nghiên cứu tìm hiểu các phương pháp quy hoạch lưới phân phối điện

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
o0o



HÀ THANH TÙNG




NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP
QUY HOẠCH LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT










THÁI NGUYÊN 2011

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
o0o



HÀ THANH TÙNG


NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP
QUY HOẠCH LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN
Chuyên ngành: THIẾT BỊ, MẠNG VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN
Mã số: 60.52.50


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT




Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. TRẦN BÁCH

THÁI NGUYÊN - 2011





Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Hà Thanh Tùng
Ngày tháng năm sinh: Ngày 08 tháng 04 năm 1986
Nơi sinh: Huyện Thọ Xuân - Tỉnh Thanh Hóa
Nơi công tác: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện
Khoá học: 2009 – 2011
Ngày giao đề tài:
Ngày hoàn thành đề tài:

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TÌM HIỂU CÁC PHƢƠNG PHÁP QUY HOẠCH LƢỚI
PHÂN PHỐI ĐIỆN
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS - TS Trần Bách
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC
KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN





PGS - TS Trần Bách
HỌC VIÊN





Hà Thanh Tùng
DUYỆT BAN GIÁM HIỆU




KHOA SAU ĐẠI HỌC

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Lời cam đoan


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những vấn đề được trình bày trong bản luận văn này là
những nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu và bài báo của
các tác giả trong và ngoài nước đã được xuất bản. Tôi xin hoàn toàn chịu trách
nhiệm nếu có sử dụng lại kết quả của người khác.


Tác giả



Hà Thanh Tùng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Mục lục
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ
Trang
Mở đầu
1
Chương 1. Giới thiệu chung về lưới điện phân phối
4
1.1. Khái niệm chung

4
1.2. Nhiệm vụ của lưới điện phân phối
5
1.3. Một số đặc điểm và phân loại lưới phân phối
5
1.3.1. Một số đặc điểm của lưới phân phối
5
1.3.2. Phân loại lưới phân phối trung áp
5
1.4. Các chỉ tiêu và tiêu chuẩn đánh giá mạng lưới phân phối
6
1.5. Các phần tử trong lưới điện phân phối
6
1.6. Phương pháp nối đất cuộn trung tính MBA và nối đất trung
tính cuộn trung áp MBA nguồn.

7
1.6.1. Phương pháp nối đất cuộn trung áp
7
1.6.2. Nối đất trung tính cuộn trung áp của máy biến áp nguồn
7
1.7. Sơ đồ lưới điện phân phối
10
1.7.1. Phương án nối dây trong mạng điện phân phối
10
1.7.2. Áp dụng các phương pháp nối dây trong lưới điện phân phối
11
1.8. Trạm biến áp phân phối
18
1.9. Hệ thống phân phối điện tại Việt Nam

19
1.9.1. Tình hình phát triển lưới điện phân phối của nước ta
19
1.9.2. Tình hình phát triển phụ tải điện
20
Chương 2. Các phương pháp chung về quy hoạch và thiết kế lưới điện
21
2.1. Tổng quan về các phương pháp quy hoạch và thiết kế lưới điện 46
21
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Mục lục
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quy hoạch hệ thống phân phối 52
23
2.2.1. Dự báo phụ tải 52
23
2.2.2. Mở rộng trạm biến áp 52
24
2.3. Mô hình quy hoạch mở rộng lưới phân phối 57
30
2.4. Quy hoạch hệ thống phân phối tương lai 69
32
2.4.1. Yếu tố kinh tế 69
32
2.4.2. Yếu tố công nghệ 72
32
2.5. Dự đoán tương lai của quy hoạch lưới phân phối 78
33
2.5.1. Tăng tâm quan trọng của việc quy hoạch 78
33
2.5.2. Tác động của quản lý phụ tải 79

33
2.5.3. Chi phí / Lợi ích
34
2.5.4. Công cụ quy hoạch mới
34
Chương 3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn trong lưới điện phân phối
35
3.1. Các loại chi phí cho lưới điện
35
3.1.1. Chi phí vốn đầu tư ban đầu V
0
[đ]
35
3.1.2. Chi phí hoạt động và bảo dưỡng HBt[đ]
36
3.1.3. Chi phí cho tổn thất công suất và tổn thất điện năng
37
3.1.4. Chi phí cho độ tin cậy
39
3.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn trong lưới điện phân phối
40
3.2.1. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khi lựa chọn dây dẫn
40
3.2.2. Chỉ tiêu kinh tế khi lựa chọn tiết diện dây dẫn.
42
3.3. Các điều kiện kỹ thuật 84
51
3.3.1 Phát nóng lâu dài dây dẫn .
51
3.3.2 Phát nóng dây dẫn cáp khi ngắn mạch

54
3.3.3. Tổn thất vầng quang
55
3.2.4 Độ bền cơ học của dây trên không
56
3.3.5. Tổn thất điện áp
56
Chương 4. Tính toán áp dụng
58
4.1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn của đường dây trên không theo

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Mục lục
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
khoảng chia kinh tế ………………………………………………………
59
4.1.1. So sánh giữa các phương pháp lựa chọn tiết diện dây dẫn …
59
4.1.2. Xây dựng đồ thị lựa chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng chia
kinh tế ……………………………………………………………………….

