Luận văn thạc sĩ các giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện phân phối trung áp thành phố quảng ngãi

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN LÁNG

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI TRUNG ÁP THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN LÁNG

CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI TRUNG ÁP THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số
: 60 52 02 02

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS ĐINH THÀNH VIỆT

Đà Nẵng- Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình
nào khác.
Tác giả

Nguyễn Láng


i
MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................ i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮC .................................................. v
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ .........................................................vii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP THÀNH PHỐ QUẢNG
NGÃI VÀ CÁC VẤN ĐỀ VỀ ĐỘ TIN CẬY............................................................... 3
1.1. Tổng quan về lƣới điện phân phối trung áp thành phố Quảng Ngãi. ....................... 3
1.1.1. Khái quát về lƣới điện trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi. .................................... 3
1.1.2. Hiện trạng lƣới điện trung áp trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi. ............... 4
1.1.3. Tình hình quản lý vận hành lƣới điện trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi.... 6
1.2. Các vấn đề về độ tin cậy cung cấp điện.................................................................... 7
1.2.1. Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện. ..................................................................... 7
1.2.2. Đánh giá và phân tích sự cố. ........................................................................... 9

1.2.3. Các nguyên nhân gây ra sự cố trong thời gian qua. ...................................... 10
1.2.4. Một số giải pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện hiện tại. .............................. 11
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .............................................................................................. 11
Chƣơng 2. CÁC CHỈ TIÊU VÀ PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY
LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP .................................................................... 12
2.1. Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện. ................................................................. 12
2.1.1. Khái niệm về độ tin cậy. ............................................................................... 12
2.1.2. Độ tin cậy của hệ thống. ............................................................................... 12
2.1.3. Độ tin cậy của phần tử. ................................................................................. 13
2.2. Các phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy. .................................................................. 17
2.2.1. Phƣơng pháp đồ thị giải tích. ........................................................................ 17
2.2.2. Phƣơng pháp không gian trạng thái. ............................................................. 18
2.2.3. Phƣơng pháp cây hỏng hóc. .......................................................................... 18
2.2.4. Phƣơng pháp mơ phỏng Monte-Carlo. ......................................................... 19
2.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy theo tiêu chí IEEE1366. ...................................... 19
2.3.1. Tần suất mất điện trung bình của hệ thống, SAIFI. ...................................... 19
2.3.2. Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình của hệ thống, SAIDI. ................ 19
2.3.3. Tần suất mất điện trung bình của khách hàng, CAIFI. ................................. 20
2.3.4. Thời gian mất điện trung bình của khách hàng, CAIDI. .............................. 20
2.3.5. Độ sẵn sàng (khơng sẵn sàng) phục vụ trung bình, ASAI (ASUI). .............. 20
2.3.7. Điện năng trung bình khơng đƣợc cung cấp, AENS. .................................. 20


ii
2.3.8. Chỉ số mất điện trung bình khách hàng, ACCI. ............................................ 21
2.3.9. Tần suất trung bình mất điện thống qua của khách hàng, MAIFI .............. 21
2.4. Phân tích các yếu tố làm ảnh hƣởng đến độ tin cậy của lƣới điện phân phối. ....... 21
2.4.1. Yếu tố về độ tin cậy của mỗi phần tử trên lƣới điện. .................................... 21
2.4.2. Yếu tố về cấu trúc của lƣới điện vận hành.................................................... 21
2.4.3. Yếu tố về tổ chức của đơn vị quản lý vận hành. ........................................... 21

2.4.4. Yếu tố về môi trƣờng vận hành lƣới điện và phụ tải sử dụng điện. ............ 21
2.4.5. Yếu tố về con ngƣời. .................................................................................... 22
2.5. Các sơ đồ lƣới điện phân phối dùng để tính tốn độ tin cậy. ................................. 22
2.5.1. Sơ đồ lƣới điện hình tia không phân đoạn. ................................................... 23
2.5.2. Sơ đồ lƣới điện hình tia có phân đoạn. ......................................................... 24
2.5.3. Lƣới điện hình tia phân đoạn bằng máy cắt. ................................................. 27
2.5.4. Sơ đồ lƣới điện kín vận hành hở. .................................................................. 28
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 .............................................................................................. 31
Chƣơng 3. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP
THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI THEO IEEE 1366 ................................................... 33
3.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT. ........................................................ 33
3.1.1. Các chức năng của phần mềm PSS/ADEPT. ................................................ 33
3.1.2. Các cửa sổ ứng dụng của PSS/ADEPT......................................................... 33
3.2. Thu thập số liệu tính tốn. ...................................................................................... 34
3.3. Tính tốn độ tin cậy lƣới điện trung áp thành phố Quảng Ngãi theo IEEE1366. .. 36
3.4. Phân tích, đánh giá độ tin cậy lƣới điện phân phối thành phố Quảng Ngãi. .......... 37
3.4.1. Phân tích về chỉ số độ tin cậy lƣới điện. ....................................................... 37
3.4.2. Đánh giá thiệt hại do mất điện. ..................................................................... 37
KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 .............................................................................................. 39
Chƣơng 4. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƢỚI
ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI ........................... 40
4.1. Các giải pháp kỹ thuật trong giai đoạn đầu tƣ và tổ chức vận hành. ..................... 40
4.1.1. Nhóm giải pháp đầu tƣ................................................................................ 40
4.1.2. Nhóm giải pháp vận hành. .......................................................................... 41
4.2. Đề xuất các giải pháp cụ thể để nâng cao độ tin cậy cho lƣới điện trung áp thành
phố Quảng Ngãi. ............................................................................................................ 42
4.2.1. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho Xuất tuyến 471/E16.1......... 42
4.2.2. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho Xuất tuyến 473/E16.1......... 45
4.2.3. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho Xuất tuyến 475/E16.1......... 47
4.2.4. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho Xuất tuyến 479/E16.1......... 49

