nghiên cứu giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối điện

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



VŨ THỊ MỸ




NGHIÊN CỨU GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT









THÁI NGUYÊN 2012


1Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

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



VŨ THỊ MỸ


NGHIÊN CỨU GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN
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 - 2012


2Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 1 -
MỤC LỤC 1
LỜI CẢM ƠN 4
LỜI CAM ĐOAN 5
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6
DANH MỤC BẢNG BIỂU 7
DANH MỤC HÌNH VẼ 8
LỜI NÓI ĐẦU 10
CHƯƠNG 1 12
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐIVÀ VẤN ĐỂ TỔN THẤT ĐIỆN
NĂNG 12
1.1.Vai trò của lưới điện phân phối trong hệ thống điện 12
1.2. Đặc điểm chung của lưới phân phối 14
1.3. Một số vấn đề tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối 14
1.3.1. Hiệu quả của sử dụng điện 15
1.3.3.1.Hộ gia đình khu vực sử dụng điện 15
1.3.3.2. Tác động của việc sử dụng điện đối với môi trường 15
1.3.2. Tổn thất phi kĩ thuật 15
1.3.3. Tổn thất kĩ thuật 15
1.3.3.1. Các loại tổn thất kĩ thuật (dây dẫn) 16
1.3.3.2. Phương pháp tiếp cận để tính tổn thất 16
1.3.3.3. Tổn thất trong máy biến áp phân phối 17
CHƯƠNG 2 19
PHƯƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ GIẢM TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI 19
2.1. Bù công suất phản kháng 19
2.1.1. Các vấn đề chung trong bù công suất phản kháng 19

2.1.2. Lý thuyết cơ bản về bù trừ công suất phản kháng 20
2.1.2.1. Hệ số công suất 20
2.1.2.2. Điều chỉnh hệ số công suất 20
3Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 2 -
2.1.2.3. Điều chỉnh điện áp 21
2.2. Phương pháp tính bù trên lưới phân phối vận hành hở 22
2.3. Phân tích kinh tế bài toán bù công suất phản kháng 28
2.3.1. Tiền lãi NPV và thời gian thu hồi vốn đầu tư (Thv) 28
2.3.2. Phương pháp tính độ giảm tổn thất điện năng (DA) 28
2.3.3. Phân tích kinh tế cho bài toán bù tối ưu 28
2.4. Mô hình tổng quát bài toán bù 28
2.4.1. Hàm mục tiêu 28
2.4.2. Các hạn chế 28
2.5. Tính toán để xác định việc lắp đặt tụ điện tối ưu cho trường hợp tải phân bố đều 28
2.5.1. Trường hợp lắp 1 bộ tụ điện 28
2.5.2. Trường hợp lắp 2 bộ tụ điện 28
2.5.3. Trường hợp lắp 3 bộ tụ điện 28
2.5.4. Trường hợp lắp 4 bộ tụ điện 28
2.5.5. Trường hợp lắp n bộ tụ điện 28
2.5.6. Vị trí lắp đặt tối ưu bộ tụ điện 28
2.6. Giảm tổn thất điện năng nhờ các tụ điện 28
CHƯƠNG 3 29
ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT
PHẢN KHÁNG CHO ĐƯỜNG DÂY 22KV SAU THANH GÓP TRẠM E64 –
THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN 29
3.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT 29

3.2. Các bước thực hiện trong phần mềm PSS/ADEPT 29
3.2.1. Bước 1 thiết lập các thông số của mạng điện 29
3.2.2. Bước 2 tạo sơ đồ cho lưới điện 31
3.2.3. Bước 3 chạy các chức năng tính toán 32
3.2.4. Bước 4 lập báo cáo 36
3.3. Ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bài toán chọn vị trí bù công suất phản
kháng tối ưu cho một suất tuyến 22KV trạm E64 – Thành phố Thái Nguyên 38
4Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 3 -
3.3.1. Giới thiệu về lưới điện phân phối Thành phố Thái Nguyên 38
3.3.2. Tính toán chọn vị trí bù công suất tối ưu 87
3.3.3. Thiết lập thông số của đường dây và máy biến áp 38
3.3.4. Xác định dung lượng, vị trí bù tối ưu kinh tế trên lộ 475, trạm E64 38
KẾT LUẬN 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
PHỤ LỤC 57

5Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 4 -
LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các tác giả của các công trình nghiên cứu,
các tác giả của các tài liệu nghiên cứu mà tôi đã trích dẫn và tham khảo để hoàn thành
luận văn này. Đặc biệt tôi vô cùng cảm ơn PGS.TS Trần Bách, người đã tận tình
hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Và tôi xin chân thanh cảm ơn tất cả
các thầy cô đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập vừa qua.

6Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 5 -
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




Vũ Thị Mỹ

7Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 6 -
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CAPO Optimal Capacitor Placement
CSTD Công suất tác dụng
CSPK Công suất phản kháng
HTĐ Hệ thống điện
HA Hạ áp
TA Trung áp
LĐPP Lưới điện phân phối
MF Máy phát
PSS/ADEPT Power System Simulator/Advanced Distribution Engineering
Productivity Tool

8Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 7 -
DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.2 Tác động của tổn thất điện năng đến môi trường
Bảng 3.1 Phụ tải đường dây 475
Bảng 3.5 Vị trí và dung lượng tụ bù cố định ở lưới trung áp
Bảng 3.6 Tổn thất trước và sau khi bù
Bảng 3.7 Vị trí và dung lượng bù cố định ở lưới hạ áp
Bảng 3.8 Tổn thất trước và sau khi bù tụ bù
Bảng 3.10 Lượng tổn thất công suất giảm được so với trước khi bù

9Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 8 -
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các nhánh lưới trong một lưới điện áp thấp
Hình 2.2 Minh hoạ ảnh hưởng của thiết bị bù đối với sự điều chỉnh hệ số công
suất
Hình 2.3 Xuất tuyến sơ cấp với các phụ tải phân bố đều và tập trung, phân bố
dòng điện phản kháng trước khi lắp đặt tụ bù
Hình 2.4 Giảm tổn thất công suất với 1 bộ tụ bù
Hình 2.5 Giảm tổn thất với 2 bộ tụ điện
Hình 2.6 Giảm tổn thất với 3 bộ tụ điện
Hình 2.7 Giảm tổn thất với 4 bộ tụ điện

Hình 2.8 So sánh việc giảm tổn thất có thể đạt được từ n=1,2,3 và ∞ bộ tụ với λ=0
Hình 2.9 So sánh việc giảm tổn thất có thể đạt được từ n=1,2,3 và ∞ bộ tù với λ=1/4
Hình 2.10 Quan hệ giữa tỉ lệ bù tổng và hệ số phụ tải phản kháng đối với tải
phân bố đều (λ=0 và α=1)
Hình 2.11 Giảm tổn thất điện nặng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ được lắp đặt tại vị
trí tối ưu ( F

LD
=0,2)
Hình 2.12 Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kì được lắp đặt tại vị
trí tối ưu (F
LD
=0,4)
Hình 2.13 Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ được lắp đặt tại vị
trí tối ưu (F

LD
=0,6)
Hình 2.14 Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kì được lắp đặt tại vị trí
tối ưu (F

LD
=0,8)
Hình 2.15 Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ được lắp đăth tại vị
trí tối ưu (F

LD
=1.0)
Hình 3.1 Chu trình triển khai của phần mềm PSS/ADEPT
Hình 3.2 Thiết lập thông số mạng lưới điện

