.
Các chỉ tiêu độ tin cậy trên đƣợc tiêu chuẩn hóa khi áp dụng cho quy hoạch lƣới phân
phối điện, ví dụ:
a. ASAI ≥ 9998, SAIFI < 1, CAIDI < 2h