Quy Hoạch Phát Triển Lưới Điện.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN MINH KỲ

QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN LƯỚI ÐIỆN

NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN - 60520202

S KC 0 0 4 8 9 1

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4/2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN MINH KỲ

QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN LƢỚI ĐIỆN

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202
Hướng dẫn khoa học:
TS. HỒ VĂN HIẾN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2016

LUẬN VĂN THẠC SĨ

LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: NGUYỄN MINH KỲ
Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 02/05/1990
Nơi sinh: Bình Dương
Quê quán: Bình Dương
Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Số 400, đường ĐT748, Ấp Bến Liễu, xã Phú
An, Thị xã Bến Cát, Tỉnh Bình Dương.
Điện thoại cơ quan: 06503 816 924
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo:
Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:

Thời gian đào tạo từ ……/… đến ……/…

2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo từ 09/2008 đến 07/2012
Nơi học (trường, thành phố): ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
Ngành học: Điện Công Nghiệp
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế cung cấp điện cho khu
dân cư – khu tái định cư và kho cảng An Sơn.

Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 14/07/2012
Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Nhân Bổn
III. Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian
09/2012-12/2013
09/2012- 03/2016

Nơi cơng tác
Cơng ty CP tư vấn và xây
dựng tổng hợp Bình Dương
Công ty TNHH tư vấn và lắp
đặt Hệ Thống Điện

Trang i

Công việc đảm nhiệm
Nhân viên kỹ thuật
Nhân viên kỹ thuật


LUẬN VĂN THẠC SĨ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi.
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.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 03 năm 2016
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Minh Kỳ

Trang ii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

CẢM TẠ
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, tôi đã thực hiện xong luận văn thạc
sĩ được giao. Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ
Thuật Tp.HCM, cán bộ cơng nhân viên nhà trườngđã tận tình giúp đỡ và tạo mọi
điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học cao học.
Tơi xin trân trọng bày tỏ lịng biết ơn đến lãnh đạo Khoa Điện – Điện Tử, các
Q Thầy Cơ đã tận tình hướng dẫn cho tơi những kiến thức quý báu như ngày hôm
nay. Những kiến thức ấy không chỉ cần trong công việc chuyên môn mà cịn là bài
học thiết thực giúp tơihồn thiện nhân cách của mình.
Với lịng tri ân sâu sắc, tơi muốn nói lời cảm ơn đến Thầy TS. HỒ VĂN
HIẾN, người đã nhiệt tình hướng dẫn và chỉ bảo cho tơi trong suốt thời gian thực
hiện đề tài nghiên cứu này.
Cảm ơn gia đình và những người thân đã động viên, hỗ trợ tôi trong suốt thời
gian thực hiện nghiên cứu này.
Cuối cùng, tơi xin kính chúc Q Thầy Cơ ln dồi dào sức khỏe để hồn
thành tốt cơng việc trong sự nghiệp giảng dạy của mình.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 03 năm 2016
Ngƣời thực hiện luận văn

Nguyễn Minh Kỳ

Trang iii

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TÓM TẮT
Những năm gần đây, phụ tải phát triển liên tục trong không gian và thời gian
cho nên khả năng tải của các phần tử của lưới điện như: đường dây, máy biến áp sau
một thời gian sẽ không đáp ứng được yêu cầu của phụ tải (thiết bị bị quá tải hoặc
chất lượng điện áp không bảo đảm). Do đó, phải thực hiện cải tạo lưới điện để nâng
cao khả năng tải nhằm đạt hiệu quả kinh tế. Một loạt các biện pháp tăng khả năng
tải của lưới điện liên tục trong thời gian tạo thành một phương án quy hoạch phát
triển lưới điện.
Trong đề tài này, ngoài việc tuyến dây đáp ứng đủ nhu cầu công suất tác
dụng cho phụ tải, cần chú trọng đáp ứng nhu cầu công suất phản kháng (CSPK), giá
trị hệ số công suất, độ sụt áp cuối đường dây. Việc quy hoạch phát triển bù CSPK sẽ
cho phép nâng cao chất lượng điện năng cũng như hiệu quả kinh tế của LĐPP đồng
thời dự đoán trước khả năng mở rộng lưới điện trong tương lai. Bài báo trình bày
kết quả nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu và các chỉ số kinh tế LĐPP cho chương
trình PSS/ADEPT. Từ đó sử dụng chương trình để tính tốn, đánh giá hiệu quả các
phương án quy hoạch phát triển bù tối ưu phía trung áp và phía hạ áp, nhằm đề xuất
phương án bù tối ưu cho LĐPP, đảm bảo trong tương lai khi có phụ tải tăng thêm
thì lưới điện vẫn hoạt động tốt. Trên cơ sở dữ liệu của tuyến sẽ là tiền đề cho việc
quy hoạch phát triển lưới điện nói chung.

Trang iv


LUẬN VĂN THẠC SĨ

ABSTRACT

The distribution network developed continuously in space and time, beside
sufficiently meeting the active power need for additional load, it’s also very
important to meet reactive power need. In addition to routing wires meet the
demand for active power load, attention should be paid to meet the needs of reactive
power, the value of the power factor, voltage drop end line. The planning of reactive
power compensation will allow enhanced power quality and economic efficiency of
the distribution grid and predictable scalability in the future grid.
In this article, we present the study result of establishing data bases and
economic indexes of the distribution network to PSS/ADEPT. Then, we can use this
program to calculate and evaluate the efficiency of medium and low voltage optimal
compensation with the aim of proposing the most optimal alternative for the
distribution network, ensure in the future when the load increases, the grid still
works well.

