Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng trong lưới phân phối

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TR
ƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI





TRẦN XUÂN HỢP



NGHIÊN C
ỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT
L
ƯỢNG ðIỆN NĂNG TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI


LU
ẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


Chuyên ngành: Kỹ thuật ñiện
Mã số ngành: 60.52.02.02


Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn ðăng Toản

Hà Nội – 2013
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

i

LỜI CAM ðOAN


Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu tính toán và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực và
chưa từng ñược công bố trong bất kỹ một luận văn nào.
Tôi xin cam ñaon rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược
cảm ơn, các thông tin trích dẫn mà tác giả tham khảo ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày…. tháng…. năm 2013
Tác giả luận văn


Trần Xuân Hợp

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

ii

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, ñến nay luận văn “Nghiên cứu các giải pháp nâng
cao chất lượng ñiện năng trong lưới phân phối” ñã ñược hoàn thành. Trong quá trình
nghiên cứu, Tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ của các thầy giáo, cô giáo và các bạn bè
ñồng nghiệp, ñặc biệt là sự hướng dẫn tận tình và chu ñáo của giáo viên hướng dẫn –
TS.Nguyễn ðăng Toản.
Tôi xin chân thành cảm ơn và xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành ñến thầy giáo
TS.Nguyễn ðăng Toản, các thầy cô giáo trong Khoa Hệ thống ñiện Trường ñại học
ñiện lực, các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống ñiện, Khoa Cơ – ðiện Trường ñại
học nông nghiệp Hà Nội ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ Tôi xây dựng và hoàn thành bản luận
văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn bè ñồng nghiệp và cán bộ của chi nhánh ñiện
Vĩnh Yên – Vĩnh Phúc ñã giúp ñỡ Tôi hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày…. tháng…. năm 2013
Tác giả luận văn

Trần Xuân Hợp

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

iii

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. MỞ ðẦU 1
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG 6
2.1.CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN ðÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG TRONG
LƯỚI PHÂN PHỐI 6
2.1.1. Chất lượng tần số 7
2.1.2. Chất lượng ñiện áp 8
2.1.2.1. ðộ lệch ñiện áp 8
2.1.2.2. Dao ñộng ñiện áp 12
2.1.2.3. ðộ không ñối xứng ñiện áp (ðộ cân bằng pha) 13
2.1.2.4. ðộ không hình sin của ñiện áp (sóng hài) 14
2.1.3. ðộ tin cậy cung cấp ñiện 17
2.2.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ðẾN CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG 18
2.3.1. Ngắn mạch 18
2.3.2. Chạm ñất trong lưới ñiện có trung ñiểm không nối ñất hoặc nối ñất qua cuộn dây
dập hồ quang.
21
2.3.3. ðứt dây (hoặc hở mạch) một pha 22
2.3.4. Quá tải 24
2.3.ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG 24
CHƯƠNG 3. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG TRONG
LƯỚI PHÂN PHỐI 27
3.1.NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG BẰNG CÁC BIỆN PHÁP VỀ TỔ

CHỨC QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH
27
3.1.1. Phân bố phụ tải hợp lý 28
3.1.2. Chọn sơ ñồ cung cấp ñiện hợp lý 28
3.1.3. ðiều chỉnh chế ñộ làm việc của phụ tải một cách hợp lý 28
3.1.4. Phân bố thời gian làm việc hợp lý, không vận hành khi non tải 28
3.1.5. Lựa chọn tiết diện dây trung tính hợp lý 28
3.1.6. Phân bố ñều phụ tải giữa các pha, sử dụng thiết bị ñiện ba pha 28
3.1.7. Với các lưới ñiện có nhiều phụ tải một pha nên chọn MBA có tổ nối dây kiểu sao
– zích zắc ñể làm giảm hao tổn do dòng thứ tự không gây ra 28
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

iv

3.2.NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG BẰNG CÁC BIỆN PHÁP ðIỀU
CHỈNH ðIỆN ÁP
28
3.2.1. Một số vấn ñề chung về ñiều chỉnh ñiện 29
3.2.2. ðiều chỉnh ñiện áp bằng các thiết bị ñiều chỉnh như: ñầu phân áp máy biến áp,
máy biến áp bổ trợ, máy biến áp ñiều chỉnh ñường dây, máy bù ñồng bộ 30
3.2.3. Nâng cao chất lượng ñiện áp bằng biện pháp khử sóng hài 31
3.2.4. Nâng cao ñiện áp bằng biện pháp thay ñổi tiết diện dây dẫn 32
3.2.5. Nâng cao chất lượng ñiện áp bằng cách nâng cao ñiện áp của lưới ñiện 32
3.2.6. Nâng cao chất lượng ñiện bằng bù công suất phản kháng 33
3.2.6.1.Quan hệ giữa công suất phản kháng và ñiện áp 33
3.2.6.2.Nguyên tắc bù công suất phản kháng 37
3.2.6.3.Phương pháp bù công suất phản kháng 38
3.2.6.4.Công nghệ FACTS (Flexible AC Transmission Systems) 40
3.3.NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG BẰNG CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO
ðỘ TIN CẬY CUNG CẤP ðIỆN

42
3.3.1. Các giải pháp nâng cao ñộ tin cậy cung cấp ñiện trong lưới ñiện phân phối 42
3.3.1.1. Các giải pháp làm giảm sự cố 42
3.3.1.2. Các giải pháp làm giảm thời gian mất ñiện 44
3.3.1.2.1. Bố trí máy cắt tự ñộng ñóng lại (Recloser) 44
3.3.1.2.2. Tăng cường phân ñoạn ñường dây 48
3.3.1.2.3. Thay ñổi ñường ñặc tính của thiết bị bảo vệ ñể phù hợp với ñiều kiện
hiện tại của lưới ñiện.
52
3.3.1.2.4. Sử dụng thiết bị chỉ báo sự cố FLA3 của hãng EMG (Cộng hòa liên
bang ðức)
52
3.3.1.2.5. Phối hợp các thiết bị bảo vệ quá dòng ñiện 53
CHƯƠNG 4. ðÁNH GIÁ LƯỚI ðIỆN BẰNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT 5.0 57
4.1.Giới thiệu về phần mềm PSS/ADEPT 57
4.2.Phân bố công suất, kiểm tra ñộ lệch ñiện áp của lưới ñiện 63
4.3.Tính toán bù công suất phản kháng bằng phần mềm PSS/ADEPT 65
4.3.1. Phương pháp tính xác ñịnh vị trí bù tối ưu của phần mềm PSS/ADEPT 65
4.3.2. Cách PSS/ADEPT tính toán các vấn ñề kinh tế trong CAPO
[]
65
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

v

4.3.3. Thiết lập các thông số kinh tế lưới ñiện cho CAPO 66
4.3.4. Các bước thực hiện bài toán CAPO bù công suất phản kháng 68
4.4. Phân tích ñộ tin cậy của lưới ñiện bằng phần mềm PSS/ADEPT 69
4.4.1. Phương pháp ñánh giá ñộ tin cậy cung cấp ñiện theo tiêu chuẩn IEEE-1366 69
4.4.2. Các chỉ số ñược sử dụng ñể tính toán ñộ tin cậy của lưới ñiện phân phối 70

