Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện (das) tại hà nội
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.49 MB, 100 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------
PHẠM ĐẠI NGHĨA
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT LẮP ĐẶT
HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN DAS TẠI HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN
Hà Nội – 2005
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------
PHẠM ĐẠI NGHĨA
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT LẮP ĐẶT
HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN DAS TẠI HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. ĐẶNG QUỐC THỐNG
Hà Nội - 2005
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
CHƯƠNG I
PHẦN MỞ ĐẦU
1.1 Giới thiệu:
Đề án này đề cập đến vấn đề đưa ra một kết cấu lưới điện trung áp với
việc áp dụng thử nghiệm hệ thống phân phối điện tự động (Distribution
Automation System-DAS). Hệ thống này được điều hành bằng hệ thống
máy tính, hệ thống này đã được Nhật bản áp dụng từ 30 năm nay và ngày
càng được cải tiến nâng cao hiệu quả phân phối điện.
Khi áp dụng hệ thống phân phối tự động DAS ta có thể nhận được các
lợi ích sau :
1- Mơi trường :
+ Giảm thời gian mất điện, do đó giảm hẳn lượng khí CO2 do các máy
phát điện dự phòng phát ra .
+ Giảm việc đầu tư nhà máy phát điện tương đương với việc phát sinh
khí CO2
+ Sử dụng máy cắt dập hồ quang bằng chân khơng thay thế máy cắt sử
dụng khí FS6- loại khí này độc hại với mơi trường
2- Hạ tầng cơ sở:
+ Cung cấp chất lượng điện tốt cho các phụ tải sử dụng điện
+ Giảm thời gian và khu vực mất điện, nâng cao an toàn xã hội
+ Áp dụng kỹ thuật hiện đại vào mạng lưới phân phối điện
+ Giải quyết được khủng hoảng nguồn điện.
3- Lợi ích kinh tế:
+ Việc cấp điện liên tục làm cho các ngành không bị ngừng sản xuất
do mất điện.
+ Ngành điện khơng bị mất sản lượng.
+ Chi phí sản xuất của ngành điện được tiết kiệm.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
+ Giảm được thời gian xử lý sự cố : Đối với ngành điện tăng được sản
lượng điện năng.
+ Do trang bị công nghệ cao nên giảm được chi phí vận hành và chi
phí quản lý .
+ Cho phép vận hành tối ưu hoá lưới điện, nên tăng được sản lượng
điện năng bán thêm mà không cần đầu tư cho lưới điện.
4- các hiệu quả khác :
+ Tăng độ tin cậy cung cấp điện, đáp ứng các nhu cầu ngày càng cao
của khách hàng, góp phần thúc đẩy các ngành kinh tế khác và thu hút vốn
đầu tư nước ngoài để phát triển thủ đô.
+ Đối với ngành điện - ứng dụng được công nghệ tiên tiến vào công
tác quản lý vận hành, ngày càng nâng cao trình độ chun mơn nghiệp vụ
của đội ngũ cán bộ quản lý và công nhân vận hành. Nâng cao uy tín của
ngành điện.
+ Việc áp dụng hệ thống DAS trong việc quản lý vận hành lưới trung
thế là giải pháp đầu tư hiện đại hoá ngành điện theo kịp trình độ quản lý
của các nước phát triển, phù hợp với chủ trương của Đảng xây dựng nước
Việt Nam trở thành một nước Cơng nghiệp hố và hiện đại hoá.
1.2 Mục tiêu và nội dung của luận văn:
Luận văn này sẽ đề cập đến một số vấn đề trong vận hành hệ thống tự
động phân phối điện DAS:
Nguyên lý làm việc của hệ thống DAS.
Áp dụng DAS cho hệ thống cáp ngầm và đường dây trên không.
Khả năng áp dụng DAS ở lưới điện Hạ Nội
Phân tích, tính tốn tính kinh tế do áp dụng DAS.
Để hồn thành bản luận văn này tác giả vô cùng biết ơn sự hướng dẫn,
chỉ đạo và tận tình giúp đỡ của thầy giáo PGS-TS Đặng Quốc Thống, bộ
môn Hệ thống điện, trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Tác giả xin chân
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
thành cảm ơn ban Lãnh đạo Công ty Điện lực thành phố Hà Nội về sự quan
tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian học tập vừa
qua. Tác giả rất mong nhận được sự bổ sung, góp ý hồn thiện nội dung từ
các thầy cô giáo, các chuyên gia, bạn bè đồng nghiệp nhằm nâng cao tính
khả dụng của luận văn này.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
CHƯƠNG 2
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong kế hoạch phát triển kinh tế-xã hội của đất nước đến 2010 và
2020 được trình bày trong các văn kiện Đại hội Đảng lần thứ 8 và lần thứ 9,
Đảng và Chính phủ ta rất coi trọng tới vấn đề phát triển cơ sở hạ tầng kỹ
thuật, trong đó rất chú trọng tới cơng nghiệp Năng lượng (dầu, khí, điện,
than).
Những năm qua, ngành Điện lực đã và đang phát triển mạnh mẽ nhằm
đáp ứng những nhu cầu tiêu thụ điện năng ngày càng tăng cao của đất nước.
