Nghiên Ứu Á Giải Pháp Nâng Ao Hất Lượng Điện Năng Trong Lưới Điện Phân Phối.pdf

bộ giáo dục và đào tạo
tr-ờng đại học bách khoa hµ néi
-------------------------------

LÊ NGỌC HUY

ĐỀ TÀI :
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT
LƯỢNG ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

luËn văn thạc sĩ K THUT
chuyên ngành : hệ thống điện

ng-ời h-íng dÉn khoa häc: pgs.TS. ĐẶNG QUỐC THỐNG

hµ néi - 2014

17066749485144679778d-4a45-43b6-9aef-b61d7bf8db10
17066749485149a7544e6-119f-4e67-82e7-da123b6618c5
1706674948514edfe85fc-5986-49ed-ae5d-ae9db994882c


LUN VN TT NGHIP

Lời cam đoan
Kính th-a các thầy cô giáo, các đồng nghiệp và các bạn đọc!
Sau một thời gian dài tìm hiểu, nghiên cứu đ-ợc sự giúp đỡ của thầy
giáo h-ớng dẫn trực tiếp và sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, cùng với các bạn
đồng nghiệp tôi đà hoàn thành Luận văn nghiên cứu này. Tôi cam đoan bản
luận văn do tôi thực hiện. Các số liệu thống kê, báo cáo, các tài liệu khoa học
trong Luận văn đ-ợc sử dụng của các công trình khác đà nghiên cứu, đ-ợc chú

thích đầy đủ, đúng quy định.
Tác giả luận văn

Lờ Ngc Huy

Lấ NGC HUY - 2012B


LUN VN TT NGHIP

MC LC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Mở đầu
CHNG 1.TNG QUAN V CHT LNG ĐIỆN NĂNG

1
1

1.1. Sự cần thiết quan tâm đến chất lượng điện năng

1

1.2. Định nghĩa chất lượng điện năng

2

1.3. Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng điện năng.