60
4.1.3. Giới thiệu chương trình tính Khoảng chia kinh tế của dây dẫn
62
4.1.4. Ví dụ tính toán dòng điện giới hạn giữa hai tiết diện dây dẫn
64
4.2. Xây dựng đồ thị tổn thất điện áp của đường dây trung áp trên
không ……………………………………………………………………….

67
4.2.1. Kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho

phép …………………………………………………………………………

67
4.2.2. Xây dựng đồ thị tổn thất điện áp …………………………
68
4.3. Ứng dụng lựa chọn tiết diện dây dẫn cho lưới điện 22kV trạm
E64 – Thành phố Thái Nguyên …………………………………………

72
4.3.1. Giới thiệu về lưới điện phân phối thành phố thái nguyên ….
72
4.3.2. Lựa chọn tiết diện dây dẫn cho đường dây 475 xây mới …
75
4.4. Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT kiểm tra các thông số của
đường dây 475 với tiết diện đã chọn. ……………………………………
84
4.4.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT ………………
84
4.4.2. Nhập thông số tính toán của phụ tải xuất tuyến 475 (t = 7) …
91
4.4.3. Kết quả tính toán ……………………………………………
93
Kết luận …………………………………………………………………….
97
Tài liệu tham khảo………………………………………………………….
99
Phụ lục

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Danh mục bảng, hình vẽ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Cho ví dụ về hệ số hoạt động bảo dưỡng, khấu hao và vận hành.
Bảng 3.2: Hệ số tham gia vào đỉnh k
td
.
Bảng 3.3: J
KT
của Liên xô cũ.
Bảng 3.4: Chi phí HB và tổn thất điện năng.
Bảng 3.5: Nhiệt độ cho phép của dây dẫn – θcp , (
o
C)
Bảng 3.6: Giá trị k
qt
trong 5 ngày đêm của cáp cách điện giấy Uđm≤10kV.
Bảng 3.7: Hệ số xác định bởi nhiệt lượng làm nóng dây khi ngắn mạch và loại
dây cáp.
Bảng 3.8: Dòng ngắn mạch cho phép theo điều kiện ổn định nhiệt của cáp Ik- max.
Bảng 3.9: Tiết diện tối thiểu theo điều kiện vầng quang.
Bảng 3.10 Tiết diện nhỏ nhất (mm
2
) cho dây trần nhiều sợi.
Bảng 4.1: Dữ liệu xây dựng khoảng chia kinh tế cho khu vực A
Bảng 4.2: Thông số loại dây AC35 & AC50 ở cấp điện áp 22 kV của khu vực A
Bảng 4.3: Tổn thất điện áp ΔU% tính theo PL của dây dẫn ở cấp điện áp 22 kV

Bảng 4.4: Bảng giá thành đường dây 22 kV
Bảng 4.5: Dữ liệu xây dựng khoảng chia kinh tế, cấp điện áp 22 kV cho khu vực
thành phố Thái Nguyên
Bảng 4.6: Phụ tải đường dây 475
Bảng 4.7: Dòng điện giới hạn theo khoảng chia kinh tế của khu vực thành phố
Thái Nguyên ( cấp điện áp 22 kV)
Bảng 4.8: Hướng dẫn lựa chọn tiết diện dây dẫn theo khoảng chia kinh tế ( cấp
điện áp 22 kV – Thành phố Thái Nguyên )
Bảng 4.9: Thông số dây dẫn AC95
Bảng 4.10: Thông số trục dây số 2 - 475
Bảng 4.11: Thông số dây dẫn AC50 – Trục dây số 2
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Danh mục bảng, hình vẽ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Bảng 4.12: Thông số phụ tải trục dây dẫn số 3 - 475
Bảng 4.13: Thông số dây dẫn AC50 trục dây số 3 -475
Bảng 4.14: Thông số tính toán của phụ tải:
Bảng 4.15: Thông số đường dây trên PSS/Adept
Bảng 4.16: Tổng hợp tổn thất điện áp
Bảng 4.17: Kết quả tính toán dòng điện chạy trên các đoạn dây

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Danh mục bảng, hình vẽ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Lưới điện ba pha trung tính máy biến áp nối đất qua tổng trở.
Hình 1.2. Lưới điện ba pha và một dây trung tính.
Hình 1.3. Sơ đồ lưới phân phối trên không hình tia.
Hình 1.4. Sơ đồ lưới phân phối mạch vòng kín.
Hình 1.5. Cung cấp điện bằng hai đường dây song song.
Hình 1.6. Mạch liên nguồn.
Hình 1.7. Cung cấp điện thông qua trạm cắt.
Hình 1.8. Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung.
Hình 1.9. Sơ đồ hệ thống phân phối điện.
Hình 1.10. Sơ đồ lưới phân phối hạ áp và phương pháp cung cấp điện cho
phụ tải một pha.
Hình 1.11. Đường dây cung cấp kết hợp với chiếu sáng đường đi.
Hình 1.12. Sơ đồ trạm biến áp phân phối.
Hình 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến dự báo phụ tải

