Đánh giá độ tin cậy và các giải pháp nâng cao độ tin cậy - Áp dụng đánh giá độ tin cậy lưới điện trung áp tỉnh Tuyên Quang

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
---------* ---------

TỐNG THANH QUANG

ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY VÀ CÁC GIẢI PHÁP
NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY - ÁP DỤNG ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN
CẬY LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP TỈNH TUYÊN QUANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN

THÁI NGUYÊN - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
---------* ---------

TỐNG THANH QUANG

ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY VÀ CÁC GIẢI PHÁP
NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY - ÁP DỤNG ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN
CẬY LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP TỈNH TUYÊN QUANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH: THIẾT BỊ MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS - TS Trần Bách

THÁI NGUYÊN - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan công trình nghiên cứu này là của tôi. Các số liệu và kết quả nghiên
cứu được nêu trong luận văn là trung thực và chưa ai được công bố trong các công trình
khác.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các tác giả của công trình nghiên cứu, các tác
giả của các tài liệu nghiên cứu mà tôi trích dẫn và tham khảo để hoàn thành luận văn này.
Đặc biệt, tôi vô cùng cảm ơn PGS. TS Trần Bách đã tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình
thực hiện nghiên cứu.
Tuyên Quang, tháng 8/2010
Tác giả

Tống Thanh Quang

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

MỤC LỤC
Trang
Danh mục các bảng, biểu.
Danh mục các hình vẽ, đồ thị.
Lời nói đầu………………………………………………………………………………………
Chƣơng 1: Tổng quan về độ tin cậy của lƣới điện phân phối………….
1.1. Tổng quan về lƣới điện phân phối………………………………….…
1.1.1. Định nghĩa và phân loại.......................................................................
1.1.2. Phần tử của lưới điện phân phối......................................................
1.1.3. Cấu trúc và sơ đồ của lưới điện phân phối................................
1.1.4. Đặc điểm của lưới điện phân phối miền Bắc...........................
1.2. Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện..............................................
1.2.1. Các khái niệm về độ tin cậy...............................................................
1.2.2. Độ tin cậy của hệ thống........................................................................
1.2.3. Độ tin cậy của phần tử..........................................................................
1.2.3.1. Phần tử không phục hồi....................................................................
1.2.3.2. Phần tử phục hồi...................................................................................
1.3. Các phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy................................................
1.3.1. Phương pháp đồ thị giải tích.............................................................
1.3.2. Phương pháp không gian trạng thái..............................................
1.3.3. Phương pháp cây hỏng hóc................................................................
1.3.4. Phương pháp mô phỏng Monte - Carlo......................................
1.4. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy lƣới điện phân phối..............
1.5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ tin cậy của lƣới điện phân phối...
Chƣơng 2: Phƣơng pháp phân tích - Tính toán độ tin cậy của lƣới điện phân
phối...........................................................................................................................
2.1. Phân phối xác suất của chỉ số tin cậy.................................................
2.2. Các sơ đồ lƣới điện dùng để tính toán độ tin cậy......................
2.2.1. Sơ đồ lưới điện hình tia không phân đoạn................................
2.2.2. Lưới điện hình tia rẽ nhánh có bảo vệ bằng cầu chì...........

2.2.3. Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở.....................................................
2.2.4. Hệ thống song song.................................................................................
2.3. Xây dựng bài toán tính toán đánh giá độ tin cậy....................
2.3.1. Đẳng trị lưới phân phối thành sơ đồ tương đương...............
2.3.2. Mô tả lưới phân phối theo cấu trúc ngược................................
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



1
4
4
4
6
8
10
12
12
13
13
13
17
22
22
23
25
25
26
29
30

30
31
33
35
39
43
46
47
49


2.3.3. Tính ma trận ảnh hưởng.......................................................................
2.3.4. Thuật toán ma trận đường nối..........................................................
2.3.5. Thuật toán tính ma trận ảnh hưởng..............................................
2.3.6. Chương trình tính toán..........................................................................