2

1.3.1. Tần số

2

1.3.1.1. Độ lệch tần số

2

1.3.1.2. Ảnh hưởng của sự thay đổi tần số

3

1.3.2. Điện áp nút phụ tải

4

1.3.3.1. Độ lệch điện áp

4

1.3.2.2. Dao động điện áp

7

1.3.2.3. Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối

8

1.3.2.4. Ảnh hưởng của điện áp đến sự làm việc của phụ tải

10

1.3.3. Độ khơng sin
1.3.3.1. Sóng hài

13

1.3.3.2. Các nguồn tạo sóng hài

14

1.3.3.3. Ảnh hưởng của sóng hài

16

LÊ NGỌC HUY - 2012B

13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1.3.4. Độ không đối xứng

23

1.3.4.1. Nguyên nhân

23

1.3.4.2. Ảnh hưởng của không đối xứng lưới điện

25

CHƯƠNG 2.CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN

29

NĂNG

2.1. Tổng quan về lưới phân phối

29

2.1.1. Khái niệm chung

29

2.1.2. Cấu trúc lưới phân phối

29

2.2. Nhóm các biện pháp tổ chức quản lý vận hành

31

2.3. Nhóm các biện pháp kỹ thuật

32

2.3.1. Điều chỉnh điện áp trong lưới phân phối

33

2.3.2. Bù công suất phản kháng

35

2.3.2.1. Quan hệ giữa công suất phản kháng và điện áp

35

2.3.2.2. Nguyên tắc bù công suất phản kháng

36

2.3.2.3. Phương pháp bù công suất phản kháng

37

2.3.3.Nâng cao chất lượng điện năng bằng cách khử sóng hài

40

2.3.2.1.Dùng cuộn kháng triệt sóng hài

40

2.3.2.2.Dùng các mạch lọc

43

2.3.4. Đối xứng hóa lưới điện

44

2.3.4.1. Đối xứng hóa bằng các phần tử tĩnh

44

2.3.4.2. Đối xứng hóa bằng máy điện quay

55

CHƯƠNG3. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI VÀ HIỆN
TRẠNG LƯỚI ĐIỆN HUYỆN KIM ĐỘNG

57

3.1.Giới thiệu hồn cảnh chính trị, địa lý, kinh tế xã hội

57

3.1.1.Điều kiện tự nhiên – Vị trí địa lý

57

3.1.2. Dân số

57

LÊ NGỌC HUY - 2012B


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

3.1.3. Tình hình phát triển kinh tế xã hội

57

3.1.3.1. Tình hình phát triển kinh tế năm 2012

57

3.1.3.2. Kết quả cụ thể trên các ngành và lĩnh vực kinh tế

58

3.1.3.3. Lĩnh vực văn hóa xã hội

59

3.1.3.4.Định hướng phát triển kinh tế trong giai đoạn 2010 – 2015

59

3.2. Hiện trạng cung cấp điện huyện Kim Động

60

3.2.1. Nguồn điện

60

3.2.1.1. Các trạm 110kV

60

3.2.1.2. Các trạm biến áp trung gian

60

3.2.2. Lưới trung áp

61

CHƯƠNG 4. SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT TÍNH PHÂN BỐ

64

CƠNG SUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN
TRUNG ÁP HUYỆN KIM ĐỘNG

4.1. Tỉng quan vỊ phÇn mỊm PSS/ADEPT

64

4.1.1. Các chức năng cơ bản của phần mềm

64

4.1.2. Các cửa sỉ øng dơng cđa PSS/ADEPT

65

4.2. Sư dơng phÇn mỊm PSS/ADEPT tính phân b công suất l-ới

67

điện trung ỏp huyện Kim Động
4.2.1. Tính phân b công suất trên các đ-ờng dây trung áp huyện

67

Kim Động
4.2.1.1. Dữ liệu phục vụ tính toán

67

4.2.1.2. Khai báo, nhập dữ liệu và tính toán trên phền mềm

67

PSS/ADEPT 5.0

4.2.2. Tổng hợp kết quả tính toán trên l-ới điện trung áp huyện

81

Kim Động
4.3.ỏnh giỏ cht lng in ỏp và giải pháp nâng cao chất lượng
điện áp lưới trung áp huyện Kim Động

LÊ NGỌC HUY - 2012B

83


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

4.4. Xác định vị trí và dung lượng bù để nâng cao chất lượng điện

85

áp lộ 971TG Kim Động
4.4.1. Bù công suất phản kháng theo yêu cầu kỹ thuật.

85

4.4.2. Đánh giá chỉ tiêu kỹ thuật cho các phương án.

87

4.4.3. Đánh giá chỉ tiêu kinh tế cho các phng ỏn.

93

Kết luận và kiến nghị

97

Tài liệu tham khảo

99

Ph Lc

Lấ NGỌC HUY - 2012B


LUN VN TT NGHIP

Danh mục các chữ viết tắt
GDP

Tổng sản phÈm quèc néi

CNXD

Công nghiệp xây dựng

TMDV

Thương mại dịch vụ

TTCN

Tiểu thủ cụng nghip

TG

Trạm biến áp trung gian

GD-T

Giỏo dc o to

TSVM

Trong sch vng mnh

BAPP

Biến áp phân phối

MBA

Máy biến áp

ĐZ

Đ-ờng dây

PSS/ADEPT
NPV

Phần mềm tính toán và phân tích l-ới điện
Giỏ tr hin ti thun

Lấ NGỌC HUY - 2012B


LUN VN TT NGHIP

Danh mục các bảng
1.
2.

Bng 2.1 Cụng sut bù ứng với bậc cộng hưởng.
Bảng 3.1 Tình trạng vận hành các trạm biến áp 110 kV huyện Kim Động

3.

B¶ng 3.2 Tình trạng mang tải các trạm biến áp trung gian

4.
5.
6.
7.

Bảng 3.3 Thông kê đ-ờng dây trung áp huyn Kim ng
Bảng 3.4 Thống kê cụng sut t v chiu di của các đ-ờng dây trung áp
Bng 3.5 Hin trng ti của các trạm biến áp lộ 971TG Kim Động
B¶ng 4.1Kết quả phân tích đường dây 10kV lộ 971TG Kim Động khi
phụ tải cực đại

B¶ng 4.2Thống kê nút có độ lệch điện áp không nằm trong giới hạn cho
php lộ 971TG Kim Động và lộ 375E28.7 khi phụ tải cực đại.
B¶ng 4.3 Kết quả phân tích đường dây 10kV lộ 971TG Kim Động khi
phụ tải cực tiểu
B¶ng 4.4 Thống kê độ lệch điện áp các nút trên lưới trung áp huyện Kim
Động khi phụ tải cực tiểu.
Bảng 4.5 Tổng hợp kết quả tính tốn trên lưới trung áp huyện Kim
Động
B¶ng 4.6 Thống kê độ lệch điện áp các nút trên lộ 375E28.7 sử dụng
điều áp dưới tải khi phụ tải cực đại.
Bảng 4.7 Vị trí, dung lượng bù

8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.