Hình 2.2. Nhân tố ảnh hưởng đến việc mở rộng trạm biến áp
Hình 2.3. Các yếu tố gây ảnh hưởng đến vị trí trạm biến áp
Hình 2.4. Tiến hành chọn vị trí trạm biến áp
Hình 2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến tổng chi phí của hệ thống phân phối mở rộng
Hình 2.6. Sơ đồ khối của quá trình lập kế hoạch phân phối
Hình 3.1. Quan hệ vốn tổn thất
Hình 3.2. Đường cong biểu diễn quan hệ Z = f(F)
Hình 3.3. Đồ thị khoảng chi kinh tế
Hình 3.4. Sơ đồ lưới điện có dự phòng và không dự phòng
Hình 3.5. Đồ thị đặc tính thời gian cắt
Hình 4.1. Đồ thị xác định khoảng chia kinh tế
Hình 4.2. Giao diện chính của chương trình tính lưới điện V6.7-2011
Hình 4.3. Giao diện nhập và hiển thị thông số tính toán
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Danh mục bảng, hình vẽ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Hình 4.4. Giao diện nhập dữ liệu tính toán khoảng chia kinh tế giữa hai dây dẫn
Hình 4.5. Đồ thị xác tổn thất điện áp ΔU% của dây dẫn ở cấp điện áp 22kV
Hình 4.6. Đồ thị xác tổn thất điện áp ΔU% của dây dẫn ở cấp điện áp 10kV
Hình 4.7. Đồ thị xác tổn thất điện áp ΔU% của dây dẫn ở cấp điện áp 35kV
Hình 4.8. Sơ đồ dự kiến thiết kế xuất tuyến 475 – Trạm E64 Đán
Hình 4.9. Đồ thị hướng dẫn lựa chọn tiết diện dây dẫn cấp điện áp 22 kV khu vực
thành phố Thái Nguyên
Hình 4.10. Sơ đồ dự kiến thiết kế xuất tuyến 475 – Trạm E64 Đán
Hình 4.11. Xác định thư viện dây dẫn
Hình 4.12. Thiết đặt thông số thuộc tính lưới điện
Hình 4.13. Thiết lập hằng số kinh tế của lưới điện.
Hình 4.14. Cài đặt thông số tính toán
Hình 4.15. Thiết lập tùy chọn tính toán
Hình 4.16. Hiển thị kết quả phân tích ngay trên sơ đồ
Hình 4.17. Kết quả tính trên cửa sổ progress view

Hình 4.18. Kết quả tính toán chi tiết từ phần report.
Hình 4.19. Sơ đồ nối dây lộ 475 mô phỏng trên phần mềm PSS/ADEPT
Hình 4.20. Sơ đồ thể hiện kết quả tính toán
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật - 1 - Mở đầu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
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 đòi hỏi cán bộ thiết kế - kỹ thuật, lựa chọn phương án (hay còn gọi là
sách lược) tối ưu để đạt được mục đích đề ra.
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 hoặc thiết bị đã lạc hậu hay hết hạn phục vụ). Lúc này phải thực
hiện cải tạo lưới điện để nâng cao khả năng tải và hiệu quả kinh tế. Có thể có nhiều
cách để tăng khả năng tải của lưới điện: Tăng tiết diện dây dẫn đường dây cũ, làm
thêm đường dây mới, tăng công suất trạm biến áp cũ, đặt 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.
Phương pháp quy hoạch hiện dùng ở nước ta chỉ thích hợp với lưới điện hình
tia, tuy nhiên hiện nay do yêu cầu của phụ tải, cần phải thiết kế lưới điện kín vận
hành hở và cao hơn trong tương lai, hệ thống phân phối điện cần có các phương
pháp thiết kế tích hợp.
Lưới điện phân phối trung áp thường có cấp điện áp là 6, 10, 22, 35 kV, phân
phối điện cho các trạm phân phối trung áp/ hạ áp và phụ tải trung áp. Các hộ phụ tải
nhận điện trực tiếp thông qua các trạm biến áp phân phối, Sự phát triển không
ngừng của phụ tải ngày càng đỏi hỏi cao về chất lượng năng lượng và độ tin cậy