Sản lượng điện sản xuất và mua ngoài năm 2003 đã đạt tới 40,83 tỷ kWh
tăng 14,03% so với năm 2002. Theo Tổng sơ đồ phát triển Điện lực Việt
nam giai đoạn 2001-2010 có xét triển vọng tới 2020 đã được Chính phủ phê
duyệt; với tư cách vừa là một ngành hạ tầng cơ sở, vừa là một ngành công
nghiệp sản xuất kinh doanh với công nghệ cao và đảm bảo hiệu quả kinh tế,
ngành Điện lực đã có các định hướng chính sách phát triển chủ yếu :
Đảm bảo cung cấp điện an toàn với chất lượng và hiệu quả cao phục
vụ cho phát triển kinh tế-xã hội trên cơ sở đa dạng hoá nguồn cung cấp;
khai thác tối đa các nguồn năng lượng có hiệu quả kinh tế ở trong nước
(thuỷ điện, nhiệt điện khí, nhiệt điện than), đồng thời kết hợp với trao đổi,
liên kết lưới điện hợp lý trong khu vực, trước hết với Lào và Căm-pu-chia.
Sử dụng các công nghệ tiên tiến, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Ưu tiên xây dựng các nhà máy thuỷ điện có các lợi ích nhiều mặt, kết
hợp giữa chống lũ, cấp nước với sản xuất điện.
Phát triển nguồn điện đồng bộ với tăng cường phát triển hệ thống lưới
điện truyền tải và phân phối theo một tỷ lệ hợp lý nhằm đảm bảo cung cấp
điện an toàn, tin cậy cho các hộ tiêu thụ điện.
Đẩy mạnh việc đưa điện về nông thôn.
Phát triển ngành cơ khí năng lượng.
Tích cực chuẩn bị cho chương trình xây dựng nhà máy điện nguyên tử.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
Cũng trong những năm qua, mạng lưới truyền tải điện không ngừng
tăng trưởng cả về chiều dài và cấp điện áp. Tháng 5/1994, đường dây siêu
cao áp 500 kV Bắc Nam đầu tiên của nước ta với tổng chiều dài 1487 km
đã được đưa vào vận hành. Trong những năm tới đây, các đường dây 500
kV Phú Mỹ - Nhà Bè - Phú Lâm; Plây ku - Phú Lâm; Plây ku- Đà Nẵng-Hà
Tĩnh-Thường Tín sẽ lần lượt được đưa vào vận hành.
Tuy nhiên, với lưới phân phối điện hiện tại ở các thành phố lớn của
nước ta bao gồm các đường dây trung áp và hạ áp còn nhiều bất cập do lưới
được thiết kế, lắp đặt và sử dụng trong một thời gian dài với những chỉ tiêu
kỹ thuật khác nhau, do nhiều nước, nhiều nhà cung cấp thiết bị khác nhau
cung cấp thiết bị. Do yêu cầu sử dụng điện liên tục, hiện lưới điện trung áp
vẫn còn nhiều sự cố xảy ra, thời gian phân đoạn và xử lý sự cố kéo dài.
Với những yêu cầu của xã hội ngày nay Điện năng là thành phần
không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Ngành điện không những không
ngừng cung cấp đủ nhu cầu sử dụng điện của xã hội mà còn phải đáp ứng
chất lượng điện năng cung cấp.
2.1. Giới thiệu chung về Thành phố Hà Nội
Hà Nội là thủ đô nước CHXHCN Việt nam, là trung tâm đầu não về
chính trị văn hoá và khoa học kỹ thuật, đồng thời là trung tâm lớn nhất về
kinh tế và giao dịch quốc tế của cả nước.
+ Về hành chính: TP Hà Nội bao gồm 7 quận nội thành (Ba đình,
Hồn kiếm, Hai Bà Trưng, Đống đa, Thanh xuân, Cầu giấy, Tây hồ) và 7
quận, huyện ngoại thành (Từ liêm, Gia lâm, Long Biên, Thanh trì, Đơng
anh, Sóc sơn, Hồng Mai) với 102 phường, 118 xã và 8 thị trấn.
Tính
đến 31/12/2001 dân số tồn Thành phố là 2.841,7 ngàn người, trong đó nội
thành là 1.643,6 ngàn người chiếm 57,8%.
+ Về khí hậu
Nhiệt độ trung bình năm từ 23,50C đến 24,50C, lượng mưa trung
bình năm khoảng 1500mm (mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10).
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
Độ ẩm trung bình hàng năm là 80%.
+ Về kinh tế
Hà Nội đã đạt được những thành tựu quan trọng, tốc độ tăng trưởng
kinh tế của Hà Nội (GDP) thời kỳ 1996-2000 đạt 10,67%/năm, riêng năm
2000 tăng 9,14% sovới năm 1999. GDP bình quân đầu người tăng từ
446USD năm 1990 lên 990USD năm 2000 gấp 2,29 lần vùng đồng bằng
sông Hồng và 2,17 lần bình quân chung của cả nước.
Cơ cấu kinh tế đang chuyển dịch theo hướng cơng nghiệp hố hiện
đại hố, tăng tỉ trọng Công nghiệp, Thương mại - dịch vụ trong GDP.
