nghiên cứu phương pháp phân tích đọ tin cậy cung cấp điện lưới điện phân phối huyện tiên du tỉnh bắc ninh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM




LÊ VĂN PHƯỢNG





NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY
CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
HUYỆN TIÊN DU – TỈNH BẮC NINH




LUẬN VĂN THẠC SĨ







HÀ NỘI, NĂM 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNN

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM




LÊ VĂN PHƯỢNG




NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY
CUNG CẤP ĐIỆN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
HUYỆN TIÊN DU – TỈNH BẮC NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHUYÊN NGHÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN
MÃ SỐ: 60.52.02.02



NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. TRẦN THANH SƠN





HÀ NỘI, NĂM 2014
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page i


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, những gì mà tác giả viết trong luận văn này là do sự
tìm hiểu, nghiên cứu của bản thân cùng với sự hướng dẫn tận tình của TS.
Trần Thanh Sơn. Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của các tác giả
khác nếu có đều được trích dẫn nguồn gốc cụ thể.
Luận văn này cho đến nay chưa được bảo vệ tại bất kỳ một Hội đồng bảo
vệ luận văn thạc sĩ nào và chưa được công bố trên bất kỳ một phương tiện
thông tin nào.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì mà tôi đã cam đoan.

Hà Nội, tháng 9 năm 2014

Tác giả




Lê Văn Phượng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page ii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tác giả luôn được sự quan tâm, góp ý của
thầy giáo TS. Trần Thanh Sơn. Nhân dịp này tác giả xin bày tỏ cảm ơn chân
thành tới thầy Sơn đã trực tiếp hướng dẫn và dành nhiều thời gian công sức
giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Cơ Điện - Học
viện Nông nghiệp Việt Nam, đã tạo mọi điều kiện cho tác giả học tập, nghiên
cứu và hoàn thành luận văn đúng thời hạn.
Qua đây tôi cũng xin chân thành cám ơn Ban lãnh đạo Điện Lực huyện
Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh đã giúp đỡ tôi rất nhiệt tình trong quá trình tác giả
thu thập số liệu để hoàn thiện luận văn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót
nhất định. Rất mong được đóng góp ý kiến của Hội đồng chấm luận văn tốt
nghiệp, của các bạn đọc quan tâm đến đề tài của luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 9 năm 2014

Tác giả

Lê Văn Phượng



Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii
DANH MỤC CÁC BẢNG viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ix

MỞ ĐẦU 1
1. Đặt vấn đề 1
2. Phạm vi của đề tài. 2
3. Mục đích của đề tài 2
4. Phương pháp nghiên cứu 2
Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 3
1.1. Tổng quan về lưới điện phân phối 3
1.1.1. Khái niệm về lưới phân phối 3
1.1.2. Đặc điểm và phân loại lưới phân phối 3
1.2. Các phần tử trong lưới phân phối 4
1.3. Phương pháp phân phối điện trung áp và nối đất trung tính cuộn trung
áp của máy biến áp nguồn 6
1.3.1. Phương pháp phân phối điện trung áp 6
1.3.2. Nối đất trung tính cuộn trung áp của máy biến áp nguồn 7

1.4. Sơ đồ lưới điện phân phối 9
1.4.1. Cấu trúc lưới điện phân phối 9
1.4.2. Sơ đồ lưới điện phân phối trung áp trên không 12
1.4.3. Sơ đồ phân phối cáp trung áp 13
1.4.4. Mạch liên nguồn 14
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page iv