Trang
50
52
53
54

Chƣơng 3: Tính toán - đánh giá - phân tích độ tin cậy của lƣới điện phân phối
Tỉnh Tuyên Quang............................................................................
3.1. Giới thiệu tổng quát về lƣới điện phân phối tỉnh Tuyên
Quang...............................................................................................................................................
3.1.1. Nguồn điện...................................................................................................
3.1.2. Lưới điện trung áp...................................................................................
3.2. Tính toán độ tin cậy lƣới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang.......
3.2.1. Lựa chọn một số xuất tuyến để đưa vào tính toán…………

3.2.2. Các số liệu đưa vào tính toán………………………………………
3.2.3. Kế quả đẳng trị sơ đồ lưới điện của các xuất tuyến………
3.2.4. Kết quả tính toán độ tin cậy……………………...…………………
3.2.5. Các chỉ tiêu độ tin cậy bổ sung……………………………………
3.3. Đánh giá độ tin cậy lƣới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang……
3.3.1. Hiện trạng độ tin cậy của lưới điện phân phối………………
3.3.2. Tính thiết hại kinh tế của lưới điện phân phối……………….
3.3.3. Đánh giá chung về độ tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Tuyên

55
55
55
56
59
59
61
62
65
68
68
68
70

Quang.………………………………………………………………………………………

72

Chƣơng 4: Áp dụng một số giải pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện phân phối
Tỉnh Tuyên Quang........................................................................................
4.1. Tính chọn vị trí để lắp đặt thêm thiết bị phân đoạn……..…

4.2. Lắp đặt thêm một số cầu dao phụ tải và máy cắt phân đoạn…..
4.2.1. Lắp đặt thêm một số cầu dao phụ tải……………………………
4.2.2. Lắp đặt thiết bị phân đoạn bằng máy cắt Recloser…..……
4.2.3. Sử dụng trạm biến áp có thời gian phục hồi nhanh…….…

76
76
80
81
81
82

Kết luận.
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




DANH MỤC CÁC BẢNG - BIỂU
Trang
Bảng 2.1: Xác suất xuất hiện số lần mất điện…………………………………...…

30

Bảng 2.2: Thông số của hệ thống.....................................................................................

34

Bảng 2.3: Số liệu về khách hàng và tải trung bình ở các nút phụ tải..........

34

Bảng 2.4: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 2.1.....

34

Bảng 2.5: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 2.2.....

36

Bảng 2.6: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 2.3.....

37

Bảng 2.7: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 2.4.....

39

Bảng 2.8: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 2.5 trong trường
hợp không hạn chế công suất chuyển tải........................................

40

Bảng 2.9: Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 2.5 trong trường
hợp hạn chế công suất chuyển tải.......................................................

42

Bảng 2.10: Tổng hợp các chỉ tiêu độ tin cậy của các hệ thống từ hình 2.1 đến hình
2.5...........................................................................................................................

42

Bảng 2.11: Dữ liệu về độ tin cậy của hệ thống hình 2.6.....................................

46

Bảng 3.1: Công suất các trạm biến áp 110 tỉnh Tuyên Quang........................

55

Bảng 3.2: Công suất các trạm biến áp trung gian tỉnh Tuyên Quang.........

56

Bảng 3.3: Số lượng xuất tuyến của các trạm 110kV và trạm trung gian..

58

Bảng 3.4: Số liệu đẳng trị lưới điện của xuất tuyến 375 E14.1 Tuyên Quang….

62

Bảng 3.5: Số liệu đẳng trị lưới điện của xuất tuyến 373 E14.2 Chiêm Hoá……..

63

Bảng 3.6: Số liệu đẳng trị lưới điện của xuất tuyến 972 Hưng Thành…...

63

Bảng 3.7: Số liệu đẳng trị lưới điện của xuất tuyến 973 Gò Chẩu………...

64

Bảng 3.8: Số liệu đẳng trị lưới điện của xuất tuyến 973 Sơn Dương…….

64

Bảng 3.9: Kết quả tính toán độ tin cậy của xuất tuyên 375 E14.1 Tuyên Quang..........

65

Bảng 3.0: Kết quả tính toán độ tin cậy của xuất tuyên 373 E14.2 Chiêm Hoá

65

Bảng 3.11: Kết quả tính toán độ tin cậy của xuất tuyên 972 Hưng Thành………

66

Bảng 3.12: Kết quả tính toán độ tin cậy của xuất tuyên 973 Gò Chẩu…..