Trang v


LUẬN VĂN THẠC SĨ

MỤC LỤC

MỤC LỤC ................................................................................................................ vi
DANH SÁCH CÁC HÌNH........................................................................................x
DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................... xii
CHƢƠNG 1................................................................................................................1
TỔNG QUAN ............................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ......................................................................................................1
1.2. Lịch sử phát triển lưới điện Việt Nam và các cơng trình nghiên cứu quy
hoạch phát triển lưới điện nổi bật ............................................................................2
1.2.1. Lịch sử phát triển lưới điện Việt Nam ....................................................2

1.2.2. Cơng trình nghiên cứu quy hoạch phát triển lưới điện nổi bật trong và
ngoài nước ...........................................................................................................8
1.2.3. Các phương pháp quy hoạch phát triển lưới điện .................................11
1.3. Mục đích nghiên cứu ...................................................................................11
1.4. Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu .........................................................................11
1.5. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................12
1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .....................................................................13
1.6.1. Ý nghĩa khoa học ..................................................................................13
1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn ...................................................................................13
1.7. Tóm lược nội dung luận văn ........................................................................13
CHƢƠNG 2..............................................................................................................15
CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..............................................................................................15
2.1. Khái niệm về quy hoạch lưới điện ..............................................................15
2.2. Lợi ích của việc quy hoạch lưới điện ..........................................................16
2.3. Các phương pháp quy hoạch phát triển lưới điện ........................................17

Trang vi


LUẬN VĂN THẠC SĨ

2.3.1. Mở rộng nguồn phát..............................................................................17
2.3.2. Mở rộng mạng truyền tải ......................................................................20
2.3.3. Phát triển lưới điện phân phối ...............................................................21
2.3.4. Quy hoạch phát triển lưới điện dựa vào quy hoạch công suất phản
kháng ...............................................................................................................30
2.4. Nội dung quy hoạch phát triển lưới điện phân phối ....................................49
2.4.1. Đánh giá hiện trạng lưới điện trung áp .................................................49
2.4.2. Đánh giá điểm chung và phương hướng phát triển Kinh tế - xã hội ....50
2.4.3. Dự báo nhu cầu điện và phân vùng phụ tải ..........................................50

2.4.4. Thiết kế sơ đồ cải tạo và phát triển lưới điện .......................................50
2.5. Bài toán quy hoạch phát triển lưới điện ......................................................51
2.5.1. Hàm mục tiêu ........................................................................................51
2.5.2. Các trường hợp trong hệ thống điện .....................................................52
CHƢƠNG 3..............................................................................................................52
QUY HOẠCH BÙ CƢỠNG BỨC CHO VÙNGPHỤ TẢI TĂNG DẦN ĐỀU ......
...................................................................................................................................53
3.1. Thiết kế đường dây chính và đường dây nhánh ..........................................53
3.1.1. Mật độ phụ tải và tổn thất điện áp trên đường dây chính .....................53
3.1.2. Chọn tiết diện dây cho đường dây phân phối .......................................54
3.1.3. Chương trình tính tốn chọn tiết diện dây cho đường dây chính .........55
3.1.4. Chương trình tính tốn chọn tiết diện dây cho nhánh rẽ ở cuối đường
dây chính là nhánh rẽ dài nhất ...........................................................................56
3.2. Tính tốn chế độ phụ tải cực đại ban đầu ....................................................59
3.3. Bù công suất phản kháng lúc phụ tải cực đại ..............................................59
3.3.1. Tính tốn phụ tải lúc cực đại khơng bù cơng suất kháng dùng chương
trình tính .............................................................................................................59

Trang vii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

3.3.2

Tính bù cơng suất phản kháng dùng ma trận Zbus lúc công suất phụ tải

cực đại ...............................................................................................................61
3.4. Bù công suất phản kháng lúc phụ tải cực tiểu .............................................62
3.4.1

Tính tốn phụ tải lúc cực tiểu khơng bù cơng suất kháng dùng chương

trình tính .............................................................................................................63
3.4.2. Tính bù cơng suất phản kháng dùng ma trận Zbus lúc công suất phụ tải
cực tiểu ...............................................................................................................63
3.4.3.

Tính tốn phụ tải lúc cực tiểu khi bù cơng suất kháng dùng chương trình

tính

..................................................................................................................66

CHƢƠNG 4..............................................................................................................68
TÍNH TỐN QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN LƢỚI ĐIỆN TRÊN PHẦN MỀM
PSS/ADEPT .............................................................................................................68
4.1. Cơ sở thiết lập ..............................................................................................68
4.2. Tiêu chuẩn thiết kế ......................................................................................68
4.3. Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT .............................................................69
4.3.1. Giới thiệu chung ...................................................................................69
4.3.2. Các Modul .............................................................................................69
4.4. Các thông số hiện trạng của lưới điện tuyến 476 Orion ..............................71
4.4.1. Sơ đồ đơn tuyến của tuyến 476 Orion ..................................................72
4.4.2. Thông số tải ..........................................................................................75
4.4.3. Thông số đường dây .............................................................................76
4.4.4. Kết quả chạy mơ phỏng dịng cơng suất và khả năng chịu tải của đường
dây hiện trạng.....................................................................................................77
4.5. Các thông số của lưới điện tuyến 476 Orion sau khi tăng thêm tải (trường
hợp 1) .....................................................................................................................82

4.5.1. Phụ tải tăng thêm trường hợp 1: P = 15000kW, Q = 9000kVar ...........82

Trang viii


LUẬN VĂN THẠC SĨ

4.5.2. Sơ đồ đơn tuyến của tuyến 476 Orion sau khi tăng thêm tải (trường hợp
1)

...............................................................................................................83