1.4.5. Mạng phân phối được cung cấp điện thông qua trạm cắt 15
1.4.6. Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung 15
1.4.7. Sơ đồ hệ thống phân phối điện 16
1.4.8. Sơ đồ lưới phân phối hạ áp 18
1.5. Trạm biến áp phân phối 18
1.6. Các chỉ tiêu và tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của lưới phân phối điện 19
1.7. Đặc điểm của lưới phân phối 19
Chương 2: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN 21
2.1. Tổng quan về độ tin cậy cung cấp điện 21
2.1.1. Khái niệm chung về độ tin cậy 21
2.1.2. Độ tin cậy của hệ thống 22
2.1.3. Độ tin cậy của phần tử 22
2.1.4. Độ tin cậy hợp lý 31
2.1.5. Tổn thất kinh tế do mất điện và ảnh hưởng của độ tin cậy đến cấu trúc
của hệ thống điện 32
2.2. Chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối 33
2.2.1. Tần suất mất điện trung bình của hệ thống, SAIFI 33
2.2.2. Tần suất mất điện trung bình của khách hàng, CAIFI 34
2.2.3. Thời gian mất điện trung bình của hệ thống, SAIDI 34
2.2.4. Thời gian mất điện trung bình của khách hàng, CAIDI 34
2.2.5. Tổng thời gian mất điện trung bình của khách hàng, CTAIDI 35
2.2.6. Độ sẳn sàng (không sẳn sàng) phục vụ trung bình, ASAI (ASUI) 35

2.2.7. Năng lượng không được cung cấp, ENS (Energy not supplied index) . 35
2.2.8. Điện năng trung bình không được cung cấp, AENS hay mất điện hệ
thống trung bình (Average Energy not supplied index): 36
2.2.9. Chỉ số mất điện khách hàng trung bình, ACCI 36
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của lưới phân phối 36
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page v

2.3.1. Độ tin cậy của các phần tử tạo nên lưới điện 36
2.3.2. Cấu trúc lưới điện 36
2.3.3. Hệ thống tổ chức quản lý và vận hành 37
2.3.4. Ảnh hưởng môi trường 37
2.3.5. Yếu tố con người 37
2.4. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy 37
2.4.1. Giải pháp lập kế hoạch bảo dưỡng thiết bị 37
2.4.2. Giải pháp đồng bộ hoá thiết bị trên lưới 37
2.4.3. Giải pháp phân đoạn đường dây 38
2.4.4. Giải pháp ứng dụng công nghệ tự động hoá lưới diện phân phối 38
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN
VÀ TRẠM BIẾN ÁP 40
3.1. Các phương pháp đánh giá độ tin cậy cung cấp điện 40
3.1.1. Phương pháp đồ thị giải tích 40
3.1.2. Phương pháp không gian trạng thái 48
3.1.3. Phương pháp cây hỏng hóc 48
3.1.4. Phương pháp mô phỏng Monte - Carlo 53
3.2. Phương pháp phân tích độ tin cậy của lưới điện 58
3.2.1. Phân tích độ tin cậy của lưới phân phối một nguồn 58
3.2.2. Phân tích độ tin cậy của lưới phân phối hai nguồn 74
3.3. Phương pháp phân tích độ tin cậy của trạm biến áp 74
3.3.1. Khái quát chung 74

3.3.2. Dự trữ và thay thế máy biến áp 76
Chương 4: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI ĐIỆN HUYỆN TIÊN DU – TỈNH BẮC
NINH 82
4.1. Giới thiệu chung về lưới điện của huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh 82
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page vi

4.2. Giao diện các chương trình tính toán độ tin cậy và giới thiệu chương trình . 83
4.3. Phân tích, đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối điện
huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh 87
4.3.1. Tính toán độ tin cậy lộ 374 E27.3 87
4.3.2. Tính toán độ tin cậy lộ 376 E27.3 91
4.4. Các đề xuất và giải pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới
phân phối điện huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh 95
4.4.1. Các đề xuất nâng cao độ tin cậy 95
4.4.2. Giải pháp nâng cao độ tin cậy 98
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 104
1. KẾT LUẬN 104
2. KIẾN NGHỊ 104
TÀI LIỆU THAM KHẢO 105