Bảng 4.8 Thống kê nút có độ lệch điện áp khơng nằm trong giới hạn cho
php 971TG Kim Động theo các phương án bù.

Bảng 4.9 Thống kê đoạn dây cần nâng tiết diện lộ 971TG Kim Động
Bảng 4.10 Kết quả phân tích đường dây sau khi bù công suất phản kháng
và nâng tiết diện lộ 971TG Kim Động
Bảng 4.11 Thống kê độ lệch điện áp các nút lộ 971TG Kim Động khi kết
hợp bù công suất phản kháng và nâng tiết diện dây
Bảng 4.12 Vị trí và dung lượng bù theo phương án 2
Bảng 4.13 Thống kê độ lệch điện áp các nút lộ 971TG Kim Động khi
bù 100% công suất phản kháng tại các vị trí bù.
Bảng 4.14 C¸c sè liƯu dïng khi tiến hành phân tích kinh tế.
Bng 4.15 Kt qu phõn tích NPV khi kết hợp bù và nâng tiết diện dây
Bảng 4.16 Kết quả phân tích NPV khi bù 100% cơng suất phản kháng
tại vị trí bù.

LÊ NGỌC HUY - 2012B


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.

13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.

DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Miền chất lượng điện áp
Hình 1.2 Miền chất lượng điện áp ứng chế độ max và min phụ tải.
Hình 1.3 Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối
Hình 1.4 Tiêu chuẩn điện áp theo 1.8.5
Hình 1.5 Tiêu chuẩn điện áp theo 1.8.5 trục ngang
Hình 1.6 Đặc tính của đèn sợi đốt.
Hình 1.7 Sự phụ thuộc của P, Q vào điện áp
Hình 1.8 Các bậc sóng hài
Hình 1.9 Hiện tượng từ trễ và bão hịa mạch từ làm mo dạng
sóng dịng điện.
Hình 1.10 Sự phụ thuộc của tổn thất cơng suất ∆Pd và giá trị hiệu
dụng của dòng điện Ie vào độ mo
Hình 1.11 Sự suy giảm cơng suất máy biến áp phụ thuộc vào
tỷ phần phụ tải phi tuyến trong mạng.
Hình 1.12 Sự phụ thuộc của tổn thất điện năng vào các hệ số

KĐX
Hình 2.1 Lưới phân phối hình tia khơng phân đoạn
Hình 2.2 Lưới phân phối hình tia có phân đoạn
Hình 2.3 Lưới điện kín vận hành hở
Hình 2.5 Sơ đồ đơn tuyến và sơ đồ tương đương LC
Hình 2.6 Tổng trở của mạng điện khi lắp cuộn cảm triệt hài
Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý của bộ lọc tích cực
Hình 2.8 Trường hợp tải ba pha khơng đối xứng nối tam giác.
H×nh 2.9 Trường hợp tải ba pha khơng đối xứng nối sao
H×nh 2.10 Mơ hình hóa phụ tải 3 pha khơng đối xứng bất k
H×nh 2.11 Sơ đồ đối xứng hóa một phần tử
H×nh 2.12 Sơ đồ đối xứng hai phần tử
H×nh 2.13 Sơ đồ đối xứng hóa ba phần tử
H×nh 3.1 Sơ đồ một sợi l 471E28.2

26. Hình 4.1 Màn hình giao diện ch-ơng trình PSS/ADEPT
29. H×nh 4.2 Hiển thị kết quả phân tích đường dây 10kV lộ 971TG Kim
Động khi phụ tải cực đại