4.2.5. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho Xuất tuyến 471/E16.5......... 51
4.2.6. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho Xuất tuyến 473/E16.5........ 53
4.2.7. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy cho Xuất tuyến 477/E16.5......... 54


iii
4.3. Phân tích hiệu quả kinh tế giải pháp đầu tƣ............................................................ 56
4.3.1. Các chỉ tiêu độ tin cậy trƣớc và sau khi đề xuất giải pháp. .......................... 56
4.3.2. Kết quả tính tốn thiệt hại. ............................................................................ 57
4.3.3. Phân tích về hiệu quả kinh tế. ....................................................................... 57
KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 .............................................................................................. 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 59
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI
PHỤ LỤC


iv
TÓM TẮT LUẬN VĂN
CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY LƢỚI ĐIỆN PHÂN
PHỐI TRUNG ÁP THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI
Học viên: Nguyễn Láng
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: Khóa K34
Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHĐN
Tóm tắt: Luận văn đã lý thuyết hóa kiến thức về độ tin cậy cung cấp điện, cách
tính các chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện SAIFI, SAIDI, CAIFI, CAIDI, ASAI, ASUI,
ENS, AENS của lƣới điện phân phối trung áp, phân tích các nguyên nhân gây ra sự cố và
đề ra hƣớng xử lý.
Luận văn sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn các chỉ tiêu độ tin cậy, phân

tích số liệu, thơng tin mất điện khách hàng trên từng xuất tuyến cho lƣới điện phân phối
trung áp thành phố Quảng Ngãi, căn cứ vào đó, luận văn đề xuất giải pháp để nâng cao
độ tin cậy cho lƣới điện phân phối trung áp thành phố Quảng Ngãi.
Ngoài ra, Luận văn cũng đã đề xuất các giải pháp khác nhƣ lập kế hoạch công tác
trên lƣới điện để có kế hoạch cắt điện hợp lý, ngăn ngừa và xử lý nhanh sự cố, ứng dụng
tự động hóa và lƣới điện thơng minh nhằm mục đích nâng cao độ tin cậy trong q trình
cung cấp điện.
Từ khóa - Độ tin cậy cấp điện, chỉ số độ tin cậy, phần mềm tính tốn.
SOLUTIONS TO IMPROVE THE RELIABILITY OF THE MEDIUM
VOLTAGE POWER DISTRIBUTION NETWORK OF QUANG NGAI CITY
Compendious - The thesis has theorized the knowledge about the reliability of
power supply, the calculation of power supply reliability criteria Saifi, Saidi, Caifi,
Caidi, Asai, Asui, Ens, Aens of medium voltage power distribution network. Analyze
the causes of the problem anh set out the direction.
The thesis uses PSS/ADPET software to calcutate the reliability, data analysis and
information on power outages of customers on each out of the medium voltage network
of Quang Ngai City, based on that thesis option proposed solution to improve reliability
for medium voltage grid Quang Ngai City.
In addition, the thesis also proposed other solutions such as schedduling work on
the grid to plan reasonable power cuts, prevent anh quickly handle incidents, apply
automation anh intelligent grids for advanced purposes reliability in the power supply
process.
Keywords - Power supply reliability, reliability index, software calculation.


v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮC
ĐLTP
XT
TBA

RC
MC
FCO
LBFCO

:
:
:
:
:
:
:

Điện lực Thành Phố Quảng Ngãi.
Xuất tuyến.
Trạm biến áp.
Máy cắt Recloser (Máy cắt có chức năng đóng cắt lặp lại).
Máy cắt trung thế.
Cầu chì tự rơi.
Cầu chì tự rơi cắt có tải.

LBS

: Dao cắt có tải.

LTD

: Dao cách ly kiểu căng trên đƣờng dây.

DCL

: Dao cách ly.

SAIDI

:

SAIFI

: Tần suất mất điện trung bình của hệ thống (lần /Khách hàng).

CAIFI

: Tần suất mất điện trung bình của khách hàng (lần /Khách hàng).

CAIDI

: Thời gian mất điện trung bình của khách hàng, (Phút).

Thời gian ngừng cung cấp điện trung bình của hệ thống. (Phút/Khách
hàng).

ASAI(ASUI) : Độ sẵn sàng (không sẵn sàng) phục vụ trung bình của hệ thống.
ENS

: Năng lƣợng khơng đƣợc cung cấp.

MAIFI

:

FCI

: Bộ cảnh báo sự cố (Fault Circuit Indicators).

 (lần/năm)

: Cƣờng độ hỏng hóc (suất sự cố vĩnh viễn).

RP (giờ)

: Thời gian sửa chữa.

SWT (giờ)

: Thời gian mất điện để sửa chữa.

PSS (%)

: Xác suất đóng mở đúng theo chức năng.

M
(lần/năm)

: Suất sự cố thoáng qua.

E16.1

: Trạm biến áp 110kV Quảng Ngãi.

E16.5

: Trạm biến áp 110kV Quảng Phú.

DRA

: Distribution Reliability Analysis (Độ tin cậy phân phối).

Tần suất trung bình mất điện thoáng qua của khách hàng (lần /Khách
hàng).


vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu

Tên Bảng

Trang

Bảng 1.1

Bảng thông số kỹ thuật và tình trạng mang tải của các trạm biến áp

3

Bảng 1.2

Bảng tổng hợp tình trạng mang tải của các trạm biến áp 110kV

5

Bảng 1.3

Bảng thống kê lƣới điện trung áp đang vận hành

5

Bảng 1.4

Bảng tổng hợp tình trạng mang tải của các đƣờng dây 22kV

6

Bảng 1.5

Bảng tổng hợp chi tiết mất điện trung áp khu vực Quảng Ngãi``

8

Bảng 2.1

Bảng thông số liệu của hệ thống

22

Bảng 2.2

Bảng số liệu khách hàng và phụ tải ở các nút tải

22

Bảng 2.3

Các chỉ tiêu độ tin cậy các nút tải của hệ thống trên hình 2.8

23

Bảng 2.4

Các chỉ tiêu độ tin cậy các nút tải của hệ thống trên hình 2.9

24

Bảng 2.5

Các chỉ tiêu độ tin cậy các nút tải của hệ thống trên hình 2.10

25

Bảng 2.6

Các chỉ tiêu độ tin cậy các nút tải của hệ thống trên hình 2.11

26

Bảng 2.7

Các chỉ tiêu độ tin cậy các nút tải của hệ thống trên hình 2.12

28

Bảng 2.8

Bảng Tổng hợp chỉ tiêu độ tin cậy qua các sơ đồ phân tích

31

Bảng 3.1

Bảng dữ liệu trung bình 03 năm gần đây cắt điện sự cố

32

Bảng 3.2

Bảng dữ liệu trung bình 03 năm gần đây do cắt điện kế hoạch

32

Bảng 3.3

Bảng số liệu khách hàng cấp điện

32

Bảng 3.4

Bảng kết quả tính tốn các chỉ tiêu độ tin cậy các XT 22kV

33

Bảng 3.5

Bảng kết quả tính tốn thiệt hại do mất điện

34


vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ
Tên hình vẽ, đồ thị

Số hiệu

Trang

Hình 1.1

Sơ đồ Hệ thống lƣới điện tỉnh Quảng Ngãi

4

Hình 1.2

Sơ đồ nguyên lý lƣới điện thành phố Quảng Ngãi

7

Hình 2.1

Biểu đồ đồ thị hàm tin cậy

13

Hình 2.2

Biểu đồ thời gian làm việc của phần tử

14

Hình 2.3

Biểu đồ mơ tả q trình làm việc của các phàn tử

15

Hình 2.4

Mơ hình và giản đồ chuyển trạng thái làm việc của phần tử

16

Hình 2.5

Độ tin cậy- Sơ đồ nối tiếp

16

Hình 2.6

Độ tin cậy- Sơ đồ song song

16

Hình 2.7

Độ tin cậy- Sơ đồ hổn hợp

16

Hình 2.8

Sơ đồ lƣới điện hình tia khơng phân đoạn

22

Hình 2.9

Sơ đồ lƣới điện hình tia có nhánh rẽ bảo vệ bằng cầu chì

23

Hình 2.10

Sơ đồ lƣới điện hình tia phân đoạn bằng Dao cách ly

25

Hình 2.11

Sơ đồ lƣới điện hình tia phân đoạn bằng máy cắt

26

Hình 2.12

Sơ đồ lƣới điện kín vận hành hở

27

Hình 2.13

Biểu đồ SAIFI

31

Hình 2.14

Biểu đồ SAIDI

32

Hình 2.15

Biểu đồ ASAI

32

Hình 3.1

Màn hình giao diện chƣơng trình PSS/ADEPT

31

Hình 4.1

Sơ đồ nguyên lý lƣới điện xuất tuyến 471/E16.1

44

Hình 4.2

Sơ đồ lắp đặt Bộ chỉ thị sự cố xuất tuyến 471/E16.1

45

Hình 4.3

Sơ đồ nguyên lý lƣới điện xuất tuyến 473/E16.1

47

Hình 4.4

Sơ đồ lắp đặt Bộ chỉ thị sự cố xuất tuyến 473/E16.1

47

Hình 4.5

Sơ đồ nguyên lý lƣới điện xuất tuyến 475/E16.1

49

Hình 4.6

Sơ đồ nguyên lý lƣới điện xuất tuyến 479/E16.1

50

Hình 4.7

Sơ đồ lắp đặt Bộ chỉ thị sự cố xuất tuyến 479/E16.1

52

Hình 4.8

Sơ đồ nguyên lý lƣới điện xuất tuyến 471/E16.5

52

Hình 4.9

Sơ đồ lắp đặt Bộ chỉ thị sự cố xuất tuyến 471/E16.5

52

Hình 4.10

Sơ đồ lắp đặt Bộ chỉ thị sự cố xuất tuyến 473/E16.5

52


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Những năm gần đây nền kinh tế cả nƣớc nói chung tỉnh Quảng Ngãi nói riêng
ngày càng phát triển, nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng nhanh, với yêu cầu độ tin cậy
cung cấp điện ngày càng cao, ngoài các yêu cầu về điện áp, tần số cịn có các u cầu về
tính liên tục và ổn định trong việc sử dụng điện.
Hơn thế nữa, để hội nhập thế giới, Luật điện lực và những Nghị định của Chính
phủ đã ra đời quy định về hoạt động điện lực và sử dụng điện, quy định xử phạt vi phạm
hành chính trong lĩnh vực điện lực và đã đƣợc cụ thể hóa trong Thơng tƣ
39/2015/TT-BCT ngày 18 tháng 11 năm 2015 của Bộ Công thƣơng Việt Nam.
Để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện, trong những năm gần đây, lƣới điện phân phối
trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi phát triển rất nhanh và ngày càng mở rộng. Tuy
nhiên hiện nay sơ đồ kết lƣới cịn nhiều bất cập, các thiết bị đóng cắt và bảo vệ lắp đặt
trên lƣới chƣa đảm bảo chức năng. Trong quá trình quản lý vận hành cho thấy độ tin cậy
hiện nay còn thấp chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu cung cấp điện ngày càng cao của khách
hàng trên địa bàn cũng nhƣ theo các quy định của Chính Phủ. Mặc dù thời gian qua đã có
nhiều đề tài nghiên cứu về các giải pháp vận hành tối ƣu cũng nhƣ giải pháp nâng cao độ
tin cậy cung cấp điện, tuy nhiên, các đề tài này chủ yếu đƣợc xây dựng trên cơ sở lý
thuyết mà chƣa đƣợc áp dụng tính tốn thực tế cho lƣới điện trung áp đang vận hành nên
tính ứng dụng chƣa cao.
Vì vậy, việc nghiên cứu phƣơng pháp tính tốn, đánh giá độ tin cậy cho lƣới điện
phân phối đang vận hành trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi dựa theo các số liệu thực tế

vận hành là rất cần thiết, để từ đó đƣa ra các giải pháp phù hợp nhằm nâng cao độ tin cậy
cho lƣới điện phân phối trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi, đáp ứng yêu cầu ngày càng
cao của khách hàng và nâng cao hiệu quả kinh doanh cho Công ty Điện lực Quảng Ngãi.
Từ những lý do trên, luận văn đã chọn đề tài "Các giải pháp nâng cao độ tin cậy
lưới điện phân phối trung áp thành phố Quảng Ngãi ” để nghiên cứu và phân tích là
rất cần thuyết.
2. Mục tiêu nghiên cứu.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là:
- Tính tốn đánh giá các chỉ tiêu độ tin cậy lƣới điện phân phối Quảng Ngãi theo
tiêu chuẩn IEEE 1366 bằng chƣơng trình tính toán độ tin cậy DRA của phần mềm
PSS/ADEPT trên cơ sở các số liệu thống kê đƣợc từ thực tế vận hành.
- Phân tích những nguyên nhân ảnh hƣởng đến độ tin cậy của lƣới điện phân phối
trung áp thành phố Quảng Ngãi.
- Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện phân phối trung áp thành
phố Quảng Ngãi.