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

- CCĐ: Cung cấp điện
- DCL: Dao cách ly
- ĐTC: Độ tin cậy
- ĐD: Đường dây
- HT: Hệ thống
- HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện
- MBA: Máy biến áp
- MC: Máy cắt
- LPĐ: Lưới phân đoạn
- LPP: Lưới phân phối
- TBA: Trạm biến áp
- TBĐ: Thiết bị điện
- TĐL: Tự động đóng lại đường dây
- TĐN: Tự động đóng nguồn dự phòng
- SCADA: Hệ thống điều khiển giám sát
- TBPĐ: Thiết bị phân đoạn

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Kết quả tính toán của các phân đoạn 66
Bảng 3.2. Ma trận đường nối B(i,j) 70
Bảng 3.3. Ma trận ảnh hưởng số lần mất điện AS(i,j) 71
Bảng 3.4. Ma trận ảnh hưởng thời gian mất điện AH(i,j) 71
Bảng 3.5. Ma trận ảnh hưởng số lần mất điện AS(i,j) 72
Bảng 3.6. Ma trận ảnh hưởng thời gian mất điện AH(i,j) 72
Bảng 3.7. Ma trận ảnh hưởng số lần mất điện AS(i,j) 73
Bảng 3.8. Ma trận ảnh hưởng thời gian mất điện AH(i,j) 73
Bảng 3.9. Các trạng thái của máy biến áp 77
Bảng 4.1. Kế hoạch bảo dưỡng định kỳ lộ 374 E27.3 88
Bảng 4.2. Thông số phụ tải lộ 374 E27.3 89
Bảng 4.3. Tên các nhánh trong các nhóm đẳng trị 90
Bảng 4.4. Kết quả tính độ tin cậy 90
Bảng 4.5. Kế hoạch bảo dưỡng định kỳ lộ 376 E27.3 92
Bảng 4.6. Thông số phụ tải lộ 376 E27.3 94
Bảng 4.7. Tên các nhánh trong các nhóm đẳng trị 94
Bảng 4.8. Kết quả tính độ tin cậy
Bảng 4.9. Bảng tổng hợp ngừng điện lưới trạm biến áp 110kV 95
(Lộ 374 E27.3 và lộ 376 E27.3)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page ix

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Lưới điện 3 pha trung tính máy biến áp nối đất 6
Hình 1.2. Lưới điện 3 pha và 1 dây trung tính 7
Hình 1.3. Sơ đồ phân phối trên không hình 12
Hình 1.4. Sơ đồ lưới phân phối mạch vòng kín 14
Hình 1.5. Cung cấp điện bằng hai nguồn dây song song 14
Hình 1.6. Mạch liên nguồn 15
Hình 1.7. Cung cấp điện thông qua trạm cắt 15
Hình 1.8. Sơ đồ sử dụng đường dây dự phòng chung 16
Hình 1.9. Sơ đồ hệ thống phân phối điện 17
Hình 1.10. Sơ đồ lưới phân phối hạ 18
Hình 1.11. Phương pháp cấp điện cho phụ tải 1 28
Hình 2.1. Hàm tin cậy có tính chất biến thiên 24
Hình 2.2. Các phần tử không phục hồi có dạng hình chậu 25
Hình 2.3. Trạng thái làm việc và trạng thái hỏng 27
Hình 2.4. Mô hình bảo dưỡng định kỳ 30
Hình 3.1. Sơ đồ điện gồm bốn đường dây song song 41
Hình 3.2. Sơ đồ nối tiếp 42
Hình 3.3. Sơ đồ hỗn hợp 42
Hình 3.4. Cấu trúc của đồ thị 50
Hình 3.5. Sơ đồ tổng quát của lưới điện hình tia. 58
Hỡnh 3.6. Lưới điện có 2 nguồn cung cấp 74
Hình 3.7. Mô hình hệ thống máy biến áp 75
Hình 3.8. Hệ thống máy biến áp mô tả nhờ xích Markov 78
Hình 4.1. Đường dây 374 E27.3 trạm biến áp 110KV 87
Hình 4.1. Đường dây 376 E27.3 trạm biến áp 110KV 91
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 1