67

Bảng 3.13: Kết quả tính toán độ tin cậy của xuất tuyên 973 Sơn Dương

67

Bảng 3.14: Các chỉ tiêu độ tin cậy mất điện sự cố……………………………….

68

Bảng 3.15: Các chỉ tiêu độ tin cậy mất điện công tác sửa chữa…………….

68

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Trang
Bảng 3.16: Kết quả tính toán thiệt hại do mất điện…………………………...

70

Bảng 3.17: Phân loại sự cố vĩnh cửu năm 2008 của lưới điện tỉnh Tuyên Quang…….

73

Bảng 4.1. Kết quả độ tin cậy của xuất tuyến 375 E14.1 khi có lắp DCL

76

Bảng 4.2. Các chỉ tiêu độ tin cậy của xuất tuyến 375 E14.1 khi có lắp DCL…..

77

Bảng 4.3. Kết quả độ tin cậy của xuất tuyến 373 E14.2 khi có lắp DCL………..

77

Bảng 4.4. Các chỉ tiêu độ tin cậy của xuất tuyến 373 E14.2 khi có lắp DCL….

78

Bảng 4.5. Kết quả độ tin cậy của xuất tuyến 972 Hưng Thành khi có lắp DCL………

78

Bảng 4.6. Các chỉ tiêu độ tin cậy của xuất tuyến 972 Hưng Thành khi có lắp DCL...

79

Bảng 4.7. Kết quả độ tin cậy của xuất tuyến 973 Gò Chẩu khi có lắp DCL…...

79

Bảng 4.8. Các chỉ tiêu độ tin cậy của xuất tuyến 973 Gò Chẩu khi có lắp DCL………

80

Bảng 4.9. Kết quả độ tin cậy của xuất tuyến 973 Sơn Dương khi có lắp DCL..

80

Bảng 4.10. Các chỉ tiêu độ tin cậy của xuất tuyến 973 Sơn Dương khi có lắp DCL...

81

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Hàm tin cậy R(t)………………………………………………………………...

15

Hình 1.2: Hàm cường độ hỏng hóc (t)………………………………………………

16

Hình 1.3: Mô hình và giản đồ chuyển trạng thái.....................................................

18

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

21

Hình 1.5: Sơ đồ nối tiếp.........................................................................................................

23

Hình 1.6: Sơ đồ song song....................................................................................................

23

Hình 1.7: Sơ đồ hỗn hợp........................................................................................................

23

Hình 2.1: Sơ đồ lưới điện hình tia không phân đoạn……………………………

33

Hình 2.2: Sơ đồ lưới điện hình tia có nhánh rẽ được bảo vệ bằng cầu…..

35

Hình 2.3: Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng dao cách ly, nhánh rẽ bảo vệ
bằng cầu chì……………………………………………………………………….

37

Hình 2.4: Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng máy cắt…………………

38

Hình 2.5: Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở………………………………………….

40

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống lưới điện song song…………………………………….

44

Hình 2.7: Thuật toán tìm ma trận đường nối……………………………………….

52

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




-1-

LỜI NÓI ĐẦU
Nhiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền tải và phân phối điện
năng đến các hộ tiêu thụ, trong đó phải đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng
điện năng theo quy định và độ tin cậy cung cấp điện cung cấp điện hợp lý. Độ
tin cậy cung cấp điện cùng với chất lượng điện năng là hai chỉ tiêu quan trọng
để đánh giá về một hệ thống điện, mọi nghiên cứu, tính toán, các kỹ thuật và
công nghệ áp dụng cho một hệ thống điện đều với mục đích đảm bảo hai chỉ
tiêu này. Khi quy hoạch, thiết kế và vận hành hệ thống điện, đảm bảo hệ
thống điện được phát triển tối ưu và vận hành đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.
Quá trình quy hoạch hệ thống điện được thể hiện trong phân bố và dự trữ
công suất nguồn, công suất dự phòng, kết cấu lưới nhằm đảm bảo độ tin cậy
cần thiết. Việc tính toán độ tin cậy của hệ thống điện ngày càng được chú ý,
rất nhiều công trình nghiên cứu đã cho phép đưa ra các thuật toán hiệu quả
giải quyết triệt để việc tính toán độ tin cậy hệ thống điện và được áp dụng tính
toán cho các lưới điện có cấu trúc khá phức tạp.
Lưới điện trung áp cấp điện trực tiếp cho các phụ tải chiếm khối lượng
đầu tư lớn (khoảng 15% tổng vốn đầu tư), tổn thất trên lưới điện này rất lớn.
Đặc biệt ở các cấp điện áp 6kV, 10kV, 22kV lấy qua các trạm trung gian
35/6kV và 35/10kV không có hệ thống điều áp dưới tải(khoảng 40-50% tổn
thất của hệ thống điện), độ tin cậy cung cấp điện kém, thường xuyên xẩy ra sự
cố, hỏng hóc.....cần được tính toán, đề nghị sử dụng các biện pháp nâng cao