2
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
- Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là lƣới điện phân phối trung áp 22kV Điện lực
thành phố Quảng Ngãi.
- Phạm vi nghiên cứu của đề tài là đánh giá đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin
cậy cung cấp điện của lƣới điện phân phối trung áp thành phố Quảng Ngãi theo một số
chỉ tiêu đạt đƣợc theo tiêu chuẩn IEEE 1366.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu.
- Phƣơng pháp thu thập, điều tra số liệu: Từ số liệu quản lý vận hành của Điện lực
thành phố Quảng Ngãi, điều tra, khảo sát thực tế từ lƣới điện phân phối 22kV trên địa
bàn thành phố Quảng Ngãi do Điện lực thành phố Quảng Ngãi quản lý.
- Phƣơng pháp xử lý số liệu: Sử dụng chƣơng trình tính tốn độ tin cậy DRA của
phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn độ tin cậy cho lƣới điện trung áp thành phố Quảng

Ngãi.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Nghiên cứu phƣơng pháp tính tốn, đánh giá độ tin cậy của lƣới điện phân phối,
từ đó đƣa ra các giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lƣới điện đáp ứng nhu
cầu sử dụng điện ngày càng cao của xã hội.
Đề tài nghiên cứu xuất phát từ điều kiện vận hành lƣới điện phân phối trung áp
22kV của thành phố Quảng Ngãi hiện nay, nghiên cứu phƣơng pháp tính tốn độ tin cậy
cho lƣới điện trung áp nói chung và áp dụng vào tính tốn cụ thể cho lƣới điện trung áp
thành phố Quảng Ngãi.
Từ kết quả tính tốn, phân tích đánh giá độ tin cậy cho lƣới điện trung áp thành
phố Quảng Ngãi, đi sâu phân tích những nguyên nhân ảnh hƣởng đến độ tin cậy của lƣới
điện, từ đó đƣa ra những giải pháp cụ thể nhằm nâng cao độ tin cậy cho lƣới điện phân
phối trung áp thành phố Quảng Ngãi và từ đó cũng có thể mở rộng áp dụng cho lƣới điện
phân phối nói chung.
6. Cấu trúc của luận văn.
Cấu trúc luận văn đƣợc chia làm 4 chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về lƣới điện trung áp thành phố Quảng Ngãi và các vấn đề
về độ tin cậy.
Chƣơng 2: Các phƣơng pháp và chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy lƣới điện phân phối.
Chƣơng 3: Tính tốn, đánh giá độ tin cậy lƣới điện trung áp thành phố Quảng
Ngãi theo tiêu chuẩn IEEE 1366.
Chƣơng 4: Đề xuất các giải pháp nâng cao độ tin cậy lƣới điện trung áp thành phố
Quảng Ngãi.


3

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP THÀNH PHỐ QUẢNG NGÃI
VÀ CÁC VẤN ĐỀ VỀ ĐỘ TIN CẬY

1.1. Tổng quan về lƣới điện phân phối trung áp thành phố Quảng Ngãi.
1.1.1. Khái quát về lưới điện trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi.
Hệ thống lƣới điện trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi đƣợc chia gồm 02 loại, lƣới điện
truyền tải và lƣới điện phân phối. Trong đó lƣới truyền tải đƣợc xác định là lƣới truyền
tải công suất từ các trạm nguồn 500kV đến các trạm 220kV, 110kV. Lƣới phân phối bao
gồm lƣới có cấp điện áp 35kV và 22kV.
Sơ đồ hệ thống lƣới điện tỉnh Quảng Ngãi đƣợc trình bày ở Hình 1.1.
Theo thống kê tính đến tháng 4 năm 2018 tồn tỉnh Quảng Ngãi có:
- 01 trạm 500kV, với tổng dung lƣợng 638MVA, đang nhận điện từ đƣờng dây
500kV Đà Nẵng - Quảng Ngãi và Pleiku - Quảng Ngãi.
- 03 trạm 220kV tổng dung lƣợng 375MWA. Các trạm 220kV này nhận điện từ
trạm 500kV Quảng Ngãi thông qua đƣờng dây 220kV Dốc sỏi - Tú Sơn, Dốc Sỏi –
Quảng Ngãi và Dốc Sỏi - Dung Quất.
- 09 trạm 110kV, với tổng dung lƣợng 385MWA. Các trạm 110kV nhận điện từ
trạm 220kV Dốc Sỏi, trạm 220kV Dung Quất và trạm 220kV Quảng Ngãi.
Bảng 1.1 Bảng thông số kỹ thuật và tình trạng mang tải của các trạm biến áp
TT

Tên trạm biến áp

Số
MBA

1
2
3
4
5
6
7

8
9
10
11
12
13

TBA 500kV Quảng Ngãi
TBA 220kV Dung Quất
TBA 220kV Quảng Ngãi
TBA 220kV Tú Sơn
TBA 110kV Bình Chánh (E17.4)
TBA 110kV Dung Quất (E17.1)
TBA 110kV C.Dung Quất (E17.3)
TBA 110kV Tình Phong (E17.2)
TBA 110kV Quảng Ngãi (E16.1)
TBA 110kV Quảng Phú (E16.5)
TBA 110kV Tƣ Nghĩa (E16.3)
TBA 110kV Mộ Đức (E16.2)
TBA 110kV Đức Phổ (E16.4)

04
01
01
01
01
02
01
02
02

02
02
02
02

(MVA)

Cấp điện áp
(kV)

638
1x125
1x125
1x125
1x25
2x25
1x40
2x40
25+40
1x25
1x25
2x25
1x25

500/220/110
220/110/35
220/110/35
220/110/35
110/35/22
110/35/22

110/35/22
110/35/22
110/35/22
110/35/22
110/35/22
110/35/22
110/35/22

Mang
tải
(%)
60
65
55
50
60
70
65
70
75
80
65
75
60


4

Hình 1.1: Sơ đồ Hệ thống điện tỉnh Quảng Ngãi.
1.1.2. Hiện trạng lưới điện trung áp trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi.

1.1.2. 1. Nguồn cấp điện chính cho thành phố Quảng Ngãi.
a) Nguồn cấp điện 110kV.
Khu vực thành phố Quảng Ngãi đƣợc cấp điện từ 02 trạm biến áp 110kV, đó là
110kV Quảng Ngãi (E16.1) và 110kV Quảng Phú (E16.5). Các đƣờng dây trung áp phía
sau các trạm biến áp 110kV hiện đang vận hành đồng bộ ở cấp điện áp 22kV, và lƣới
35kV dùng để liên lạc và chuyển tải cấp điện giữa các khu vực trên địa bàn. Với tổng
công suất cấp điện của 02 trạm biến áp 110kV khoảng 90MVA.
Trạm biến áp 110kV Quảng Ngãi có công suất 1x25+1x40MVA-110/35/22kV,
gồm 05 xuất tuyến trung áp: XT471/E16.1, 473/E16.1, 475/E16.1, 477/E16.1 và
XT479/E16.1; trong đó có 04 xuất tuyến XT471/E16.1, 473/E16.1, 475/E16.1 và
XT479/E16.1 cấp điện cho khu vực thành phố Quảng Ngãi.
Trạm biến áp 110kV Quảng Phú có cơng suất 1x25MVA-110/35/22kV, gồm 05
xuất tuyến trung áp: XT471/E16.5, 473/E16.5, 475/E16.5, 477/E16.5 và XT479/E16.5;
trong đó có 03 xuất tuyến XT471/E16.5, 473/E16.5 và XT477/E16.5 cấp điện cho thành
phố Quảng Ngãi.
Hầu hết các xuất tuyến 22kV sau TBA 110KV Quảng Ngãi và TBA 110kV Quảng
Phú điều đƣợc thiết kế theo cấu trúc dạng mạch kín nhƣng vận hành hở theo cấu trúc
dạng mạch hở hình tia. Liên lạc bằng các thiết bị đóng cắt ở dạng thƣờng mở, nhƣ RC;
FCO; LBFCO; LBS; LTD.