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Điện năng có vai trò rất quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá và
phát triển kinh tế, xã hội của đất nước. Do đó ngành điện phải được phát triển
mạnh để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của đất nước, phụ tải ngày càng lớn
lên quan trọng lên, do đó phát triển thêm các nhà máy điện và hoàn thiện lưới
điện đang được tiến hành một cách nhanh chóng, cấp thiết, sao cho đáp ứng
được sự phát triển không ngừng theo thời gian của phụ tải và ngày càng đòi
hỏi cao về chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện. Việc giải quyết
đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật từ thiết kế cũng như vận hành nhà máy
điện, hệ thống điện và lưới điện phải đặc biệt quan tâm một cách triệt để. Để
đảm bảo có được các phương án dự phòng hợp lý và tối ưu trong chế độ làm
việc bình thường cũng như khi xảy ra sự cố.
Lưới điện phân phối thường có các cấp điện áp là: 6kV, 10kV, 22kV,
35kV phân phối cho các trạm phân phối trung áp, hạ áp và phụ tải trung áp.
Các hộ tiêu thụ nhận trực tiếp thông qua các trạm biến áp phân phối nên khi
xảy ra bất kỳ sự cố nào trong lưới điện và trạm biến áp phân phối đều ảnh
hưởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ. Để nâng cao độ tin cậy và tính liên tục
cung cấp điện cũng như dự phòng hợp lý. Do đó trong luận văn này tác giả
tập trung nghiên cứu tính toán độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối từ
đó đưa ra các biện pháp giảm thiệt hại về kinh tế và thời gian mất điện đối với
phụ tải.
Tên luận văn: “Nghiên cứu phương pháp phân tích độ tin cậy cung
cấp điện lưới điện phân phối huyện Tiên Du – tỉnh Bắc Ninh”

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 2

2. Phạm vi của đề tài: Nghiên cứu phương pháp phân tích độ tin cậy cung
cấp điện của lưới phân phối điện, áp dụng phân tích độ tin cậy của lưới điện

huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh.
3. Mục đích của đề tài: Cơ sở lý thuyết về lưới phân phối, các phương pháp
phân tích độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân phối và áp dụng các phương
pháp vào lưới điện cụ thể của huyện Tiên Du - tỉnh Bắc Ninh.
4. Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết về lưới phân phối, các
phương pháp nghiên cứu và tính toán độ tin cậy. Vận dụng kết quả nghiên
cứu, xây dựng phương pháp tính toán độ tin cậy của lưới phân phối và áp
dụng tính toán ĐTC cho lưới điện phân phối huyện Tiên Du bằng phần mềm
tính toán độ tin cậy, nghiên cứu một số giải pháp nâng cao độ tin cậy lưới
điện phân phối.



Trong phạm vi luận văn thực hiện các nội dung sau:
Chương 1: Khái quát về lưới điện phân phối
Chương 2: Khái quát về độ tin cậy cung cấp điện
Chương 3: Phương pháp phân tích độ tin cậy của lưới điện và trạm biến áp
Chương 4: Phân tích, đánh giá độ tin cậy cung cấp điện của lưới phân
phối điện huyện Tiên Du- tỉnh Bắc Ninh.
Kết luận và kiến nghị
Trong luận văn này đề cập đến vấn đề mang tính thực tiễn, các kết quả
tính toán dựa trên cơ sở số liệu thống kê từ lưới điện thực tế, các giải pháp đề
ra dựa trên cơ sở lý thuyết và thực tiễn, phù hợp với điều kiện kinh tế hiện
nay ở các Điện lực tỉnh. Thiết bị kỹ thuật sử dụng trong đề tài này là những
thiết bị có sẵn trên thị trường thiết bị điện Việt Nam.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 3

Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI

1.1. Tổng quan về lưới điện phân phối
1.1.1. Khái niệm về lưới phân phối
Lưới phân phối là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân
phối điện năng từ các trạm trung gian, các trạm khu vực hay thanh cái của nhà
máy điện cấp điện cho phụ tải.
Nhiệm vụ của lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải đảm bảo chất
lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện trong giới hạn cho phép. Tuy
nhiên do điều kiện kinh tế và kỹ thuật, độ tin cậy của lưới phân phối cao hay
thấp phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải và chất lượng của lưới điện phân phối.
Lưới phân phối gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp.
Cấp điện áp thường dùng trong lưới phân phối trung áp là 6, 10, 22 và 35kV.
Cấp điện áp thường dùng trong lưới phân phối hạ áp là 380/220V hay
220/110V.
1.1.2. Đặc điểm và phân loại lưới phân phối
1.1.2.1. Đặc điểm
Lưới phân phối có tầm quan trọng cũng như có ảnh hưởng lớn đến chỉ
tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống điện như:
- Trực tiếp cấp điện và đảm bảo chất lượng điện năng cho phụ tải (chủ
yếu là điện áp).
- Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho
phụ tải. Tỷ lệ điện năng bị mất (điện năng mất/tổng điện năng phân phối) do
ngừng điện được thống kê như sau:
+ Do ngừng điện lưới 110kV trở lên: (0.1-0.3).10
-4
.
+ Do sự cố lưới điện trung áp: 4.5.10
-4
.
+ Do ngừng điện kế hoạch lưới trung áp: 2.5.10
-4

.
+ Do sự cố lưới điện hạ áp: 2.0.10
-4
.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 4

+ Do ngừng điện kế hoạch lưới hạ áp: 2.0.10
-4
.
Điện năng bị mất do sự cố và ngừng điện kế hoạch trong lưới phân phối
chiếm 98%. Ngừng điện (do sự cố hay theo kế hoạch) trên lưới phân trung áp
có ảnh hưởng rất lớn đến các hoạt động kinh tế xã hội.
- Chi phí đầu tư xây dựng lưới phân phối chiếm tỷ lệ lớn khoảng 50%
của hệ thống điện (35% cho nguồn điện, 15% cho lưới hệ thống và lưới
truyền tải).
- Tổn thất điện năng trong lưới phân phối lớn gấp 2-3 lần lưới truyền tải
và chiếm (65-70)% tổn thất toàn hệ thống.
- Lưới phân phối gần với người sử dụng điện do đó vấn đề an toàn điện
cũng rất quan trọng.
1.1.2.2. Phân loại lưới phân phối
Người ta thường phân loại lưới trung áp theo 3 dạng:
- Theo đối tượng và 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, không phân đoạn.
+ Lưới phân phối kín vận hành hở.
+ Hệ thống phân phối điện.
1.2. Các phần tử trong lưới phân phối
Các phần tử của lưới điện phân phối bao gồm:
- Máy biến áp trung gian và máy biến áp phân phối.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 5

- Thiết bị dẫn điện: Đường dây điện (dây dẫn và phụ kiện).
- Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Máy cắt, dao cách ly, cầu chì, chống sét
van, áp tô mát, hệ thống bảo vệ rơle, giảm dòng ngắn mạch.
- Thiết bị điều chỉnh điện áp: Thiết bị điều áp dưới tải, thiết bị thay đổi
đầu phân áp ngoài tải, tụ bù ngang, tụ bù dọc, thiết bị đối xứng hóa, 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 và 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 lại, thiết bị tự
đóng nguồn dự trữ, máy cắt hoặc dao cách ly phân đoạn, các khớp nối dễ tháo
trên đường dây, kháng điện hạn chế ngắn mạch,
- Thiết bị điều khiển từ 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 trên lưới điện đều có các thông số đặc trưng (công suất,
điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, điện kháng, điện dung, dòng điện cho
phép, tần số định mức, khả năng đóng cắt, ) được chọn trên cơ sở tính toán
kỹ thuật.
Những phần tử có dòng công suất đi qua (máy biến áp, dây dẫn, thiết bị
đóng cắt, máy biến dòng, tụ bù, ) thì thông số của chúng ảnh hưởng trực tiếp