cung cấp điện. Do đó ngay từ khâu thiết kế quy hoạch lưới điện phân phối cần phải
đặc biệt quan tâm một cách triệt để phương pháp phân tích kinh tế, lựa chọn tiết
diện dây dẫn sao cho phương án hợp lý và tối ưu nhất về mặt kinh tế - kỹ thuật,
thích hợp với nền kinh tế thị trường.
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật - 2 - Mở đầu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Luân văn có nội dung tìm hiểu, học tập và nắm được các phương pháp quy
hoạch để có thể vận dụng vào thực tế. Vận dụng có thể thực hiện được ngay là làm
các biểu bảng và đồ thị cho phép người làm quy hoạch chọn nhanh thiết bị và đánh
giá được chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của chúng.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu các phương pháp quy hoạch lưới điện phân phối với các cấp điện
áp đang dùng ở Việt Nam: 10-22-35 kV.
- Lập biểu bảng và xây dựng đồ thị cho phép chọn nhanh tiết diện dây dẫn
trong lưới điện phân phối.
- Quá trình nghiên cứu sẽ góp phần tăng nguồn tư liệu phục vụ cho công tác
học tập và giảng dạy trong trường.
3. Đối tượng nghiên cứu
Các đường dây phân phối cấp điện áp trung áp.
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết lưới điện phân phối, lý thuyết về các phương pháp quy
hoạch và thiết kế hệ thống điện, nghiên cứu về tính kinh tế trong việc lựa chọn tiết
diện dây dẫn và máy biến áp trong luới phân phối. Vận dụng các lý thuyết, xây
dựng biểu bảng cho phép người làm quy hoạch lựa chọn nhanh tiết diện dây dẫn đối
với lưới điện phân phối, rút ra các kết luận và kiến nghị.
5. Tên đề tài
“ Nghiên cứu tìm hiểu các phương pháp quy hoạch
lưới phân phối điện ” .
6. Bố cục luận văn
Luận văn thực hiện theo bố cục nội dung như sau:

Mở đầu
Chương 1: Giới thiệu về lưới điện phân phối
Chương 2: Các phương pháp chung về quy hoạch và thiết kế lưới điện
Chương 3: Lựa chọn tiết diện dây dẫn trong lưới điện phân phối
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật - 3 - Mở đầu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
Chương 4: Tính toán áp dụng. (Lập biểu bảng và xây dựng đồ thị cho
phép chọn nhanh tiết diện dây dẫn trong quy hoạch lưới điện phân phối)
Kết luận
Sau một thời gian nghiên cứu, đến nay luận văn đã hoàn thành. Tác giả xin
bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo
PGS.TS. Trần Bách. Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Hệ
thống điện - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và các thầy cô giáo trường Đại học
Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ trong suốt
quá trình tham gia khóa học. Xin chân thành cảm ơn Khoa sau đại học, bạn bè đồng
nghiệp và người thân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Do hạn chế về thời gian, trình độ nên luận văn không thể tránh khỏi sai sót.
Tác giả rất mong nhận được những chỉ dẫn, góp ý của các thầy giáo, cô giáo cũng
như các đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và chân thành cảm ơn!


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 4 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ LƢỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN

1.1. KHÁI NIỆM CHUNG
Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, các trạm biến áp, các đường dây
truyền tải và phân phối điện được nối với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản

xuất, truyền tải và phân phối điện năng.
Mặt khác hệ thống điện phát triển không ngừng trong không gian và thời gian
nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải, nhiều nhà máy điện có công suất
vừa và lớn đã và đang được xây dựng. Các nhà máy điện thường được xây dựng ở
những nơi gần nguồn nhiên liệu hoặc việc chuyên chở nhiên liệu thuận lợi, ít tốn
kém. Trong khi đó các trung tâm phụ tải lại ở xa, do vậy phải dùng lưới truyền tải
để chuyển tải điện năng đến các hộ phụ tải. Vì lý do kỹ thuật cũng như an toàn,
không thể cung cấp trực tiếp cho các phụ tải bằng lưới truyền tải, do vậy phải dùng l-
ưới điện phân phối.
Lưới điện phân phối thực hiện nhiệm vụ phân phối điện năng từ các trạm biến
áp trung gian, thanh cái nhà máy điện cung cấp cho các phụ tải như một địa phương,
một thành phố, quận, huyện có bán kính cung cấp điện nhỏ. Điện áp sử dụng thư-
ờng là 6, 10, 22, 35 kV và phân phối điện cho các trạm phân phối trung áp/ hạ áp,
phụ tải trung áp và lưới hạ áp cấp điện cho các phụ tải hạ áp 380/220 V. Lưới điện
phân phối có chiều dài tương đối lớn, đường dây phân nhánh, hình tia hoặc mạch
vòng cung cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ. Do đó những nguyên nhân ảnh hư-
ởng đến quá trình chuyển tải của lưới phân phối đều có liên quan trực tiếp đến các
hộ tiêu thụ.
Như vậy trong thiết kế và vận hành lưới phân phối cần phải đưa ra các phương
án sao cho đảm bảo được chất lượng năng lượng và có dự phòng hợp lý khi xảy ra
sự cố, nhằm giảm xác suất xảy ra sự cố và những thiệt hại về kinh tế đối với các hộ
tiêu thụ.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 5 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
1.2. NHIỆM VỤ CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Lưới điện phân phối trung áp và hạ áp làm nhiệm vụ phân phối trực tiếp
điện năng cho các hộ phụ tải và được phân cấp như sau:
- Lưới phân phối trung áp có các cấp điện áp: 6, 10, 22, 35 kV có nhiệm vụ
phân phối điện năng cho các trạm phân phối trung áp/ hạ áp và các phụ tải phía