5
Bảng 1.2. Bảng tổng hợp tình trạng mang tải tại các trạm 110kV cấp điện cho TPQN
TT

Tên trạm

1

TBA 110kV Quảng Ngãi

2

TBA 110kV Quảng Phú

Máy

Uđm
(kV)

Sđm
(MVA)

Pmax/Pmin
(MW)

Mang
tải

T1

110/35/22

40

25,6/9,5

64%

T2

110/35/22

25

18,4/10

73%

T1

110/35/22

25

21,3/8,7

85%

Hiện nay, cả hai TBA 110kV Quảng Ngãi và TBA 110kV Quảng Phú đã và đang
đầy tải, công suất cực đại (Pmax) của cả 02 trạm khoảng 65,3MW vào giờ cao điểm, và
Tổng Công ty Điện lực miền Trung đã có kế hoạch nâng cơng suất trạm 110kV Quảng
Phú từ 1x25MVA-110/35/22kV lên 1x25+1x25MVA-110/35/22kV trong năm 2019.
b) Nguồn cấp điện 35kV.
Công ty Điện lực Quảng Ngãi hiện đang còn quản lý khoảng 27,83 km đƣờng dây
trung áp 35kV, và 03 trạm biến áp trung gian 35/22kV; là Ba Tơ (T6) 2x4MWA 35/22kV; Sơn Hà (T10) 2x6,3MWA - 35/22kV và Trà Bồng (T11) 1x5,6MWA 35/22kV.
Tồn Cơng ty Điện lực Quảng Ngãi đã chuyển sang vận hành cấp điện áp
110/22kV. Tuy nhiên, vẫn còn một số khu vực miền miền núi của tỉnh Quảng Ngãi chƣa
có trạm biến áp 110/22kV, vì vậy để cấp điện cho các khu vực này cần phải có đƣờng
dây 35kV thơng qua các trạm biến áp trung gian 35/22kV nói trên.

c) Nguồn cấp điện 22kV:
Thành phố Quảng Ngãi đƣợc cấp điện qua 07 xuất tuyến trung áp 22kV, với tổng
chiều dài tuyến hơn 224km (với hơn 317 trạm biến áp phân phối, với tổng dung lƣợng
26200 kVA), gồm 03 xuất tuyến trung áp thuộc trạm biến áp 110kV Quảng Phú và 04
xuất tuyến trung áp thuộc trạm biến áp 110kV Quảng Ngãi.
Bảng 1.3. Bảng thống kê lƣới điện trung áp ĐLTP Quảng Ngãi đang vận hành.
STT
1
2
3
4
5

Hạng mục
Đƣờng dây 35kV
Đƣờng dây 22kV
Trạm trung gian
Tổng số MBA
Tổng dung lƣợng
Trạm phân phối
Tổng số máy
Tổng dung lƣợng
Tụ bù trung áp

Đơn vị tính
Km
Km
Trạm
Máy
MVA

Trạm
Máy
kVA

Khối lƣợng đến 4/2018
Ngành điện
27,83
212,29
3
3
26,2
362
362
114

Khách hàng
0
11,94
0
0
0
102
102
10

Tổng
27,83
224,23
3
3

26,2
260
260
104


6
6
7
8
9
10

Số lƣợng cụm
Tổng dung lƣợng
Máy cắt MC 22kV
Recloser-22kV
Phân đoạn bằng LBS
Phân đoạn DCL, LTD
Phân đoạn FCO, NR

Cụm
kVAr
Máy
Máy
Bộ
Bộ
Bộ

9

3.600
0
15
14
31
29

0
0
2
0
0
0
7

9
3.600
2
15
14
31
36

Khối lƣợng lƣới điện 22kV chiếm tỷ lệ lớn nhất, lƣới điện 22kV phủ khắp các
phƣờng, xã thành phố của tỉnh Quảng Ngãi; hiện nay các xuất tuyến 22kV điều đƣợc
thiết kế có liên lạc mạch vòng giữa các trạm biến áp 110kV với nhau, các thiết bị đóng
cắt mạch vịng liên lạc đang ở trạng thái thƣờng mở.
1.1.2. 2. Phụ tải điện.
Thành phố Quảng Ngãi là một trung tâm Kinh tế - Chính trị và văn hóa của tỉnh
Quảng Ngãi, đã và đang trên đà phát triển, là một thành phố trẻ, tỷ lệ tăng trƣởng rất

nhanh, có 01 Khu cơng nghiệp và nhiều trung tâm văn hóa, chính trị và cơng cộng.
Trong đó phụ tải cơng nghiệp tập trung chủ yếu tại Khu công nghiệp Quảng Phú,
chiếm khoảng 30% phụ tải cả thành phố Quảng Ngãi.
Phụ tải kinh doanh, dịch vụ, tiểu thủ cơng nghiệp chiếm 30%, cịn lại là phụ tải
sinh hoạt và buôn bán nhỏ lẻ.
Bảng 1.4. Bảng tổng hợp tình trạng mang tải các đƣờng dây 22kV trên địa bàn.
Công suất các lộ ra
STT
Tên trạm biên áp
Pmax (kW)
Pmin (kW) Khách hàng cấp điện
I
1
2
3
4
II
1
2
3

Trạm biến áp 110kV Quảng Ngãi (E16.1)
Xuất tuyến 471
7,60
Xuất tuyến 473
6.20
Xuất tuyến 475
9,40
Xuất tuyến 479
8,80

Trạm biến áp 110kV Quảng Phú (E16.5)
Xuất tuyến 471
4,60
Xuất tuyến 473
7,50
Xuất tuyến 477
7,05

2,50
1,63
3,20
1,50

10546
7524
5921
9435

1,30
2,50
1,40

7926
4230
945

1.1.3. Tình hình quản lý vận hành lưới điện trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi.
1.1.3.1. Đặc điểm tự nhiên và xã hội.
Điện lực thành phố Quảng Ngãi là đơn vị đƣợc Công ty Điện lực Quảng Ngãi
giao thực hiện việc quản lý, vận hành và kinh doanh điện năng trên địa bàn thành phố

Quảng Ngãi, diện tích tự nhiên 16015,34km2, thành phố có 23 đơn vị hành chính, bao
gồm 09 phƣờng và 14 xã và 01 khu công nghiệp, với hơn 263440 ngàn ngƣời, mật độ