Hình 3.3 Hộp thoại Network properties
Hình 3.4 Hộp thoại network Economics
10Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 9 -
Hình 3.5 Thiết lập thông số nguồn điện
Hình 3.6 Thiết lập thông số tải
Hình 3.7 Thiết lập thông số dây dẫn
Hình 3.8 Thiết lập thông số nút
Hình 3.9 Thiết lập thông số tụ bù
Hình 3.10 Thiết lập thông số thiết bị đóng cắt
Hình 3.11 Hộp thoại option - Thẻ General: Các chọn lựa tổng quát cho các bài toán phân
tích
Hình 3.12 Hộp thoại option - Thẻ Load Flow: Các lựa chọn cho bài toán tính toán
phân bố công suất
Hình 3.13 Hộp thoại option - Thẻ Short circuit: Các lựa chọn cho bài toán phân tích
tính toán ngắn mạch
Hình 3.14 Hộp thoại option - Thẻ Moto Starting: Các lựa chọn cho bài toán tính toán
phân tích khởi động động cơ
Hình 3.15 Hộp thoại option - Thẻ Reports: các lựa chọn cho phần lập báo cáo
Hình 3.16 Hộp thoại option - Thẻ CAPO: Các lựa chọn cho bài toán xác định vị trí
bù tối ưu
Hình 3.17 Hộp thoại option - Thẻ DRA: Các lựa chọn cho bài toán phân tích độ tin cậy
Hình 3.18 Hộp thoại option - Thẻ TOPO: Các lựa chọn cho bài toán xác định điểm
dừng tối ưu
Hình 3.19 Hộp thoại option - Thẻ Harmonics: Các lựa chọn cho bài toán phân tích sóng hài
Hình 3.20 Sơ đồ xuất tuyến 475 - Trạm E64 Đán
Hình 3.21 Thiết lập sơ đồ lộ 475 trên phần mềm PSS/ADEPT

Hình 3.22 Thẻ thiết lập thông số đường dây
Hình 3.23 Đồ thị phụ tải những ngày điển hình năm 2010 của xuất tuyến 475-E64
Hình 3.24 Tính toán bù trung áp trên PSS/ADEPT
Hình 3.25 Thẻ tính toán dung lượng bù hạ áp

11Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 10 -

LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, nguồn điện
cũng phải đáp ứng những đòi hỏi về công suất và chất lượng. Vấn đề công suất phát ra
phải được đưa đến và tận dụng một cách hiệu nhất, không để lãng phí quá nhiều ảnh
hưởng đến kinh tế là một bài toán được rất nhiều đề tài nghiên cứu. Tổn hao công suất
là vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng nguồn điện và kinh tế, để giảm nó một trong
những biện pháp khá hiệu quả là bù công suất phản kháng cho lưới điện.
Một số hệ thống lưới điện trên các tỉnh thành của nước ta không có hệ thống bù
công suất phản kháng thậm chí còn không quan tâm đến vấn đề này. Do đó hệ số công
suất cosφ có giá trị nhỏ điều này ảnh hưởng rất lớn đến các tham số kinh tế kỹ thuật của
mạng điện như: Giảm chất lượng điện áp, tăng tổn thất công suất và tăng đốt nóng dây
dẫn, tăng tiết diện dây dẫn, hạn chế khả năng truyền tải công suất tác dụng, không sử
dụng hết khả năng của động cơ sơ cấp, giảm chất lượng điện, tăng giá thành điện năng.
Ở một số tỉnh đã quan tâm vấn đề này như Hà Nội, Hải Dương, Nam Định, Ninh
Bình nhưng việc thực thi thì rất ít. Nếu có hệ thống bù công suất phản kháng thì chỉ
là bù tĩnh, thiết bị bù không có cơ cấu tự động điều chỉnh mang lại hệ số công suất
cosφ lớn cỡ trên 0,9 điều này cũng dẫn đến những ảnh hưởng đáng kể như vào giờ
thấp điểm có hiện tượng dòng công suất phản kháng chạy ngược, làm tăng tổn thất và

quá áp cục bộ điều này gây hậu quả nghiêm trọng đến các thiết bị điện. Vị trí đặt thiết
bị bù thường được chọn sao cho dễ vận hành chứ không xét đến hiệu quả kinh tế của
thiết bị, vì vậy chưa tận dụng được hiệu quả làm việc của thiết bị, dẫn đến sự lãng phí.
2. Mục đích nghiên cứu
Với tính cấp thiết nêu trên, đề tài đi nghiên cứu các biện pháp nhằm giảm tổn
thất điện năng trên lưới phân phối, cụ thể là đi sâu nghiên cứu phương pháp bù công
suất phản kháng, để xác định dung lượng và vị trí bù tối ưu cho lưới phân phối. Đồng
thời luận văn cũng đi nghiên cứu phần mềm PSS/ADEPT là công cụ để tính dung
lượng và vị trí bù cho một lưới điện cụ thể.
12Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 11 -

3. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn: Nghiên cứu các biện pháp nhằm giảm tổn thất
điện năng trên lưới phân phối và ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bài
toán bù công suất phản kháng cho lưới phân phối cụ thể ở Việt Nam.
Phạm vi nghiên cứu: Lưới điện phân phối, ứng dụng chương trình PSS/ADEPT
tính toán bù công suất phản kháng cho đường dây 22kV sau thanh góp trạm E64 –
Thành Phố Thái Nguyên.
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu loại tổn thất gây ra trên lưới điện phân phối và các biện pháp để giảm
tốt thất điện năng.
Tìm hiểu bài toán bù công suất phản kháng nhằm giảm tổn thất điện năng trên
lưới phân phối.
Tìm hiểu chương trình PSS/ADEPT để tính toán bài toán bù công suất phản kháng
trên lưới điện phân phối.
Áp dụng chương trình PSS/ADEPT để tính toán cho lưới điện phân phối cụ thể,

thu thập dữ liệu lưới điện để đưa vào chương trình tính toán.
5. Tên đề tài
“ Nghiên cứu giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối”
6. Bố cục của luận văn
Luận văn gồm các nội chính như sau:
Lời mở đầu
Mục lục danh mục các bảng
Danh mục hình vẽ
Chương 1. Tổng quan về lưới phân phối và vấn đề tổn thất điện năng
Chương 2. Phương pháp bù công suất phản kháng để giảm tổn thất điện năng trên lưới
phân phối
Chương 3. Ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bù công suất phản kháng
cho đường dây 22kV sau thanh góp trạm E64 – Thành Phố Thái Nguyên
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
13Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 1
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 12 -
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI VÀ VẤN ĐỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

1.1. VAI TRÒ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRONG HTĐ
Hệ thống điện (HTĐ) bao gồm các nhà máy điện, 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.
HTĐ phát triển không ngừng trong không gian và thời gian ddeerr đáp ứng
nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải. Tùy theo mục đích nghiên cứu, HTĐ được
phân chia thành các phần hệ thống tương đối độc lập nhau.

Về mặt quản lý, vận hành HTĐ được phân thành:
- Các nhà máy điện do các nhà mát điện quản lý.
- Lưới điện siêu cao áp (≥ 220kv) và trạm khu vực do các công ty truyền
tải điện quản lý.
- Lưới điện truyền tải 110kv và phân phối do các công ty điện lực quản lý,
dưới là các điện lực.
Về mặt quy hoạch, lưới điện được phân thành 2 cấp:
• Lưới hệ thống bao gồm:
- Các nguồn điện và lưới hệ thống ( 500, 220, 110kV)
- Các trạm khu vực ( 500, 220, 110kV) được quy hoạch trong tổng sơ đồ.
• Lưới phân phối ( U ≤ 35kV) được quy hoạch riêng.
Về mặt điều độ chia thành 2 cấp:
• Điều độ trung ương.
• Điều độ địa phương. Công tác điều độ bao gồm:
- Điều độ các nhà máy thủy điện.
- Điều độ các miền
- Điều độ các điện lực
Về mặt nghiên cứu, tính toán, HTĐ được phân chia ra thành:
- Lưới hệ thống 500kV
14Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 1
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 13 -
- Lưới truyền tải ( 35, 110, 220kV)
- Lưới phân phối trung áp ( 6, 10, 22, 35kV)
- Lưới phân phối hạ áp ( 0,4kV)
Trong đó luwois 35kV có thể dùng cho cả lưới phân phối và lưới truyền tải.
Do phụ tải ngày càng phát triển về không gian và thời gian với tốc độ ngày càng
cao, vì vậy cần phải xây dựng các nhà máy có công suất lớn. Vì lý do kinh tế và môi
trường, 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 truyền tải điện năng đến các phụ
tải. Vì lí do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể cung cấp trực tiếp cho các
phụ tải bằng lưới truyền tải, do vậy phải dùng lưới điện phân phối.
Lưới điện phân phối thực hiện nhiệm vụ phân phối điện cho 1 địa phương (
một thành phố, quận, huyện) có bán kính cung cấp điện nhỏ, dưới 50km.
Lưới điện phân phối nhận điện từ các trạm phân phối khu vực gồm:
- Lưới điện có các cấp điện áp 110/35kV, 110/22kV, 110/10kV, 110/6kV.
- Lưới điện có các cấp điện áp 35/6kV, 35/10kV, 35/22kV.
Mạng phân phối có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kĩ thuật của toàn hệ
thống. Cụ thể là:
1. Chất lượng cung cấp điện: Ở đây là độ tin cậy cung cấp điện và độ dao
động của điện áp tại hộ phụ tải.
2. Tổn thất điện năng: Thường tổn thất điện năng ở lưới phân phối lớn gấp 3
đến 4 lần so với tổn thất điện năng ở lưới truyền tải.
3. Giá đầu tư xây dựng: Nếu chia theo tỷ lệ cao áp, phân phối trung áp, phân
phối hạ áp thì vốn đầu tư mạng cao áp là 1, mạng phân phối trung áp thường từ 1,5
đến 2,5 và mạng phân phối hạ áp thường từ 2 đến 2,5 lần.
4. Xác xuất sự cố: Sự cố gây ngừng cung cấp điện sửa chữa bảo dưỡng theo
kế hoạch, cải tạo, đóng trạm mới trên lưới phân phối cũng nhiều hơn lưới truyền tải.
Với các đặc điểm trên, việc nghiên cứu lưới phân phối rất phức tạp và đòi hỏi
nhiều thông tin.
15Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 1
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 14 -
1.2. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI
Lưới phân phối có một số đặc điểm chung như sau:
- Chế độ vận hành bình thường của lưới phân phối là vận hành hở, hình tia hoặc
dạng xương cá. Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện thỉnh thoảng cũng có cấu

trúc mạch vòng nhưng vận hành hở.
- Trong mạch vòng các xuất tuyến được liên kết với nhau bằng doa cách ly, hoặc
thiết bị nối mạch vòng ( Ring Main Unit) các thiết bị này vận hành ở vị trí mở,
trong trường hợp cần sửa chữa hoặc sự cố đường dây điện thì việc cung cấp điện
không bị gián đoạn lâu dài nhờ việc chuyển đổi nguồn cung cấp bằng thao tác đóng
cắt dao cách ly phân đoạn hay tự động chuyển đổi nhờ các thiết bị nối mạch vòng.
- Phụ tải của lưới phân phối đa dạng và phức tạp, nhất là ở Việt Nam các phụ tải
sinh hoạt và dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp đa phần cùng trong một hộ phụ tải.
So với mạng hình tia, mạng mạch vòng có chất lượng điện hơn, đó chính là lý do
tồn tại của mạch vòng, song lại gây phức tạp về vấn đề role bảo vệ. Cấu trúc mạch
vòng chỉ thích hợp cho những mạng TA/HA có công suất lớn và số lượng trạm trên
mạch vòng ít. Mặt khác cùng với một giá trị đầu tư thì hiệu quả khai thác mạch
vòng kín so vói mạch hình tia thấp hơn. Ngoài ra, chất lượng phục vụ của mạng
hình tia đã liên tục được cải thiện, đắc biệt trong những thập niên gần đây với sự
xuất hiện các thiết bị có công nghệ mới và các thiệt bị tự động, việc giảm bán kính
cung cấp điện – tăng tiết diện dẫn và bù công suất phản kháng do vậy chất lượng
điện mạng hình tia đã được cải thiện nhiều.
Kết quả các nghiên cứu và thống kê từ thực tế vận hành đã đưa đến kết luận nên
vận hành lưới phân phối theo dạng hình tia bởi các lý do:
- Vận hành đơn giản hơn
- Trình tự phục hồi lại kết cấu luới sau sự cố dễ dàng hơn
- Ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ.
1.3. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI
PHÂN PHỐI ĐIỆN

16Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 1
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 15 -
1.3.1 Hiệu quả sử dụng điện

1.3.1.1.Hộ gia đình khu vực sử dụng điện
1.3.1.2.Tác động của việc sử dụng điện với môi trường.
Bảng 1.2. Tác động của tổn thất điện năng đến môi trường
Environmental
measure
Typical impact Impact due to losses
Water use 1.25 kL/MWh 13500 ML
Ash emission 0.37 kg/MWh 4 ktonne
Coal use 480 kg/MWh 5.18Mtonne
CO2 output 900 kg/MWh 9.72 Mtonne
SOX output 7.4 kg/MWh 80 ktonne
NOX output 3.7 kg/MWh 40 ktonne
Để giảm tác động của các máy phát điện trong môi trường ,năng lượng phải
được quản lí hiệu quả.Hai yếu tố chính góp phần vào sự tổn thất điện năng là tổn
thất cho phí kĩ thuật và tổn thất kĩ thuật.

1.3.2 Tổn thất phi kĩ thuật
Những tổn thất phi kĩ thuật và kĩ thuật của lưới điện phân phối được kết nối
và tính toán như tổn thất của lưới điện phân phối.vì vậy thật cần thiết để lấy lại giá
trị ước tính của tổn thất kĩ thuật và tổn thất phi kĩ thuật trong lưới.những tổn thất
phi kĩ thuật là không thể tính toán ,do đó tổn thất kĩ thuật phải được bắt nguồn và
định lượng cho lưới điện phân phối.
1.3.3.Tổn thất kĩ thuật
Tổn thất kĩ thuật là do dòng điện chạy trong một dây dẫn tạo ra nhiệt và tác
động đến điện trở,gây tổn thất điện năng:
- Tổn thất đồng
- Tổn thất điện môi
- Tổn thất do cảm ứng hay bức xạ
17Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 1

Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 16 -
Những tổn thất này gọi là tổn thất kĩ thuật,do đó nó bao gồm tổn thất trên
đường dây trong lưới phân phối và tổn thất trong máy biến áp.
1.3.3.1.Các loại tổn thất kĩ thuật (dây dẫn)
a.Tổn thất đồng
b. Hệ số công suất
1.3.3.2 .Phương pháp tiếp cận để tính tổn thất
a. Phương pháp đánh giá đầy đủ
b. Phương pháp sử dụng đồ thị phụ tải điển hình.
c.Tính toán tổn thất kĩ thuật ở các phân đoạn
d.Tổn thất trong công tơ đo đếm điện năng
Tổn thất kĩ thuật trong công tơ đo đếm điện năng là do sắt trong các cuộn dây
điện áp của công tơ đo đếm và được giả định là không đổi trong lưới điện phân
phối,vì công tơ đo đếm điện năng không phụ thuộc vào dòng điện trong lưới điện
phân phối.tổn thất trong công tơ (em)tính bằng kW/h và có thể đo được bằng cách:
em=
).(
1000
)32(.
321
ngày
kWh
iiiNp
mm
+
+
(1.10)
trong đó pm là là tổn thất trung bình của mỗi cuộn dây điệnáp của đồng
hồ(W),Nm là tổng số mét năng lượng,i1 là tỷ lệ phần trăm 1 pha,i2 là tỉ lệ phần

trăm 2 pha,i3 là tỉ lệ phần tăm 3 pha và T là khoảng thời gian xem xét(giờ).
e.Các tổn thất liên quan đến khách hàng
f.Tổn thất trong lưới điện áp thấp
18Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 1
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 17 -











Hình 1.1 Các nhánh lưới trong một lưới điện áp thấp
Tổng các dòng nhánh được tính từ kirhoff áp dụng cho mỗi nút mạng bằng
0,những tổn thất điện năng hàng ngày cho một nhánh (es)có thể được đánh giá bởi:

)()(
1000
1
‡”‡”
1 1
2
.
ngày

kW
tIRte
m
t
Nconđ
t
tts
∆
= =
==
(1.12)
Trong đó Ri là điện trở dây,It là dòng điện dây dẫn trong khoảng thời gian
t,∆t là khoảng thời gian và Ncondlà số lượng dây dẫn(pha và đất) cho mỗi
nhánh.Phương trình trên thể hiện giá trị kilowatt.
1.3.3.3.Tổn thất trong máy biến áp phân phối

19Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 1
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 18 -
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Nội dung chương 1 đã giới thiệu tổng quan một số vấn đề cơ bản về lưới điện
phân phối bao gồm: Định nghĩa, cấu trúc và vai trò của lưới điện phân phối, đồng
thời giới thiệu về hiện trạng lưới điện tại Việt Nam. Từ đó cho thấy LPP có vai trò
hết sức quan trọng trong việc cung cấp năng lượng, đáp ứng nhu cầu trực tiếp cho
phụ tải.
Vấn đề công suất phát ra phải được đưa đến và tận dụng một cách hiệu nhất,
không để lãng phí quá nhiều ảnh hưởng đến kinh tế là một bài toán được rất nhiều
đề tài nghiên cứu. Tổn hao công suất là vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng nguồn

điện và kinh tế, để giảm nó một trong những biện pháp khá hiệu quả là bù công suất
phản kháng cho lưới điện. Do đó chương 2 tác đề cập đến vấn đề lý thuyết về
phương pháp bù công suất phản kháng để giảm tổn thất trên lưới phân phối.


20Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 2
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 19 -
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ GIẢM TỔN
THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI

2.1 BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
2.1.1 Các vấn đề chung trong việc bù công suất phản kháng.
Việc bù công suất phản kháng gồm hai loại:
- Bù cưỡng bức:
+ Còn được gọi là bù kỹ thuật một lượng công suất phản kháng nhất định để
đảm bảo cân bằng công suất phản kháng, công suất này được điều chỉnh để có thể
thích ứng với các chế độ vận hành khác nhau của lưới. Việc thực hiện bù này
thường được thực hiện tại các trạm biến áp thanh góp 220kV/110kV.
+ Một phần công suất bù, thường là phần cố định có thể được phân tán xuống
lưới truyền tải để giảm tổn thất trong lưới. Tuy nhiên, phải hết sức cân nhắc vì như
vậy, độ tin cậy của công suất bù này sẽ bị giảm và để an toàn trong hệ thống điện
phải tăng độ dự trữ công suất phản kháng.
+ Ngoài ra, do vai trò của mình trong hệ thống nên không thể không có công
suất phản kháng lưu thông trên lưới. Tuy nhiên, chính công suất phản kháng gây
nên tổn thất trên lưới. Do đó, bù cưỡng bức nhằm để giảm thiểu tổn thất trên lưới
phân phối.
- Bù kinh tế: Nhằm giảm tổn thất điện năng và tổn thất điện áp do đó nâng

cao chất lượng và giảm tổn thất điện năng.
Như vậy, việc đặt tụ bù có một số lợi ích sau:
- Giảm công suất tác dụng yêu cầu ở chế độ max.
- Giảm nhẹ tải MBA do giảm yêu cầu công suất phản kháng do đó tăng tuổi
thọ MBA.
- Giảm tổn thất điện năng.
- Cải thiện chất lượng điện áp trên lưới phân phối.
- Cải thiện hệ số công suất.
21Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 2
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 20 -
G
L
+jB
L
I
S
U

- Cân bằng tải.
Như vậy, trong phạm vi bù, vấn đề giảm tổn thất và nâng cao chất lượng điện
năng là luôn được thực hiện và có kết quả song hành. Tuy nhiên, khi thực hiện đặt
tụ bù, lưu ý đến nguy cơ xảy ra cộng hưởng và tự kích thích ở phụ tải dẫn đến nguy
cơ quá áp trong chế độ vận hành min.
Hiện nay có hai phương pháp đặt bù thường được thực hiện:
- Bù tập trung ở một số điểm trên lưới trung áp: thường có từ 1 đến 3 vị trí bù
trên mỗi tuyến. Với phương pháp này giá thành rẻ do công suất đơn vị lớn, thuận
tiện cho việc lắp đặt, quản lý và vận hành.
- Bù phân tán tại các TBAPP hạ áp. Với phương pháp này, hiệu quả cao hơn

do thực hiện bù sâu hơn, nhưng nguy cơ cộng hưởng và tự kích thích rất cao (xảy ra
khi công suất bù ở chế độ min lớn hơn nhu cầu của phụ tải). Tuy nhiên, hầu hết các
thiết bị đều được trang bị thiết bị điều khiển tự động nên nguy cơ trên là hầu như
không xảy ra.
2.1.2 Lý thuyết cơ bản về bù công suất phản kháng
2.1.2.1 Hệ số công suất
2.1.2.2 Điều chỉnh hệ số công suất


Hình 2.2: Minh hoạ ảnh hưởng của thiết bị bù đối
với sự điều chỉnh hệ số công suất
Một phụ tải P
1
+ jQ
1
có hệ số công suất được
xác định theo công thức sau:

2
1
2
1
1
1
QP
P
cos
+
=ϕ (2.9)
Khi được cung cấp một lượng công suất phản kháng Q

C
, hệ số công suất
được cải thiện từ cosϕ
1
thành cosϕ
2
với cosϕ
2
được xác định như sau:

2
C1
2
1
1
2
)QQ(P
P
cos
−+
=ϕ (2.10)
22Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 2
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 21 -
2.1.2.3 Điều chỉnh điện áp
a) Nguyên tắc và kết luận chung của điều chỉnh điện áp

Hình 2.3: a) Mạch tương đương của hệ thống và phụ tải
b) đồ thị vectơ pha cho hình a (chưa bù)
c) Đồ thị vectơ pha cho hình a (Bù cho điện áp không đổi)










jX
S
I
S
ϕ
L

ϕ
S


R
S
I
S
∆
U

U

E

I
L


I
L


(b)

jX
S
I

S
ϕ
L


R
S
I
S
∆
U

U

E

I
L


I
C


(c)

I
S

U

∆
U

Độ dốc =
SC
S
U
−
Q
L
Đường phụ tải HT
0
Hình 2.4:
Đặc tính gần đúng quan hệ điện áp/ công suất
phản kháng do hệ thống cung cấp.

23Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 2
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 22 -
2.2 .PHƯƠNG PHÁP TÍNH BÙ TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI VẬN HÀNH HỞ

0.3
0.1
1

0.2 0.4 0.5 0.6
0.7

0.8
1

0.9
0 1.0

0.1
1

0.3
0.4
0.5
0.6
0.7

0.9
0.8
1

C=0.1
C=0.
3

C=0.9
C=0.4
C=0.8
C=0.5
C=0.6
C=0.7
0.2
C=1.
0

C=0.
2

đ
ộ giảm tổn
th
ất
bù

vị trí lắp đặt tụ bù
Hình (2.8) cho ta độ giảm tổn thất khi lắp đặt bộ tụ có dung lượng tối ưu
v
ới các tổ hợp các loại tải.

24Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chương 2
Học viên: Vũ Thị Mỹ CHK13TB,M&NMĐ
- 23 -

Hình 2.9 : Độ giảm tổn thất là một hàm của vị trí lắp đặt và tỷ số bù tụ cho 1
phân đoạn đường dây có các phụ tải tập trung và phân bố đều.

0.3

0.1

0.2

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0

1.0

0.1

0.
3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.9

0.8

C=
0.1

C=

0.3

C=
0.9

C=0.4
C=0.8
C=
0.5

C=
07

C=
0.7

0.
2

C=
1.0

C=
0.2

1.0

đ
ộ giảm tổn thất b
ù

V
ị trí lắp đặt tụ b
ù


25Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên