Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long tỉnh Quảng Ninh (LV thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

HOÀNG ĐỨC VIỆT

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
THÀNH PHỐ HẠ LONG TỈNH QUẢNG NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN - 2016


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

HOÀNG ĐỨC VIỆT

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
THÀNH PHỐ HẠ LONG TỈNH QUẢNG NINH
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN HIỀN TRUNG

THÁI NGUYÊN - 2016

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là
những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, được sự hướng dẫn khoa học của TS
Nguyễn Hiền Trung và có tham khảo một số tài liệu như trích dẫn và bài báo của
các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản. Các số liệu và kết quả nghiên cứu
nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ luận
văn nào khác.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác.
Thái nguyên, ngày

tháng 5 năm 2016

Học Viên

Hoàng Đức Việt


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự quan tâm rất lớn của
nhà trường, các khoa, phòng ban chức năng, các thầy cô giáo và đồng nghiệp trường
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ
trong suốt quá trình tham gia khóa học.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với sự giúp đỡ tận tình của
thầy giáo TS. Nguyễn Hiền Trung. Xin chân thành cảm ơn bạn bè đồng nghiệp và
người thân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy cô giáo đã tham gia
giảng dạy trong khóa học chuyên ngành Kỹ thuật điện đã cho tôi những ý kiến quý
báu trong suốt quá trình học tập.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ hành chính của khoa Điện và
Phòng Đào tạo Sau đại học đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi
hoàn thành nội dung luận văn.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ tôi và những người
thân trong gia đình đã luôn động viên, khích lệ cho tôi động lực để có thể hoàn
thành được luận văn này.

Thái Nguyên, ngày

tháng 5 năm 2016

Học viên

Hoàng Đức Việt


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... x
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1

2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 2
3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài ......................................................... 2
4. Dự kiến các kết quả đạt được .................................................................................. 3
5. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 3
6. Kết cấu của luận văn ............................................................................................... 3
Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH
PHỐ HẠ LONG ............................................................................................. 4
1.1. Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của thành phố Hạ Long .......................... 4
1.1.1. Hiện trạng lưới điện phân phối ......................................................................... 4
1.1.2. Lưới điện phân phối .......................................................................................... 4
1.1.3. Trạm biến áp phân phối..................................................................................... 6
1.1.4. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt .................................................................. 7
1.2. Tình hình sử dụng hiện tại ................................................................................... 9
1.3. Tình hình vận hành lưới điện phân phối thành phố Hạ Long và thống kê
sự cố lưới điện các năm 2010 - 2014 ............................................................. 11
1.4. Thống kê sự cố lưới điện các năm 2010-2014 ................................................... 12
1.5. Kết luận chương 1 .............................................................................................. 13
Chương 2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN - DAS .... 15
2.1. Mô hình và nguyên lý làm việc của hệ thống tự động phân phối ...................... 15
2.1.1. Hệ thống Tự động phân phối cho các đường dây trên không ......................... 17


iv

2.1.2. Hệ thống Tự động Phân phối áp dụng cho cáp ngầm ..................................... 27
2.2. Các phương pháp và các thiết bị tự động phân phối .......................................... 28
2.2.1. So sánh các phương pháp tự động phân phối dây trên không ....................... 28
2.2.2. So sánh các phương pháp tự động phân phối lưới điện ngầm (một vòng,
nhiều vòng, lưới phân bổ, dự phòng) ............................................................. 33
2.2.3. So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giữa TCR-RTU) ........................... 36

2.2.4. So sánh các hệ thống thông tin (thông tin giưa TCM-TCR) ........................... 38
2.2.5. Hệ thống máy tính ........................................................................................... 38
2.3. Giới thiệu một số thiết bị đóng cắt tự động........................................................ 39
2.3.1. Máy cắt tự động ............................................................................................. 39
2.3.2. Thiết bị đóng lặp lại tự động Autoreclosers .................................................... 41
2.3.3. Dao phân đoạn tự động ................................................................................... 42
2.4. Kết luận chương 2 .............................................................................................. 43
Chương 3. CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG PHÂN PHỐI
ĐIỆN NĂNG ................................................................................................. 44
3.1. Độ tin cậy cung cấp điện .................................................................................... 44
3.1.1. Độ tin cậy của hệ thống ................................................................................... 44
3.1.2. Độ tin cậy của phần tử .................................................................................... 45
3.3. Các chỉ tiêu đánh giá của lưới điện phân phối ................................................... 53
3.3.1. Tần suất mất điện trung bình của hệ thống- SAIF .......................................... 54
3.3.2. Tần suất mất điện trung bình của khách hàng - CAIFI ................................... 54
3.3.3. Thời gian mất điện trung bình của hệ thống- SAIDI ...................................... 54
3.3.4. Thời gian mất điện trung bình của khách hàng-CAIDI .................................. 54
3.3.5. Tổng thời gian mất điện trung bình của khách hàng ....................................... 54
3.3.6. Độ sẵn sàng (không sẵn sàng) phục vụ trung bình, ASAI và (ASUI) ............ 55
3.3.7. Năng lượng không được cung cấp- ENS ........................................................ 55
3.3.8. Điện năng trung bình không được cung cấp- AENS ...................................... 55
3.3.9. Chỉ số mất điện khách hàng trung bình-ACCI ................................................ 55
3.4. Tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối theo sơ đồ mô phỏng .................. 55
3.4.1. Vận hành theo sơ đồ lưới điện hình tia có rẽ nhánh ....................................... 56


v

3.4.2. Vận hành theo sơ đồ lưới điện kín vận hành hở ............................................. 62
3.4.3. Kết luận về các thông số khi tiến hành lắp đặt các thiết bị đóng cắt .............. 66