7
1645 ngƣời/km2.
Trong đó, về lƣới điện đã có 11/23 xã phƣờng ngành điện quản lý, còn lại 12 xã
do các Công ty cổ phần Điện địa phƣơng quản lý, và dự kiến sẽ bàn giao cho ngành điện
quản lý vào cuối năm 2018 và đầu 2019.
1.1.3.2. Phương thức vận hành lưới điện hiện tại.
Các xuất tuyến trung áp 22kV đƣợc thiết kế theo dạng mạch vịng kín, vận hành
hở dạng hình tia. Bảo vệ cấp điện trục chính cho các xuất tuyến 22kV bằng các máy cắt
Recloser-22kV, phối hợp bảo vệ cấp điện trên các xuất tuyến bằng các phân đoạn sử
dụng Dao cắt phụ tải 22kV (LBS), dao cách ly (DCL, LTD), Cầu chì tự rơi 22kV (FCO,
LBFCO) hay máy cắt Recloser. Các xuất tuyến liên lạc với nhau bằng các thiết bị đóng
cắt ở dạng thƣờng mở.
Hiện nay, hầu hết các Dao cắt phụ tải, dao cách ly ..vv.., điều đƣợc đóng cắt bằng
thủ cơng qua nhân viên quản lý vận hành, vì vậy thời gian mất điện lâu và gây mất điện
trên diện rộng. Theo lộ trình của Tổng Công ty Điện lực miền Trung, Công ty Điện lực
Quảng Ngãi đã và đang triển khai dự án mini SCADA và trung tâm điều khiển đặt tại trụ
sở Cơng ty Điện lực Quảng Ngãi, khi dự án hồn thành sẽ góp phần nâng cao độ tin cậy
cung cấp điện cho thành phố Quảng Ngãi nói riêng và tỉnh Quảng Ngãi nói chung. Sơ đồ
nguyên lý các xuất tuyến lƣới điện thành phố Quảng Ngãi đƣợc trình bày ở Hình 1.2.

Hình 1.2: Sơ đồ lƣới điện thành phố Quảng Ngãi.
1.2. Các vấn đề về độ tin cậy cung cấp điện.
1.2.1. Chỉ số độ tin cậy cung cấp điện.
Chỉ tiêu về Độ tin cậy cung cấp điện là một yếu tố cần thiết để đánh giá chất lƣợng
cung cấp điện của các đơn vị quản lý và vận hành kinh doanh điện năng. Các yếu tố

8
chính thƣờng dùng để đánh giá độ tin cậy cung cấp điện tới khách hàng là tần suất mất
điện hay cƣờng độ mất điện và giá trị thiệt hại cho khách hàng. Những yếu tố này phụ
thuộc vào độ tin cậy của các phần tử, thiết bị, cấu trúc lƣới điện, sự tự động hóa của lƣới
điện, cơng suất có thể chuyển tải, hệ thống tổ chức quản lý vận hành, ảnh hƣởng của môi
trƣờng, nhiệt độ..vv.., Thông tin chi tiết mất điện và thời gian mất điện qua các năm
2015; 2016; 2017 đƣợc tổng hợp trong các Bảng 1.5.
Bảng 1.5. Bảng thông tin chi tiết mất điện lƣới điện trung áp thành phố Quảng Ngãi
Số lần cắt Thời gian mất KH mất điện
STT
XT
Nội dung
điện
điện (phút)
(Hộ)
Năm 2015
Sự cố
15
332
149.184
1
XT471/E16.1
Kế hoạch
13
1427
16.792
Sự cố
6
320

44.353
2
XT473/E16.1
Kế hoạch
30
3124
31.150
Sự cố
11
745
43.224
3
XT475/E16.1
Kế hoạch
40
5247
30.763
Sự cố
31
552
147.978
4
XT479/E16.1
Kế hoạch
13
555
23.697
Sự cố
0
0

0
5
XT471/E16.5
Kế hoạch
1
35
188
Năm 2016
Sự cố
23
675
133639
1
XT471/E16.1
Kế hoạch
51
4219
22509
Sự cố
21
540
49046
2
XT473/E16.1
Kế hoạch
30
2647
12027
Sự cố
11

171
34815
3
XT475/E16.1
Kế hoạch
32
2157
16637
Sự cố
12
83
57764
4
XT479/E16.1
Kế hoạch
31
2547
21861
Sự cố
1
53
1884
5
XT471/E16.5
Kế hoạch
13
1085
5385
Sự cố
1

14
3911
6
XT473/E16.5
Kế hoạch
21
1858
4845
Sự cố
8
221
6238
7
XT477/E16.5
Kế hoạch
20
1160
3080
Năm 2017
Sự cố
15
202
125014
1
XT471/E16.1
Kế hoạch
33
4970
257335

9

2
3
4
5
6
7

Sự cố
7
179
37001
Kế hoạch
33
3969
13024
Sự cố
5
58
20838
XT475/E16.1
Kế hoạch
38
3728
21034
Sự cố
0
0

0
XT479/E16.1
Kế hoạch
15
2964
38534
Sự cố
0
0
0
XT471/E16.5
Kế hoạch
2
150
213
Sự cố
4
138
9149
XT473/E16.5
Kế hoạch
8
1725
599
Sự cố
4
92
2197
XT477/E16.5
Kế hoạch

16
3043
5444
Bảng 1.6. Bảng Tổng hợp thông tin mất điện qua các năm của ĐLTP
XT473/E16.1

STT

XT

1

Năm 2015

2

Năm 2016

3

Năm 2017

Sự cố

89

2.401

KH mất điện
(Hộ)

399.556

Kế hoạch
Sự cố
Kế hoạch

115
86
201

13.908
1.843
16.039

129.731
287.835
86.559

Sự cố
Kế hoạch

62
156

936
21.457

239.632
106.707

Nội dung

Số lần cắt Thời gian mất
điện
điện (phút)