trung áp.
- Lưới phân phối hạ áp có nhiệm vụ cung cấp điện năng cho các phụ tải phía
hạ áp với cấp điện áp: 380/ 220 V hay 220/110V.
1.3. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM PHÂN LOẠI LƢỚI PHÂN PHỐI
1.3.1. Một số đặc điểm của lƣới phân phối
- Lưới phân phối trực tiếp đảm bảo chất lượng điện áp cho phụ tải.
- Giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho các
hộ phụ tải: mỗi một sự cố trên lưới phân phối trung áp đều ảnh hưởng trực tiếp đến
sinh hoạt của nhân dân và các hoạt động kinh tế, xã hội.
- Tỷ lệ tổn thất điện năng rất lớn: khoảng (4050)% trên lưới phân phối.
- Hộ phụ tải sử dụng trực tiếp điện năng từ lưới phân phối nên vấn đề an toàn
điện rất quan trọng.
1.3.2. Phân loại lƣới phân phối trung áp
- Theo đối tượng địa bàn phục vụ:
+ Lưới phân phối thành phố.
+ Lưới phân phối nông thôn.
+ Lưới phân phối xí nghiệp.
- Theo thiết bị dẫn điện:
+ Lưới phân phối trên không.
+ Lưới phân phối cáp ngầm.
- Theo cấu trúc hình dáng:
+ Lưới phân phối hở (hình tia) có phân đoạn và không phân đoạn.
+ Lưới phân phối kín vận hành hở.
+ Hệ thống phân phối điện.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 6 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
1.4. CÁC CHỈ TIÊU VÀ TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ MẠNG LƢỚI PHÂN PHỐI
- Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng lưới phân phối:
+ Sự phục vụ đối với khách hàng.
+ Hiệu quả kinh tế đối với các doanh nghiệp điện.

- Các tiêu chuẩn đánh giá:
+ Chất lượng điện áp.
+ Độ tin cậy cung cấp điện.
+ Hiệu quả kinh tế (giá thành tải điện nhỏ nhất).
+ Độ an toàn đối với ngời và thiết bị.
+ Ảnh hưởng tới môi trường (cảnh quan, ảnh hưởng đến đường dây điện
thoại )
1.5. CÁC PHẦN TỬ TRONG LƢỚI PHÂN PHỐI
- Máy biến áp trung gian và máy biến áp phân phối.
- Thiết bị dẫn điện: đường dây điện bao gồm dây dẫn và phụ kiện.
- Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: máy cắt, dao cách ly, thiết bị chống sét, cầu chì,
hệ thống bảo vệ rơle, áp tô mát
- Thiết bị điều chỉnh điện áp: thiết bị điều áp dưới tải trong trạm trung gian,
thiết bị thay đổi đầu phân áp ngoài tải ở máy biến áp phân phối, tụ bù ngang, bù
dọc, thiết bị đối xứng hoá, thiết bị lọc sóng hài bậc cao
- Thiết bị đo lường: công tơ đo điện năng tác dụng, điện năng phản kháng,
đồng hồ đo điện áp, dòng điện , thiết bị truyền thông tin đo lường.
- Thiết bị giảm tổn thất điện năng: tụ bù.
- Thiết bị nâng cao độ tin cậy: thiết bị tự động đóng lặp lại, thiết bị tự động
đóng nguồn dự trữ, máy cắt hoặc dao cách ly phân đoạn
- Thiết bị điều khiển xa hoặc tự động: máy tính điện tử, thiết bị đo xa, thiết bị
truyền, thu và xử lý thông tin, thiết bị điều khiển xa, thiết bị thực hiện
Mỗi phần tử trong lưới phân phối đều có các thông số đặc trưng và chế độ làm
việc khác nhau tuỳ theo chức năng và tình trạng vận hành cụ thể. Tất cả những
nguyên nhân ảnh hưởng đến chế độ làm việc của mỗi phần tử đều ảnh hưởng trực
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 7 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
tiếp đến độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ phụ tải. Do đó trong công tác thiết kế,
vận hành cần phải đặc biệt quan tâm.
1.6. PHƢƠNG PHÁP PHÂN PHỐI ĐIỆN TRUNG ÁP VÀ NỐI ĐẤT

TRUNG TÍNH CUỘN TRUNG ÁP MBA NGUỒN
1.6.1. Phƣơng pháp phân phối điện trung áp
Có hai phương pháp phân phối điện trong lưới phân phối điện trung áp:
- Phương pháp dùng lưới điện 3 pha: điện năng được truyền tải bằng hệ thống
3 dây pha, máy biến áp trung áp có cuộn trung áp đấu sao và trung tính nối đất qua
tổng trở Z, không có dây trung tính đi theo lưới điện.







- Phương pháp lưới điện 3 pha và một dây trung tính: là phương pháp truyền
tải điện mà ngoài 3 dây pha còn có thêm 1 dây trung tính đi theo lưới điện, cứ
khoảng 300m thực hiện nối đất lặp lại. Trong lưới điện này, cuộn trung áp của máy
biến áp nối sao và trung tính nối đất trực tiếp.







1.6.2. Nối đất trung tính cuộn trung áp của máy biến áp nguồn
1.6.2.1. Trung tính không nối đất: Z = 
Z
A
B
C

Hình 1.1. Lưới điện ba pha trung tính máy biến áp nối đất qua tổng trở
A
B
C
Hình 1.2. Lưới điện ba pha và 1 dây trung tính
300 m
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 8 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
- Ưu điểm: khi xảy ra chạm đất một pha mạng điện vẫn vận hành được trong
một khoảng thời gian nhất định để tìm và khắc phục sự cố, do đó độ tin cậy của
mạng điện được nâng cao.
- Nhược điểm:
+ Tăng giá thành của lưới điện do cách điện của lưới điện được chế tạo phải
chịu được điện áp dây.
+ Chỉ áp dụng đối với lưới điện có dòng chạm đất do điện dung gây ra nhỏ
hơn giá trị giới hạn. Nếu dòng điện điện dung lớn hơn giá trị giới hạn thì hồ quang
sinh ra khi chạm đất một pha sẽ lặp lại và duy trì, gây ra quá điện áp nguy hiểm cho
lưới điện
+ Khi xảy ra chạm đất một pha, điện áp các pha còn lại có thể tăng cao gây
quá áp và cộng hưởng nguy hiểm cho cách điện.
- Phạm vi áp dụng: thường dùng cho lưới phân phối 6, 10 kV, còn lưới có cấp
điện áp từ (1535) kV chỉ dùng nếu độ dài lưới điện ngắn.
1.6.2.2. Trung tính nối đất trực tiếp: Z = 0
- Ưu điểm:
+ Khi xảy ra chạm đất một pha sẽ gây ra ngắn mạch một pha, bảo vệ rơle sẽ
cắt phần tử hư hỏng ra khỏi lưới, bảo vệ an toàn cho người và thiết bị.
+ Giảm mức cách điện của đường dây trên không và cáp, do mạng điện chỉ
dùng cách điện pha nên giá thành của lưới điện hạ.
- Nhược điểm:
+ Dòng điện ngắn mạch một pha có thể rất lớn lớn, gây tác hại cho thiết bị trong

trạm biến áp và đường dây, tăng độ già hoá của máy biến áp và cáp, gây điện áp cảm
ứng lớn trên đường dây bên cạnh và đường dây điện thoại.
+ Độ tin cậy cung cấp điện giảm vì khi chạm đất lưới điện bị cắt ra.
- Phạm vi ứng dụng: phương pháp này được áp dụng cho lưới điện ở cấp điện
áp (1520) kV, nếu các tác hại khi xảy ra ngắn mạch một pha được hạn chế ở mức
cho phép.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 9 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
1.6.2.3. Trung tính nối đất qua điện trở hay điện kháng: (Z = R; Z = R +jX)
- Ưu điểm: hạn chế nhược điểm của phương pháp nối đất trực tiếp khi dòng
ngắn mạch quá cao, dòng ngắn mạch được hạn chế trong khoảng (10001500)A.
Cho phép điều khiển dòng ngắn mạch pha - đất ở mức hợp lý.
- Nhược điểm:
+ Gây quá điện áp trong lưới cao hơn trường hợp nối đất trực tiếp, ảnh hưởng đến
cách điện của các phần tử của lưới, do đó cách điện phải cao hơn nên giá thành lưới
điện tăng.
+ Hệ thống nối đất đắt tiền và cần có sự bảo quản định kỳ.
- Phạm vi ứng dụng: phương pháp này dùng phổ biến cho lưới điện 22 kV.
- Hạn chế các nhược điểm, nối đất thực hiện có hiệu quả khi:
43
Z
Z
1
0

hay
5
X
X
1

0

, với điều kiện: X
1
= X
2
,
2
2
1
1
X
R
X
R


khi đó đạt được điều kiện điện áp khi chạm đất một pha:

8,0
U
U
dm
l.f

và
4,1
U
U
fdm

l.f


Trong đó:
+ U
f.l
: điện áp pha lành.
+ U
đm
, U
fđm
: điện áp dây và điện áp pha định mức.
+ Z
0
, X
0
: tổng trở thứ tự không.
+ Z
1
, X
1
: tổng trở thứ tự thuận của máy biến áp nguồn và lưới điện.
1.6.2.4. Phƣơng pháp nối đất qua cuộn dập hồ quang
Nối đất qua cuộn dập hồ quang hay còn gọi là nối đất cộng hưởng:
C
1
jjXZ