4.5.3. Dùng bài tốn CAPO tính tốn dung lượng bù nhằm quy hoạch phát
triển lưới điện để đáp ứng nhu cầu phụ tải (trường hợp 1) ................................91
4.5.4. Sơ đồ đơn tuyến của tuyến 476 Orion sau khi bù (trường hợp 1) ........93
4.6. Các thông số của lưới điện tuyến 476 Orion sau khi tăng thêm tải (trường
hợp 2) ...................................................................................................................101
4.6.1. Sơ đồ đơn tuyến của tuyến 476 Orion sau khi tăng thêm tải (trường hợp
2)

.............................................................................................................102

4.6.2. Dùng bài tốn CAPO tính tốn dung lượng bù nhằm quy hoạch phát
triển lưới điện để đáp ứng nhu cầu phụ tải (trường hợp 2) ..............................110
4.6.3. Sơ đồ đơn tuyến của tuyến 476 Orion sau khi bù (trường hợp 2) ......112
CHƢƠNG 5............................................................................................................120
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ....................120
5.1. Kết luận......................................................................................................120
5.2. Kiến nghị .................................................................................................1211
5.3. Hướng phát triển ........................................................................................121

TÀI LIỆU KHAM THẢO ....................................................................................122

Trang ix


LUẬN VĂN THẠC SĨ

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1.Lễ khánh thành Nhà máy Nhiệt điện ng Bí (48 MW) năm 1963

04

Hình 1.2.Cửa xả Nhà máy Thủy điện Hịa Bình

06

Hình 1.3. Đường dây siêu cao áp 500 kV

07

Hình 2.1: Cấu trúc của quy hoạch hệ thống năng lượng

16

Hình 2.2: Sơ đồ lưới phân phối trên khơng hình tia

24

Hình 2.3: Sơ đồ lưới phân phối mạch vịng kín

25

Hình 2.4: Cung cấp điện bằng hai lộ song song

26

Hình 2.5: Mạch liên nguồn

26

Hình 2.6: Cung cấp điện thơng qua trạm cắt

27

Hình 2.7: Sơ đồ sử dụngđường dây dự phịng chung

27

Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống phân phối điện

28

Hình 2.9: Sơ đồ lưới phân phối hạ áp và phương pháp cung
cấp điện cho phụ tải một pha

29

Hình 2.10: Đường dây cung cấp kết hợp với chiếu sáng đường đi

29

Hình 2.11: Mạng điện đơn giản gồm một đường dây với một phụ tải

35

Hình 2.12: Mạng điện sau khi đặt thiết bị bù

36

Hình 2.13: Sơ đồ khối bù kinh tế cơng suất kháng

37

Hình 2.14: Mạch tương đương 1

38

Hình 2.15: Mạch tương đương 2

40

Hình 2.16: Sơ đồ khối bù cưỡng bức cơng suất kháng

44

Hình 3.1: Phụ tải hình vng

54

Hình 3.2: Phụ tải tăng dần đều

54

Hình 3.3: Phụ tải nhánh cuối đường dây

56

Hình 3.4: Vị trí đặt thiết bị bù

61

Hình 3.5: Vị trí đặt tụ bù

65

Hình 4.1: Sơ đồ tuyến 476 Orion

74

Hình 4.3: Phụ tải mở rộng (trường hợp 1)

82

Hình 4.3.1: Phân bố công suất khi tăng phụ tải _đoạn 1 (trường hợp 1)

83

Trang x


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hình 4.3.2: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải _đoạn 2 (trường hợp 2)

84

Hình 4.3.3: Phân bố công suất khi tăng phụ tải _đoạn 3 (trường hợp 1)

85

Hình 4.3.4: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải _đoạn 4 (trường hợp 1)

86

Hình 4.4: Dung lượng và vị trí đặt tụ bù khi tăng phụ tải (trường hợp 1)

92

Hình 4.5.1: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải sau khi bù_đoạn 1(trường hợp 1) 93
Hình 4.5.2: Phân bố công suất khi tăng phụ tải sau khi bù_đoạn 2(trường hợp 1 94
Hình 4.5.3: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải sau khi bù_đoạn 3(trường hợp 1) 95
Hình 4.5.4. Phân bố công suất khi tăng phụ tải sau khi bù_đoạn 4(trường hợp 1) 96
Hình 4.6: Phụ tải mở rộng (trường hợp 2)

101

Hình 4.7.1: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải _đoạn 1 (trường hợp 2)

102

Hình 4.7.2: Phân bố công suất khi tăng phụ tải _đoạn 2 (trường hợp 2)

103

Hình 4.7.3: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải _đoạn 3 (trường hợp 2)

104

Hình 4.7.4: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải _đoạn 4 (trường hợp 2)

105

Hình 4.8: Dung lượng và vị trí đặt tụ bù khi tăng phụ tải (trường hợp 2)

111

Hình 4.9.1: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải sau khi bù_đoạn 1

112

(trường hợp 2)
Hình 4.9.2: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải sau khi bù_đoạn 2

113

(trường hợp 2)

Hình 4.9.3: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải sau khi bù_đoạn 3

114

(trường hợp 2)
Hình 4.9.4: Phân bố cơng suất khi tăng phụ tải sau khi bù_đoạn 4
(trường hợp 2)

Trang xi

115


LUẬN VĂN THẠC SĨ

DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1: Các trường hợp trong hệ thống điện

52

Bảng 3.1: Thông số đường dây 4 nhánh

56

Bảng 4.1: Thông số lưới điện

75

Bảng 4.2: Thông số đường dây

76

Bảng 4.3:Tổn thất công suất trênđường dây hiện trạng

78

Bảng 4.4:Tổn thất công suất trênđường dây khi tăng phụ tải (trường hợp 1)

87

Bảng 4.5:Tổn thất công suất trênđường dây khi tăng phụ tải sau khi bù

97

(trường hợp 1)
Bảng 4.6:Tổn thất công suất trênđường dây khi tăng phụ tải _đoạn 4

106

(trường hợp 2)
Bảng 4.7:Tổn thất công suất trênđường dây khi tăng phụ tải sau khi bù
(trường hợp 2)

Trang xii

116

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN
1.1.