4.4.3. Các chỉ tiêu ñánh giá ñộ tin cậy cung cấp ñiện theo tiêu chuẩn IEEE-1366 71
4.4.3.1. Các chỉ số ñánh giá ñộ tin cậy về mặt mất ñiện kéo dài 71
4.4.3.2. Các chỉ số ñánh giá ñộ tin cậy về mặt mất ñiện thoáng qua 72
4.4.4. Công tác ñánh giá ñộ tin cậy lưới ñiện phân phối ở Việt Nam 73
4.4.5. Trách nhiệm bồi thường của ngành ñiện lực
[]
74
4.4.6. Các thông số dùng cho phân tích ñộ tin cậy lưới ñiện 75
4.4.7. Các bước thực hiện tính toán ñộ tin cậy của lưới ñiện với chức năng DRA 75
CHƯƠNG 5. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN VỚI LƯỚI ðIỆN CỤ THỂ 78
5.1.Hiện trạng lưới ñiện tỉnh Vĩnh Phúc và lộ 471 E4.3 78
5.2.Tính toán các chỉ số kỹ thuật của lộ 471-E4.3 tại thời ñiểm ban ñầu 83
5.2.1. Tổn thất trên lưới ñiện tại thời ñiểm ban ñầu 83
5.2.2. ðộ tin cậy của lưới ñiện tại thời ñiểm ban ñầu 85
5.3.Thực hiện các biện pháp kỹ thuật cải thiện chất lượng ñiện cho lộ 471-E4.3 87
5.3.1. Thực hiện bù công suất phản kháng ñể nâng cao chất lượng ñiện áp 88
5.3.2.Thực hiện phân ñoạn ñường dây ñể nâng cao ñộ tin cậy cung cấp ñiện
cho lộ 471-E4.3
98
5.3.3. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế 101
5.3.3.1. Tính toán thiệt hại do mất ñiện 102
5.3.3.2. Chi phí ñầu tư thiết bị nhằm nâng cao chất lượng ñiện 104
5.3.3.3. Tính toán kinh tế các biện pháp nâng cao chất lượng ñiện 104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107
1.Kếtluận 107
2.Hướng phát triển ………………………………………………………………… 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO 109

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1.ðộ biến dạng sóng hài ñiện áp cho phép 16
Bảng 2.2.Các dạng ngắn mạch và xác suất xảy ra
[]
18
Bảng 2.3.Tỉ lệ hư hỏng thiết bị khi ngắn mạch
[]
20
Bảng 2.4.Ảnh hưởng của chiếu sáng ñến năng suất lao ñộng
[]
25
Bảng 3.1.Bảng hệ số nhân cầu chì loại cắt nhanh (K)
[]
54
Bảng 5.1.Các thông số kỹ thuật trạm 220kV, 110kV hiện có của tỉnh Vĩnh Phúc 78
Bảng 5.2.Bảng công suất tải 7 mùa ñông ngày tháng 11 năm 2012 80
Bảng 5.3.Bảng công suất và phụ tải cực ñại của lộ 471-E4.3 81
Bảng 5.4.Bảng thông số máy biến áp lộ 471-E4.3 82
Bảng 5.5.Cường ñộ sự cố lộ 471-E4.3 năm 2012 83
Bảng 5.6.Các nút 22kV có ñiện áp nằm ngoài dải cho phép 83
Bảng 5.7.Các nút 0,4kV có ñiện áp nằm ngoài dải cho phép 84
Bảng 5.8.Tổn thất công suất ban ñầu 85
Bảng 5.9.Tổn thất kỹ thuật ban ñầu 85
Bảng 5.10.Các chỉ số ñộ tin cậy cung cấp ñiện của phần mềm 86
Bảng 5.11.Các chỉ số ñộ tin cậy ban ñầu khi xảy ra 01 sự cố 86
Bảng 5.12.Các chỉ số ðTC ban ñầu khi xảy ra sự cố thứ 2 87
Bảng 5.13.ðiện áp các nút 22kV sau bù 88

Bảng 5.14.Các nút 0,4kV có ñiện áp ngoài dải ñiện áp cho phép sau bù 89
Bảng 5.15.ðiện áp các nút 22kV sau bù 90
Bảng 5.16.Các nút 0,4kV có ñiện áp ngoài dải ñiện áp cho phép sau bù 91
Bảng 5.17.ðiện áp các nút 22kV sau bù 92
Bảng 5.18.Các nút 0,4kV có ñiện áp ngoài dải ñiện áp cho phép sau bù 93
Bảng 5.19.ðiện áp các nút 22kV sau bù 94
Bảng 5.20.Các nút 0,4kV có ñiện áp ngoài dải ñiện áp cho phép sau bù 95
Bảng 5.21.Bảng tổng hợp tổn thất công suất lộ 471-E4.3 96
Bảng 5.22.Bảng tổng hợp tổn thất kỹ thuật lộ 471-E4.3 97
Bảng 5.23.Tổn thất công suất lộ 471-E4.3 97
Bảng 5.24.Các chỉ số ðTC khi thực hiện phân ñoạn sự cố Line19
bằng Sectionalizer 99
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

vii

Bảng 5.25.Các chỉ số ðTC khi thực hiện phân ñoạn sự cố nút 30
bằng Sectionalizer
100
Bảng 5.26.Các chỉ số ðTC khi thực hiện phân ñoạn bằng 01 Recloser ñầu
nguồn
101
Bảng 5.27.Bảng tổng hợp các phương án phân ñoạn của lộ 471- E4.3: 101
Bảng 5.28.Giá bán lẻ ñiện cho các ngành sản xuất có cấp ñiện áp từ 22Kv
ñến 110kV năm 2012.
104
Bảng 5.29.So sánh kinh tế các phương án nâng cao chất lượng ñiện
lộ 471-E4.3 106
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. ðường ñặc tính 7
Hình 2.2. a) Sơ ñồ lưới ñiện b) Miền chất lượng ñiện áp 9
Hình 2.3. ðồ thị biểu diễn miền chất lượng ñiện áp trong lưới phân phối 11
Hình 2.4. Sự không ñối xứng ñiện áp 13
Hình 2.5. Dạng sóng ñiện áp lý tưởng (a) và các thay ñổi thông số lưới ñiện (b) 15
Hình 2.6. Các bậc sóng hài thường gặp 15
Hình 2.7. Ảnh hưởng của sóng hài làm méo dạng sóng ñiện áp 15
Hình 2.8. Các dạng ngắn mạch thường gặp 19
Hình 2.9. Một số hình ảnh minh họa 20
Hình 2.10.Chạm ñất một pha trong lưới ñiện có trung tính không nối ñất hoặc nối
ñất qua cuộn dập hồ quang.
22
Hình 2.11.ðứt dây một pha trên ñường dây truyền tải (a) 23
Hình 2.12.Sơ ñồ ñẳng trị phức hợp ñể tính toán dòng thứ tự nghịch (b) 23
Hình 2.13.Dòng thứ tự nghịch chạy vào máy phát ñiện: khi ñứt một pha (1); khi
vừa ñứt dây vừa chạm ñất một pha (2)
24
Hình 2.14.ðặc tính của ñèn sợi ñốt 25
Hình 2.15.Mối quan hệ giữa công suất và ñiện áp 26
Hình 3.2-Hiệu quả bù dọc 39
Hình 3.3-Một số hình ảnh minh họa 44
Hình 3.4-Bố trí recloser trên lưới ñiện 45
Hình 3.5-Recloser một pha dập hồ quang bằng dầu 46
Hình 3.6-Recloser ba pha 46
Hình 3.7-Trình tự cắt tức thời của Recloser ñiện tử 48
Hình 3.8-Lưới phân phối hình tia không phân ñoạn 49
Hình 3.9-Lưới phân phối hình tia có phân ñoạn 49