Trong đó tăng nhanh tỉ trọng các sản phẩm có hàm lượng kỹ thuật cao,
giảm tương đối tỉ trọng nông nghiệp.
❖
Phương hướng chủ yếu qui hoạch phát triển của TP Hà Nội
Phương hướng nhiệm vụ cơ bản và lâu dài là xây dựng thủ đô xã hội
chủ nghĩa giàu về kinh tế, trong đó kinh tế Nhà nước giữ vai trị chủ đạo,
vững về chính trị, có nền văn hố tiên tiến, đậm đà bản sắc dân tộc, an ninh
quốc phịng vững mạnh.
a. Về phát triển khơng gian: Hà Nội được phân thành các vùng rõ nét
+ Khu vực hạn chế phát triển : được giới hạn bởi các đường La Thành
- Láng - Trường Chinh - Đại La - Minh Khai.
+ Khu vực phát triển mở rộng: được qui hoạch theo hữu ngạn sông
Hồng gồm các khu vực nằm phía ngồi trục đường giới hạn khu hạn chế
phát triển
+ Khu vực phát triển mới (Bắc sông Hồng): bao gồm khu bắc cầu
Thăng Long, xung quanh đầm Vân Trì, khu Đông Anh, khu Gia Lâm - Sài
Đồng - Yên Viên... Các khu này sẽ được sẽ xây dựng theo hướng hiện đại,
chất lượng cao với cơ sở hạ tầng đồng bộ, đảm bảo môi trường.
b. Định hướng phát triển kinh tế đến giai đoạn đến 2010
- Tốc độ tăng trưởng GDP hàng năm từ 10-11%. GDP bình quân đầu
người năm 2010 đạt 2.100-2.200USD.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
- Từng bước hiện đại hố mạng lưới hạ tầng và dịch vụ đơ thị một
cách đồng bộ, hệ thống, có trọng điểm. Đến năm 2010:
+ Chỉ tiêu cung cấp nước sạch cho đô thị đạt 160-180 lít/người
ngày, đảm bảo nước sạch cho 100% làng xã ở nơng thơn.
+ Điện thương phẩm bình qn đầu người đạt 2800kWh/người.năm
+ Đường giao thông chiếm 17-18% diện tích đơ thị
+ Diện tích nhà ở đơ thị từ 8-9m2/người.
- Giảm tỉ lệ người nghèo thành thị còn 1%
- Tỉ lệ tăng dân số tự nhiên là 1,05%/năm
- Tiếp tục phát triển cơng nghiệp có chọn lọc
2.2. Đặc điểm lưới điện phân phối TP Hà Nội
2.2.1. Hiện trạng lưới điện phân phối
Hiện tại, lưới điện phân phối TP Hà Nội đang được vận hành với 4
cấp điện áp 35kV, 22kV, 10kV, 6kV. Trong đó lưới điện 22kV mới được
đưa vào vận hành từ năm 1994.
a. Trạm biến áp phân phối
Các trạm biến áp phân phối chủ yếu gồm các loại : trạm xây, trạm
treo, trạm cột. Ngồi ra cịn cịn có một số các trạm kiosk được xây dựng
tại các khu vực chật hẹp và yêu cầu cao về mỹ quan đô thị.
Trong những năm gần đây nhu cầu phụ tải tăng cao việc đầu tư xây
dựng trạm treo là khá phổ biến với lý do vốn đầu tư nhỏ, kết cấu gọn nhẹ,
tốn ít diện tích nhưng chưa phù hợp với TP Hà Nội trong thời kỳ hiện đại
hoá.
Bảng 2.1: Khối lượng trạm biến áp phân phối TP Hà Nội (tính đến 31/12/2004)
TT
Hạng mục
Số trạm
Số máy
Dung
(kVA)
1
35/0,4kV
529
548
229.720,0
2
35/0,2kV
2
3
2.300,0
3
22/0,4kV
379
431
254.533,0
4
10/0,4kV
1.065
1.156
456.548,0
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
7
lượng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
TT
Hạng mục
Số trạm
Số máy
Dung
(kVA)
lượng
5
10/0,2kV
1
1
560,0
6
6/0,4kV
2.292
2.470
849.562,5
7
6/0,2kV
18
26
7.295,0
4.286
4.635
1.800.518,5
Tổng
Số lượng trạm xây dựng mới đưa vào vận hành hàng năm khoảng 300
trạm/năm phân phối đều trên các cấp điện áp.
Bảng 2.2 : Khối lượng trạm biến áp phân phối từ năm 2002-2004.
Thời điểm
Tháng 12/2002
Tháng 12/2003
Tháng 12/2004
Số trạm
Số máy
Dung
(kVA)
lượng
4.286
4.560
4.776
4.635
5.020
5.192
1.800.518,5
1.979.586,5
2.100.859,0
b. Đường dây phân phối:
Khu vực nội thành lưới điện phân phối các cấp điện áp đan xen nhau
và cùng tồn tại vận hành. Kết cấu lưới hầu hết là dạng mạch vịng vận hành
hở, có nhiều tuyến ở dạng hỗn hợp giữa đường cáp ngầm và đường dây nổi
nên độ tin cậy cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể. Khu vực ngoại thành chủ
yếu sử dụng đường dây nổi có kết cấu theo dạng hình tia.