độ tin cậy đảm bảo các tiêu chuẩn điện năng theo quy định.
Từ những lý do đó, tác giả đã chọn đề tài "Đánh giá độ tin cậy của
lưới điện trung áp, các biện pháp nâng cao độ tin cậy. Áp dụng đánh giá độ
tin cậy lưới điện phân phối tỉnh Tuyên Quang"
Phạm vi của đề tài: Nghiên cứu độ tin cậy lưới điện phân phối cung cấp
điện cho Tỉnh Tuyên Quang


-2-

Mục đích của đề tài: Trên cơ sở nghiên cứu xây dựng phương pháp tính
toán, đánh giá độ tin cậy của lưới điện phân phối, áp dụng để tính toán và
đánh giá độ tin cậy cho lưới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang trên cơ sở các
số liệu thống kê được từ thực tế vận hành. Phân tích những nguyên nhân ảnh
hưởng đến độ tin cậy của lưới điện phân phối nhằm đưa ra những giải pháp
nâng cao độ tin cậy của lưới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang.
Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài: Lý thuyết về độ tin cậy đã
được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như cơ khí, viễn
thông, điện lực, các phương tiện vận tải...Đối với hệ thống điện lý thuyết về
độ tin cậy đã đóng một vai trò rất quan trọng trong việc quy hoạch, xây dựng
và vận hành. Việc nghiên cứu phương pháp tính toán, đánh giá độ tin cậy của
lưới phân phối là rất cần thiết để từ đó đưa ra các giải pháp nâng cao độ tin
cậy của lưới điện phân phối nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của xã hội.
Nội dung của đề tài là xây dựng phương pháp tính toán độ tin cậy lưới
điện phân phối và áp dụng tính toán chọn lọc một số xuất tuyến của lưới điện
phân phối Tỉnh Tuyên Quang. Từ kết quả tính toán sẽ đánh giá độ tin cậy của
lưới điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang so với các tỉnh khác trong khu vực
miền Bắc, từ đó đi sâu phân tích những nguyên nhân ảnh hưởng đến độ tin
cậy của lưới điện phân phối. Đưa ra những giải pháp cụ thể nhằm nâng cao độ
tin cậy của lưới điện phân phối.

Trong phạm vi đề tài, thực hiện các nội dung sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về độ tin cậy của lƣới điện phân phối.
Chƣơng 2: Phƣơng pháp phân tính - Tính toán độ tin cậy của lƣới
điện phân phối.
Chƣơng 3: Tính toán - đánh giá - phân tích độ tin cậy của lƣới điện
phân phối Tỉnh Tuyên Quang.


-3-

Chƣơng 4: Áp dụng một số giải pháp nâng cao độ tin cậy của lƣới
điện phân phối Tỉnh Tuyên Quang.
Để hoàn thành luận văn, ngoài nỗ lực của bản thân, tác giả đã nhận được
rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các Thầy, các Cô trong bộ
môn Hệ thống điện - Khoa Điện và Khoa đào tạo Sau đại học Trường Đại học
Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình và chu
đáo của thầy PGS.TS Trần Bách.
Mặc dù đã rất cố gắng, xong do hạn chế về trình độ, kiến thức, thời gian
thực hiện nên luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót, khiếm khuyết,
em rất mong nhận được sự chỉ bảo, bổ xung của các Thầy, Cô.
Em xin chân thành cảm ơn !


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....



data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....