LÊ NGỌC HUY - 2012B


LUN VN TT NGHIP

Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài
Sau hơn 20 năm mở cửa, đổi mới Việt Nam đà thu đ-ợc nhiều thành tựu
to lớn trong công cuộc xây dựng và bảo vệ tổ quốc, đặc bit về phát triển kinh
tế, xà hội và chính trị. Cùng với sự ph¸t triĨn cđa nỊn kinh tÕ - x· héi, nhu cầu
sử dụng điện của n-ớc ta ngày càng tăng nhanh, việc đảm bảo cung cấp điện

an toàn, liên tục, ổn định và đảm bảo chất l-ợng điện năng cao là tiêu chí quan
trọng hàng đầu của ngành điện n-ớc ta.
Sau khi Việt Nam ra nhập WTO, các nhà đầu t- n-ớc ngoài đà đầu tvào Việt Nam ở nhiều lĩnh vực, chủ yếu là lĩnh vực công nghiệp nên nhu cầu
cung cấp điện với chất l-ợng cao. Do ú vic nâng cao chất lượng điện năng
đặc biệt là trong lưới điện phân phối mang một ý nghĩa chiến lược.
Từ những lý do đó luận văn đã chọn đề tài “ Nghiên cứu các giải
pháp nâng cao chất lượng điện năng trong li in phõn phi
2. Mục đích nghiên cứu của luận văn
C s lý thuyt v li phõn phi, cỏc vấn đề về chất lượng điện năng
của lưới phân phối. Trong phạm vi luận văn này chủ yếu nghiên cứu về chất
lượng điện áp, các phương pháp đánh giá và biện pháp nâng cao chất lượng
điện áp. Áp dụng tính tốn chất lượng điện áp bằng máy tính cho một li
in c th
3. Đối t-ợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
i tng nghiờn cu chung ca ti tập trung chủ yếu ở lưới phân
phối đó là các lộ xuất tuyến đường dây trung áp của TBA 110 kV. Trong điều
kiện thời gian có hạn luận văn chủ yếu nghiên cứu các vấn đề về chất lượng
điện năng trong lưới trung áp, các lưới điện phân phối hình tia hay lưới điện
kín nhưng vận hành hở và áp dụng đánh giá thực tế cho lưới điện trung thÕ
§iƯn lc Kim ng
Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán trào l-u c«ng suÊt và đánh
LÊ NGỌC HUY - 2012B


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

giá chất lượng điện áp lưới điện trung áp huyện Kim Động.
4. ý nghÜa khoa häc vµ tính thực tiễn của đề tài
4.1. ý nghĩa khoa học
Vn đề nâng cao chất lượng điện cho php cải thiện chế độ làm việc kinh

tế của các thiết bị điện, đồng thời cho php tiết kiệm điện năng, một nhiệm vụ
cấp bách mang tính tồn cầu nhất là trong điều kiện thị trường điện cạnh
tranh. Việc áp dụng khoa học công nghệ để nâng cao chất lượng điện như việc
sử dụng các thiết bị bù vào lưới phân phối được triển khai mang lại hiệu quả
rất cao.
4.2. TÝnh thùc tiÔn của đề tài
Đề tài nghiên cứu xuất phát từ nhu cầu thực tế của l-ới điện trung áp
huyn Kim ng, do đó kết quả mang tính thực tiễn, có thể áp dụng và nhân
rộng r rÃi.
* Các nội dung chủ yÕu:
- Tổng quan về chất lượng điện năng và các tiêu chuẩn đánh giá chất
lượng điện năng
- Đưa ra các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng.
- Tìm hiểu các đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội. Đánh giá hiện trạng
nguồn điện, lưới điện trung áp huyện Kim ng.
- Sử dụng phần mềm pss/adept để tớnh phõn b công suất và đánh
giá chất lượng điện áp lưới điện trung áp huyện Kim Động
- Thống kê các nút có điện áp vi phạm tiêu chuẩn.
- Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính cơng suất phản kháng, đánh giá
hiệu quả phương phỏp bự.
- Đề xuất các giải pháp nõng cao cht lượng điện năng, nâng cao điện
áp nút, loại trừ số nút vi phạm tiêu chuẩn độ lệch điện áp l-íi ®iƯn trung ¸p
huyện Kim Động.

LÊ NGỌC HUY - 2012B


LUN VN TT NGHIP

Sau một thời nghiên cứu, đến nay luận văn đà hoàn thành. Em xin chân

thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn Hệ thống điện - Tr-ờng Đại học Bách
khoa Hà Nội, các bạn đồng nghiệp, Điện lực Kim ng, đà tạo điều kiện
giúp đỡ trong quá trình nghiên cứu và đặc biệt xin cảm ơn thầy giáo PGS.TS.
NG QUC THNG đà tận tình chỉ bảo h-ớng dẫn em trong quá trình
nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Do điều kiện thực hiện luận văn có hạn, khối l-ợng công việc lớn và kiến
thức thực tế cũng nh- lý luận còn nhiều hạn chế nên nội dung luận văn không
tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong sự tham gia, góp ý của các thầy, cô và
các bạn đồng nghiệp để công trình nghiên cứu nhanh chóng phát huy hiệu quả
cao trong thực tiễn, cũng nh- giúp em tiếp tục củng cố và nâng cao trình độ cđa
m×nh.