Điện kháng của cuộn dập hồ quang được lựa chọn để bù dòng điện điện dung
khiến cho dòng điện điện dung ở trong giới hạn cho phép cho dù độ dài lới phân
phối rất lớn.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 10 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
- Ưu điểm:
+ Dập tắt nhanh hồ quang khi có chạm đất một pha, dòng chạm đất rất nhỏ có
khi triệt tiêu hoàn toàn.
+ Độ sụt áp khi chạm đất một pha nhỏ.
+ Hạn chế ảnh hưởng đến đường dây điện thoại.
- Nhược điểm:
+ Khi chạm đất, điện áp các pha không bị sự cố lên quá điện áp dây.
+ Sự cố cách điện có thể gây dao động hồ quang điện, gây quá áp trên cách
điện của các pha không bị sự cố.
+ Cuộn dập hồ quang phải điều chỉnh được để thích nghi với cấu trúc vận
hành thay đổi của lưới.
+ Hệ thống bảo vệ sự cố chạm đất phức tạp, khó tìm chỗ sự cố, giá thành cao,
bảo quản phức tạp.
+ Áp dụng với lưới cáp không hiệu quả vì sự cố trong lưới cáp đa số là do hư
hỏng vĩnh cửu cách điện.
- Phạm vi ứng dụng: phương pháp thường áp dụng cho lới 35 kV, có dùng cho
lới 22 kV khi cần độ tin cậy cung cấp điện cao, là biện pháp chủ yếu trong tương
lai.
1.7. SƠ ĐỒ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.7.1. Phƣơng án nối dây trong mạng điện phân phối
Sơ đồ nối dây của mạng điện phân phối có thể sử dụng một trong các hình
thức nối dây như: hình tia, phân nhánh hoặc mạch vòng kín. Việc sử dụng sơ đồ nối
dây nào tuỳ thuộc vào mức độ yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện của mỗi một loại
hộ phụ tải và tuỳ thuộc vào cấp điện áp mà sử dụng sơ đồ cho phù hợp.
- Sơ đồ hình tia một lộ dùng nhiều nhất cho các mạng thắp sáng hoặc động lực

ở điện áp thấp. Các trạm 6, 10, 22, 35 kV cũng thường hay dùng loại sơ đồ hình tia
để cung cấp điện.
- Sơ đồ kiểu phân nhánh thường được dùng ở các đường dây cung cấp điện
cho một số phụ tải gần nhau.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 11 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
- Sơ đồ mạch vòng kín được dùng nhiều ở các mạng điện trung áp trong thành
phố và các mạng điện phân xưởng với điện áp 6, 10, 22, 35 kV. Những mạng điện
này thường có cấu trúc mạch kín nhưng vận hành hở, khi sự cố phần lưới phân phối
sau máy cắt gần điểm sự cố nhất về phía nguồn, bảo vệ đặt tại máy cắt đầu nguồn sẽ
tác động cắt mạch điện bị sự cố, sau khi cô lập đoạn lưới bị sự cố, phần lưới không
bị sự cố còn lại sẽ được đóng điện trở lại để tiếp tục vận hành cung cấp điện cho các
hộ phụ tải. Chỉ có đoạn lưới bị sự cố là mất điện và mất điện cho đến khi sự cố được
xử lý xong.
Đối với các phụ tải quan trọng đòi hỏi mức độ tin cậy cao, phải có phương án
dự phòng riêng bằng đường dây trung áp hay hạ áp.
1.7.2. Áp dụng các phƣơng pháp nối dây trong lƣới điện phân phối
Các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật của mạng điện phân phối phụ thuộc rất
nhiều vào sơ đồ nối điện của mạng. Do đó sơ đồ phải được chọn sao cho có chi phí
là nhỏ nhất, đảm bảo mức độ tin cậy cung cấp điện cần thiết, đảm bảo chất lượng
điện năng yêu cầu của các hộ phụ tải, thuận tiện và an toàn trong vận hành, khả
năng phát triển trong tương lai và tiếp nhận các phụ tải mới.
Theo yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện, trong các loại sơ đồ hình tia, phân
nhánh hay mạch vòng kín nói trên, việc dùng sơ đồ có dự phòng hay không phụ
thuộc vào tính chất của hộ phụ tải:
- Phụ tải loại I: Phải được cung cấp điện từ hai nguồn độc lập, không được
mất điện dù chỉ là tạm thời, nếu mất điện sẽ ảnh hưởng đến chính trị, tính mạng
con người, thiệt hại về kinh tế do đó thời gian ngừng cung cấp điện đối với hộ
phụ tải loại I chỉ cho phép bằng thời gian tự động đóng nguồn dự trữ.
- Phụ tải loại II: Có thể được cung cấp điện bằng một hay hai nguồn phải dựa