Hình 3.10-Lưới ñiện kín vận hành hở 49
Hình 3.11-Máy cắt không khí 50
Hình 3.12-Các bộ phận bên ngoài của máy cắt 50
Hình 3.13-Phân ñoạn thanh cái bằng thiết bị tự ñộng ñóng lại 51
Hình 3.14-Sectionalizer ba pha (a) và một pha (b) 51
Hình 3.15-Các bộ phận bên ngoài của sectionalizer(a), bố trí sectionalizer trên lưới
ñiện(b)
52
Hình 3.16-Minh họa việc sử dụng thiết bị chỉ báo sự cố FLA3 trên lưới ñiện hình
tia
52
Hình 3.17-Phối hợp ñặc tuyến TCC của recloser và cầu chì 54
Hình 3.18-Sơ ñồ phối hợp và ñiều khiển recloser và sectionalizer 56
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

ix

Hình 4.1-Giao diện chính của chương trình PSS/ADEPT 5.0 59
Hình 4.2-Các nút và thiết bị vẽ sơ ñồ lưới ñiện 60
Hình 4.3-Chu trình triển khai chương trình PSS/ADEPT 60
Hình 4.4-Thẻ lựa chọn cấu hình và thư viện các thông số của các phần tử lưới ñiện 61
Hình 4.5-Thẻ nhập các thông tin cơ bản về lưới ñiện 62
Hình 4.6-Thẻ lựa chọn hình thức hiển thị kết quả phân tích trên sơ ñồ 62
Hình 4.7-Cửa sổ nhập ñồ thị phụ tải 64
Hình 4.8-Cửa sổ chọn thời ñiểm trên ñồ thị phụ tải 64
Hình 4.9-ðiện áp các nút trên lưới ñiện 65
Hình 4.10-Cửa sổ thiết lập các thông số kinh tế cho bù 67
Hình 4.11-Thiết lập các thông số bù 68
Hình 4.12-Hiển thị kết quả bù 69
Hình 4.13-ðường cong SAIFI tại Châu Âu

[]
70
Hình 5.1-Hiển thị kết quả phân tích ñộ tin cậy lưới ñiện 77
Hình 5.3-Hiện trạng ñường dây trong giờ cao ñiểm 85
Hình 5.4-Kết quả tính toán ðTC lưới ñiện khi có sự cố tại nút 30 86
Hình 5.5-Kết quả tính toán ðTC lưới ñiện sau 02 sự cố 87
Hình 5.6-Kết quả tính toán bù công suất phản kháng lộ 471-E4.3 90
Hình 5.7-Kết quả tính toán bù công suất phản kháng lộ 471-E4.3 92
Hình 5.8-Kết quả tính toán bù công suất phản kháng lộ 471-E4.3 94
Hình 5.9-Kết quả tính toán bù công suất phản kháng lộ 471-E4.3 96
Hình 5.10-Kết quả tính toán ðTC lưới ñiện sau khi cô lập sự cố Line19 bằng 01
Sectionalizer (các chỉ số tin cậy ñoạn sự cố vượt quá mức 125%)
99
Hình 5.11-Kết quả tính toán ðTC lưới ñiện sau khi cô lập sự cố bằng 02
Sectionalizer
100
Hình 5.12-Kết quả tính toán ðTC lưới ñiện khi phân ñoạn bằng 01 Recloser và 02
Secctionalizer
101
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

1


CHƯƠNG 1. MỞ ðẦU
1.1. ðặt vấn ñề
ðiện năng là một dạng năng lượng vô cùng quan trọng, ñược sử dụng trong mọi
lĩnh vực của ñời sống vì ñiện năng có thể dễ dàng biến ñổi thành các dạng năng lượng
khác, và có thể truyền tải ñi xa một cách nhanh chóng. ðiện năng là một nguồn lực
quan trọng ñể phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội…Ở nước ta hiện nay, nguồn ñiện

năng sản xuất và cung cấp vẫn chưa ñáp ứng ñủ nhu cầu tiêu dùng trong nước, vì vậy
vấn ñề chất lượng ñiện năng chưa ñược quan tâm ñúng mức ñối với cả bên các hộ tiêu
dùng và bên sản xuất, cung cấp ñiện.
Các trang thiết bị sử dụng ñiện ñều ñược sản suất theo các tiêu chuẩn về chất lượng
ñiện năng (theo cấp ñiện áp và tần số). Do ñó, trong quá trình sử dụng nếu có sự sai
khác về chất lượng ñiện năng sẽ dẫn ñến làm các trang thiết bị ñiện hoạt ñộng kém
hiệu quả, hư hỏng thiết bị, gây thiệt hại về kinh tế…Vì vậy, việc nâng cao ñộ tin cậy
cung cấp ñiện và ñảm bảo chất lượng ñiện năng là một vấn ñề cần ñược quan tâm và
nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng ñiện, giảm tổn thất ñiện năng, tránh lãng
phí và các thiệt hại về mọi mặt.
Việc ñánh giá chất lượng ñiện năng, ngoài các tiêu chuẩn về ñiện áp, tần số còn cả
các vấn ñề về ñộ tin cậy cung cấp ñiện. Sự ngừng cung cấp ñiện phụ thuộc vào các loại
phụ tải ñiện và sẽ gây ra các thiệt hại to lớn về kinh tế. Do ñó, việc nâng cao ñộ tin cậy
cung cấp ñiện là nhiệm vụ trọng tâm của hệ thống cung cấp ñiện nhằm ñảm bảo chất
lượng ñiện.
Hiện nay, các nguồn năng lượng sơ cấp ngày càng cạn kiệt, các công nghệ phát ñiện
hiện tại ñang gây ô nhiễm môi trường. Do ñó, xu thế ñang tiến tới phát triển các nguồn
năng lượng sạch - tái tạo, thân thiện với môi trường và một trong các giải pháp ñó là
phát triển lưới ñiện thông minh (Smart Grid). Vấn ñề chất lượng ñiện và ñộ tin cậy của
lưới ñiện là một phần trong Smart Grid.
Lưới ñiện thông minh là một giải pháp ñang ñược thử nghiệm ở nhiều nơi trên thế
giới. Lưới ñiện thông minh ñược thực hiện trong cả phần phát ñiện, truyền tải và phân
phối ñiện nhằm nâng cao chất lượng ñiện năng, hiệu suất sử dụng lưới ñiện và khai
thác các nguồn năng lượng tái tạo, phát triển bền vững và bảo vệ môi trường. Giải
pháp Smart Grid ñược ñưa ra nhằm ñáp ứng các nhu cầu ngày càng bức thiết về việc
phân phối ñiện năng, quản lý/giám sát ñiện năng tiêu thụ, cũng như mong muốn sử
dụng năng lượng hiệu quả trên toàn cầu. Smart Grid áp dụng các tiến bộ công nghệ kỹ
thuật số vào lưới ñiện, cho phép sử dụng 2 ñường truyền và ñiều phối thông tin thời
gian thực giữa các nhà máy phát ñiện/nguồn phân phối và nhu cầu của các thiết bị ñầu
cuối (phía khách hàng); có khả năng lưu trữ năng lượng khi thừa và cung cấp năng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

2

lượng trở lại hệ thống khi thiếu; ñộ tin cậy cao, có khả năng ñối phó ñược các sự cố ở
mức ñộ khác nhau và hồi phục nhanh sau các sự cố
Một sơ ñồ ñiển hình về lưới ñiện thông minh ñược chỉ ra ở hình dưới ñây:

Hình 1.1- Mô hình lưới ñiện thông minh
Trong ñó:
- Các hệ thống phát ñiện thông thường gồm các nhà máy ñiện hạt nhân, nhiệt
ñiện, thủy ñiện, tuabin khí
- DG: là hệ thống các nguồn ñiện phân tán như gió, mặt trời, hệ thống pin tích trữ
năng lượng
- HEMS là hệ thống quản lý năng lượng trong gia ñình
- BEMS là hệ thống quản lý năng lượng trong các tòa nhà
- FEMS là hệ thống quản lý năng lượng trong các nhà máy xí nghiệp
ðể thực hiện ñược ñược lưới ñiện thông minh cần có cơ sở hạ tầng về công nghệ
thông tin, viễn thông –SCADA và các thiết bị ñiều khiển tự ñộng, ñặc biệt là ở phía
phân phối.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

3

Ở nước ta, ngày 8/11/2012, Thủ tướng Chính Phủ ñã ký quyết ñịnh số 1670/Qð-
TTg về việc nghiên cứu và phát triển lưới ñiện thông minh ở Việt Nam.
Vấn ñề ñảm bảo chất lượng ñiện năng ñã ñược quy ñịnh tại ðiều 26 Luật ñiện lực
bổ sung năm 2004 và trong Thông tư số 32/2010/TT-BCT ngày 30/7/2010 của Bộ
công thương quy ñịnh về hệ thống ñiện phân phối và việc ñánh giá ñộ tin cậy của lưới
ñiện phân phối theo tiêu chuẩn IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)

của Mỹ.
Trong bối cảnh ñó, tác giả ñã tiến hành nghiên cứu ñề tài: “Nghiên cứu các giải
pháp nâng cao chất lượng ñiện năng trong lưới phân phối”.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu một số giải pháp nâng cao chất lượng ñiện áp và nâng cao ñộ tin cậy
cung cấp ñiện nhằm nâng cao chất lượng ñiện năng.
1.3. Tình hình nghiên cứu
Ở nước ta hiện nay, vấn ñề chất lượng ñiện năng chưa ñược quan tâm ñúng mức,
nhất là ở phía phân phối, phía các hộ tiêu thụ ñiện dân dụng và hầu hết mới chỉ ñánh
giá về mặt chất lượng ñiện áp và chủ yếu là về ñộ lệch ñiện áp, còn các chỉ tiêu khác
liên quan ñến chất lượng ñiện như: ðộ tin cậy cung cấp ñiện, sóng hài, ñộ nhấp nháy
ñiện áp vẫn chưa ñược quan tâm ñúng mức.Trong khi ñó vấn ñề chất lượng ñiện
năng thì ñã ñược các nước trên thế giới hết sức quan tâm.
Ở các nước Châu Âu, Mỹ, Thái Lan vấn ñề về chất lượng ñiện năng ñã rất ñược
quan tâm từ lâu, họ ñã nghiên cứu, áp dụng và thực hiện theo các chỉ tiêu cụ thể về
chất lượng ñiện, về ñánh giá ñộ tin cậy lưới ñiện
Ở nước ta, với Thông tư 32/2010/TT-BCT ngày 30/7/2010 của Bộ công thương thì
mới bắt ñầu áp dụng ñánh giá chất lượng cung cấp ñiện trong lưới phân phối theo ñộ
tin cậy cung cấp ñiện.
1.4. Cơ sở khoa học của ñề tài
1.4.1. Cơ sở lý thuyết
Chất lượng ñiện năng ñược thể hiện ở các chỉ tiêu tần số, ñiện áp, ñộ tin cậy cung
cấp ñiện, ñộ không sin (sóng hài) Trong luận văn này, tác giả chủ yếu dựa vào các
chỉ tiêu ñánh giá ñộ tin cậy (Tần suất mất ñiện trung bình – SAIFI, thời gian mất ñiện
trung bình – SAIDI…) ñể ñánh giá chất lượng ñiện năng. Một mặt khác là tối ưu hóa vị
trí ñặt tụ bù với dung lượng bù cho trước ñể nâng cao chất lượng ñiện áp của lưới ñiện.
1.4.2. Cơ sở thực tế
Hiện nay, các lưới ñiện phân phối cũ thường bị quá tải, nên ñiện áp có thể giảm
thấp, việc lắp ñặt thêm một số tụ bù sẽ nâng cao chất lượng ñiện áp, giảm tổn thất ñiện
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

4

năng.
Ngoài ra, trong các hệ thống phân phối cũ, thường xảy ra mất ñiện do sự cố.
Nguyên nhân chính là do hệ thống bảo vệ và thời gian khắc phục sự cố. Bằng việc
nâng cao hiệu quả của hệ thống bảo vệ, như lắp ñặt thêm các thiết bị như recloser,
sectionlizer… sẽ giảm thời gian mất ñiện, nâng cao ñược ñộ tin cậy cung cấp ñiện, từ
ñó nâng cao ñược chất lượng ñiện năng.
Các chính sách của Nhà nước về ñảm bảo chất lượng ñiện năng như: Quyết ñịnh
1670/Qð-TTg của Thủ tướng Chính Phủ về việc nghiên cứu và phát triển lưới ñiện
thông minh ở Việt Nam; ðiều 26 Luật ñiện lực bổ sung năm 2004; Thông tư số
32/2010/TT-BCT ngày 30/7/2010 của Bộ công thương quy ñịnh về hệ thống ñiện phân
phối.
Hiện nay, các công ty ñiện lực cũng ñang nghiên cứu triển khai và áp dụng tiêu
chuẩn IEEE –1366 ñể ñánh giá ñộ tin cậy các lưới ñiện khu vực.
Lộ 471-E4.3 của lưới ñiện thành phố Vĩnh Yên ñược xây dựng từ năm 2004, cung
cấp ñiện cho khu công nghiệp Khai Quang, hiện tại luôn trong tình trạng quá tải trong
giờ cao ñiểm (8h – 19h) nên chất lượng ñiện áp thấp, tổn thất công suất lớn và tăng
dần theo các năm (năm 2010 là 7,8%). Trên toàn lộ chỉ có một máy cắt chính ở ñầu
nguồn nên không ñảm bảo ñộ tin cậy cung cấp ñiện cho các phụ tải (năm 2012 xảy ra
15 sự cố vĩnh cửu).
Do ñó việc thực hiện ñề tài sẽ là một ñóng góp vào việc triển khai và ñánh giá các
tiêu chuẩn cung cấp ñiện.
1.5. Giới hạn của ñề tài
Nghiên cứu vai trò của công suất phản kháng, và phương pháp bù công suất phản
kháng ñể nâng cao ñiện áp trong lưới ñiện phân phối.
Nghiên cứu về các chỉ tiêu ñánh giá ñộ tin cậy cung cấp ñiện và ñề xuất biện pháp
nâng cao ñộ tin cậy.
Áp dụng phần mềm PSS/ADEPT và lấy kết quả tính toán của phần mềm ñể ñánh

giá chất lượng ñiện cho một xuất tuyến (lộ 471-E4.3) của lưới ñiện thành phố Vĩnh
Yên, tỉnh Vĩnh Phúc.
Nội dung chính của luận văn gồm các phần sau:
- Chương 1: Mở ñầu
- Chương 2: Tổng quan về chất lượng ñiện năng
- Chương 3: Các giải pháp nâng cao chất lượng ñiện năng trong lưới phân phối
- Chương 4: ðánh giá lưới ñiện bằng phần mềm PSS/ADEPT 5.0
- Chương 5: Áp dụng tính toán với lưới ñiện cụ thể
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

5

- Kết luận và kiến nghị

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

6

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG

ðiện năng ñưa ñến các hộ tiêu thụ ñiện ñể biến thành các dạng năng lượng khác
phục vụ cho sản xuất, sinh hoạt thông qua các thiết bị dùng ñiện. Hiệu suất của thiết bị
ñiện không chỉ phụ thuộc vào cấu trúc của chính thiết bị ñiện ñó mà còn phụ thuộc vào
chất lượng ñiện. Do ñó có thể nói, chất lượng ñiện ảnh hưởng ñến hiệu suất của thiết bị
dùng ñiện, tuổi thọ của thiết bị ñiện và hiệu quả kinh tế của việc sử dụng năng lượng
ñiện so với các dạng năng lượng khác.
Các yếu tố ảnh hưởng ñến chất lượng ñiện:
- Các thông số của hệ thống ñiện: R, L, C của các phần tử trong hệ thống ñiện.
- Các thông số của phụ tải (P, Q, ∆P ), chế ñộ làm việc của phụ tải và tính chất
của phụ tải.
Các thông số trên thay ñổi mang tính ngẫu nhiên nên chất lượng ñiện cũng mang
tính ngẫu nhiên và thay ñổi theo từng thời ñiểm.

Mỗi loại phụ tải yêu cầu về chất lượng ñiện cũng khác nhau.
Ngày nay, các thiết bị ñiện hiện ñại có chất lượng và ñộ chính xác cao, nhu cầu sử
dụng ñiện và yêu cầu chất lượng ñiện của các phụ tải và của con người cũng ñã có thay
ñổi theo hướng ñáp ứng cả các yêu cầu về ổn ñinh ñiện áp, ổn ñịnh tần số và chất
lượng cung cấp ñiện. Theo thông tư 32/TT-BCT ngày 30/7/2010 của Bộ công thương,
việc ñánh giá chất lượng ñiện trong hệ thống ñiện phân phối theo 04 tiêu chuẩn là:
1. Tiêu chuẩn kỹ thuật, gồm các chỉ tiêu: Tần số, ñiện áp, cân bằng pha, sóng hài,
nhấp nháy ñiện áp, dòng ngắn mạch và thời gian loại trừ sự cố, chế ñộ nối ñất và
hệ số sự cố chạm ñất;
2. Tiêu chuẩn ñộ tin cậy;
3. Tiêu chuẩn tổn thất ñiện năng;
4. Tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ.
Các chỉ tiêu về chất lượng ñiện liên hệ mật thiết với nhau.
Trong nội dung nghiên cứu của luận văn, do ñiều kiện thời gian có hạn, không thể
nghiên cứu ñược hết các tiêu chuẩn, các chỉ tiêu về chất lượng ñiện nên tác giả chỉ tập
trung nghiên cứu một số chỉ tiêu cơ bản về ñiện áp, tần số và ñộ tin cậy.


2.1. CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN ðÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ðIỆN NĂNG
TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

7

2.1.1. Chất lượng tần số
Tần số của dòng ñiện xoay chiều ñược xác ñịnh bởi tốc ñộ quay của roto và số cặp
cực của stato của máy phát ñiện, theo công thức
[1]
:

60
pn
f =
(Hz) (2.1)
Trong ñó: n - Tốc ñộ quay của roto (vòng/phút)
p - Số cặp cực của stato
Chất lượng tần số ñược ñặc trưng bởi 2 chỉ tiêu là: ðộ lệch tần số và ðộ dao ñộng
tần số. Chất lượng ñiện ñược ñảm bảo khi tần số nằm trong giới hạn cho phép.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam, tần số hệ thống ñiện ñược quy ñịnh như sau:
- Tần số ñịnh mức của hệ thống ñiện Việt Nam là 50Hz.
- Trong ñiều kiện làm việc bình thường, tần số hệ thống ñiện ñược dao ñộng
trong phạm vi
2,0
±
Hz
- Trong chế ñộ sự cố, trường hợp hệ thống chưa ổn ñịnh, các tiêu chuẩn này có
thể ñược nới lỏng hơn: Cho phép ñộ lệch tần số là
Hz5,0
±
.
- Tần số nằm trong giới hạn nguy hiểm là từ (45 – 46)Hz. Ở tần số này, hiệu suất
của các thiết bị dùng ñiện giảm, hệ thống mất ổn ñịnh, xuất hiện sự cộng hưởng
làm cho các máy phát, ñộng cơ bị rung mạnh và có thể bị phá hỏng.
Sự biến ñổi của tần số có liên hệ mật thiết với công suất tác dụng, mọi sự biến ñổi
về cân bằng công suất tác dụng trên hệ thống ñiện ñều dẫn ñến sự biến ñổi về tần số
của toàn hệ thống ñiện và ngược lại. Do ñó, các ảnh hưởng của sự thay ñổi tần số trong
hệ thống ñiện ñến chất lượng ñiện là rất lớn và mang tính chất hệ thống.