đến thông số chế độ (điện áp, dòng điện, công suất) nên được dùng để tính
toán chế độ làm việc của lưới điện phân phối.
Nói chung các phần tử chỉ có 2 trạng thái: Làm việc và không làm việc.
Một số ít phần tử có nhiều trạng thái như: Hệ thống điều áp, tụ bù có điều
khiển, mỗi trạng thái ứng với một khả năng làm việc.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 6

Một số phần tử có thể thay đổi trạng thái trong khi mang điện (dưới tải)
như: Máy cắt, áp tô mát, các thiết bị điều chỉnh dưới tải. Một số khác có thể
thay đổi khi cắt điện như: Dao cách ly, đầu phân áp cố định. Máy biến áp và
đường dây nhờ các máy cắt có thể thay đổi trạng thái dưới tải.
Nhờ các thiết bị phân đoạn, đường dây điện được chia thành nhiều
phần tử của hệ thống điện.
Không phải lúc nào các phần tử của lưới phân phối cũng tham gia vận
hành, một số phần tử có thể nghỉ vì lý do sự cố hoặc lý do kỹ thuật, kinh tế
khác. Ví dụ tụ bù có thể bị cắt lúc phụ tải thấp để giữ điện áp, một số phần tử
lưới không làm việc để lưới phân phối vận hành hở theo điều kiện tổn thất
công suất nhỏ nhất.
1.3. Phương pháp phân phối điện trung áp và nối đất trung tính cuộn
trung áp của máy biến áp nguồn
1.3.1. Phương pháp phân phối điện trung áp
Có hai phương pháp phân phối điện trong lưới điện phân phối trung áp:
1.3.1.1. 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.

Hình 1.1. Lưới điện 3 pha trung tính máy biến áp nối đất qua
tổng trở
A

B

C

Z

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 7

1.3.1.2. Phương pháp lưới điện 3 pha một dây trung tính
Là phương pháp truyền tải ngoài ba dây pha còn có thêm một 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.

Hình 1.2. Lưới điện 3 pha và 1 dây trung tính
1.3.2. Nối đất trung tính cuộn trung áp của máy biến áp nguồn
1.3.2.1. Trung tính không nối đất
- Ưu điểm: Khi xảy ra chạm đất một pha mạng điện vẫn được 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 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
A
B
C
0
300m
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 8

+ Khi xảy ra cham 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 ứng dụng: Thường dùng cho lưới phân phối 6kV, 10kV, còn
lưới có cấp điện áp từ 15kV÷35kV chỉ dùng nếu độ dài lưới điện ngắn.
1.3.2.2. Trung tính nối đất trực tiếp
- Ưu điểm:
+ Khi xảy ra chạm đất một pha sẽ gây ra ngắn mạch một pha. Bảo vệ rơ
le 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 dây cáp do mạng

điện chỉ sử dụng cách điện một pha nên giá thành của lưới điện hạ.
- Nhược điểm:
+ Dòng điện ngắn mạch một pha có thể rất 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 15kV÷20kV, nếu các tác hại khi xảy ra ngắn mạch một pha được
hạn chế ở mức độ cho phép.
1.3.2.3. Trung tính nối đất qua tổng trở hay điện kháng
- 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÷1500A). 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 lưới điện, 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.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 9