3.5. Tính toán hiệu quả kinh tế .................................................................................. 66
3.5.1. Mô hình I - Đường dây một nguồn, không phân đoạn.................................... 66
3.5.2. Mô hình II - đường dây một nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly (M phân đoạn) .......... 67
3.5.3. Mô hình III - Đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly (M phân đoạn).......... 69
3.5.4. Mô hình IV - đường dây một nguồn, phân đoạn bằngAutorecloser (M phân đoạn)....... 69
3.5.5. Mô hình V - đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng Autorerclauser (M
phân đoạn) ...................................................................................................... 70
3.6. Kết luận chương 3 .............................................................................................. 71
Chương 4. ÁP DỤNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN CHO
LƯỚI ĐIỆN TP HẠ LONG ........................................................................ 72
4.1. Hệ thống tự động phân phối cho các đường dây nổi ......................................... 72
4.1.1. Nguyên tắc phân bố các thiết bị đóng cắt phân phối tự động PVS ................ 72
4.1.2. Khối lượng áp dụng DAS cho các đường dây trên không .............................. 73
4.2. Hệ thống tự động phân phối cho đường cáp ngầm ............................................ 74
4.2.1. Nguyên tắc phân bố các thiết bị đóng cắt phân phối tự động RMS ................ 74
4.2.2. Khối lượng áp dụng DAS trong hệ thống cáp ngầm ....................................... 74
4.3. Xây dựng phương án lắp đặt thử nghiệm hệ thống tự động phân phối cho
lộ 476 E54 ...................................................................................................... 75
4.3.1. Mô tả hệ thống hiện tại.................................................................................... 75
4.3.2. Phương án lắp đặt thí điểm ............................................................................. 76
4.3.4. Phương án cụ thể ............................................................................................. 82
4.4. Hiệu quả khi áp dụng Autorecloser, DCLTĐ: Rút ngắn thời gian mất điện ..... 84
4.4.1. Sử dụng phần mềm PSS/Adep để tính toán kỳ vọng thiếu hụt điện năng ...... 86
4.4.2. Tính toán hiệu quả kinh tế ............................................................................... 91
4.5. Kết luận chương 4 .............................................................................................. 94
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 96


vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ARR

Thiết bị tự động đóng lại

ATM

Phương thức truyền phi đồng bộ

CB

(Cir cuit Breaker) - Máy cắt

CD

Bàn điều khiển

CD

Bàn điều khiển

CDL

khối kết nối dữ liệu máy tính

CDL

Khối kết nối dữ liệu máy tính

CDS

Trung tâm điều khiển

CPU

Bộ xử lý trung tâm

CRT

Màn hình điện tử

CRT

Màn hình màu

DAS

(Distribution Automation System) - Hệ thống tự động phân phối

ĐDK

Đường dây không

EVN

Tập đoàn Điện lực Việt Nam

FCB

Máy cắt đường dây

FDDI

Giao diện số liệu phân phối quang

FDR

Rơ le phát hiện sự cố

FDR

Rơ le phát hiện sự cố

FSI

Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố

FSI

phần tử phát hiện sự cố

G-CR

Màn hình đồ hoạ

HC

Sao lưu ổ cứng

IRR

Tỷ suất hoàn vốn nội tại

LBS

(Load break switch) - Cầu dao cắt tải

LP

Máy in kết dây

MBA

Máy biến áp

NPV

Giá trị lợi nhuận ròng hiện tại


vii

PRN

Máy in

Re

Rơ le bảo vệ

REC

Rơ le tự động đóng lại

RMS

Tủ máy cắt tự động

RMU

(Ring Main Unit) - Thiết bị mở vòng chính

RNW

Mạng thông thường

RTU

Thiết bị đầu cuối

SDH

Trật tự số đồng bộ

SNW

Hệ thống mạng phân bổ

SPS

Máy biến điện áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động

SW

Cầu dao

TBA

Trạm biến áp

TCM

Máy chủ xử lý thông tin, điều khiển từ xa

TCM

Bộ thu nhận xử lý thông tin

TCR

Bộ tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ xa

TRD

Bộ biến đổi

TRD

(Transducer) - Bộ biến đổi

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1-1:

Thông số kỹ thuật các trạm nguồn 110kV ............................................ 5

Bảng 1-2:

Tài sản lưới điện của Điện lực và Khách hàng ..................................... 5

Bảng 1-3:

Khối lượng trạm biến áp trung thế TP Hạ Long hiện có....................... 6

Bảng 1-4:

Danh mục trạm trung gian hiện có trên địa bàn TP Hạ Long ............... 7

Bảng 1-5:

Số lượng dao cách ly đang quản lý vận hành ........................................ 7

Bảng 1-6:

Số lượng dao phụ tải đang quản lý vận hành ........................................ 8

Bảng 1-7:

Số lượng tủ RMU đang quản lý vận hành ............................................. 8

Bảng 1-8:

Số lượng chống sét đang quản lý vận hành ........................................... 8

Bảng 1-9:

Số lượng cầu chì tự rơi (SI) đang quản lý vận hành ............................. 9

Bảng 1-10: Tình hình sử dụng điện năng của TP giai đoạn 2010 - 2014 .............. 10
Bảng 1-11: Sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không trung thế .......................... 12
Bảng 1-12: Sự cố vĩnh cửu của đường dây cáp ngầm trung thế ............................ 13
Bảng 1-13: Sự cố vĩnh cửu của trạm biến áp ......................................................... 13
Bảng 2-1:

So sánh Hệ thống tự động đóng lại và Hệ thống tự động phân
phối (DAS) .......................................................................................... 30

Bảng 2-2:

So sánh các hệ thống phân phối ngầm khác nhau ............................... 32

Bảng 2-3:

So sánh giữa cầu dao phụ tải dập hồ quang bằng khí SF6 (GS) và
cầu dao chân không (VS) .................................................................... 34

Bảng 2-4:

So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV trên đường dây phân phối
trên không ............................................................................................ 35

Bảng 2-5:

So sánh các thiết bị đóng cắt 24kV cho đường cáp ngầm................... 36

Bảng 2-6:

So sánh đường dây thông tin ............................................................... 37

Bảng 2-7:

So sánh các phương pháp thông tin..................................................... 38

Bảng 3-1:

Thông số của hệ thống ........................................................................ 57

Bảng 3-2:

Số liệu về khách hàng và tải trung bình ở các nút phụ tải................... 57

Bảng 3-3:

Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.5 ............... 57

Bảng 3-4:

Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.6 ............... 58


ix

Bảng 3-5:

Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.7 ............... 60

Bảng 3.6:

Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.8 ............... 61

Bảng 3-7:

Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.9 trong
trường hợp không hạn chế công suất chuyển tải ................................. 63

Bảng 3-8:

Các chỉ tiêu độ tin cậy tại các nút tải của hệ thống hình 3.9 trong
trường hợp hạn chế công suất chuyển tải ............................................ 64

Bảng 3-9:

Tổng hợp các chỉ tiêu độ tin cậy của các hệ thống từ hình 3.5 đến
hình 3.9 ................................................................................................ 65

Bảng 4-1:

Thời gian mất điện trên các phân đoạn ............................................... 86

Bảng 4-2:

Công suất trung bình và chiều dài các phân đoạn thuộc ..................... 88

Bảng 4-3:

Các thông số của hệ thống................................................................... 91

Bảng 4-4:

Các chỉ số tin cậy của đường dây khi chưa lắp đặt Autorecloser,
DCLTĐ ................................................................................................ 91

Bảng 4-5:

Các chỉ số tin cậy của đường dây khi lắp đặt Autorecloser,
DCLTĐ (ở đây ta lắp đặt Autorecloser) như sơ đồ hình 4.1............... 91

Bảng 4-6:

Số vụ sự cố vĩnh cửu trên đường dây trung áp ................................... 91

Bảng 4-7:

Kết quả tính giá trị quy đổi về hiện tại của dòng lãi ròng (NPV) ....... 93


x

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1.

Biểu đồ cơ cấu điện năng tiêu thụ năm 2014 .............................................. 11

Hình 2-1:

Hệ thống tự động phân phối ......................................................................... 16

Hình 2-2:

Hệ thống tự động phân phối cho đường dây trên không ............................ 17

Hình 2-3:

Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (hình tia) ...................................................... 20

Hình 2-4:

Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (mạch vòng) ................................................ 21

Hình 2-5 (a): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống hình tia ......................................... 22
Hình 2-5 (b): Sơ đồ thời gian phục hồi cho hệ thống mạch vòng ................................... 22
Hình 2-6:

Cấu hình hệ thống của DAS giai đoạn 2...................................................... 24

Hình 2-7:

Điều khiển và giám sát lưới điện phân phối theo thời gian thực................ 25

Hình 2-8:

Tự động phục hồi hệ thống phân phối ......................................................... 26

Hình 2-9:

DAS cho lưới phân phối ngầm ..................................................................... 27

Hình 2-10: Cấu hình của hệ thống DAS ......................................................................... 39
Hình 2-11: Máy cắt trung thế........................................................................................... 41
Hình 2-12: Autorecloser trung thế................................................................................... 42
Hình 2-13: Sơ đồ sử dụng TĐL để loại trừ sự cố ........................................................... 43
Hình 3.1:

Hàm tin cậy R(t) ............................................................................................ 46

Hình 3.2:

Cường độ hỏng hóc (t) ................................................................................ 48

Hình 3.3:

Mô hình và giản đồ chuyển trạng thái (LV-làm việc, H-hỏng).................. 49

Hình 3.4:

Mối liên hệ giữa các trạng thái của phần tử ................................................. 52

Hình 3.5:

Sơ đồ lưới điện hình tia không phân đoạn ................................................... 56

Hình 3.6:

Sơ đồ lưới điện hình tia có nhánh rẽ được bảo vệ bằng cầu chì................. 58

Hình 3.7:

Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng dao cách ly, nhánh rẽ bảo
vệ bằng cầu chì .............................................................................................. 59

Hình 3.8:

Sơ đồ lưới điện hình tia phân đoạn bằng máy cắt ....................................... 60

Hình 3.9:

Sơ đồ lưới điện kín vận hành hở .................................................................. 62