(Nguồn cung cấp từ Công ty Điện lực Quảng Ngãi)
250
201
200
156
150

115
100

89

C_SC
C_KH

86
62

50
0
Năm 2015

Năm 2016

Năm 2017

Hình 1.3. Biểu đồ thể hiện số lần cắt điện qua các năm


10

25000
21457
20000
16039
15000

13908
Tg-SC
Tg-KH

10000
5000

2401

1843

936

0
Năm 2015

Năm 2016

Năm 2017

Hình 1.4. Biểu đồ thể hiện thời gian cắt điện qua các năm
1.2.2. Đánh giá và phân tích sự cố.
Theo bảng Thơng tin chi tiết mất điện và thời gian mất điện thu thập qua các năm
2015; 2016 và 2017, ta thấy số lần mất điện và thời gian mất điện lƣới điện trung áp
22kV trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi còn rất lớn, cắt điện có kế hoạch chiếm phần
lớn.
Qua các bảng tổng hợp phân tích ta thấy số lần và thời gian cắt điện sự cố năm sau
giảm hơn so với năm trƣớc, điều đó chứng tỏ việc thực hiện các giải pháp để nâng cao độ
tin cậy lƣới điện trung áp của Điện lực thành phố Quảng Ngãi và Công ty Điện lực
Quảng Ngãi thực hiện đúng định hƣớng. Tuy nhiên, thời gian mất điện do công tác trên
lƣới lại tăng lên, chứng tỏ trong thời gian qua việc cắt điện công tác trên lƣới điện chƣa
có kế hoạch và lộ trình cụ thể, còn tùy tiện.
Việc vận hành lƣới điện với mong muốn các chỉ số độ tin cậy càng thấp thì càng
tốt, nhằm để đáp ứng nhu cầu cấp điện cho khách hàng ngày còn tốt hơn và nâng cao
hiệu quả kinh doanh là công việc đƣợc quan tâm của Công ty Điện lực Quảng Ngãi trong
thời gian đến.
1.2.3. Các nguyên nhân gây ra sự cố trong thời gian qua.
Qua bảng liệt kê chi tiết sự cố trên lƣới điện trung áp thành phố Quảng Ngãi trong
thời gian qua (phụ lục kèm theo) ta đánh giá đƣợc nhƣ sau:
- Mất điện do cắt điện công tác trên lƣới điện chiếm 50%.
- Mất điện do sự cố thoáng qua do cây cối va qoặt và ngã đỗ vào dây dẫn trong
hành lang tuyến chiếm tỉ lệ 10%.
- Mất điện do tác động vƣợt cấp giữa các thiết bị bảo vệ chiếm tỉ lệ từ 10%.


11
- Mất điện do cách điện trên đƣờng dây chiếm 10%.

- Mất điện do giông sét chiếm 10%.
- Mất điện do hƣ hỏng Máy biến áp có chất lƣợng kém chiểm khoảng 5%.
- Các nguyên nhân khác nhƣ đứt dây, tụt lèo, đổ cột... chiếm 5%.
1.2.4. Một số giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới điện hiện tại.
+ Rà xác và ban hành các quy trình, quy phạm vận hành lƣới điện đúng với thực
tế lƣới điện đang vận hành.
+ Kiểm tra, tuyên truyền phát quan hành lang tuyến, thay thế bằng dây bọc để
tăng cƣờng cách điện và giảm hành lang an toàn trên tuyến.
+ Thiết kế lắp đặt bổ sung các mạch vòng liên lạc, mạch dự phịng N-1, các thiết
bị đóng cắt, bảo vệ trên lƣới điện để bảo vệ và cô lập lƣới điện khi cần thiết.
+ Lắp đặt các chụp cách điện cho các vị trí đấu nối, đầu cực máy biến áp, cầu chì,
dao cách ly, máy cắt ..vv..
+ Phối hợp lịch cắt điện định kỳ và các công tác khác trên lƣới điện,...

KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
Trong chƣơng 1 đã trình bày tổng quan về lƣới điện phân phối trung áp 22kV trên
địa bàn thành phố Quảng Ngãi, các đặc điểm về cấu trúc lƣới điện, tình hình quản lý vận
hành cũng nhƣ các chỉ tiêu và nguyên nhân làm ảnh hƣởng đến độ tin cậy của lƣới điện
điện trung áp trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi.
Tuy nhiên, vì khu vực lƣới điện do Điện lực thành phố Quảng Ngãi quản lý rộng
lớn, qua nhiều địa bàn dân cƣ phức tạp, trải dài từ vùng ven biển (Nghĩa An, Nghĩa
Phú…) đến giáp ranh các xã miền núi…, đƣờng xá đi lại tƣơng đối khó khăn, cây cối
trong hành lang tuyến cịn nhiều, chƣa phối hợp bảo vệ giữa các thiết bị đóng cắt hiện có
trên lƣới điện, các phân đoạn chƣa có chức năng chọn lọc, nhiều chủng loại là một trong
các yếu tố làm ảnh hƣởng đến độ tin cậy cung cấp điện cho lƣới điện trung áp thành phố
Quảng Ngãi trong những năm qua.
Vì vậy, trong tƣơng lai cần phải tính tốn và để đề ra các giải pháp vận hành tốt
hơn cho lƣới điện trung áp trên địa bàn thành phố Quảng Ngãi là nhiệm vụ đƣợc ƣu tiên
hàng đầu của ban lãnh đạo Công ty Điện lực Quảng Ngãi.

12

Chƣơng 2
CÁC PHƢƠNG PHÁP VÀ CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY
LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG ÁP
2.1. Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện.
2.1.1. Khái niệm về độ tin cậy.
a) Độ tin cậy: Độ tin cậy của phần tử hoặc của hệ thống là xác suất để phần tử hay
hệ thống đó hồn thành triệt để nhiệm vụ đƣợc giao suốt thời gian khảo sát nhất định,
trong các điều kiện vận hành nhất định 2, 2.
Độ tin cậy ln gắn với việc hồn thành một nhiệm vụ cụ thể trong một thời gian
và hoàn cảnh nhất định. Mức đo độ tin cậy ln gắn với việc hồn thành nhiệm vụ trong
một khoảng thời gian xác định và xác suất này đƣợc gọi là độ tin cậy của hệ thống hay
phần tử.
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 của phần tử.
Hệ thống hay phần tử phục hồi: Nhƣ hệ thống điện và các phần tử của nó, khái
niệm khoảng thời gian khơng 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 khơng sẵn sàng, nó là xác suất để hệ thống hoặc
phần tử ở trạng thái hỏng.
2.1.2. Độ tin cậy của hệ thống.
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 đƣợc xây dựng trên địa bàn

rộng. Khi các phần tử của hệ thống hƣ hỏng có thể dẫn đến ngừng cung cấp điện cho
từng khu vực, từng vùng hoặc tồn hệ thống. Có thể chia thành các nhóm ngun nhân
chính gây mất điện nhƣ sau:
- Do hƣ hỏng các phần tử của hệ thống điện.
- Do thời tiết: Giông sét, lũ lụt, mƣa, bão, lốc xoáy, ..vv..
- Do hoạt động của hệ thống.
+ Do trạng thái của hệ thống: Độ ổn định, tần số, điện áp, quá tải, ..vv..
+ Do nhân viên vận hành hệ thống điện
- Các nguyên nhân khác: Do động vật, cây cối, hành lang tuyến, phƣơng tiện vận
tải, đào đất, hoả hoạn, phá hoại,..vv..