Bảng 2.3 : Chiều dài đường dây trung thế TP Hà Nội
(tính đến 12/2004)
TT
Hạng mục
Chiều dài (km)
ĐDK
Cáp ngầm
Tổng ĐDK+CN
1
35kV
435
7.4
442.4
2
22kV
40.56
225.56
266.12
3
10kV
199.24
174.08
373.32
4
6kV
654.76
374.11
1028.87
Tổng cộng
1,329.56
781.14
2,110.71
Xu hướng biến động của các đường dây là phát triển nhanh ở cấp điện
áp 22 KV, các cấp còn lại dần dần thu hẹp lại.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
Các tuyến đường dây trên không đặc biệt là những tuyến trong khu
vực nội thành hành lang tuyến bị vi phạm nghiêm trọng, ảnh hưởng rất
nhạy cảm khi thời tiết thay đổi, thường xuyên xảy ra sự cố trong mùa mưa
bão. Các tuyến cáp ngầm đang vận hành chất lượng không đồng đều,
những tuyến mới được cải tạo xây dựng mới từ năm 1994 đến nay là đảm
bảo được các yêu cầu kỹ thuật và khả năng cung cấp điện. Đại đa số các
tuyến xây dựng trước đây đều đã xuống cấp, không đảm bảo chất lượng
(cách điện kém, tiết diện nhỏ...) nên mỗi khi bị sự cố thời gian mất điện
thường bị kéo dài.
c. Tình hình sử dụng thiết bị đóng cắt
Bảng 2.3 thống kê số lượng các thiết bị đóng cắt trên lưới điện phân
phối TP Hà Nội theo từng chủng loại và từng cấp điện áp.
Hiện nay, do lưới điện phân phối chủ yếu là lưới 6kV (chiếm 43,6%),
lưới 10kV (18,4%), 35kV (chiếm 22%) việc lắp đặt dao cách ly
(DISCONNECTING SWITCH - DS) ở cấp điện áp 6kV, 10kV, 35kV là
rất lớn, cầu dao cắt tải (LOAD BREAK SWITCH - LBS) chiếm tỷ trọng
nhỏ.
Còn với lưới phân phối 22kV (chiếm 16%) thiết bị đóng cắt chủ yếu
được sử dụng là dao cắt tải (LBS), tại nhiều trạm biến áp phân phối 22kV
có lắp đặt thiết bị mở vịng chính (Ring main Unit - RMU).
Ngồi ra, tại một số vị trí trên lưới điện phân phối có sử dụng một số
thiết bị đóng cắt khác như : máy cắt (Circuit Breaker-CB), Reclosed, cầu
chì tự rơi...
Nhận xét :
Trong những năm gần đây lưới điện phân phối trên địa bàn TP Hà
Nội được xây dựng và phát triển với tốc độ cao, phù hợp với nhu cầu tăng
trưởng phụ tải. Mặt khác, Công ty Điện lực TP Hà Nội đã có kế hoạch tập
trung đầu tư, chuyển đổi lưới điện phân phối 6, 10kV khu vực nội thành
sang 22kV phù hợp với quyết định 149NL/KHKT của Bộ Năng lượng (nay
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
là Bộ Công nghiệp). Tuy nhiên, cân đối với khả năng về vốn đầu tư hàng
năm và trên cơ sở lập kế hoạch cấp điện để đảm bảo duy trì cấp điện cho
khách hàng với thời gian cắt điện ít nhất, q trình chuyển đổi về 1 cấp
điện áp phân phối chuẩn 22kV cũng cần được thực hiện trong thời gian dài.
Trong các năm từ 1996 đến nay nhờ có dự án cải tạo nâng cấp lưới
phân phối bằng nguồn vốn do SIDA (Thuỵ Điển) tài trợ cho khu vực Đống
Đa, Ba Đình, dự án đầu tư cải tạo và phát triển lưới điện 3 thành phố Hà
Nội, Hải Phòng, Nam Định bằng nguồn vốn vay ADB, hệ thống lưới điện
phân phối TP Hà Nội đã được nâng cấp (chủ yếu là hệ thống cáp ngầm)
trên qui mô khá lớn. Nhờ các dự án đầu tư nước ngồi nói trên lưới điện
phân phối TP Hà Nội đã cải thiện đáng kể tình trạng vận hành, giảm tổn
thất điện năng đặc biệt cho khu vực nội thành.
2.2.2. Tình hình sử dụng điện hiện tại
Theo số liệu thống kê, diễn biến tiêu thụ điện năng qua các năm từ
1997 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 thủ đô.