- Phạm vi ứng dụng: Phương pháp này dung phổ biến cho lưới điện
22KV.
1.3.2.4. Nối đất qua cuộn dập hồ quang
- Ưu điểm:
+ Dập tắt nhanh hồ quang khi có chạm đất một pha, dòng điện chạm
đất 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 ra dao động hồ quang điện, gây quá áp
trên cách điện của các pha không bị sự cố.
+ Cuộn dây 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 đa số là do
hư hỏng vĩnh cửu cách điện.
- Phạm vi ứng dụng: Phương pháp được áp dụng cho lưới 35KV. Có
thể dùng cho lưới 22KV khi cần độ tin cậy cung cấp cao, là biện pháp chủ yếu
trong tương lai.
1.4. Sơ đồ lưới điện phân phối
1.4.1. Cấu trúc lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối bao gồm:
- Các phần tử tạo thành lưới điện phân phối.
- Sơ đồ lưới điện phân phối.
- Hệ thống điều khiển lưới điện phân phối.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 10

Cấu trúc lưới điện phân phối bao gồm: Cấu trúc tổng thể và cấu trúc
vận hành.
- Cấu trúc tổng thể: Bao gồm tất cả các phần tử và sơ đồ lưới đầy đủ.
Muốn lưới điện có độ tin cậy cung cấp điện cao thì cấu trúc tổng thể phải là
cấu trúc thừa. Thừa về số phần tử, về khả năng tải của các phần tử, thừa về
khả năng lập sơ đồ. Ngoài ra trong vận hành còn phải dự trữ các thiết bị thay
thế và vật liệu để sửa chữa.
Trong một chế độ vận hành nhất định chỉ cần một phần của cấu trúc
tổng thể là đủ đáp ứng nhu cầu, ta gọi phần đó là cấu trúc vận hành. Một cấu

trúc vận hành gọi là một trạng thái của lưới điện.
Có cấu trúc vận hành bình thường gồm các phần tử tham gia vận hành
và các sơ đồ vận hành do người vận hành lựa chọn. Có thể có nhiều cấu trúc
vận hành thỏa mãn điều kiện kỹ thuật, người ta phải chọn cấu trúc vận hành
tối ưu theo điều kiện kinh tế (tổn thất nhỏ nhất).
Khi xảy ra sự cố, một phần tử đang tham gia vận hành bị hỏng thì cấu
trúc vận hành bị rối loạn, người ta phải nhanh chóng chuyển qua cấu trúc vận
hành sự cố bằng cách thay đổi các trạng thái phần tử cần thiết. Cấu trúc vận
hành sự cố có chất lượng vận hành thấp hơn so với cấu trúc vận hành bình
thường. Trong chế độ vận hành sau sự cố có thể xảy ra mất điện phụ tải. Cấu
trúc vận hành sự cố chọn theo độ an toàn cao và khả năng thao tác thuận lợi.
Cấu trúc lưới điện phân phối có thể là:
- Cấu trúc tĩnh: Trong cấu trúc này lưới điện phân phối không thể thay
đổi sơ đồ vận hành. Ở cấu trúc này khi cần bảo dưỡng hay sự cố thì toàn lưới
phân phối hoặc một phần lưới phân phối phải ngừng điện. Đó là lưới phân
phối hình tia không phân đoạn và hình tia phân đoạn bằng dao cách ly hoặc
máy cắt.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 11

- Cấu trúc động không hoàn toàn: Trong cấu trúc này lưới điện phân
phối có thể thay đổi sơ đồ vận hành ngoài tải, tức là trong khi lưới phân phối
cắt điện. Đó là lưới điện phân phối có cấu trúc kín vận hành hở.
- Cấu trúc động hoàn toàn: Trong cấu trúc này lưới điện phân phối có
thể thay đổi sơ đồ vận hành ngay cả khi đang làm việc, đó là hệ thống phân
phối điện.
- Cấu trúc động được áp dụng là do nhu cầu ngày càng cao về độ tin
cậy cung cấp điện. Ngoài ra cấu trúc động cho phép vận hành kinh tế lưới
điện phân phối, trong đó cấu trúc động không hoàn toàn và cấu trúc động
hoàn toàn mức thấp cho phép vận hành kinh tế lưới điện theo mùa, khi đồ thị