trên kết quả so sánh kinh tế giữa khoản tiền phải đầu tư thêm khi có đặt thiết bị dự
phòng với khoản tiền thiệt hại do mất điện. Các hộ phụ tải loại II cho phép ngừng
cung cấp điện trong thời gian cần thiết để nhân viên vận hành đóng nguồn dự trữ.
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 12 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN
- Phụ tải loại III: Chỉ cần một nguồn cung cấp điện là đủ. Cho phép mất điện
trong một thời gian để sửa chữa sự cố, thay thế các phần tử hư hỏng của mạng điện
nhưng không quá 1 ngày.
Với yêu cầu ngày càng cao của cuộc sống, người thiết kế cũng như người quản
lý vận hành lưới điện phải có tính toán, dự kiến mọi khả năng để cho xác suất sự cố
mất điện là thấp nhất, và thời gian mất điện là ngắn nhất.
1.7.2.1 Sơ đồ lƣới điện phân phối trung áp trên không
Lưới điện phân phối trung áp trên không sử dụng ở mạng điện nông thôn thường
không đòi hỏi cao về độ tin cậy, không bị hạn chế vì điều kiện an toàn và mỹ quan như
ở lưới phân phối khu vực thành phố. Mặt khác, mật độ phụ tải của mạng điện nông
thôn không cao, phân tán, đường dây khá dài, do đó sử dụng lưới điện phân phối trên
không sẽ giúp cho việc dễ dàng nối các dây dẫn, tìm điểm sự cố và khắc phục sự cố
không khó khăn như lưới phân phối cáp.
Phương án nối dây thường áp dụng theo sơ đồ hình tia, các trạm biến áp phân
phối được cung cấp điện từ thanh cái hạ áp của trạm biến áp trung gian thông qua
các đường trục chính.
- Biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ:
+ Các đường trục chính được phân đoạn bằng các thiết bị phân đoạn như: máy
cắt, máy cắt có tự động đóng lại có thể tự động cắt ra khi sự cố và điều khiển từ xa.
+ Các đường trục chính của một trạm nguồn hoặc của các trạm nguồn khác
nhau có thể được nối liên thông để dự phòng khi bị sự cố, khi ngừng điện kế hoạch
đường trục hoặc trạm biến áp nguồn. Máy cắt hoặc dao cách ly liên lạc được mở
trong khi làm việc để vận hành hở.
Luư ý: các dây dẫn đường trục phải được kiểm tra theo điều kiện sự cố để có
thể tải điện dự phòng cho các trục khác khi bị sự cố.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 13 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN















1.7.2.2. Sơ đồ lƣới phân phối cáp trung áp
Lưới phân phối cáp trung áp sử dụng ở mạng điện thành phố do mức độ đòi
hỏi cao về độ tin cậy, mật độ phụ tải lớn, đường dây ngắn, bị hạn chế vì điều kiện
an toàn và mỹ quan đô thị do đó không được phép đi dây trên không mà phải chôn
xuống đất tạo thành lưới phân phối cáp.
Nhược điểm của lưới phân phối cáp là đắt tiền, sơ đồ phức tạp dẫn đến việc
tìm điểm sự cố khó khăn, sửa chữa sự cố lâu và việc đấu nối được hạn chế đến mức
tối đa vì xác suất hỏng các chỗ nối là rất cao.
a. Sơ đồ lƣới phân phối mạch vòng kín

Sơ đồ lưới phân phối cáp mạch vòng kín cung cấp điện cho các trạm phân
phối có một máy biến áp. Các trạm phân phối được đấu liên thông, mỗi máy biến áp
đều có hai dao cách ly ở hai phía và có thể được cấp điện từ hai nguồn khác nhau
lấy từ hai phân đoạn thanh cái hạ áp của trạm biến áp trung gian, bình thường các
máy biến áp được cấp điện từ một phía.

Thanh cái hạ áp trạm
biến áp trung gian
Phụ tải
Đường trục
chính
Hình 1.3. Sơ đồ lưới phân phối trên không hình tia
1. Máy cắt có tự động đóng lại, điều khiển từ xa;
2. Máy cắt nhánh; 3. Dao cách ly.
1
1
2
2
3
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - 14 - Chương 1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Ký hiệu chỉ dao cách ly được mở ra để vận hành hở. Ưu điểm của vận hành
hở làm cho lưới điện rẻ hơn, độ tin cậy vẫn đảm bảo yêu cầu. Còn vận hành kín có
lợi hơn về tổn thất điện năng nhưng đòi hỏi cao hơn về hệ thống bảo vệ rơle và thiết
bị đóng cắt nếu muốn đạt độ tin cậy cao.
b. Cung cấp điện bằng hai đƣờng dây song song
Hai đường dây song song cung cấp điện cho các trạm biến áp phân phối. Các
đường dây có thể được lấy điện từ hai trạm nguồn khác nhau để tạo thành mạch liên
nguồn.








c. Mạch liên nguồn
Phân đoạn I
Phân đoạn II
Phụ tải
Phụ tải
Phụ tải
Phụ tải
Hình 1.4. Sơ đồ lưới phân phối mạch vòng kín
Phụ tải
Phụ tải
Phụ tải
Phụ tải

Hình 1.5. Cung cấp điện bằng hai đường dây song song
I
II