Bảng 2.4 : Tình hình tiêu thụ điện năng TP Hà Nội qua các năm
Năm
Điện
nhận Điện thương phẩm Tăng trưởng Pmax
(triệu kWh)
(triệu kWh)
Điện TP (%)
(MW)
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
1.550,5
1.834,4
1.993,2
2.190,7
2.299,3
2.549,0
2.852,8
3.291,9
1.270,0
1.535,3
1.689,0
1.949,5
2.044,8
2.271,9
2.531,6
2.938,0
16
20,8
10
15,4
4,9
11,0
11,4
11,6
320
360
365
435
450
500
525
595
Nếu so sánh với tổng sản lượng điện thương phẩm toàn quốc điện
thương phẩm của TP Hà Nội chiếm khoảng 10%.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨACH2003-2005
Về khách hàng sử dụng điện : hầu hết khách hàng của CT Điện lực
TP Hà Nội sử dụng điện cho nhu cầu sinh hoạt. Chi tiết số lượng khách
hàng sử dụng điện qua các năm được trình bày tại bảng 2.5.
Bảng 2.5 : Khách hàng sử dụng điện TP Hà Nội qua các năm
Tổng
khách hàng
Năm
số Trong đó
Cơng nghiệp
ánh sáng SH
KH Khác
1997
263.996
2.260
260.900
836
1998
281.808
2.402
278.500
906
1999
307.652
2.662
304.000
990
2000
322.688
2.750
318.900
1038
2001
345.121
2.833
341.200
1088
2002
369.159
2.917
365.100
1142
2003
394.800
3.005
390.600
1195
2004
437.484
-
426.634
-
2.2.3. Tình hình sự cố lưới phân phối
Số liệu thống kê sự cố lưới điện thành phố Hà Nội các năm gần đây
được trình bày trong các bảng 2.6
Các số liệu về sự cố được tham khảo các báo cáo tổng kết của Công
ty điện lực TP Hà Nội các năm 2000,2001, 2003, 2004.
Qua các số liệu báo cáo, tình trạng sự cố cịn xảy ra khá nhiều trong
tồn hệ thống và cịn có xu hướng gia tăng qua các năm nhất là sự cố về
lưới. Phân tích các nguyên nhân chủ yếu gây sự cố trong năm 2004 cho
thấy :
- Với đường dây trên không phần lớn là do vỡ sứ - chiếm khoảng 5560%. Trường hợp sự cố dẫn đến đứt dây, đứt lèo chiếm đến : ~ 40 % tổng
số sự cố.
- Với cáp ngầm nguyên nhân chính là do hỏng cáp - chiếm 74,5 %.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-CH2003-2005
Bảng 2-6 : Sự cố vĩnh cửu của đường dây trên không trung thế
Tài sản công ty
Số vụ T.gian
Tài sản khách hàng
Số vụ
T.gian
Năm
Xuất s.cố
2001
2002
2003
39
93.25
3.4289
166
2004
60
135
6
25
Giá trị trung bình theo các năm từ 2001-2004
495.6
44.16
Xuất s.cố
25.8
7.59
Tổng hợp
T.gian/vụ
2.96
2.24
2.87
2.11
2.55
Xuất s.cố
18.7
16.30
21.54
6.47
15.75
Tổng hợp
T.gian/vụ
3.1
0.99
1.24
1.87
Xuất s.cố
32.6
33.20
23.96
8.10
Ghi chú :
- Xuất sự cố tính trên 100 Km đường dây.
- Xuất sự cố tính 1 lộ ĐDK dài 20 Km/ là : 3,15 lần/năm.
Bảng 2-7 : Sự cố vĩnh cửu của đường cáp ngầm trung thế.
Năm
2001
2002
2003
2004
Tài sản công ty
Số vụ T.gian
55
38
65.33
68.13
Xuất s.cố
Tài sản khách hàng
Số vụ
T.gian
Xuất s.cố
12.42
6.75
62
17
34.2
11.13
79.71
34.7
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-CH2003-2005
Giá trị trung bình theo các năm từ 2001-2004
1.80
24.47
Tổng hợp
T.gian/vụ
8.87
7.59
37.73
6.74
15.23
Xuất s.cố
2.30
1.10
1.67
0.63
1.42
Ghi chú :
- Xuất sự cố tính trên 100 Km đường dây trong 1 năm .
- Xuất sự cố tính 1 lộ cáp ngầm dài 8 Km/ là : 1,96 lần/năm.
Bảng 2-8 : Sự cố vĩnh cửu của trạm biến áp.
Tài sản công ty
Số vụ T.gian
Tài sản khách hàng
Số vụ
T.gian
Năm
Xuất s.cố
2001
2002
2003
5
10.08
0.3
46
2004
17
47.93
0.75
13
Giá trị trung bình theo các năm từ 2001-2004
1914.39
154.22
Xuất s.cố
1.82
0.47
Ghi chú :
- Xuất sự cố tính trên 100 trạm trong 1 năm .
- Xuất sự cố tính 1 lộ gồm 25 trạm/ là : 0,355 lần/năm.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-
CH2003-2005
2.3. Sự cần thiết thực hiện nâng cấp, hiện đại hoá lưới điện.
Như các phần trên đã trình bày, lưới phân phối trung thế TP Hà Nội
đang được vận hành với nhiều cấp điện áp khác nhau, kết cấu lưới đan xen
giữa cáp ngầm và đường dây nổi gây nhiều khó khăn cho việc quản lý vận
hành.