Đặt vấn đề
Điện năng có vai trị hết sức quan trọng trong cơng cuộc cơng nghiệp hóa,

hiện đại hoá của đất nước. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật từ
thiết kế cũng như vận hành nhà máy điện, hệ thống điện và lưới điện phải đặc biệt
quan tâm một cách triệt để.
Nhiệm vụ trọng tâm của hệ thống điện là luôn luôn phải bảo đảm cho các hộ
tiêu thụ đủ điện năng theo kế hoạch với chất lượng cho phép và giá thành thấp.
Nhiệm vụ đó địi hỏi chúng ta phải lựa chọn phương án tối ưu để đạt được mục đích
đề ra.
Những năm gần đây,phụ tải phát triển liên tục trong không gian và thời gian
cho nên khả năng tải của các phần tử của lưới điện như: đường dây, máy biến áp sau
một thời gian sẽ không đáp ứng được yêu cầu của phụ tải (thiết bị bị quá tải hoặc
chất lượng điện áp khơng bảo đảm). Do đó, phải thực hiện cải tạo lưới điện để nâng
cao khả năng tải nhằm đạt hiệu quả kinh tế. Có nhiều cách để tăng khả năng tải của
lưới điện: Tăng tiết diện dây dẫn đường dây hiện hữu, xây dựng mới đường dây,
tăng công suất trạm biến áp hiện hữu, lắp thêm trạm biến áp mới… Có thể có những
phụ tải mới xuất hiện ở chỗ chưa có đường dây điện tới và cũng có nhiều phương án
để cấp điện cho các phụ tải mới này. Một loạt các biện pháp tăng khả năng tải của
lưới điện liên tục trong thời gian tạo thành một phương án quy hoạch phát triển lưới
điện.
Vấn đề tối ưu hóa trong quy hoạch hệ thống điện là một vấn đề quan trọng vì
đây là các bài tốn phức tạp, quy mơ lớn, khó giải, tổ hợp phi tuyến của các số

nguyên hỗn hợp. Điều này có nghĩa: số lượng các giải pháp sẽ được đánh giá tăng
theo cấp số nhân với kích thước hệ thống, đó cũng là bài tốn phi đa thức khơng thể
xấp xỉ theo thời gian với một số lượng lớn các giải pháp tối ưu địa phương, làm cho
không gian giải pháp trở nên quá lớn.

Trang 1


LUẬN VĂN THẠC SĨ

Bản chất tự nhiên của việc thực hiện quy hoạch dẫn đến sự phân chia vấn đề
thành nhiều bài tốn con để giải quyết. Vì vậy, có thể tham khảo các vấn đề có tính
chất phức tạp như sau:
-

Quy hoạch mở rộng nguồn phát trong dài hạn, kết quả là một kế hoạch bổ
sung dung lượng phát của hệ thống.

-

Quy hoạch mở rộng mạng lưới điện, ở cấp truyền tải hoặc ở cấp phân
phối, thường dùng phân bố cơng bằng mơ hình DC để đánh giá dịng
cơng suất, từ đó lên kế hoạch mở rộng và tăng cường lưới điện.

-

Quy hoạch công suất phản kháng, kết quả là kế hoạch đầu tư cho các
nguồn phản kháng mới tại các nút tải, rất phù hợp cho cả lưới truyền tải
và lưới phân phối, vì tầm quan trọng ngày càng tăng của các máy phát
phân tán.

Từ những vấn đề cấp thiết trên, học viên muốn đi sâu vào nghiên cứu một
lĩnh vực trong quy hoạch phát triển hệ thống điện là quy hoạch bù công suất phản
kháng cho lưới điện, từ đó đưa ra hướng phát triển lưới điện tốt hơn. Vì vậy, học
viên đã chọn đề tài: “Quy hoạch phát triển lưới điện” là đề tài nghiên cứu.
1.2.

Lịch sử phát triển lƣới điện Việt Nam và các công trình nghiên cứu quy
hoạch phát triển lƣới điện nổi bật

1.2.1. Lịch sử phát triển lƣới điện Việt Nam
Con người đã nghiên cứu về điện từ hàng ngàn năm nay, nhưng cho đến bây
giờ chúng ta vẫn chưa biết chính xác thế nào là điện. Người ta cho rằng điện được
cấu tạo từ những phần nhỏ tích điện. Theo lý thuyết này thì điện là dịng chuyển
động của các electron hay các phần tích điện khác.
Từ điện trong tiếng Anh (electricity) bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp "electron".
Nó có nghĩa là hổ phách. Từ năm 600 trước công nguyên những người Hy Lạp cổ
đã biết rằng nếu cọ xát hổ phách thì nó có thể hút được những mẩu giấy. Cho đến
trước năm 1672 cũng chưa có một tiến bộ nào trong việc nghiên cứu về điện. Vào
năm 1672 ông Otto Fon Gerryk khi để tay bên cạnh quả cầu bằng lưu huỳnh đang
quay đã nhận được sự tích điện lớn hơn. Vào năm 1729 ơng Stefan Grey đã tìm ra
rằng có 1 số chất, trong đó có kim loại, có thể dẫn điện. Những chất như vậy gọi là
Trang 2


LUẬN VĂN THẠC SĨ

những chất dẫn điện. Ông ta cũng phát hiện ra rằng những chất khác như thuỷ tinh,
lưu huỳnh, hổ phách và sáp không dẫn điện. Những chất đó được gọi là những chất
cách điện.