13
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 khơng đủ ngƣời, phƣơng tiện, máy
móc, thiết bị để phục hồi nhanh lƣới điện trên một vùng địa lý rộng lớn và phức tạp.
2.1.3. 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.
a) Phần tử không phục hồi.
Đối với những phần tử không phục hồi sau khi hỏng hóc coi nhƣ bị loại bỏ, vì vậy
ta chỉ quan tâm đến sự kiện xảy ra sự cố lần đầu tiên. Thời gian làm việc an toàn của
phần tử từ lúc bắt đầu hoạt động cho đến khi hỏng hóc hay còn gọi là thời gian phục vụ,
là đại lƣợng ngẫu nhiên (kí hiệu là ), có hàm phân bố Q(t) là:
Q(t) = P(≤t)
(2.1)
P(≤t) là xác suất để phần tử làm việc đến thời điểm  bất kỳ (nếu thời điểm ban
đầu bằng 0), nhỏ hơn hoặc bằng thời gian t, vớ t là biến số. Đó cũng là xác suất để phần
tử hỏng trƣớc hoặc đúng thời điểm t.

Hàm mật độ phân bố của  là:
1
q(t )  Lim
P(t    t  t )
t  0 t

(2.2)

Trong đó q(t). Δt là xác suất để thời gian làm việc an toàn  nằm trong khoảng (t,
t + Δt), với Δt đủ nhỏ.
Theo lý thuyết xác suất, ta có các quan hệ sau:
t

Q(t )   q(t )dt
0



Q(t )   q(t )dt  1
0

(2.3)

'
dQ(t )
 Q (t )
t 0
dt

q(t )  lim

Hàm phân bố và hàm mật độ phân bố 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 P(t):
Theo định nghĩa độ tin cậy thì hàm tin cậy P(t) của phần tử khơng phục hồi có
dạng:
P(t) = P(> t)
(2.4)
P ( > t) là xác suất để thời gian phục vụ  lớn hơn t, cũng tức là xác suất để phần
tử bị hỏng hóc xảy ra ở sau thời điểm t khảo sát. Theo lý thuyết xác suất, từ (2.1) và (2.4)
ta có:
P(t) = 1 - Q(t)


14


P (t )   q (t )dt

(2.5)

t

P '(t )  q(t )

Q(t)
P(t0)

1

Q(t0)
t
Hình 2.1. Biểu đồ đồ thị hàm tin cậy
Hàm tin cậy P(t) có tính chất biến thiên từ 0 đến 1, với điều kiện P(0) =1 (ở thời
điểm ban đầu phần tử làm việc tốt) và P(∞)=0 (phần tử nhất định hỏng ở thời gian vô
cùng) 2, 3.
- Cƣờng độ hỏng hóc (t).
Cƣờng độ hỏng hóc đƣợc định nghĩa nhƣ sau: Với Δt đủ nhỏ thì (t). Δt chính là
xác suất để phần tử đã phục vụ đến thời điểm t sẽ hỏng trong khoảng Δt tiếp theo. Hay
nói cách khác (t) là số lần hỏng hóc trong một đơn vị thời gian trong khoảng thời gian
Δt.

 (t )  Lim
t 0

1
P(t    t  t /   t )
t

P (t<≤t+t/>t) là xác suất có điều kiện, là xác suất để phần tử hƣ hỏng grong
khoảng thời gian t đến t+t, gọi là sự kiện A. nếu phần tử đó làm việc tốt đến thời điểm
t, gọi là sự kiện B. Theo lý thiết xác suất, xác suất của sự kiện giao giữa 02 sự kiện A và
B là:
P(AB)=P(A).P(B/A)=P(B).P(A/B) hay P(A/B)= P(AB)/P(B).
Nếu BA nhƣ trƣờng hợp đang xét t0 thì p(AB)=P(A)
P (t    t  t )
P (t<≤t+t/>t) =
(2.7)
P (  t)

Từ (2.6) và (2.7) suy ra `

 (t )  Lim
t 0
 Lim
t  0

1
P(t    t  t /   t )
t

1 P(t    t  t ) q(t )
q(t )


t
P(  t)
P(t ) 1  Q(t )

(2.8)

Công thức (2.8) cho quan hệ giữa các đại lƣợng: Hàm phân bố, hàm mật độ phân
phối xác suất, độ tin cậy và cƣờng độ hỏng hóc.
Từ (2.5) và (2.8) ta suy ra


15

 (t )  

dp(t )
P(t )

Nếu lấy logarit của P(t) rồi đạo hàm theo t, sẽ đƣợc:
t

P(t )  e 0 (t )dt

(2.9)

Công thức (2.9) là công thức cơ bản cho phép tính đƣợc độ tin cậy của phần tử
khơng phục hồi khi đã biết cƣờng độ hỏng hóc của nó, mà cƣờng độ hỏng hóc này đƣợc
xác định nhờ thống kê q trình hỏng hóc của phần tử trong quá khứ.
Trong hệ thống điện thƣờng sử dụng điều kiện:
(2.10)
(t) = = hằng số.
Do đó:
P (t )  e

 t

, Q(t ) 1 e

 t

và

q(t ) .e

 t

(2.11)

Công thức (2.11) cho quan hệ giữa thời gian làm việc và cƣờng độ hỏng hóc của
các phần tử có luật phân bố mũ.
Thời gian làm việc trung bình đƣợc biểu diển trên hình 2.2.
(t)

P(t), Q(t)
1

P(t)
0

I
a)

II

III

t

b)

Hình 2.2 Biểu đồ thời gian làm việc của phần tử hệ thống điện
Theo nhiều số liệu thống kê quan hệ giữa cƣờng độ hỏng hóc theo thời gian có
dạng hình chậu (Hình 2.2b). Đƣờng cong cƣờng độ hỏng hóc đƣợc chia làm 03 miền.
Miền 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 hằng số.
Thời kỳ III: Thời kỳ già cỗi, (t) tăng dần.
Đối với các phần tử phục hồi nhƣ hệ thống điện, do hiện tƣợng già hóa, do đó (t)
ln là hàm tăng, bởi vậy ngƣời ta phải áp dụng biện pháp bảo dƣỡng định kỳ để phục
hồi độ tin cậy các phần tử. Sau khi sữa chữa và bảo trì các phần tử xem nhƣ trở lại ban
đầu, nên cƣờng độ hỏng hóc biến thiên xung quanh giá trị trung bình. Vì vậy khi xét thời
gian dài làm việc ta có thể xem (t) =t = const để tính tốn độ tin cậy 2, 5-6.