Thiết bị đóng cắt phần lớn là cầu dao phụ tải hoặc tủ cầu dao phụ tải
RMU. Đây là những thiết bị thao tác đóng cắt bằng tay, khả năng xử lý cấp
điện khi sự cố hoàn toàn phụ thuộc vào người vận hành dẫn đến suất sự cố
còn cao, thời gian xử lý sự cố kéo dài chưa đáp ứng được các chỉ tiêu về tổn
thất của Tổng cơng ty giao. Ngồi ra cịn gây ra các thiệt hại khác về chính trị
và xã hội, thiệt hại về kinh tế. Đây là một hạn chế của lưới điện Hà Nội cần
được khắc phục.
Sự tăng trưởng của mức sống cũng như sự phát triển của sản xuất đòi hỏi
độ tin cậy cung cấp điện ngày càng cao của lưới điện. Để nâng cao chất lượng
phục vụ, cấp điện ổn định với độ tin cậy cao, để phục vụ hoạt động chính trị,
văn hố, xã hội của thủ đơ và đáp ứng cho nhu cầu cuộc sống ngày càng cao
của nhân dân đang là đòi hỏi rất khắt khe đối với lưới điện Hà Nội. Cách đáp
ứng hiệu quả nhất là áp dụng các tiến bộ khoa học để cải tiến cấu trúc và vận
hành lưới điện.
Hệ thống DAS - viết tắt tiếng Anh của chữ Distribution Automation
System, là hệ thống cho phép người vận hành có thể quản lý và điều khiển hệ
thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại trung tâm điều độ. Cụ thể như sau:
1-Tồn bộ lưới điện được hiển thị trên màn hình theo bản đồ địa lý, các
thông tin chi tiết về thiết bị lưới điện được quản lý và theo dõi liên tục.
2- Giám sát và điều khiển lưới điện trên máy tính theo thời gian thực.
Có thể đo các thơng số dòng điện và điện áp của lưới điện tại các điểm nút.
Điều khiển đóng cắt thiết bị.
3- Tự động phân vùng và xử lý sự cố.
4- Mô phỏng hệ thống điện.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-
CH2003-2005
5- Quản lý cơ sở dữ liệu của hệ thống điện.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-
CH2003-2005
CHƯƠNG 3
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN PHỐI ĐIỆN-DAS
3.1- Mơ hình và ngun lý làm việc của Hệ thống Tự động Phân phối
Như đã đặt vấn đề ở trên hệ thống DAS - viết tắt tiếng Anh của chữ
Distribution Automation System, là hệ thống cho phép người vận hành có thể
quản lý và điều khiển hệ thống phân phối bằng máy tính lắp đặt tại trung tâm
điều độ. Theo thực tế vận hành và đầu tư của Nhật Bản, mơ hình dự án lắp đặt
hệ thống DAS được phát triển qua 3 giai đoạn như sau:
Giai đoạn 1:
Lắp đặt các cầu dao tự động và các rơ-le phát hiện sự cố cho các đường
dây trung thế. Lắp đặt các thiết bị chỉ thị phần bị sự cố ở các trạm 110 kV.
Trong giai đoạn 1, vùng bị sự cố được tự động cách ly bằng các thiết bị
trên đường dây trung thế, không có các thiết bị giám sát quản lý tại Trung tâm
điều độ.
Giai đoạn 2:
Lắp bổ sung các thiết bị đầu cuối và đường thông tin để tiếp nhận thông
tin tại các vị trí lắp cầu dao tự động ở các đường dây trung thế.
Tại trung tâm điều độ lắp các bộ nhận điều khiển từ xa, và hệ thống
máy tính để hiển thị lưới trung thế dưới dạng đơn giản.
Dựa trên các thông tin thu được từ xa, nhân viên vận hành tại trung
tâm điều độ sẽ điều khiển đóng cắt các cầu dao tự động để cách ly phần bị sự
cố trên máy tính.
Giai đoạn 3:
Giai đoạn 3 là nâng cấp các chức năng của Giai đoạn 2.
Tại trung tâm điều độ lắp đặt các máy tính mạnh để quản lý vận hành lưới
phân phối trung thế hiển thị theo bản đồ địa lý và điều chỉnh tính tốn tự động
thao tác.
Các giai đoạn này và mối quan hệ giữa chúng được thể hiện trên hình
2-1. Lược đồ mơ hình hệ thống phân phối sử dụng dây trên khơng.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-
CH2003-2005
Giai đoạn 1: Tự động phân
phân phối bằng các thiết bị
lắp trên cột tự động
Central Distribution Substation
FCB
SW
SW
SPS
SPS
SPS
FSI
Giai đoạn 2: Tự động phân phối bằng chức
năg điều khiển, đóng cắt từ xa
SPS
SPS
FDR
FDR
RTU
RTU
TCR
CRT
TCM
CPU
S
CD
Giai đoạn 3: Hệ thống tự động phân phối
bằng hệ thống máy tính
CRT
CPU
G-CRTS
S
CD
LP/PRN, HC
Hình 2-1 Hệ thống Tự động Phân phối
Chú thích trong hình vẽ:
CPU
LP
HC
G-CRT
FCB
SW
FDR
SPS
RTU
TCM
CD
CRT
Bộ xử lý trung tâm
Máy in kết dây
Sao lưu ổ cứng
CRT đồ hoạ
Máy cắt đường dây
Cầu dao
Rơ-le phát hiện sự cố
Cầu dao nguồn cấp
Thiết bị đầu cuối
Máy chủ điều khiển từ xa
Bàn điều khiển
Màn hình điện tử
Hệ thống DAS được áp dụng khác nhau đối với mơ hình lưới điện cụ
thể như sau:
3.1.1 Hệ thống Tự động Phân phối cho các đường dây trên không
3.1.1.1- Các thiết bị Của DAS-Giai đoạn 1:
(1) Thiết bị lắp trên cột đường dây :
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-
CH2003-2005
1)
2)
3)
SW- cầu dao cắt tải tự động
FDR-rơ-le phát hiện sự cố
SPS - Máy biến điện áp cấp nguồn cho cầu dao cắt tải tự động.