LÊ NGỌC HUY - 2012B


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
1.1. Sự cần thiết phải quan tâm đến chất lượng điện năng
Các công ty điện lực Việt Nam và các khách hàng tiêu thụ điện ngày
càng quan tâm đến chất lượng điện năng. Lý do của sự quan tâm đó là:
Ngày càng có nhiều thiết bị điện nhạy cảm với sự thay đổi của chất
lượng điện năng hơn so với các thiết bị trong quá khứ. Rất nhiều thiết bị điện
mới có chứa bộ vi xử lý, vi điều khiển, thiết bị điện tử cơng suất. Chính vì vậy
trong q trình hoạt động chúng rất nhạy với các vấn đề liên quan đến chất
lượng điện năng là độ lệch điện áp, tần số và dòng điện.
Khách hàng sử dụng điện ngày càng am hiểu về những vấn đề liên
quan đến chất lượng điện năng, họ nắm được thông tin tốt hơn về những hiện
tượng mất điện, sụt áp, quá độ do đóng cắt điện. Với những thiết bị theo dõi

tại chỗ, khách hàng là phụ tải công nghiêp dễ dàng nhận ra những sự cố gây
biến động rất nhỏ các thơng số điện áp, tần số. Từ đó đưa ra những thử thách
đối với những người sản xuất và cung cấp điện phải không ngừng cải thiện
chất lượng điện năng.
Chất lượng điện được đảm bảo nếu thiết bị dùng điện được cung cấp
điện năng với với tần số định mức của hệ thống điện và với điện áp định mức
của thiết bị đó. Nhưng việc đảm bảo tuyệt đối ổn định hai thơng số này trong
suốt q trình làm việc của thiết bị là không thể thực hiện được do các nhiễu
loạn thường xuyên xảy ra trong hệ thống, do sự phân phối không đều điện áp
trong mạng điện và do chính q trình làm việc của các thiết bị ở các điểm
khác nhau là hoàn toàn ngẫu nhiên. Cho nên chất lượng điện năng khơng có
giá trị tuyệt đối với các thông số và chúng được coi là đảm bảo nếu tần số và
điện áp biến đổi trong phạm vi cho phép quanh mức chuẩn đã quy định.
Thực tế cho thấy chất lượng cung cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể bởi
chất lượng điện áp cung cấp cho khách hàng, nó bị tác động bởi các thơng số

LÊ NGỌC HUY - 2012B

Page 1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

trên đường dây khác nhau. Có thể có các dạng như: sự biến đổi dài hạn của
điện áp so với điện áp định mức, điện áp thay đổi đột ngột, những xung dốc
dao động hoặc điện áp ba pha khơng cân bằng. Hơn nữa tính khơng đồng đều
như tần số thay đổi, sự khơng tuyến tính của hệ thống hoặc trở kháng phụ tải
sẽ làm méo dạng sóng điện áp, các xung nhọn do các thu lơi sinh ra cũng có
thể được lan truyền trong hệ thống cung cấp. Chính vì vậy mà rất cần nâng
cao hiểu biết về chất lượng điện năng trong ngành điện cũng như khách hàng,

đặc biệt là khách hàng lớn.
1.2. Định nghĩa chất lượng điện năng.
Có nhiều cách hiểu, cũng như cách định nghĩa khác nhau về chất lượng
điện năng tùy thuộc vào quan điểm của người đánh giá.
Ở trong luận văn này,chất lượng điện năng được hiểu là những vấn đề
liên quan đến sự biến động của tần số hoặc điện áp mà có thể dẫn đến việc
hoạt động kém hiệu quả hoặc hư hỏng thiết bị của khách hàng hoặc của đơn
vị cung ứng điện. [1]
1.3. Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng điện năng.
1.3.1. Tần số
1.3.1.1. Độ lệch tần số:
Là hiệu số giữa giá trị tần số thực tế và tần số định mức: (f - fn ) gọi là
độ lệch tần số. Độ lệch tần số có thể biểu thị dưới dạng độ lệch tương đối:
Δf (%) =

f - fn
100 (%);
fn

(1.1)