phụ tải thay đổi đáng kể.
Cấu trúc động ở mức cao cho phép vận hành lưới điện trong thời gian
thực, lưới phân phối trong cấu trúc này phải được thiết kế sao cho có thể vận
hành kín trong thời gian ngắn trong khi thao tác sơ đồ.
Cấu trúc lưới điện phân phối có thể chia thành:
- Cấu trúc phát triển: Đó là lưới phân phối cấp điện cho phụ tải đang
còn tăng trưởng theo thời gian và trong không gian. Khi thiết kế quy hoạch
lưới này sơ đồ của nó được chọn theo tình huống cụ thể và tính đến sự phát
triển trong tương lai.
- Cấu trúc bão hoà: Đó là lưới phân phối hoặc bộ phận của nó cấp điện
cho phụ tải bão hoà, không tăng thêm theo thời gian và không gian.
Đối với lưới phân phối bão hoà thường có sơ đồ thiết kế chuẩn, mẫu đã được
tính toán tối ưu. Khi lưới phân phối bắt đầu hoạt động, có thể phụ tải của nó
chưa bão hoà mà còn tăng trưởng, nhưng khi thiết kế đã tính cho phụ tải cuối
cùng của trạng thái bão hoà. Lưới phân phối phát triển luôn có các bộ phận
bão hoà.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 12

1.4.2. Sơ đồ lưới 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 về điều kiện
an toàn và mỹ quan như lưới phân phối ở 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 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 pháp nối dây thường áp dụng theo sơ đồ hình tia, các trạm biến
áp phân phối được cung cấp từ thanh cái hạ áp của trạm biến áp trung gian
thông qua các đường trục chính.

Hình 1.3. Sơ đồ phân phối trên không hình tia

Trong sơ đồ hình 1.3: 1: Máy cắt có tự động đóng lại, điều khiển từ xa
2: Máy cắt nhánh
3: Dao cách ly
- Biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của sơ đồ:
Đư
ờng trục

Ph
ụ tải

1

1

2

2

3

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 13

+ Các đường dây trục chính được phân đoạn bằng các thiết bị phân
đoạn như: Máy cắt, máy cắt 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.
1.4.3. Sơ đồ phân phối cáp trung áp
Lưới phân phối cáp trung áp sử dụng ở mạng điện thành phố đòi hỏi
cao về độ tin cậy, mật độ phụ tải lớn, đường dây ngắn, hạn chế vì điều kiện an
toàn và mỹ quan đô thị do đó không được phép đi dây trên không mà phải cho
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.
* Sơ đồ phân phối mạch vòng kín.
Sơ đồ phân phối mạch vòng kín cung cấp điện cho các trạm phân phối
có một máy biến áp. Các trạm phân phối được đấu lien 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.
Ưu điểm của vận hành hở làm 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, về rơ le và thiết bị đóng cắt muốn đạt độ tin cậy.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 14












* Cung cấp bằng hai đường 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 nguồn.








1.4.4. Mạch liên nguồn

Các trạm phân phối được cung cấp từ nhiều nguồn lấy điện từ thanh
góp hạ áp của các trạm biến áp trung gian. Trong chế độ làm việc bình thường
được tách ra để vận hành hở mạch.
Phụ tải Phụ tải
Phụ tải Phụ tải
Hình 1.5. Cung cấp điện bằng hai nguồn dây song song
Ph
ụ tải

Ph
ụ tải

Ph
ụ tải

Ph
ụ tải

Ph
ụ tải

Ph
ụ tải

Ph
ụ tải

Ph
ụ tải

Ph
â
n
đ
o
ạn

P
h
â
n
đ
o
ạn

Hình 1.4. Sơ đồ lưới phân phối mạch vòng
kín