(2) Thiết bị lắp trong trạm 110kV:
1)
FSI - Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố.
2)
ARR – Thiết bị tự động đóng lại.
3)
FCB : máy cắt đường dây.
Sơ lược tổ hợp hệ thống trong Giai đoạn 1được mô tả trên hình 3-2.
Các máy cắt lộ ra FCB sử dụng thiết bị đã có tại các trạm 110 KV.
Substation
FCB
SW
SW
SPS
FSI
FDR
SPS
SPS
FDR
Hình 3-2 Hệ thống Tự động Phân phối cho đường dây trên không
Quá trình phát hiện và cách ly vùng sự cố trên lưới trung thế bằng các
thiết bị DAS được mô tả riêng cho đường dây trên không đối với hai loại
mạch hình tia và mạch vịng .
I- HỆ THỐNG DÂY TRÊN KHƠNG HÌNH TIA -hình 3-3 và 3-5(a) :
Hệ thống ĐDK trung thế hình tia được mơ tả điển hình gồm đường trục
được phân thành 3 vùng a, b, d tại các điểm A,B,D và hai đường nhánh c,e tại
các điểm đầu nhánh C,E. Trong đó A là vị trí tủ máy cắt đường dây tại các
trạm 110 KV - FCB ; các điểm cịn lại là các vị trí đặt cầu dao tự động trên
cột đường dây - SW.
(1) Trạng thái cấp điện bình thường, FCB và các SW ở trạng thái đóng.
(2) Khi có sự cố trên đường dây tại nhánh c, FCB thực hiện tác động
cắt lần đầu tiên. Khi FCB cắt, tất cả các SW trên đường dây trung
thế tự động mở do tín hiệu điện áp khơng cịn.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-
CH2003-2005
(3) Tiếp theo, FCB tự động đóng lặp lại. Khi FCB đóng lại - vùng a
được cấp điện, tín hiệu điện áp xuất hiện ở phía cấp nguồn của SW
tại vị trí - B. Thiết bị FDR lắp đặt trong SW-B có điện áp sẽ tự động
đưa ra lệnh đóng SW-B sau khoảng thời gian đặt trước-X =7s.
(4) SW-B đóng lại - vùng b được cấp điện. Tín hiệu điện áp xuất hiện ở
phía cấp nguồn của SW tại 2 vị trí - C, D. Thời gian đặt trước X tại
vị trí đường trục D là 7 s và tại vị trí đầu nhánh C là 14 s.
(5) Sau7s từ khi vùng b có điện, SW- D đóng. Vùng d được cấp điện.
(6) Sau14s từ khi vùng b có điện, SW- C đóng. Nhánh c được cấp
điện. Do sự cố xảy ra ở nhánh c, rơ-le bảo vệ của trạm phát hiện ra
sự cố lần nữa và cắt nhanh FCB lần thứ hai. SW-C tự động mở do
mất điện áp. Để phát hiện vùng sự cố, thiết bị cầu dao SW có chức
năng tự động khố ở vị trí mở - trong trường hợp khoảng thời gian
giữa hai lần đóng và cắt nhỏ hơn thời gian đặt trước Y=5s. Như
vậy, SW-C bị khoá ở vị trí mở và vùng sự cố c được cơ lập một
cách tự động.
(7) Tiếp theo, FCB tự động đóng lặp lại lần thứ hai - SW-B, SW-D và
SW-E lần lượt tự động đóng lại theo nguyên lý trên và phần đường
dây không bị sự cố được phục hồi hoạt động.
II- HỆ THỐNG DÂY TRÊN KHƠNG MẠCH VỊNG- Hình 3-4 và 3-5(b).
Hệ thống ĐDK trung thế mạch vịng được mơ tả điển hình gồm đường
trục được phân thành 6 vùng tại các điểm A,B,D,E,F. Trong đó A là vị trí tủ
máy cắt đường dây tại các trạm 110 KV - FCB ; các điểm cịn lại là các vị trí
đặt cầu dao tự động trên cột đường dây - SW.
Điểm E là điểm mở của mạch vòng. Thiết bị SW tại điểm E được cài đặt
chức năng luôn mở khi có tín hiệu điện áp ở cả hai phía, chỉ đóng sau khi mất
tín hiệu điện áp một phía với thời gian trễ tính tốn trước lớn hơn tổng thời
gian trễ của các phần tử SW có trên mạch vịng.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-
CH2003-2005
(1) Điều kiện bình thường, Các thiết bị FCB và SW ở trạng thái đóng.
Tại điểm nối vịng, SW-E mở.
(2) Khi có sự cố trên đường dây, FCB sẽ tác động cắt lần đầu. Khi
FCB cắt, tất cả các SW trên đường dây trung thế tại B,C,D tự động
mở do tín hiệu điện áp khơng cịn.
(3) Tự đóng lại lần đầu được thực hiện - FCB đóng.
(4) Sau 7 s, thiết bị SW tại B đóng.
(5) Sau 7 s tiếp theo, thiết bị SW tại C đóng.
(6) Do sự cố ở phần c, FCB của trạm tác động cắt lần thứ hai. Khi FCB
cắt, SW tại B và C tự động mở. Vì điện áp đường dây đã mất sớm
hơn khoảng thời gian đặt trước Y=5s, nên SW-C bị khoá ở trạng
thái mở. Đối với SW-D, dao này sẽ bị khoá ở trạng thái mở do
người vận hành ra lệnh thực hiện. Như vậy, vùng sự cố trong
khoảng C và D đã được tự động cách ly.
(7) FCB tự đóng lại lần thứ hai, SW-B đóng.
(8 )SW-E ở điểm nối vịng tự động đóng sau thời gian XL cấp điện đến
điểm D.
Theo cách trên phần bị sự cố được cách ly tự động và điện áp được cấp
lại.
Thiết bị chỉ thị vùng bị sự cố FSI của trạm có khả năng hiển thị một cách
tự động vị trí gần đúng phần bị sự cố dựa trên thời gian từ lúc FCB đóng lại
cho đến khi cắt.
Tuy nhiên, việc điều khiển đóng SW-E trên thực tế sẽ không thực hiện tự
động như vậy mà sẽ thông qua 1 khâu kiểm tra của Điều độ viên tại trung tâm
điều độ. Sau khi kiểm tra chính xác khả năng tải hỗ trợ của nguồn 2 có đủ cấp
hay khơng, Điều độ viên mới cho phép đóng hay khơng đóng SW-E.
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-
CH2003-2005
E
(1) Điều kiện bình
thường.
a
(1) Normal Condition
A
b
D
d
B
C c
(2) FCB cắt lần đầu.
Toàn bộ SW tự
động mở do mất U.
(3) FCB đóng lặp lại.
Vùng a có điện.
Đóng lại lần đầu
a
(2) First Tripping
A
b
E
D
d
a
A
b
D
c
E
B
C c
(4) Automatic closing
of SW-B
a
A
D
b
(5) Automatic closing
of SW-D
e
d
B
C c
E
(5) SW-D đóng lại tự
động
e
d
E
(4) SW-B đóng lại tự
động
e
B
C
(3) First Reclosing
e
a
A
b
D
e
d
B
C c
E
(6) Cắt lần thứ hai sau
khi đóng lại SW-D
do sự cố
(6) Second Tripping
after closing of
SW-D due to Fault
a
A
D 14s
7
s
b
B
7
s C
d
E
(7) Đóng lại lần thứ hai
a
(7) Second Reclosing
A
b
D
e
e
d
B
C c
FCB: Close
FCB đóng
PVS: Close
PVS đóng
FCB: Open
FCB mở
PVS: Open
PVS mở
Hình 3-3 Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (hình tia)
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-
CH2003-2005
1- Điều kiện bình
thường.Mạch vịng
mở tại E.
2-Sự cố. FCB cắt
SW tự động mở
b
a
c
d
e
f
A
B
C
D
E
F
CB
SW
SW
SW
SW
SW
A
B
C
D
E
F
A
B
C
D
E
F
15s
7s
A
B
C
D
E
F
15s
7s
7s
A
B
C
D
E
F
15s
7s
7s
A
B
C
D
E
F
E
F
15s
3-FCB đóng lần 1
cấp điện đến B.
4-SW-B đóng sau
7s cấp điện đến C.
5-SW-C đóng sau
7s đóng vào vùng
sự cố.
6-FCB cắt lần 2.
SW tại C,D bị
khố, tách vùng sự
cố CD.
7- SW-B đóng lại
lại lần 2 cấp điện
đến C
Lock
Lock
A
B
15s
7s
a
8-Cấp điện tự
A
động từ đường
dây khác SW-E tự
động đóng cấp
điện đến D
FCB đóng
C
b
D
c
B
C
SW đóng
d
D
e
E
f
F
FCB mở
SW mở
Hình 3-4 Sơ đồ phát hiện phần bị sự cố (mạch vòng)
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HV: PHẠM ĐẠI NGHĨA-
CH2003-2005
Hình 3-5 (a) Sơ đồ Thời gian Phục hồi cho Hệ thống hình tia
Hình 3-5 (b) Sơ đồ Thời gian Phục hồi cho Hệ thống mạch vòng
3.1.1.2- Các thiết bị Của DAS-Giai đoạn 2:
Cơ cấu chi tiết của hệ thống tự động phân phối cho các đường dây ở
giai đoạn 2 được mô tả trên hình 3-6. Hình này thể hiện cả giai đoạn 1 và 2 để
Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống tự động phân phối điện DAS tại Hà Nội
23