Hình 3.10: Đường dây một nguồn, không phân đoạn ................................................... 66
Hình 3.11: Đường dây một nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly.................................. 67


xi

Hình 3.12: Đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng dao cách ly ................................... 69
Hình 3.13: Đường dây một nguồn, phân đoạn bằng Autorecloser ............................... 69
Hình 3.14: Đường dây hai nguồn, phân đoạn bằng DAS .............................................. 70

Hình 4-1:

Sơ đồ một sợi lộ 476 E54 ............................................................................. 75

Hình 4-2:

Sơ đồ nguyên lý DAS thử nghiệm ............................................................... 76

Hình 4-4:

Sơ đồ 1 sợi khi chưa lắp đặt Autorecloser và DCLTĐ (hiện trạng) .......... 89

Hình 4-5:

Sơ đồ 1sợi đường dây sau khi lắp đặt Autorecloser và DCLTĐ................ 90


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, lưới điện phân phối của Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều
thách thức chẳng hạn như: sự tăng lên quá nhanh của nhu cầu phụ tải do sự phát
triển nhanh về kinh tế, sự cạn kiệt về tài nguyên thiên nhiên, nhiên liệu hóa thạch,
thủy điện. Các áp lực về việc gìn giữ môi trường cũng làm cho việc xây dựng thêm
các nhà máy điện gặp nhiều khó khăn. Dẫn đến là chúng ta đang thiếu nguồn điện;
Các lưới điện phân phối phức tạp, nhiều nút, nhiều nhánh, có nhiều cấp điện áp
khác nhau, một số thiết bị đã xuống cấp. Bên cạnh đó, lưới điện gặp nhiều các sự
cố, với các nguyên nhân từ tự nhiên, sự hư hỏng, già hoá thiết thiết bị và cả các sai
sót của con người trong vận hành. Và một thách thức nữa đó là sự xuất hiện các

nguồn điện phân tán ở phía tải. Chính vì vậy mà lưới điện phân phối ngày càng trở
lên phức tạp trong quản lý, vận hành, đặc biệt là có thể dẫn đến các sự cố mất điện
trong thời gian dài, gây ra những tổn thất về kinh tế.
Lưới phân phối điện là khâu cuối trong hệ thống điện, là bộ phận quan trọng
để đưa điện năng tới các phụ tải sử dụng điện. Có thể thấy rằng phân phối điện là
một yếu tố quan trọng quyết định đến chất lượng điện và độ tin cậy của hệ thống
cung cấp điện đối với khách hàng sử dụng điện.
Với sự phát triển của công nghệ, hiện nay người ta đã và đang áp dụng các
thiết bị tự động trong hệ thống điện phân phối để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện
(thường biết đến là DAS: Distribution Automation System-Hệ thống tự động lưới
phân phối). Bước đầu tiên của việc tự động lưới phân phối chính là sự lắp đặt các
thiết bị đóng cắt tự động như là: AutoRecloser, dao phân đoạn tự động. Vì vậy trong
luận văn này, tác giả sẽ phân tích các ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng của
AutoRecloser và dao phân đoạn tự động. Phân tích kinh tế, tính hiệu quả khi đầu tư
sử dụng các thiết bị tự động đóng cắt trên lưới điện phân phối.
Quá trình công tác tại Điện lực Quảng Ninh được tham khảo ý kiến của
nhiều đồng nghiệp lâu năm trong ngành cùng với quá trình học tập nâng cao trình
độ chuyên môn tại nhà trường, tác giả nhận thấy: Ngành điện nói chung và Điện lực


2

Quảng Ninh nói riêng muốn phát triển được cần có sự nhìn nhận đầu tư đúng hướng
về mọi mặt trong đó việc đầu tư cải tiến khoa học kỹ thuật để áp dụng tự động hoá
lưới điện, nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy của hệ thống là việc làm cần
thiết của ngành điện trong những năm tới. Từ những lý do trên đây, tác giả đã chọn
đề tài "Nghiên cứu đề xuất giải pháp tự động hóa lưới điện phân phối thành phố
Hạ Long tỉnh Quảng Ninh".
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung:

Phân tích các ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng, nâng cao độ tin cậy, tính
kinh tế, hiệu quả trong lưới phân phối với sự có mặt của các thiết bị tự động hóa
Autorecloser và dao phân đoạn tự động.
Mục tiêu cụ thể:
- Giới thiệu hệ thống tự động phân phối điện - Distribution Automation
System (DAS).
- Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, và khả năng áp dụng hệ thống tự động
phân phối điện cho lưới điện thành phố Hạ Long - tỉnh Quảng Ninh.
- Đánh giá việc nâng cao độ tin cậy của lưới điện trước và sau khi trang bị hệ
thống tự động hóa bằng phần mềm tính toán lưới điện phân phối PSS/ADEPT.
3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học:
Trong đề tài này, tác giả muốn tìm hiểu thêm về các thiết bị mới, ứng dụng
tính hiệu quả của chúng trong lưới điện phân phối, thành phố Hạ Long.
Ý nghĩa thực tiễn:
Kết quả nghiên cứu là thông tin hữu ích cho cơ quan quản lý vận hành, từ đó
đề ra các giải pháp quy hoạch, đầu tư thiết bị một cách hiệu quả cho lưới điện phân
phối thành phố Hạ Long - tỉnh Quảng Ninh.
Quá trình nghiên cứu sẽ góp phần tăng nguồn tư liệu phục vụ cho công tác học
tập và giảng dạy trong nhà trường và trong ngành Điện lực.


3

4. Dự kiến các kết quả đạt được
- Đánh giá và phân tích được tính hiệu quả vận hành lưới điện phân phối thành
phố Hạ Long.
- Tính toán hiệu quả kinh tế khi áp dụng theo chỉ tiêu độ tin cậy của lưới điện
điển hình, từ đó lấy làm cơ sở phân tích, tính toán nhân rộng cho toàn điện lực.
- Kết quả nghiên cứu là cơ sở phát triển nghiên cứu cải tiến trong quá trình

công tác tại điện lực.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích hệ thống tự động phân phối điện, dựa trên
cơ sở những lý thuyết về sự tự tác động của hệ thống, phân tích trên các số liệu
thống kê, so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật, kinh tế của ngành điện, áp dụng vào
công tác tự động hóa lưới điện phân phối thành phố Hạ Long.
- Nghiên cứu thực tiễn: Tìm hiểu trực tiếp thực tiễn tại lưới điện thành phố
Hạ Long từ đó làm cơ sở dữ liệu để đề xuất các phương án áp dụng công nghệ tự
động hóa cho phù hợp với điều kiện kinh tế - kỹ thuật của ngành và địa phương.
6. Kết cấu của luận văn
Ngoài phần Mở đầu và Kết luận, nội dung của luận văn được chia thành 4 chương:
Chương 1: Giới thiệu chung về lưới điện phân phối thành phố Hạ Long.
Chương 2: Hệ thống tự động phân phối điện (DAS).
Chương 3: Chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thống phân phối điện năng.
Chương 4: Áp dụng hệ thống tự động phân phối điện cho lưới điện thành phố
Hạ Long.


4

Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
THÀNH PHỐ HẠ LONG
1.1. Đặc điểm lưới điện phân phối hiện tại của thành phố Hạ Long
1.1.1. Hiện trạng lưới điện phân phối
Hiện tại lưới điện phân phối thành phố Hạ Long đang được vận hành với 3
cấp điện áp 35kV, 22kV, 6kV. Trong đó lưới điện 22kV mới được đưa vào vận
hành từ năm 2001 theo dự án cải tạo lưới điện 3 tỉnh thành là Nghệ An, Quảng Ninh
và Thái Nguyên thuộc nguồn vốn vay ODA và ADB của Tổng công ty Điện lực
Miền Bắc.

1.1.2. Lưới điện phân phối
Các phụ tải tiêu thụ của thành phố Hạ Long được cung cấp điện từ 4 nguồn
điện 110kV sau:
- Trạm 110kV Cái Lân (E5.11) có 02 MBA, T1 công suất 25MVA và T2 công
suất 25MVA, điện áp 110/22-6kV, cấp điện cho phụ tải thuộc khu vực Cái Lân và Bãi
Cháy. Các xuất tuyến trung thế gồm 04 xuất tuyến 22kV (471, 473, 475, 477), trạm
không có xuất tuyến ở cấp điện áp 6kV, công suất cực đại của trạm là 32 MW.
- Trạm 110kV Giếng Đáy (E.54) gồm 02 MBA có công suất (63+63)MVA,
điện áp 110/35/22kV và 110/35/6kV. Phía 35kV của 2MBA được hòa song song
với nhau và cấp điện cho 04 lộ xuất tuyến (371, 372, 373, 374); phía 22kV của
MBA 63MVA cấp điện cho 8 lộ xuất tuyến (472, 474, 476, 478, 480, 482, 484,
486), trạm không có xuất tuyến 6kV, công suất cực đại của trạm là 60MW.
- Trạm 110kV Giáp Khẩu (E.52) gồm 02 MBA có công suất (63+25)MVA,
điện áp 110/35/22kV và 110/35/10kV. Phía 35kV của MBA 25MVA cấp điện cho
1 lộ 372 đi về trạm cắt Hà Tu để cấp điện cho các trạm biến áp 35kV của mỏ than
Hà Tu, trạm cắt Hà Tu cũng được nối liên thông với phía 35kV của trạm 110kV
Hà Tu. Phía 22kV của máy biến áp 63MVA cấp điện cho 8 lộ xuất tuyến (471,
473, 475, 477, 479, 481, 483, 485), 02 lộ 10kV 971 và 972, công suất cực đại của
trạm là 48MW.


5

- Trạm 110kV Hà Tu (E5.10) gồm 02 MBA có công suất (63+25)MVA, điện
áp 110/35/22kV. Phía 35kV của trạm cấp điện cho 1 lộ 371 đi về trạm cắt Hà Tu để
cấp điện cho các trạm biến áp 35kV của mỏ than Hà Tu và nối liên thông với phía
35kV của trạm 110kV Giáp Khẩu, phía 22kV của trạm cấp điện cho 3 lộ xuất tuyến
(471, 473, 475), công suất cực đại của trạm là 50 MW.
Bảng 1-1: Thông số kỹ thuật các trạm nguồn 110kV
TT

Công suất

Điện áp

Pmax/ Pmin

(MVA)

(kV)

(MW)

T1

25

110/22/6

33/ 11

T2

25

110/22/6

T1

63

110/35/22

T2

63

110/35/6

T1

40

110/35/22

T2

25

110/35/6

T1

63

110/35/22

T2

25

110/35/22

Tên trạm

1

Cái Lân (E5.11)

2

Giếng Đáy (E54)

3

Giáp Khẩu (E52)

4

Hà Tu (E5.10)

60/35

50/28

48/ 25

(Nguồn: Công ty Điện lực Quảng Ninh cung cấp12/2014)

Lưới điện trung thế 6, 22, 35kV

Tổng chiều dài đường dây trung thế : 382,06 km. Trong đó :
+ Đường dây trên không : 313,82 km ( đường dây 35 kV : 67km ; đường dây
22kV : 234,82 km ; đường dây 6 kV : 12 km).
+ Cáp ngầm 68,24 km ( đường cáp 35 kv : 0,6 km ; đường cáp ngầm 22kV :
67,64 km).
Bảng 1-2: Tài sản lưới điện của Điện lực và Khách hàng
TT

Hạng mục

Khối lượng đường dây (km)
Trên không

Cáp ngầm

Tổng

1

Đường dây trung thế

349,42 (90%)

68,24 (100%)

417,66

a

Tài sản của Điện lực

313,82

68,24

382,56

b

Tài sản của khách hàng

35,6

0

35,6

(Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)


6

1.1.3. Trạm biến áp phân phối
Các trạm biến áp phân phối chủ yếu gồm các loại trạm xây, trạm treo, trạm
cột. Ngoài ra còn có một số trạm kiosk được xây dựng tại các khu vực chật hẹp và
yêu cầu cao về mỹ quan đô thị nhưng kiểu trạm biến áp kiosk này chưa phù hợp với
khí hậu nhiệt đới nên trong công tác vận hành vẫn còn nhiều bất cập đặc biệt trong
mùa nắng nóng, nhiệt độ trong trạm có lúc lên đến 70-800C.
Bảng 1-3: Khối lượng trạm biến áp trung thế TP Hạ Long hiện có
TT

1

2

Hạng mục

4

Tổng KVA

8

13

28 200

Trong đó: - Ngành điện quản lý

1

1

1.800

- Khách hàng quản lý

7

12

26 400

Trạm 35/0,4kV

13

14

4.775

Trong đó: - Ngành điện quản lý

10

10

2.695

3

4

2.080

Trạm 22/0,4kV

688

700

188.970

Trong đó: - Ngành điện quản lý

361

364

107.450

- Khách hàng quản lý

327

336

81.520

Trạm 6/0,4kV

18

18

4 960

Trong đó: - Ngành điện quản lý

12

12

2 750

6

6

3370

727

745

226.905

384

387

114695

343

358

112210

- Khách hàng quản lý
5

Số máy MBA

Trạm 35/6kV

- Khách hàng quản lý
3

Số TBA

Tổng cộng
Trong đó:

- Ngành điện quản lý

- Khách hàng quản lý

(Khối lượng có tới tháng 12/2014- Điện lực TP Hạ Long cung cấp)


7

Bảng 1-4: Danh mục trạm trung gian hiện có trên địa bàn TP Hạ Long
Tên trạm

TT

Công suất

Điện áp

(MVA)

(kV)

Tổng dung lượng

28.200

1

TG Yên Cư

1800

35/6

2

TG Than Thành Công

1600

22/6

3

TG Mỏ Hà Lầm

2x2500

35/6

4

TG Mỏ Núi Béo

2x2400

35/6

5

TG Mỏ Hà Tu

2x2500

35/6

6

XN Sàng tuyển than

2x1600

35/6

7

KS Hoàng Gia

2500

35/6

8

XN Xăng dầu Quảng Ninh

2x1600

35/6

(Khối lượng có tới tháng 12/2014- Điện lực Hạ Long cung cấp)
1.1.4. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt
Hiện nay lưới điện thành phố Hạ Long chủ yếu là lưới 22kV chiếm 80% do
vậy các thiết bị đóng cắt chủ yếu là sử dụng dao cách ly và dao phụ tải tại nhiều
đường dây và trạm biến áp phân phối 22kV lắp đặt thiết bị mở vòng chính (Ring
main Unit - RMU). Ngoài ra còn có sử dụng các thiết bị đóng cắt khác được thể
hiện trong các bảng sau.
Bảng 1-5: Số lượng dao cách ly đang quản lý vận hành
Điện áp

Tài sản điện lực

Tài sản khách hàng

Tổng

Điện áp 35 kV

8

8

16

Điện áp 22 kV

83

63

146

Điện áp 10 kV

0

2

2

Điện áp 6 kV

11

9

20

Tổng

102

82

184

(Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)


8

Bảng 1-6: Số lượng dao phụ tải đang quản lý vận hành
Điện áp

Tài sản điện lực

Tài sản khách hàng

Tổng

Điện áp 35 kV

4

3

7

Điện áp 22 kV

33

27

60

Điện áp 10 kV

0

0

0

Điện áp 6 kV

0

0

0

Tổng

37

30

67

(Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)

Bảng 1-7: Số lượng tủ RMU đang quản lý vận hành
Tài sản Điện Lực

Điện
áp

Tài sản của khách hàng

Merlingerin ABB Siemens Khác Merlingerin ABB Siemens

Tổng
Khác

35kV

4

0

0

0

0

6

0

0

10

22kV

0

0

0

0

0

0

0

11

11

6kV

0

0

0

3

6

0

0

0

9

Tổng

4

0

0

3

6

6

0

11

30

(Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)

Bảng 1-8: Số lượng chống sét đang quản lý vận hành
Điện áp

Tài sản Điện lực

Tài sản khách hàng

Tổng

ZnO

Có khe hở

ZnO

Có khe hở

35kV

6

4

7

3

20

22kV

442

0

327

0

769

10kV

0

0

0

0

0

6 kV

6

0

0

6

12

Tổng

454

4

334

9

801

(Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)

9

Bảng 1-9: Số lượng cầu chì tự rơi (SI) đang quản lý vận hành
Tài sản điện lực
Điện áp

SI TBA

Tài sản khách hàng

SI

SI đo

nhánh

đếm

SI TBA

SI

SI đo

nhánh

đếm

Tổng

35kV

10

6

4

7

0

0

27

22kV

364

12

0

336

6

7

725

10kV

0

0

0

0

0

0

0

6 kV

12

0

0

6

0

0

18

Tổng

386

18

4

349

6

7

770

(Nguồn Điện lực thành phố Hạ Long - tháng 12/2014)

*) Nhận xét về hiện trạng lưới điện trung thế
Lưới điện trung thế hiện tại của thành phố Hạ Long gồm 3 cấp điện áp 35kV,
22kV và 6kV, chủ yếu là lưới điện 22kV.
Lưới điện 35 kV hiện nay cung cấp điện cho các phụ tải chuyên dùng ngành
Than (khu vực Hòn Gai) và một số phụ tải cảng biển, sản xuất vật liệu xây dựng
(khu vực Bãi Cháy, Hà Khẩu).
Lưới điện 6kV chỉ còn một phần nhỏ phía Tây Bãi Cháy, trên địa bàn các xã
Đại Yên, Việt Hưng, nhận điện từ trạm Trung Gian Yên Cư (Yên Hưng) và trạm

TG Đồng Đăng (xã Việt Hưng).
Lưới điện 22kV hiện nay đã trải rộng trên hầu hết địa bàn thành phố trên cả
hai khu vực Hòn Gai và Bãi Cháy. Hệ thống điện 22kV thành phố đang dần được
ngầm hóa nhằm đảm bảo mỹ quan đô thị, xây dựng Hạ Long trở thành một thành
phố du lịch hiện đại, xanh, sạch đẹp. Tỷ lệ ngầm hóa lưới điện 22kV TP. Hạ Long
hiện nay đạt 32%, trong đó khu vực nội thành, trung tâm hành chính đã được ngầm
hóa tương đối, đường dây nổi chỉ còn ở các phường xã phía ngoài và một số khu
vực của các phường nội thành.
1.2. Tình hình sử dụng hiện tại
Theo số liệu thống kê, diễn biến tiêu thụ điện năng qua các năm từ năm 2008
trở lại đây điện năng thương phẩm năm sau đều cao hơn năm trước. Các mức tăng


10

này tập trung vào chủ yếu ở các thành phần ánh sáng sinh hoạt, công nghiệp và
thương mại dịch vụ. Qui luật này phù hợp với cơ chế thị trường và chính sách đổi
mới của nền kinh tế thành phố Hạ Long.
Diễn biến tiêu thụ điện năng của thành phố qua các năm qua cho thấy giai
đoạn từ năm 2010 - 2014 :
Điện thương phẩm năm 2014 là 548,6 triệu kwh trong đó:
Nông lâm thủy sản : 0,5 triệu kwh, tỷ trọng 0,1 % ; tăng trưởng hàng năm 27,6%.
Công nghiệp xây dựng : Tiêu thụ 304,6 triệu kwh, tỷ trọng 55,7 %, tăng
trưởng hàng năm 24,6%
Dịch vụ và thương mại : Tiêu thụ 67,3 triệu kwh, tỷ trọng 12,3 %, tăng
trưởng hàng năm 18,66%.
Quản lý và tiêu dùng dân cư : Tiêu thụ 157,1 triệu kwh, tỷ trọng 28,74%, tốc
độ tăng trưởng hàng năm 7,6 %.
Hoạt động khác : Tiêu thụ 17,3 triệu kwh, tỷ trọng 3,16 %, tốc độ tăng
trưởng hàng năm 7,9%.

Điện năng tiêu thụ Thành phố từ năm 2010 đến 2014 được thống kê trong
bảng sau:
Bảng 1-10: Tình hình sử dụng điện năng của TP giai đoạn 2010 - 2014
Đơn vị tính: Triệu kW
Tăng
Ngành

2010

Nông, lâm, thuỷ

2011

2012

2013

2014

trưởng
10-14

0,21

0,4

0,4

0,5

0,5

27,6 %

181,4

162,5

258,3

281,3

304,6

24,6%

Thương mại, dịch vụ

34,8

31,1

55,2

61,8

67,3

18,66%

Q.lý và tiêu dùng DC

114,8

102,8

150,1

155,1

157,1

7,6%

12,4

11,1

16,1

16,5

17,3

7,9%

343,5

307,76

480,1

515,3

546,8

11,2%

5,15

5,12

5,04

4,93%

4,81%

361,362

321,73

505,6

541,97

574,4

79,5

86,5

105

126

136

Công nghiệp, Xây dựng

Hoạt động khác
Tổng thương phẩm
Tổn thất
Tổng điện nhận
Pmax

(Nguồn: Công ty Điện lực Quảng Ninh cung cấp)


11

Diễn biến tiêu thụ điện năng qua các năm của thành phố Hạ Long cho thấy: tổng
điện năng thương phẩm năm 2010 đạt 343,5 triệu kWh tăng bình quân 11,2%/năm
trong giai đoạn 2010-2014, đây là con số tương đối khiêm tốn so với vị thế và khả năng
của thành phố Hạ Long. Nguyên nhân chính là do các phụ tải công nghiệp tiêu thụ
nhiều điện năng như Thép Cái Lân không đi vào hoạt động; một nguyên nhân khác là
do tình trạng thiếu điện nên EVN đã thực hiện việc tiết giảm điện năng. của các Tỉnh
và Thành phố dẫn tới sản lượng điện thương phẩm của toàn tỉnh Quảng Ninh nói chung
và của thành phố Hạ Long nói riêng đều giảm so với dự kiến.

Hoạt động khác.
3%

Nông, lâm, thuỷ
sản 0,1%

Q.lý và tiêu dùng
DC. 29%

Nông, lâm, thuỷ sản
Công nghiệp, Xây dựng
Thương mại, dịch vụ
Q.lý và tiêu dùng DC
Hoạt động khác

Thương mại,
dịch vụ. 12%

Công nghiệp, Xây
dựng. 56%

Hình 1.1. Biểu đồ cơ cấu điện năng tiêu thụ năm 2014
(Nguồn: Điện lực thành phố Hạ Long)
1.3. Tình hình vận hành lưới điện phân phối thành phố Hạ Long và thống kê
sự cố lưới điện các năm 2010 - 2014
Theo số liệu thống kê, diễn biến tiêu thụ điện năng qua các năm từ 2010 trở
lại đây điện năng thương phẩm năm sau đều cao hơn năm trước. Các mức tăng này
tập trung vào chủ yếu ở các thành phần ánh sáng sinh hoạt, công nghiệp và thương
mại dịch vụ. Qui luật này phù hợp với cơ chế thị trường và chính sách đổi mới của
nền kinh tế thành phố.

Diễn biến tiêu thụ điện năng của thành phố Hạ Long qua các năm cho thấy từ
năm 2010 đến năm 2014 tốc độ tăng trưởng bình quân điện thương phẩm đạt
10,5%/năm. Từ năm 2010 đến năm 2011 tốc độ tăng trưởng bình quân điện thương
phẩm đạt 10,8%/năm, từ năm 2011 đến năm 2012 đạt 11,7%/năm, năm 2012-2013
đạt 9,5%/năm.


12

Trong cơ cấu tiêu thụ điện năng của năm 2013 cho thấy: tỷ trọng ngành công
nghiệp-xây dựng chiếm 16,75%, thương mại dịch vụ 10,19%, quản lý và tiêu dùng
dân cư 62,52%, các hoạt động khác 10,54%. Bình quân điện thương phẩm cho một
người dân thành phố Hạ Long năm 2013 đạt 968kWh/người/năm.
Sản lượng điện thành phần quản lý và tiêu dùng dân cư chiếm tỷ trọng rất
cao, sau đó là thành phần thương mại dịch vụ và công nghiệp-xây dựng.
Biểu đồ phụ tải ngày điển hình của thành phố Hạ Long nói chung cho thấy
phụ tải cực đại rơi vào từ 18-20h đêm, ứng với thời điểm ánh sáng sinh hoạt gia
đình, công suất cực đại của thành phố Hạ Long năm 2013 đạt 115 MW.
1.4. Thống kê sự cố lưới điện các năm 2010-2014
Số liệu thống kê sự cố lưới điện thành phố Hạ Long các năm gần đây được
trình bày trong các bảng 1-16; bảng 1-17; bảng 1-18.
Các số liệu về sự cố được tham khảo từ các báo cáo tổng kết của Điện lực Hạ
Long qua các năm: 2011; 2012; 2013; 2014.
Qua các số liệu báo cáo, tình trạng sự cố còn xẩy ra quá nhiều trong toàn hệ
thống và còn có xu hướng gia tăng qua các năm nhất là về sự cố lưới. Phân tích các
nguyên nhân chủ yếu gây sự cố năm 2013 cho thấy:
Với đường dây trên không phần lớn là do vỡ sứ, chiếm khoảng 55-60%.
Trường hợp sự cố dẫn đến đứt dây, đứt lèo chiếm đến xấp xỉ 40% tổng số sự cố.
Với cáp ngầm nguyên nhân chính là do hỏng cáp, chiếm 74,5%.
Bảng 1-11: Sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không trung thế

Tài sản Điện lực quản lý
Năm

Số
vụ

T.gian(h)

Tài sản khách hàng

Tổng hợp

Xuất sự

Sỗ

Thời

Xuất sự

cố

vụ

gian (h)

cố

2009

18

48,50

8,92

1

4,0

2010

14

42,25

6,94

0

0

2011

23

62,5

11,4

1

2012

20

55,6

9,91

1

T.gian/vụ

Suất sự
cố

2,96

18,7

2,24

16,30

3,5

2,87

21,54

4,0

2,11

6,47

2,55

15,75

0

Giá trị trung bình theo các năm 2011-2013

Ghi chú:
-

Xuất sự cố tính trên 100km đường dây.

-

Xuất sự cố tính 1 lộ ĐDK dài 20Km/ là: 3,15 lần/năm.