Hình 2.1. ðường ñặc tính
)( fP

ϕ
=

(1.ðặc tính tĩnh của phụ tải, 2. ðặc tính tĩnh của máy phát)
Nguyên nhân sâu xa của sự thay ñổi tần số là do sự sai lệch giữa mômen ñiện và
mômen cơ trên trục máy phát. Sự ñiều chỉnh cân bằng các mômen này ñược thực
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

8

hiện ngay tại các nhà máy ñiện. Trong phạm vi nghiên cứu của ñề tài về lưới ñiện phân
phối thì ta coi tần số là không ñổi và ñi sâu vào nghiên cứu các vấn ñề về chất lượng
ñiện áp, do chúng là ñại lượng biến ñổi ở mọi thời ñiểm và ảnh hưởng ñến chất lượng
ñiện năng.
2.1.2. Chất lượng ñiện áp
Chất lượng ñiện áp gồm 4 chỉ tiêu cơ bản:
2.1.2.1. ðộ lệch ñiện áp
ðiện áp ñạt giá trị ñịnh mức khi công suất phản kháng phát ra cân bằng với công
suất phản kháng của phụ tải. Giá trị ñiện áp tại một ñiểm nào ñó trong hệ thống ñiện
phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn ñến ñiểm ñó, tình trạng của phụ tải, việc nâng
cao ñiện áp tại nguồn và các máy biến áp. Vì vậy, tại mọi ñiểm trong hệ thống ñiện
luôn tồn tại ñộ lệch ñiện áp.
ðộ lệch ñiện áp xuất hiện ngay tại ñầu cực thiết bị dùng ñiện và trên lưới ñiện. Các
biểu hiện chính của ñộ lệch ñiện áp là sụt áp và quá áp.
1. ðộ lệch ñiện áp tại nút phụ tải
[2]

ðộ lệch ñiện áp tại phụ tải là giá trị sai lệch giữa ñiện áp thực tế trên cực của các
thiết bị ñiện so với ñiện áp ñịnh mức của lưới ñiện và ñược tính theo công thức:

ñm
UUU
−
=
δ
(2.2)
Hoặc:
100.(%)
ñm
ñm
U
UU
U
−
=
δ
(2.3)
Trong ñó: U - ðiện áp thực tế ñặt vào phụ tải (V, kV)
U
ñm
- ðiện áp ñịnh mức của lưới ñiện (V, kV)
ðộ lệch ñiện áp cho phép phải nằm trong giới hạn giữa giới hạn trên (
+
U
δ
) và giới
hạn dưới (
−
U
δ

) của ñộ lệch ñiện áp:

+−
≤≤ UUU
cp
δδδ
(2.4)
 ðộ lệch ñiện áp xuất hiện ở nơi tiêu thụ ñiện là do hai nguyên nhân:
- Do sự biến ñổi theo thời gian của phụ tải ñiện: Phụ tải các hộ tiêu dùng ñiện
luôn luôn có sự thay ñổi tại mọi thời ñiểm khác nhau, gây nên các ñộ lệch ñiện
áp khác nhau. ðây là các biến ñổi tự nhiên và chậm. Ví dụ: ðèn ñiện thắp sáng
ban ngày chỉ bằng 10 – 15% vào buổi tối; hay ở các khu công nghiệp lớn, phụ
tải ban ñêm chỉ bằng 40 – 50% của phụ tải lớn nhất.
- Do tổn thất ñiện áp trên lưới ñiện: Khi sự phân bố công suất trên hệ thống bị
thay ñổi (như cắt giảm máy phát ñiện), ñặc biệt là khi có sự cố trên lưới ñiện sẽ
gây ra quá trình quá ñộ ñiện từ và có thể làm cho một hoặc một số phần tử
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

9

ngừng hoạt ñộng ñột ngột. Các biến ñổi này xảy ra rất nhanh, ñồng thời gây ra
các ñộ lệch ñiện áp ñột ngột với biên ñộ khá lớn.
2. ðộ lệch ñiện áp trong lưới hạ áp
Lưới phân phối hạ áp cung cấp ñiện trực tiếp cho các thiết bị ñiện, các thiết bị ñiện
ñều có thể ñược nối vào lưới trong bất kỳ thời gian nào, vị trí nào, làm cho phụ tải
luôn thay ñổi, gây ra các ñộ lệch ñiện áp khác nhau. Do ñó, ñộ lệch ñiện áp trong lưới
tại mọi vị trí và mọi thời ñiểm phải luôn ñảm bảo trong giới hạn cho phép ñể ñảm bảo
chất lượng ñiện áp:

+−

≤≤ UUU
tx
δδδ
,

Trong ñó: x – vị trí ñấu nối
t – Thời ñiểm ñấu nối.
Xét sơ ñồ lưới ñiện hạ áp sau:

Hình 2.2. a) Sơ ñồ lưới ñiện b) Miền chất lượng ñiện áp
ðể ñảm bảo chất lượng ñiện áp trong toàn bộ lưới ñiện thì tại hai thời ñiểm công
suất cực ñại và cực tiểu của phụ tải, ñộ lệch ñiện áp tại các vị trí ñiểm ñầu lưới (ñiểm
A) và ñiểm cuối lưới (ñiểm B) phải ñảm bảo trong giới hạn cho phép (vùng gạch chéo
trong ñồ thị). Khi ñó, các ñiểm còn lại trên lưới cũng sẽ ñảm bảo yêu cầu về ñộ lệch
ñiện áp.
Phối hợp các yêu cầu trên ta lập ñược các tiêu chuẩn sau, với quy ước số (1) chỉ chế
ñộ min, số (2) chỉ chế ñộ max:








≤≤
≤≤
≤≤
≤≤
+−

+−
+−
+−
UUU
UUU
UUU
UUU
A
A
B
B
δδδ
δδδ
δδδ
δδδ
2
1
2
1

(2.5)
ðể áp dụng tiêu chuẩn (2.5) chúng ta phải tiến hành ño ñiện áp tại hai ñiểm A và B
tại các thời ñiểm phụ tải max và min, trong ñó ñiểm B thì khó xác ñịnh (do số lượng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

10

phụ tải, sự biến thiên và phân bố phụ tải). Do ñó, ta có thể quy ñổi về ñánh giá chất
lượng ñiện áp chỉ tại ñiểm A:
ðộ lệch ñiện áp tại ñiểm B trong hai chế ñộ min và max là:




∆−=
∆−=
222
111
hAB
hAB
UUU
UUU
δδ
δδ
(2.6)
Với:
1h
U
∆
,
2h
U
∆
là tổn thất ñiện áp trên lưới ở chế ñộ min và max.
Thay (2.6) vào (2.5) ta ñược:









≤≤
≤≤
∆+≤≤∆+
∆+≤≤∆+
+−
+−
+−
+−
UUU
UUU
UUUUU
UUUUU
A
A
hAh
hAH
δδδ
δδδ
δδδ
δδδ
2
1
222
111