Chất lượng điện đảm bảo khi độ lệch tần số nằm trong giới hạn cho
phép: ∆fmin ≤ ∆f ≤ ∆fmax có nghĩa là tần số phải ln nằm trong giới hạn:
fmin ≤ f ≤ fmax.
Tần số định mức trong hệ thống điện quốc gia là 50Hz. Trong điều kiện
bình thường, tần số hệ thống điện được dao động trong phạm vi 0,2Hz so
với tần số định mức. Trường hợp hệ thống điện chưa ổn định, tần số hệ thống

LÊ NGỌC HUY - 2012B

Page 2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

điện được dao động trong phạm vi 0,5Hz so với tần số định mức
Trong trường hợp tần số thay đổi nhanh với tốc độ lớn hơn 0,1%/s, sự
biến đổi đó gọi là dao động tần số. Một trong những nguyên nhân gây ra dao
động tần số là sự thay đổi đột ngột các tham số của hệ thống điện như khi xảy
ra ngắn mạch, q trình đóng cắt tải. [3]
1.3.1.2. Ảnh hưởng của độ lệch tần số:
Khi có sự thay đổi tần số có thể gây ra một số hậu quả xấu ảnh hưởng
đến sự làm việc của các thiết bị điện và hệ thống điện.
a) Với thiết bị điện.
Các thiết bị được thiết kế và tối ưu ở tần số định mức, biến đổi tần số
dẫn đến giảm năng suất làm việc của thiết bị.
Làm giảm hiệu suất của thiết bị điện ví dụ như đối với động cơ vì khi
tần số thay đổi sẽ làm tốc độ quay thay đổi, ảnh hưởng đến năng suất làm việc
của các động cơ. Khi tần số tăng lên, công suất tác dụng tăng và ngược lại.
b) Đối với hệ thống điện
Biến đổi tần số ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các thiết bị
tự dùng trong các nhà máy điện, có nghĩa là ảnh hưởng đến chính độ tin cậy
cung cấp điện. Tần số giảm có thể dẫn đến ngừng một số bơm tuần hoàn trong
nhà máy điện, tần số giảm nhiều có thể dẫn đến ngừng tổ máy.
Thiết bị được tối ưu hoá ở tần số 50 Hz, đặc biệt là các thiết bị có cuộn
dây từ hoá như máy biến áp.
Làm thay đổi trào lưu công suất của hệ thống, tần số giảm thường dẫn
đến tăng tiêu thụ công suất phản kháng, đồng nghĩa với thay đổi trào lưu công
suất tác dụng và tăng tổn thất trên các đường dây truyền tải.
Tần số nằm trong giới hạn nguy hiểm năng suất của các thiết bị điện giảm,

hệ thống mất ổn định, xuất hiện sự cộng hưởng làm cho các máy phát, động cơ
bị rung mạnh và có thể bị phá hỏng.
Ngồi ra sự biến đổi của tần số cịn phá hoại sự phân bố cơng suất, kinh
LÊ NGỌC HUY - 2012B

Page 3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

tế trong hệ thống điện.
Tần số thay đổi là do có sự sai lệch về momen điện và momen cơ trên
trục máy phát. Do vậy những vấn đề về điều chỉnh sự cân bằng momen này
được thực hiện tại các nhà máy điện. Trong phạm vi nghiên cứu về lưới điện
phân phối ta coi tần số là không đổi và đi sâu nghiên cứu các vấn đề về điện
áp do chúng là một đại lượng biến đổi ở mọi điểm trên lưới điện và ảnh
hưởng đến chất lượng điện năng.
1.3.2. Điện áp nút phụ tải.
1.3.2.1. Độ lệch điện áp
a) Độ lệch điện áp tại phụ tải
Là giá trị sai lệch giữa điện áp thực tế U trên cực của các thiết bị điện
so với điện áp định mức Un của mạng điện và được tính theo cơng thức:
=

U - Un
. 100 (%);
Un

(1.7)

Độ lệch điện áp  phải thỏa mãn điều kiện: - ≤  ≤ + trong đó : -, +
là giới hạn dưới và giới hạn trên của độ lệch điện áp.
Độ lệch điện áp được tiêu chuẩn hóa theo mỗi nước. Ở Việt Nam quy
định:
-Trong chế độ vận hành bình thường điện áp vận hành cho phép tại
điểm đấu nối được phép lệch so với điện áp danh định như sau:
-Tại điểm đấu nối với Khách hàng sử dụng điện là 5%;
- Tại điểm đấu nối với nhà máy điện là +10% và -5%.
Trong chế độ sự cố đơn lẻ hoặc trong q trình khơi phục vận hành ổn
định sau sự cố, cho phép độ lệch điện áp tại điểm đấu nối với khách hàng sử
dụng điện bị ảnh hưởng trực tiếp bởi sự cố trong khoảng +5% và –10% so với
điện áp danh định.
-Trong chế độ sự cố nghiêm trọng hệ thống điện truyền tải hoặc khôi
phục sự cố, cho phép độ lệch điện áp trong khoảng  10% so với điện áp
danh định.
- Độ lệch cho chiếu sáng công nghiệp và công sở, đèn pha t rong
giới hạn: -2,5 % ≤ cp ≤ +5 %.
- Độ lệch cho động cơ -10 % ≤ cp ≤ +10 %.
LÊ NGỌC HUY - 2012B

Page 4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

- Các phụ tải còn lại. -5 % ≤ cp ≤ +5 %.
Với các sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải mặc dù không gây ra
mất điện cho khách hàng do đã được bảo vệ bởi các thiết bị bảo vệ như rơle,
máy cắt… Tuy nhiên hiện tượng sụt áp vẫn xảy ra. Do đó phải đảm bảo
không được tăng quá 110 % điện áp danh định ở các pha không bị sự cố đến

khi sự cố bị loại trừ … Ngoài ra bên cung cấp và khách hàng cũng có thể thoả
thuận trị số điện áp đấu nối, trị số này có thể cao hơn hoặc thấp hơn các giá trị
được ban hành. [3],[6]
b) Độ lệch điện áp trong lưới hạ áp
Lưới phân phối hạ áp cấp điện trực tiếp cho hầu hết các thiết bị điện.
Trong lưới phân phối hạ áp các thiết bị điện đều có thể được nối với nó cả về
khơng gian và thời gian (tại bất kỳ vị trí nào, bất kỳ thời gian nào). Vì vậy trong
tồn bộ lưới phân phối hạ áp điện áp phải thỏa mãn tiờu chun: - +.

Trạm phân phối
B

L-ới hạ áp
A
UH

B



Miền CLĐA



A
2

3

Pmin

1

P
Pmax

Miền CLĐA
UH2





Hỡnh 1.1

UH1

Hỡnh 1.2

Ta thy rng cú hai vị trí và hai thời điểm mà ở đó chất lượng điện áp
đáp ứng yêu cầu thì tất cả các vị trí cịn lại và trong mọi thời gian sẽ đạt yêu
cầu về độ lệch điện áp. Đó là điểm đầu lưới (điểm B) và điểm cuối lưới (điểm
A), trong hai chế độ max và chế độ min của phụ tải.
Phối hợp các yêu cầu trên ta lập được các tiêu chuẩn sau, trong đó quy

LÊ NGỌC HUY - 2012B

Page 5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ước số 1 chỉ chế độ max, số 2 chỉ chế độ min.
     A1   
 

   A2  
 

   B1  
      
B2


(1.8.1)

Từ đồ thị ta nhận thấy độ lệch điện áp trên lưới phải nằm trong vùng
gạch chéo, Hình 1.1, gọi là miền chất lượng điện áp.
Nếu sử dụng tiêu chuẩn (1.8.1) thì ta phải đo điện áp tại hai điểm A, B
trong cả chế độ phụ tải max và min.
Giả thiết tổn thất điện áp trên lưới hạ áp được cho trước, ta chỉ đánh giá
tổn thất điện áp trên lưới trung áp. Vì vậy ta có thể quy đổi về đánh giá chất
lượng điện áp chỉ ở điểm B là điểm đầu của lưới phân phối hạ áp hay điện áp
trên thanh cái 0,4 kV của trạm phân phối.
Ta có:
 A1  B1  U H1


 A2  B2   UH2

(1.8.2)

Thay vào (2.8.1) ta được:
 
 

 

 


 UH1   B1     UH1
 UH2   B2     UH2
  B1   
  B2   

Nếu hai bất phương trình đầu thỏa mãn vế trái thì hai bất phương trình
sau cũng thỏa mãn vế trái và nếu hai bất phương trình sau thỏa mãn vế phải
thì hai bất phương trình đầu cũng thỏa mãn vế phải hệ trên tương đương với:


     UH1  B1  




   UH2   B2  

(1.8.3)

Ta có thể vẽ được đồ thị biểu diễn theo tiêu chuẩn (1.8.3) trên Hình 1.2
ứng với hai chế độ công suất max và min của phụ tải.
Tiêu chuẩn này được áp dụng như sau:

LÊ NGỌC HUY - 2012B

Page 6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Khi cho biết UH trên lưới hạ áp ở hai chế độ max và min, ta lập đồ thị
đánh giá chất lượng điện như Hình 1.2. Sau đó đo điện áp trên thanh cái trạm
phân phối trong chế độ max và min, tính được  B1, B2. Đặt hai điểm này vào
đồ thị rồi nối bằng một đường thẳng.
1.3.3.2. Dao động điện áp
Dao động điện áp là sự biến thiên của điện áp xảy ra trong khoảng thời
gian tương đối ngắn. Được tính theo cơng thức:
ΔU =

U max - U min
100 (%) ;
Un

(1.2)

Tốc độ biến thiên từ U min đến Umax không quá 1%/s. Phụ tải chịu ảnh

hưởng của dao động điện áp không những về biên độ dao động mà cả về tần
số xuất hiện các dao động đó. Nguyên nhân chủ yếu gây ra dao động điện áp
là do các thiết bị có cosφ thấp và các phụ tải lớn làm việc đòi hỏi đột biến về
tiêu thụ công suất tác dụng và công suất phản kháng như: các lò điện hồ
quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn, …
Dao động điện áp được đặc trưng bởi hai thông số là biên độ và tần số
dao động. Trong đó, biên độ dao động điện áp có thể xác định theo biểu thức:
vk =

kQ
1 - kQ

100 (%);

(1.3)

Ở đây: k Q = Q - Tỷ lệ công suất phản kháng so với công suất định mức của
SBA

MBA;
Q - Lượng phụ tải phản kháng thay đổi đột biến, MVAr;
S BA - Công suất định mức của máy biến áp cấp cho điểm tải, MVA.
Như vậy, biên độ dao động điện áp sẽ phụ thuộc vào giá trị hệ số k Q.
Với cùng một sự biến đổi phụ tải Q như nhau, nếu công suất máy biến áp lớn
hơn thì mức độ dao động điện áp giảm, điều đó có nghĩa là máy biến áp có
cơng suất càng lớn thì mức độ dao động điện áp càng giảm, chất lượng điện
năng của hệ thống càng được đảm bảo. Tuy nhiên công suất của máy biến áp

LÊ NGỌC HUY - 2012B

Page 7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

càng lớn thì dẫn tới nhiều yếu tố bất lợi khác như tổn thất điện năng, dòng
ngắn mạch cũng lớn hơn… Vì vậy việc giảm biên độ dao động là bài tốn rất
phức tạp địi hỏi chúng ta phải phân tích kỹ lưỡng để làm dung hịa các
yếu tố trên.
Khi cần đánh giá sơ bộ dao động điện áp khi thiết kế cấp điện, ta có thể
tính toán gần đúng như sau:
U = ΔQ . 100 (%);
SN

(1.4)

Dao động điện áp khi lò điện hồ quang làm việc:
U =

SB
.100 (%);
SN

(1.5)

Trong đó:
Q - Lượng cơng suất phản kháng biến đổi của phụ tải;
SB - Công suất của máy biến áp lị điện hồ quang;
SN - Cơng suất ngắn mạch tại điểm có phụ tải làm việc.
Độ dao động điện áp được hạn chế trong miền cho phép, theo TCVN

quy định dao động điện áp trên cực các thiết bị chiếu sáng như sau:
ΔUcp = 1 +

6
Δt (%);
=1+
n
10

(1.6)

Trong đó:
N - là số dao động trong một giờ;
∆t - Thời gian trung bình giữa hai dao động (phút).
Nếu trong một giờ có một dao động thì biên độ được phép là 7 %. Đối
với các thiết bị có sự biến đổi đột ngột công suất trong vận hành chỉ cho phép
∆U đến 1,5 %. Còn đối với các phụ tải khác khơng được chuẩn hóa, nhưng
nếu ∆U lớn hơn 15 % thì sẽ dẫn đến hoạt động sai của khởi động từ và các
thiết bị điều khiển. [3]
1.3.2.3. Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối
Phân tích lưới phân phối với cấu trúc như hình vẽ sau:
LÊ NGỌC HUY - 2012B

Page 8