Bước tiến tiếp theo trong việc nghiên cứu về dòng điện là vào năm 1733 khi
một người Pháp có tên là Duy Phey tìm ra vật tích điện dương và vật tích điện âm,
mặc dù ơng cho rằng đó là 2 loại điện khác nhau. Bedzamin Franklin là người đầu
tiên thử giải thích thế nào là dịng điện. Theo ơng tất cả các chất trong tự nhiên đều
có chứa "chất lỏng điện". Khi 2 chất va chạm vào nhau thì một số "chất lỏng" của
chất này sẽ bị lấy sang chất khác. Ngày nay chúng ta nói "chất lỏng" được cấu tạo
từ những điện tử mang điện tích âm. Bộ mơn khoa học nghiên cứu về điện phát
triển rầm rộ từ năm 1880 khi mà Alexandro Volta đã sáng chế ra pin. Phát minh này
đã mang đến cho loài người nguồn năng lượng thường xuyên và kéo theo nó tất cả
những phát minh quan trọng nhất trong lĩnh vực này.
Đi cùng đó, Việt Nam cũng đã trải qua nhiều bước ngoặc trong lịch sử ngành
điện:
1.2.1.1.

Cơ quan quản lý Nhà nƣớc đầu tiên chuyên trách lĩnh vực điện.

Ngày 21/7/1955, Bộ trưởng Bộ Công Thương ra Quyết định số 169BCT/ND/KB thành lập Cục Điện lực trực thuộc Bộ Công Thương. Sự kiện này đặt
dấu mốc pháp lý về hoạt động chỉ đạo, quản lý của cơ quan quản lý nhà nước
chuyên trách về lĩnh vực điện lực. Ngày 21/2/1961, Bộ Thủy lợi và Điện lực ra
Quyết định số 86-TLĐL/QĐ về việc chuyển Cục Điện lực thành Tổng cục Điện lực.
Ngày 28/12/1962, Hội đồng Chính phủ ra Quyết định tách Tổng cục Điện lực Khỏi
Bộ Thủy lợi và Điện lực về trực thuộc Bộ Công nghiệp nặng. Sau đó lại đổi tên là
Cục Điện lực. Ngày 6/10/1969, Bộ Điện và Than ra Quyết định số 106/QĐ/TC
thành lập Công ty Điện lực (nay là Công ty Điện lực 1) trực thuộc Bộ Điện và Than
với nhiệm vụ sản xuất kinh doanh điện năng và hoạt động theo chế độ hạch toán
kinh tế. Năm 1981, Bộ Điện lực ra đời.
1.2.1.2.

Tổng công suất đƣợc nâng lên gấp 2 lần trong năm 1954

Vào tháng 10/1954, cơ sở vật chất chỉ vẻn vẹn 31,5 MW công suất, sản
lượng điện khoảng 53 triệu kWh/năm. Đến giai đoạn từ năm 1956 – 1958, qua một
Trang 3


LUẬN VĂN THẠC SĨ

thời gian củng cố và nâng cấp, sửa chữa lại các nhà máy, đường dây do Pháp để lại,
cùng lúc 3 nhà máy nhiệt điện mới đã được khởi công xây dựng, gồm Nhà máy
Điện Vinh (8 MW), NMĐ Thanh Hóa (6 MW) và NMĐ Lào Cai (8 MW), đưa tổng
công suất nguồn tăng gấp 2 lần so với năm 1954. Đây là bước khởi đầu quan trọng,
làm tiền đề cho sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của hệ thống nguồn và lưới điện
Việt Nam những năm tiếp theo.
1.2.1.3.

Thành lập đƣờng dây trung áp 35 kV đầu tiên

Tháng 01/1958, tuyến đường dây 35 kV đầu tiên (Hà Nội - Phố Nối) được
khởi công xây dựng và trong quý III cùng năm đã khánh thành, đóng điện thành
cơng. Trước đó, các tuyến đường dây 30,5 kV cũ chỉ được cải tạo, nâng cấp lên 35
kV; các đường dây tải điện như: Hà Nội - Hà Đông, Hà Nội - Sơn Tây, Hà Nội Phố Nối, Thái Bình - Nam Định… được phục hồi để sử dụng.
1.2.1.4.

Xây dựng nhà máy Nhiệt điện ng Bí cơng suất lớn nhất đầu tiên ở
miềm Bắc

Ngày 19/5/1961, Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí với cơng suất 48 MW được
khởi cơng xây dựng. Năm 1963 khánh thành và đi vào hoạt động.

Hình 1.1.Lễ khánh thành Nhà máy Nhiệt điện ng Bí (48 MW) năm 1963

Đây là nhà máy nhiệt điện có cơng suất lớn nhất miền Bắc trong thời kỳ đầu
xây dựng chủ nghĩa xã hội. Nhà máy do Liên Xô giúp đỡ xây dựng, cung cấp thiết
bị và đào tạo cán bộ, công nhân; là một trong những nguồn cấp điện chủ lực trong
Trang 4


LUẬN VĂN THẠC SĨ

công cuộc xây dựng CNXH ở miền Bắc. Sau đó, Nhà máy được nâng cơng suất lên
153 MW. Tháng 05/2002, dự án Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí mở rộng cơng suất
300 MW (1 tổ máy) được khởi công do EVN làm chủ đầu tư, với mức đầu tư trên
300 triệu USD. Đến nay, nhà máy này đã phát điện thương mại. Hiện EVN đang
tiếp tục đầu tư dự án Nhiệt điện ng Bí mở rộng 2 với công suất 300 MW.
1.2.1.5.

Xây dựng tuyến đƣờng dây 110 kV đầu tiên của miền Bắc

Năm 1962, tuyến đường dây 110 kV đầu tiên của miền Bắc (Đơng Anh-Việt
Trì, ng Bí-Hải Phịng) được khởi cơng xây dựng và đến q IV/1963 hồn thành
đóng điện. Thời gian tiếp theo, nhiều nhà máy điện, tuyến đường dây và TBA 110
kV, 35 kV đã ra đời; 9 trong số 12 nhà máy điện đã được nối liền bằng đường dây
110 kV, tạo thành một hệ thống điện hoàn chỉnh của miền Bắc.
1.2.1.6.

Xây dựng Thủy điện Thác Bà

Ngày 19/8/1964, khởi công xây dựng Nhà máy Thủy điện Thác Bà (Yên Bái)
công suất 108 MW; khánh thành (đợt 1) và đưa vào vận hành ngày 5/10/1971. Đây
là cơng trình thủy điện có cơng suất lớn đầu tiên của Việt Nam được xây dựng với
sự giúp đỡ của Liên Xô. Sau chiến tranh phá hoại miền Bắc, Thủy điện Thác Bà

được khơi phục hồn chỉnh và đầu năm 1973 cả 3 tổ máy đã được đưa vào tiếp tục
vận hành.
1.2.1.7.

Xây dựng tuyến đƣờng dây 220 kV đầu tiên

Tháng 03/1979, tuyến đường dây 220 kV Hà Đông - Hịa Bình được khởi
cơng xây dựng và đến tháng 5/1981 đưa vào vận hành. Đây là đường dây truyền tải
220 kV đầu tiên ở miền Bắc, nâng cao năng lực truyền tải, cung cấp điện và tạo cơ
sở kỹ thuật cho việc xây dựng đường dây siêu cao áp 500 kV Bắc - Nam sau này.
1.2.1.8.

Xây dựng Thủy điện Hịa Bình

Ngày 06/11/1979, hàng vạn CBCNV Việt Nam và 186 chuyên gia Liên Xô
đã cùng tham gia Lễ khởi công cơng trình Thủy điện Hịa Bình. Thời điểm đó, đây
là cơng trình thủy điện lớn nhất Việt Nam do Liên Xơ giúp xây dựng với 8 tổ máy
có tổng cơng suất 1,920 MW. Sau hơn 3 năm, đúng 9h00 ngày 12/1/1983, Lễ ngăn
sông đợt 1 được tổ chức trọng thể với sự có mặt của Thủ tướng Phạm Văn Đồng và
các vị lãnh đạo Đảng, Nhà nước. Ngày 09/1/1986, ngăn sông Đà đợt 2. Ngày
Trang 5


LUẬN VĂN THẠC SĨ

30/12/1988, tổ máy 1 (240 MW) đã phát điện, hịa lưới điện quốc gia. Sau đó, mỗi
năm hoàn thành và đưa từ 1-2 tổ máy vào vận hành. Ngày 20/12/1994, cơng trình
Thủy điện Hịa Bình đã được khánh thành.

Hình 1.2.Cửa xả Nhà máy Thủy điện Hịa Bình

1.2.1.9.

Xây dựng tuyến đƣờng dây siêu cao áp 500 kV

Ngày 05/4/1992, đường dây siêu cao áp 500 kV Bắc - Nam (mạch 1) dài
1,487 km được khởi công xây dựng và ngày 27/5/1994 đã khánh thành, đóng điện
vận hành.
Hệ thống điện quốc gia Việt Nam từ đây được hình thành trên cơ sở liên kết
lưới điện các khu vực Bắc - Trung - Nam thông qua trục ―xương sống‖ là đường
dây 500 kV.
Ngày 23/10/2005, đường dây 500 kV Bắc - Nam mạch 2 tiếp tục được hoàn
thành và đưa vào vận hành, đảm bảo hệ thống truyền tải siêu cao áp 500 kV hai
Trang 6


LUẬN VĂN THẠC SĨ

mạch song song truyền tải điện 2 chiều Nam - Bắc, liên kết vững chắc, vận hành an
tồn, tin cậy.

Hình 1.3. Đường dây siêu cao áp 500 kV
Đường dây 500kV Bắc – Nam được hình thành, kéo theo sự ra đời của một
số Nhà máy điện trong những năm tới. Năm 2005, Trung tâm Điện lực Phú Mỹ
được khánh thành. Năm 2009, phê duyệt chủ trương xây dựng Nhà máy điện Hạt
nhân Ninh Thuận. Cũng trong giai đoạn đó, năm 1994 thành lập Trung tâm Điều độ
hệ thống điện Quốc gia. Năm 1995, thành lập tổng công ty điện lực Việt Nam
(EVN) và hoạt động cho đến nay. Năm 2008, thành lập Tổng công ty Truyền tải
điện Quốc gia (NPT) .
Trải qua bao nhiêu mốc lịch sử của lưới điện Việt Nam với nhiều biện pháp
cải tạo, quy hoạch được áp dụng. Cho đến nay, hệ thống điện Việt Nam đã hoạt

động tương đối ổn định. Tuy nhiên, chúng ta cần phải không ngừng quy hoạch phát
triển hệ thống điện ngày càng tốt hơn để đảm bảo chất lượng điện năng cho đời
sống sản xuất, đời sống xã hội, đồng thời đáp ứng và dự trù tốt khả năng phát triển
phụ tải của lưới điện trong tương lai.
Trang 7


LUẬN VĂN THẠC SĨ

1.2.2. Cơng trình nghiên cứu quy hoạch phát triển lƣới điện nổi bật trong và
ngoài nƣớc
Trên thế giới và cả trong nước đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu ứng
dụng trong quy hoạch và phát triển lưới điện. Các nghiên cứu này rất đa dạng, từ
việc mở rộng nguồn phát cho đến mở rộng mạng truyền tải, mở rộng lưới điện phân
phối hay là việc quy hoạch bù công suất phản kháng cho lưới điện…và từ đó định
hướng phát triển lưới điện trong tương lai.
1.2.2.1.

Đề tài “ Nghiên cứu quy hoạch lƣới điện trung áp vùng Hạ Long –
Cẩm Phả giai đoạn 2010 – 2020 nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ
thuật”, năm 2012, tác giả Đặng Quang Khoa

Trong đề tài này, tác giả nghiên cứu tổng quan về lưới điện trung áp vùng Hạ
Long– Cẩm Phả, Quảng Ninh nhằm đánh giá hiện trạng tiêu thụ điện năng của lưới
điện và dự báo nhu cầu điện năng đồng thời định hướng quy hoạch lưới điện trung
áp vùng Hạ Long – Cẩm Phả giai đoạn 2010 – 2020 nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế
kỹ thuật.
1.2.2.2.

Đề tài: “Áp dụng phƣơng pháp đơn hình quy hoạch phát triển hệ

thống điện”, tác giả Lƣu Hữu Vinh Quang

Trong đề tài này, tác giả Lưu Hữu Vinh Quang đã áp dụng phép tuyến tính
hóa hàm mục tiêu cùng với các phương trình ràng buộc dạng tuyến tính cho phép
ứng dụng thuận lợi giải thuật quy hoạch tuyến tính để tối ưu hóa cấu trúc của hệ
thống điện. Một chương trình áp dụng phương pháp đơn hình cho phép tính tốn
cực tiểu hàm tổng chi phí quy dẫn và thỏa mãn các điều kiện ràng buộc truyền tải
cơng suất, có xét mức dự trữ công suất của các nút và mức dự trữ nhiên liệu để phát
triển mở rộng cấu trúc hệ thống điện. Ở đây, mức công suất máy phát và sản lượng
điện năng tối ưu của các nhà máy điện phụ thuộc vào chi phí nhiên liệu và chi phí
lắp đặt tổ máy, và đồng thời cũng phụ thuộc vào chi phí lắp đặt đường dây, có xét
khấu hao thiết bị và tổn thất điện truyền tải hàng năm. Và đề tài được đăng trên
―Tạp chí phát triển KH&CN, tập 10, số 03 – 2007‖.

Trang 8


LUẬN VĂN THẠC SĨ

1.2.2.3.

Đề tài “Nghiên cứu tìm hiểu các phƣơng pháp quy hoạch lƣới điện
phân phối”, tác giả Hà Thanh Tùng

Trong đề tài này, mục đích nghiên cứu của tác giả là các phương pháp quy
hoạch lưới điện phân phối đang dùng ở Việt Nam với các cấp điện áp: 10 – 22 –
35kV. Từ đó, tác giả tiến hành chọn nhanh tiết diện dây dẫn trong lưới điện phân
phối để tối ưu hóa kinh tế trong việc lựa chọn dây dẫn cho lưới điện và đảm bảo hệ
thống điện hoạt động tốt. Từ cơ sở đó, tác giả đưa ra kết luận kiến nghị áp dụng
thực tiễn.

1.2.2.4.

Đề tài “ Quy hoạch phát triển lƣới điện 110kV tỉnh Vĩnh Long giai
đoạn 2016 – 2020”, tác giả Nguyễn Hoàng Ân

Tác giả khảo sát tại Vĩnh Long, phần lớn các đường dây 110kV trên địa bàn
huyện đều đã lâu, tiết diện một số đường dây nhỏ nên tỉnh thoảng vẫn xảy ra sự cố
và bị quá tải nên không đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho tỉnh. Chính vì thế,
việc quy hoạch và phát triển lưới điện tỉnh Vĩnh Long là một vấn đề cần thiết và
mang tính lâu dài. Tác đã sử dụng thuật toán ―cận biên - nhánh‖ để giải bài toán quy
hoạch và mở rộng lưới điện 110kV tỉnh Vĩnh Long giai đoạn 2016 - 2020, với yêu
cầu đặt ra là đảm bảo hiệu suất suất của các tuyến đường dây được mở rộng, chi phí
đầu tư nhỏ nhất, với các ràng buộc là đáp ứng nhu cầu phụ tải có xét đến khả năng
quá tải trên đường dây và độ dự trữ nút phụ tải. Đồng thời luận văn còn sử dụng
phần mềm Power World Simulator 8.0 để kiểm tra các chế độ vận hành của lưới
điện sau khi quy hoạch. Tác giả đi từ việc khảo sát hệ thống truyền tải hiện có, dựa
vào kế hoạch phát triển chung của tỉnh Vĩnh Long, để đưa ra những dự đoán nhu
cầu phụ tải trong tương lai, từ đó có số liệu ban đầu để tính toán tối ưu quy hoạch và
mở rộng hệ thống truyền tải tại những vị trí thích hợp. Kết quả kiểm tra cho thấy
lưới điện sau khi quy hoạch đảm bảo yêu cầu về khả năng tải và độ dự trữ cũng như
tính khả thi về mặt kinh tế và tài chính.
1.2.2.5.

Đề tài “Quy hoạch tuyến tính nguồn phát”, tác giả Masse và Gilbrat

Để giải quyết bài toán quy hoạch phát triển nguồn phát (Generation
Expansion Planning – GEP), Masse và Gilbrat [1] đã thành công trong những thập
kỷ qua khi sử dụng cách tiếp cận quy hoạch tuyến tính, địi hỏi xấp xỉ tuyến tính
hàm mục tiêu và các điều kiện ràng buộc. Tác giả đã giải quyết mục tiêu GEP với
Trang 9

LUẬN VĂN THẠC SĨ

chi phí thấp nhất là chỉ ra một kế hoạch bổ sung dung lượng nguồn phát có chi phí
bé nhất đáp ứng nhu cầu dự báo trong tiêu chuẩn độ tin cậy đặt ra thông qua lập kế
hoạch chiến lược.
1.2.2.6.

Đề tài “Quy hoạch phát triển mạng truyền tải áp dụng mơ hình DC”,
tác giả Garver

Mơ hình DC được sử dụng rộng rãi trong các bài toán lập kế hoạch truyền
tải. Mơ hình này đáp ứng các điều kiện cơ bản đã nêu trong các nghiên cứu lập kế
hoạch mở rộng lưới điện. Tuy nhiên, thuật tốn có khả năng cung cấp các giải pháp
tối ưu cho các hệ thống lớn và phức tạp dùng mơ hình này cho đến nay chưa được
đề cập. Xem xét những khó khăn để giải quyết vấn đề này, các nghiên cứu dùng các
mơ hình DC được ứng dụng với các kỹ thuật tối ưu hóa có sẵn. Garver [13] đề xuất
lần đầu và từ quan điểm tốn học, nó được coi là một mơ hình DC đơn giản. Vì vậy,
trong mơ hình đường dây truyền tải, các ràng buộc liên quan đến định luật
Kirchhoff hai được bỏ qua.
Mơ hình đường dây truyền tải có thể được biểu diễn bằng bài tốn quy hoạch
tuyến tính với các số nguyên rời rạc. Garver cũng đã đề xuất giải thuật heuristic có
cấu trúc cho mơ hình đường dây truyền tải.
1.2.2.7.

Đề tài “Quy hoạch phát triển mạng lƣới truyền tải”, tác giả Bender

Benders thự hiện bài toán quy hoạch mở rộng lưới truyền tải, tối ưu hóa bằng
cách phân tích Benders và các thuật tốn nhánh và biên. Các phân tích Benders

được xem là thơng dụng nhất với những ứng dụng có thể được tìm thấy trong [15,
25, 26]. Việc sử dụng phân tích Benders đại diện cho một cách tiếp cận rất tốt từ
quan điểm lý thuyết, tuy nhiên đối với hệ thống lớn trong thực tế, hiệu quả của nó
có thể khơng được như mong đợi. Một lý do là đặc tính phi tuyến của vấn đề. Khi
Benders được sử dụng trong một sơ đồ phân cấp, kết quả đã cho thấy hiệu suất tốt
nhất [26]. Cách tiếp cận Benders trong sơ đồ phân cấp đem đến các giải pháp tối ưu
hệ thống 6 bus của Garver với việc tái cơ cấu hệ và giải pháp tối ưu của hệ thống
miền Nam Brazil (46 bus và 79 nhánh bổ sung). Một thuật toán rất thơng dụng dựa
trên thuật tốn nhánh và biên, trong đó sử dụng mơ hình đường dây truyền tải. Các
thuật toán nhánh và biên được đề xuất trong [7] hội tụ nhanh chóng trong các bài
Trang 10


LUẬN VĂN THẠC SĨ

tốn có quy mơ trung bình với độ phức tạp trung bình, tuy nhiên với quy mơ lớn và
hệ thống phức tạp, thời gian tính tốn trở nên quá dài, ngay cả khi sử dụng các chiến
lược chun sâu. Mặc dù nó khơng thể tìm thấy sơ đồ lưới điện tối ưu toàn cục của
hệ thống điện Brazil Bắc - Đơng Bắc, nó vẫn cung cấp giải pháp tốt nhất cho kế
hoạch P1 Bắc - Đông Bắc.
1.2.3. Các phƣơng pháp quy hoạch phát triển lƣới điện
Để giải bài tốn quy hoạch có thể phân ra làm hai nhóm phương pháp: Các
phương pháp tối ưu tốn học chặt chẽ và các phương pháp khơng chính quy.
Phương pháp tối ưu hóa tốn học chặt chẽ dựa trên cơ sở lý thuyết kết hợp
với các hàm toán, tác giả sẽ tính tốn bài tốn quy hoạch lưới điện của mình. Cịn
phương pháp khơng chính quy được đặt trên cơ sở của các phân tích trực quan. Nó
có quan hệ chặt chẽ với suy nghĩ của các chuyên gia. Nó có thể đưa ra một sơ đồ
thiết kế tốt trên cơ sở của kinh nghiệm và sự phân tích. Nó khơng phải là một
phương pháp tối ưu hoá toán học chặt chẽ.
Trong quy hoạch lưới điện phương pháp khơng chính quy được áp dụng rộng

rãi vì tính chất dễ hiểu, mềm dẻo, tốc độ tính tốn nhanh, dễ thu hút cá nhân trong
cơng việc thiết kế và có thể thu được một lời giải tối ưu tương đối phù hợp với
những yêu cầu thực tế của kỹ thuật. Phương pháp không chính quy bao gồm việc
kiểm tra quá tải, phân tích độ nhạy và thành lập sơ đồ.
1.3.

Mục đích nghiên cứu
Đề tài:“ Quy hoạch phát triển lưới điện” được thực hiện nhằm mục đích

khảo sát lưới điện mà cụ thể hóa là tuyến 476 Orion trong lưới điện Việt Nam. Từ
đó đưa ra biện pháp quy hoạch phát triển tuyến 476 Orion trong lưới điện Việt Nam.
Đi sâu vào, tác giả nghiên cứu phương pháp quy hoạch bù công suất phản kháng
trên lưới điện để từ đó đánh giá các thơng số kỹ thuật của đề tài có phù hợp với u
cầu thực tiễn khơng.
1.4.

Nhiệm vụ đề tài nghiên cứu
Bài tốn quy hoạch phát triển lưới điện là một bộ phận quan trọng trong quy

hoạch năng lượng. Sau thời gian tìm hiểu và nghiên với nhiều phương pháp quy
Trang 11