≤≤∆+
≤≤∆+
+−
+−
UUUU
UUUU
Ah
Ah
δδδ
δδδ
22
11
(2.7)
Trong lưới ñiện hạ áp, khi cho biết tổn thất ñiện áp trên lưới tại thời ñiểm phụ tải
max
2h
U
∆
(thông thường trong lưới phân phối hạ áp là 5%) ta sẽ xác ñịnh ñược tổn
thất ñiện áp tại thời ñiểm min:

2
max
min
1
.

hh
U
P
P
U ∆=∆
(2.8)
Từ ñó ta sẽ lập ñược ñồ thị biểu diễn miền chất lượng ñiện áp của lưới ñiện như
hình 2.3. Trong ñó: Tiêu chuẩn trên ñược chặn bởi ñường giới hạn trên ab, tiêu chuẩn
dưới ñược chặn bởi ñường cd, với c là ñiểm ứng với chế ñộ P
min
, ñiểm d ứng với chế
ñộ P
max
. Sau ñó chỉ cần ño ñiện áp tại ñiểm A là ñiểm ñầu lưới phân phối hạ áp tại hai
thời ñiểm max và min, tính ñược các ñộ lệch
1A
U
δ
và
2A
U
δ
. ðặt hai ñiểm này vào ñồ
thị và nối bằng một ñường thẳng. Nếu ñường thẳng này nằm trọn vẹn trong miền chất
lượng ñiện áp (ñường1) thì ñộ lệch ñiện áp trên lưới ñạt yêu cầu. Nếu nó có phần nằm
ngoài miền chất lượng ñiện áp (ñường 2 và 3) thì ñộ lệch ñiện áp trên lưới không ñạt
yêu cầu, ñòi hỏi chúng ta phải có biện pháp ñiều chỉnh ñiện áp phù hợp ñể ñảm bảo ñộ
lệch ñiện áp trong miền chất lượng ñiện áp.

Miền CLðA
1

a
b
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

11


+
U
δ



0


1h
U∆

2h
U
∆


−

U
δ


Hình 2.3. ðồ thị biểu diễn miền chất lượng ñiện áp trong lưới phân phối
Ví dụ: ðối với ñường 2 thì chúng ta có thể thay ñổi ñầu phân áp MBA phân phối
lên nấc cao hơn ñể nâng cao ñiện áp. ðối với ñường 3 thì không thể thay ñổi ñầu phân
áp ñược vì nếu ñược chế ñộ max thì chế ñộ min sẽ hỏng (do ñiện áp bị quá cao).
Trường hợp này chỉ có thể dùng biện pháp xoay ngang ñường ñiện áp bằng cách ñiều
áp dưới tải ở trạm nguồn hoặc dùng tụ bù có ñiều chỉnh.
 ðộ lệch ñiện áp cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam quy ñịnh như sau:
- ðối với chiếu sáng trong các xí nghiệp công nghiệp, trong các công sở, chiếu
sáng công cộng là:
%5%5,2
+
≤
≤
−
cp
U
δ

- ðối với ñộng cơ ñiện:
%10%5
+
≤
≤
−
cp
U

δ

- ðối với các thiết bị dùng ñiện ñấu vào mạng ñiện nông nghiệp:
%5,7%10
+
≤
≤
−
cp
U
δ

- Các phụ tải còn lại:
%5%5
+
≤
≤
−
cp
U
δ

- Trong chế ñộ sự cố, cho phép tăng các giới hạn trên thêm +2,5% và giảm giới
hạn dưới thêm 5%.
 ðộ lệch ñiện áp trong lưới phân phối ñược hạn chế trong miền cho phép theo
tiêu chuẩn Việt Nam như sau
[3]
:
Trong chế ñộ vận hành bình thường ñiện áp vận hành cho phép tại ñiểm ñấu nối
ñược phép dao ñộng so với ñiện áp danh ñịnh như sau:

- Tại ñiểm ñấu nối với Khách hàng (KH) sử dụng ñiện là ±5%;
- Tại ñiểm ñấu nối với nhà máy ñiện là +10% và -5%.
Trong chế ñộ sự cố ñơn lẻ hoặc trong quá trình khôi phục vận hành ổn ñịnh sau sự
cố, cho phép mức dao ñộng ñiện áp tại ñiểm ñấu nối với Khách hàng sử dụng ñiện bị
ảnh hưởng trực tiếp bởi sự cố trong khoảng +5% và –10% so với ñiện áp danh ñịnh.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

12

Trong chế ñộ sự cố nghiêm trọng hệ thống ñiện truyền tải hoặc khôi phục sự cố, cho
phép mức dao ñộng ñiện áp trong khoảng ± 10% so với ñiện áp danh ñịnh.
Trong trường hợp Khách hàng sử dụng lưới ñiện phân phối có yêu cầu chất lượng
ñiện áp cao hơn so với quy ñịnh, Khách hàng sử dụng lưới ñiện phân phối có thể thỏa
thuận giá trị dao ñộng ñiện áp tại ñiểm ñấu nối khác với các giá trị quy ñịnh trong
khoản 2 ðiều này.
2.1.2.2. Dao ñộng ñiện áp
Dao ñộng ñiện áp là sự biến thiên của ñiện áp xảy ra trong thời gian tương ñối ngắn,
tốc ñộ không nhỏ hơn 1%/s.
ðộ dao ñộng ñiện áp ñược tính theo công thức:

100.(%)
minmax
ñm
U
UU
U
−
=∆
(2.9)
Nguyên nhân chủ yếu gây ra các dao ñộng là do các thiết bị có hệ số công suất

(cosφ) thấp, do các phụ tải lớn làm việc ñòi hỏi ñột biến về công suất tác dụng và công
suất phản kháng như: Các lò ñiện hồ quang, máy hàn, máy cán thép cỡ lớn
Dao ñộng ñiện áp ñược ñặc trưng bởi hai thông số là biên ñộ dao ñộng ñiện áp và
tần số dao ñộng ñiện áp. Phụ tải chịu ảnh hưởng của dao ñộng ñiện áp không những về
biên ñộ dao ñộng mà cả về tần số xuất hiện các dao ñộng ñó.
Biên ñộ dao ñộng ñiện áp ñược xác ñịnh theo biểu thức:

100.
1
(%)
Q
Q
k
k
k
v
−
=
(2.10)
Với:
B
Q
S
Q
k =
là tỷ lệ công suất phản kháng so với công suất ñịnh mức của MBA
Q – Lượng phụ tải phản kháng thay ñổi ñột biến (MVAr)
S
B
– Công suất ñịnh mức của MBA cấp cho ñiểm tải (MVA)

Như vậy, biên ñộ dao ñộng ñiện áp phụ thuộc vào giá trị hệ số k
Q
. MBA có công
suất càng lớn so với sự biến ñổi công suất phản kháng (tức là có ñộ dự trữ công suất
lớn) thì mức ñộ dao ñộng ñiện áp càng nhỏ, chất lượng ñiện áp càng ñược ñảm bảo.
Tuy nhiên, MBA có công suất càng lớn thì dẫn tới nhiều yếu tố bất lợi khác như: Tổn
thất ñiện năng, dòng ngắn mạch trong MBA cũng lớn hơn. Do ñó, trong tính toán
thiết kế hệ thống cấp ñiện cần phải phân tích kỹ lưỡng nhằm dung hòa ñược các yếu tố
với ñộ dao ñộng ñiện áp trong phạm vi cho phép.
 ðộ dao ñộng ñiện áp ñược hạn chế trong miền cho phép theo tiêu chuẩn Việt
Nam như sau
[4]
:
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

13

- Dao ñộng ñiện áp trên cực các thiết bị chiếu sáng:

10
1
6
1(%)
t
n
U
cp
∆
+=+=∆
(2.11)

Trong ñó: n - Số dao ñộng trong 01 giờ;
∆t - Thời gian trung bình giữa hai dao ñộng (phút).
- Nếu trong một giờ có một dao ñộng thì biên ñộ dao ñộng ñược phép là 7%.
- ðối với các thiết bị có sự thay ñổi ñột ngột công suất trong vận hành thì ñộ dao
ñộng cho phép là 1,5%.
- ðối với các phụ tải khác không ñược chuẩn hóa thì biên ñộ dao ñộng cho phép
là 15%. Nếu biên ñộ dao ñộng ñiện áp lớn hơn 15% sẽ dẫn tới hoạt ñộng sai của
khởi ñộng từ và các thiết bị ñiều khiển.
2.1.2.3. ðộ không ñối xứng ñiện áp (ðộ cân bằng pha)
Phụ tải các pha không ñối xứng dẫn ñến ñiện áp các pha không ñối xứng, sự không
ñối xứng này ñặc trưng bởi sự xuất hiện thành phần ñiện áp thứ tự nghịch U
2
và thứ tự
không U
0
của ñiện áp. Thành phần thứ tự nghịch làm cho ñiện áp pha và ñiện áp dây
ñều không ñối xứng (hình 1.5a). Thành phần thứ tự không làm cho ñiện áp pha không
ñối xứng còn ñiện áp dây ñối xứng (hình 1.5b).

Hình 2.4. Sự không ñối xứng ñiện áp
ðộ không ñối xứng của ñiện áp ñược biểu diễn thông qua các hệ số:
- Hệ số không ñối xứng:
100.100.
3
(%)
1
22
U
U
U

U
k
ñm
kdx
==
(2.12)
- Hệ số không cân bằng:
100(%)
1
0
U
U
k
kcb
=
(2.13)
Sự xuất hiện không ñối xứng trong hệ thống ñiện do nhiều nguyên nhân khác nhau
như:
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

14

- Do phụ tải ñiện: Trong lưới ñiện ba pha, ngoài các phụ tải ba pha còn có rất
nhiều các phụ tải một pha. Mặc dù phụ tải ba pha là ñối xứng, các phụ tải một
pha ñược phân bố ñều trên các pha tuy nhiên các phụ tải một pha này luôn
biến ñộng và hoàn toàn mang tính ngẫu nhiên. Phụ tải một pha là loại phụ tải
không ñối xứng ñiển hình nhất như lò ñiện, máy hàn, thiết bị chiếu sáng. Vì
vậy, trong quá trình vận hành không thể tránh khỏi tình trạng làm việc không
ñối xứng.
- Do bản thân các phụ tải ñiện ba pha không hoàn toàn ñối xứng như: các lò ñiện

hồ quang
- Do sự cố: Ngắn mạch, ñứt dây, chạm ñất Trong các trạng thái làm việc này
của lưới ñiện thì góc lệch pha giữa các véctơ ñiện áp, dòng ñiện khác 120
0
.
 Một số tiêu chuẩn quy ñịnh về ñộ không ñối xứng ñiện áp:
- Trong chế ñộ làm việc bình thường, thành phần thứ tự nghịch U
2
của ñiện áp
pha không vượt quá 3% ñiện áp danh ñịnh ñối với cấp ñiện áp 110kV hoặc 5%
ñiện áp danh ñịnh ñối với cấp ñiện áp trung áp và hạ áp.
- Trên cực thiết bị ñiện ba pha ñối xứng: ñiện áp U
2
và U
0
không ñược vượt quá
2%U
ñm
.
- Trên cực các ñộng cơ không ñồng bộ: U
2
cho phép ñược xác ñịnh riêng theo
ñiều kiện phát nóng và có thể lớn hơn 2%U
ñm
.
2.1.2.4. ðộ không hình sin của ñiện áp (sóng hài).
ðiện áp và dòng ñiện ba pha thay ñổi theo chu kỳ hình sin tần số 50Hz, nhưng thực
tế không bao giờ nhận ñược ñường cong hình sin trọn vẹn mà luôn có ñộ méo mó nhất
ñịnh và ñược gọi là ñộ không hình sin.
Theo lý thuyết, các nguồn tác ñộng tồn tại trên lưới ñiện là các hàm ñiều hòa có

dạng hình sin, ñiện áp và dòng ñiện thay ñổi theo chu kỳ hình sin với một tần số cơ
bản. Nhưng trong thực tế ta không bao giờ có ñược ñường cong hình sin trọn vẹn, mà
có thể có hình dạng bất kỳ do trong ñó tồn tại các sóng thành phần có tần số khác với
tần số cơ bản gọi là các sóng hài (hay sóng họa tần). Như vậy, sóng hài là các sóng
dòng ñiện, ñiện áp có tần số khác tần số cơ bản.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

15

Hình 2.5. Dạng sóng ñiện áp lý tưởng (a) và các thay ñổi thông số lưới ñiện (b)


Hình 2.6. Các bậc sóng hài thường gặp


Hình 2.7. Ảnh hưởng của sóng hài làm méo dạng sóng ñiện áp
ðối với ñiều kiện vận hành không cân bằng giữa các pha như ñiện áp hệ thống
không cân bằng, tổng trở hệ thống hay tải không cân bằng mỗi thành phần sóng hài có
thể xảy ra trong ba thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không. Ngoài ra,
các tụ bù trong lưới ñiện thường kết hợp với cảm kháng của lưới tạo ra các mạch cộng
hưởng làm khuếch ñại các dòng hài có tần số lân cận tần số cộng hưởng tồn tại trên
lưới.
Sự xuất hiện các sóng hài bậc cao này làm ảnh hưởng ñến chất lượng ñiện năng, gây
tổn thất ñiện năng, giảm ñiện áp trên bóng ñèn, thiết bị sinh nhiệt, làm tăng thêm tổn
thất sắt từ trong ñộng cơ, tổn thất ñiện môi trong cách ñiện, tăng tổn thất trong lưới
ñiện và thiết bị dùng ñiện, giảm chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp ñiện,
gây nhiễu máy thu thanh Do ñó, việc triệt tiêu và làm giảm ảnh hưởng của sóng hài
trên lưới ñiện là rất cần thiết.
 Nguyên nhân gây ra ñộ không hình sin của ñiện áp: