Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối bằng matlab và pssAdept

Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

MỤC LỤC
GIỚI THIỆU........................................................................................................................4
CHƯƠNG 1........................................................................................................................6
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG..............................................................................................................................6
............................................................................................................................................6
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI..........................................................6
1.1.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối.............................................................................................. 7
1.1.2. Những yêu cầu đối với lưới điện phân phối................................................................................8

a) Độ tin cậy cung cấp điện.............................................................................................8
b) Chất lượng điện...........................................................................................................9
c) Hiệu quả kinh tế và hiệu quả vận hành.....................................................................9
1.2. TỔN THẤT ĐIỆN ÁP........................................................................................................ 9

..........................................................................................................................................10
Hình 1.1.Véctơ tổn thất ∆ và thành phần thực ∆ U......................................................10
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây 1 phụ tải..........................10
Hình 1.4 Đường dây phân nhánh.................................................................................13
1.3. TỔN THẤT TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI............................................................................13
1.3.1. Tổn thất công suất trên lưới điện phân phối.............................................................................13

Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây cấp điê ên cho 2 phụ tải...14
1.3.2 Tổn thất điêên năng..................................................................................................................... 15

Tổn thất điện năng phi kỹ thuật....................................................................................16
Tổn thất điện năng kỹ thuật..........................................................................................17
Hình 1.6. Minh họa ∆ A với ∆ P là hàm thời gian..........................................................19

1.3.3 Giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối.............................................................................21

1.4. BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG LƯỚI ĐIÊÊN PHÂN PHỐI.............................26
1.4.1. Công suất phản kháng.............................................................................................................. 26

Hình 1.7. Vị trí lắp đặt tụ bù công suất phản kháng...................................................27
1.4.2. Yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế.................................................................................................. 27
1.4.3. Các phương pháp bù................................................................................................................ 29

1.4.3.1. Bù song song (Bù ngang)................................................................................29
1.4.3.2 Bù nối tiếp (Bù dọc)...........................................................................................29
1.5. PHƯƠNG THỨC BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG.......................................................29

Hình 1.8. Sơ đồ bù tâ êp trung và phân tán....................................................................30
1.6. PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA TỤ BÙ ĐẾN TỔN THẤT CÔNG SUẤT TÁC DỤNG VÀ
SVTH: Lê Quang - 11D2

1


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối
TỔN THẤT ĐIÊÊN NĂNG CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI TRONG CÁC TRƯỜNG HỢP ĐƠN GIẢN
NHẤT...................................................................................................................................... 31

Hình 1.9. Sơ đồ lưới phân phối có 1 phụ tải...............................................................33
Hình 1.10. Sơ đồ lưới điê ên có mô êt phụ tải phân bố đều trên trục chính..................35
1.7. KẾT LUẬN...................................................................................................................... 37

CHƯƠNG 2......................................................................................................................38
SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI...................................................................................38
2.1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM PSS/ADEPT...................................................38

Hình 2.1 Giao diện làm việc của PSS/ADEPT..............................................................38
2.2. CÁC CHỨC NĂNG VÀ ỨNG DỤNG .............................................................................39
2.3. CÁC MODULE CỦA PSS/ADEPT..................................................................................39
2.4. THIẾT LẬP CÁC THÔNG SỐ CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT.......................................40
Thiết lập thông số lưới điện của chương trình PSS/ADEPT...............................................................40

Hình 2.2. Hộp thoại program Settings..........................................................................40
2.5. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT.................................41
2.6. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN KHI TÍNH TOÁN VỊ TRÍ BÙ TỐI ƯU TRÊN LƯỚI ĐIỆN ......41

Hình 2.3. Thiết lập các thông số kinh tế cho PSS/ADEPT.........................................43
Hình 2.4. Cài đặt các tùy chọn cho bài toán tính toán tối ưu vị trí bù tại thẻ CAPO
..........................................................................................................................................46
CHƯƠNG 3......................................................................................................................52
XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐỂ TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG CHO LƯỚI
ĐIỆN PHÂN PHỐI............................................................................................................52
3.1. GIỚI THIỆU.................................................................................................................... 52
3.2.XÂY DỰNG BÀI TOÁN....................................................................................................53
3.3. TỔNG QUAN VỀ MATLAB.............................................................................................54
3.3.1. Giới thiệu.................................................................................................................................. 54

Hình 3.1. Giao diện của chương trình MATLAB..........................................................55
3.3.2. Giới thiệu hàm fmincon............................................................................................................. 55

3.4. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATPOWER..........................................................................56
3.4.1. Nguồn gốc phần mềm............................................................................................................... 56
3.4.2. Yêu cầu hệ thống...................................................................................................................... 56

3.4.3.Chức năng mô phỏng của MATPOWER....................................................................................56
3.4.4. Chuẩn bị các dữ liệu đầu vào................................................................................................... 57

a.Ý nghĩa các thông số đầu vào...................................................................................57
3.4.5.Tài liệu hướng dẫn..................................................................................................................... 61

3.5. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH.......................................................62

Chú ý: tổn thất công suất, điện áp và dòng điện được tính bằng MATPOWER......63
SVTH: Lê Quang - 11D2

2


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối
3.6. KẾT LUẬN VỀ CHƯƠNG TRÌNH...................................................................................64
3.7. ÁP DỤNG CHO CÁC TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ..............................................................64

Bảng 3.1. các tham số của lưới điện IEEE 16 nút.......................................................64
Hình 3.1. Sơ đồ lưới điện mẫu IEEE 16 nút.................................................................65
Bảng 3.2. So sánh kết quả giữa chương trình đề xuất với phần mềm PSS/ADEPT
..........................................................................................................................................66
Bảng 3.3. Giá trị điện áp tại các nút.............................................................................67
Bảng 3.4. Giá trị dòng điện tại các nhánh...................................................................68
Áp dụng chương trình với 1 xuất tuyến của Quận Cẩm Lệ................................................................69

Bảng 3.5. Các tham số của nhánh được chọn............................................................70
Hình 3.2. Sơ đồ lưới điện 1 nhánh của Quận Cẩm Lệ................................................71
Bảng 3.6. So sánh kết quả của chương trình đề xuất với phần mềm PSS/ADEPT 72
Bảng 3.7. Giá trị điện áp tại các nút.............................................................................73

Bảng 3.8. Giá trị dòng điện tại các nhánh...................................................................74
3.8. KẾT LUẬN...................................................................................................................... 75

CHƯƠNG 4......................................................................................................................76
TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRÊN LƯỚI CÓ XÉT ĐẾN DI CHUYỂN
THIẾT BỊ BÙ....................................................................................................................76
4.1. GIỚI THIỆU.................................................................................................................... 76
4.2. XÂY DỰNG BÀI TOÁN DI CHUYỂN TỤ BÙ..................................................................76

Hình 4.1. Ví dụ về bài toán di chuyển tụ bù.................................................................77
4.3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN CHO VIỆC DI CHUYỂN.............................77
4.4. ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH.......................................................................................78

Bảng 4.1. Vị trí và dụng lượng các tụ bù sẵn có........................................................78
Bảng 4.2. Kết quả của ứng dụng chương trình đề xuất vào xuất tuyến 473E121. .79
Bảng 4.3. Kết quả của chương trình đề xuất (150000 đồng/kVAr)............................80
4.5. KẾT LUẬN...................................................................................................................... 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................................81
Kết luận...........................................................................................................................81
Kiến nghị.........................................................................................................................82
Tài liệu tham khảo..........................................................................................................82
[1] Nguyễn Văn Minh Trí (2013), Nghiên cứu và đề xuất giải pháp vận hành tối ưu lưới
điện của quận Cẩm Lệ-TP Đà Nẵng,luận văn Thạc sĩ, Đại học Đà Nẵng,2013.................82
[2] Nguyễn Hữu Phúc,Đặng Anh Tuấn(2007) Sử dụng phần mềm và phân tích lưới điện
PSS/ADEPT............................................................................................................................ 82
SVTH: Lê Quang - 11D2

3

Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối
PHỤ LỤC.........................................................................................................................83

GIỚI THIỆU
Việc nghiên cứu, áp dụng các biện pháp để giảm tỷ lệ tổn thất điện năng
xuống mức hợp lý đã và đang là mục tiêu của nghành điện tất cả các nước, đặc biệt
trong bối cảnh hệ thống đang mất cân đối về lượng cung và cầu điện năng. Tỷ lệ
tổn thất điện năng phụ thuộc vào đặc tính của lưới điện, phụ tải, khả năng cung cấp
của hệ thống và công tác quản lý vận hành của hệ thống điện. Theo quyết định
1177/QĐ-BCT. Bộ công thương phê duyệt đề án giảm tổn thất điện năng giai đoạn
2012-2016, mỗi năm EVN phải giảm 0.1% tổn thất điện năng để đến năm 2016,
tổn thất điện năng trên toàn bộ hệ thống điện Vệt Nam đạt dưới 8.9%. Tập đoàn
điện lực Việt Nam cũng đề ra và được bộ công thương phê duyệt các nhóm giải
pháp về tổn thất điện năng cũng như tổn thất thương mại.
Việc phân tích đánh giá tình hình tổn thất và các giải pháp khắc phục đã và
đang là vấn đề cấp bách và lâu dài đối với hệ thống điện nước ta, nhất là khi vấn đề
kinh doanh điện năng đang đứng trước ngưỡng của của thị trường điện cạnh tranh.
Vận hành trong hệ thống điện nước ta từ trước đên nay chủ yếu vẫn dựa vào kinh
nghiệm vận hành thực tế là chính, ít có tính toán và phân tích bởi những phần mềm
chuyên dụng về tính toán lưới điện phân phối nên không có được phương thức kết
dây hợp lý, dẫn đến hiệu quả kinh tế trong vận hành thấp và chất lượng điện năng
chưa cao. Bên cạnh đó việc lắp đặt các cụm tụ bù hiện chưa có mang lại hiệu quả
nhất định. Hiện nay phần mềm PSS/ADEPT đang được sử dụng tại các điện lực có
rất nhiều ưu điểm vẫn tồn tại những hạn chế nhất định.
Trước các yêu cầu thực tiễn nêu trên, vấn đề giảm tổn thất điện năng nhằm
góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh là một vấn đề quan trọng trước
mắt và lâu dài. Vì thế sinh viên xây dựng một chương trình bù công suất phản
SVTH: Lê Quang - 11D2

4


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

kháng cho lưới điện phân phối để giảm tồn thất điện năng trên lưới.
Trên cơ sở PSS/ADEPT sinh viên xây dựng chương trình tính toán tương tự.
Ngoài ra sinh viên cũng mở rộng để tính toán việc di chuyển thiết bị bù. Đồ án đã
áp dụng chương trình vào lưới điện IEEE mẫu 16 nút và lưới điện của Quận Cẩm
Lệ. Ngoài ra, sinh viên đã so sánh chương trình tự xây dựng với chương trình
PSS/ADEPT. Kết quả là tương đương nhau không có sai lệch đáng kể và điều này
nằm trong phạm vi chấp nhận được.

SVTH: Lê Quang - 11D2

5


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
VÀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Phân phối điện là khâu cuối cùng của hệ thống điện để đưa điện năng trực
tiếp đến người tiêu dùng. Hầu hết các huyện, xã trên toàn đất nước đều có điện từ
điện lưới quốc gia. Các xã, huyện còn lại chưa có điện lưới quốc gia hiện đang sử
dụng nguồn điện tại chỗ là thủy điện nhỏ hoặc máy phát điện diezel.Các chương
trình điện nông thôn của Chính phủ sẽ tiếp tục đẩy mạnh phát triển lưới điện phân
phối, đảm bảo 100% số xã huyện được cấp điện. Cùng với tổng sơ đồ điện VI được

phê duyệt kế hoạch cải tạo và phát triển lưới điện trung áp. Khối lượng lưới điện
phân phối dự kiến xây dựng đến năm 2020 sẽ bao gồm gần 85.000 MVA trạm
phân phối và gần 93.000 km đường dây hạ áp. Khối lượng dự kiến cải tạo và xây
dựng sẽ tương đương với khối lượng lưới phân phối hiện có. Với lưới điện phân
phối có quy mô gấp đôi hiện tại, các công ty điện lực và các điện lực tỉnh, thành
phố sẽ phải đối diện với những khó khăn nhất định trong công tác quản lý là cần
thiết và phải chú trọng ngay từ giai đoạn chuẩn bị hiện nay. Các vấn đề kỹ thuật
của lưới điện phân phối trong đó có vấn đề giảm tổn thất điện năng vẫn sẽ là trọng
tâm trong công tác điều hành quản lý. Để giải quyết các khó khăn này, đồng thời
nâng cao năng lực quản lý kỹ thuật trong đó có vấn đề giảm tổn thất điện năng, các
công ty điện lực cần ứng dụng các biện pháp công nghệ hiện đại đang ngày càng
được sử dụng phổ biến trên thế giới.
SVTH: Lê Quang - 11D2

6


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

1.1.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối có các đặc điểm về thiết kế và vận hành khác với lưới
điện truyền tải. Lưới điện phân phối phân bố trên diện rộng, thường vận hành
không đối xứng và có tổn thất lớn. Vấn đề tổn thất trên lưới phân phối liên quan
chặt chẽ đến các vấn đề kỹ thuật của lưới điện từ giai đoạn thiết kế đến vận hành.
Do đó trên cơ sở các số liệu về tổn thất có thể đánh giá sơ bộ chất lượng vận hành
của lưới điện phân phối.
Lưới điện phân phối có 2 dạng:
a) Lưới điện phân phối trung áp trên không:
Sử dụng ở nông thôn là nơi có phụ tải phân tán với mật độ phụ tải không
cao, việc đi dây trên không không bị hạn chế vì điều kiện an toàn hay mỹ quan. Ở

lưới phân phối trên không có thể dễ dàng nối các dây dẫn với nhau, các đường dây
khá dài và việc tìm kiếm điểm sự cố không khó khăn như lưới phân phối cáp. Lưới
phân phối nông thôn không đòi hỏi độ tin cậy cao như lưới phân phối thành phố.
Vì thế lưới phân phối trên không có sơ đồ hình tia, từ trạm nguồn có nhiều trục
chính đi ra cấp điện cho từng nhóm trạm phân phối. Các trục chính được phân
đoạn để tăng độ tin cậy, thiết bị phân đoạn có thể là máy cắt, máy cắt có tự động
đóng lại có thể tự cắt ra khi sự cố và điều khiển từ xa. Giữa các trục chính của 1
trạm nguồn hoặc của các trạm nguồn khác nhau có thể được nối liên thông để dự
phòng khi sự cố và tạm ngừng cung cấp điện hoặc TBA nguồn. Máy cắt hoặc dao
cách ly liên lạc được mở trong khi làm việc để vận hành hở.
b) Lưới điện phân phối cáp ngầm trung áp:
Được dùng ở thành phố có mật độ phụ tải cao, do đó lưới ngắn. Điều kiện
thành phố không cho phép đi dây trên không mà chôn xuống dưới đất tạo thành
lưới phân phối cáp. Lưới phân phối thành phố đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao,
hơn nữa việc tìm kiếm điểm sự cố khó khăn và sửa chữa sự cố lâu nên lưới phân
phối cáp ngầm có các sơ đồ phức tạp và đắt tiền. Các chỗ nối cáp được hạn chế đến
SVTH: Lê Quang - 11D2

7


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

mức tối đa vì xác suất các chỗ nối rất cao.
Trong những năm gần đây, lưới điện phân phối của nước ta phát triển mạnh,
các công ty điện lực cũng được phân cấp mạnh về quản lý. Chất lượng vận hành
của lưới phân phối được nâng cao rõ rệt, tỷ lệ tổn thất điện năng giảm mạnh.
1.1.2. Những yêu cầu đối với lưới điện phân phối
Yêu cầu chính của lưới phân phối là đảm bảo cấp điện liên tục cho hộ tiêu
thụ với chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép.

a) Độ tin cậy cung cấp điện
Mức độ tin cậy cấp điện phụ thuộc vào từng loại hộ tiêu thụ.
-Hộ tiêu thụ loại 1: Là những hộ tiêu thụ mà khi có sự cố ngừng cấp điện có
thể gây nên những hậu quả nguy hiểm đến mạng con người, làm thiệt hại lớn về
kinh tế, dẫn đến hư hỏng thiết bị, gây rối loạn quá trình công nghệ phức tạp hoặc
làm hỏng hàng loạt sản phẩm; hoặc có ảnh hưởng không tốt về phương diện chính
trị. (ví dụ như hội trường quốc hội, nhà khách chính phủ, sân bay, bệnh
viện…).Đối với hộ tiêu thụ loại 1: Phải được cấp điện với độ tin cậy cao, thường
dùng hai nguồn đi đến, đường dây hai lộ đến, có nguồn dự phòng… nhằm hạn chế
mức thấp nhất về sự cố mất điện. Thời gian mất điện thường được xem bằng thời
gian tự động đóng nguồn dự trữ.
- Hộ tiêu thụ loại 2: Là những hộ tiêu thụ mà nếu ngừng cung cấp điện chỉ
liên quan đến hàng loạt sản phẩm không sản xuất được, tức là dẫn đến thiệt hại về
kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm và lãng phí sức lao động… (ví dụ
như phân xưỡng cơ khí, xí nghiệp công nghiệp nhẹ…). Hộ tiêu thụ loại này có thể
dùng phương án có hoặc không có nguồn dự phòng, đường dây một lộ hay lộ kép.
Việc chọn phương án cần dựa vào kết quả so sánh giữa vốn đầu tư phải tăng thêm
nguồn dự phòng và giá trị thiệt hại kinh tế do ngừng cấp điện. Hộ loại hai cho phép
ngừng cấp điện trong thời gian đóng nguồn dự trữ bằng tay.
- Hộ tiêu thụ loại 3: Là tất cả hộ tiêu thụ còn lại ngoài hộ loại 1 và loại 2, tức
SVTH: Lê Quang - 11D2

8


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

là những hộ cho phép cấp điện với mức độ tin cậy thấp, cho phép mất điện trong
thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố, nhưng thường không cho phép quá một
ngày đêm (24 giờ) như các khu nhà ở, các kho , các trường học, hoặc lưới cấp điện

cho nông nghiệp. Đối với hộ tiêu thụ loại này có thể dùng một nguồn điện, hoặc
đường dây một lộ.
b) Chất lượng điện
Chất lượng điện được đánh giá qua 2 chỉ tiêu là tần số và điện áp. Phải đảm
bảo điện áp và tần số ở định mức. Điện áp đặt vào thiết bị điện chỉ được phép giao
động

5% so với định mức. Có những thiết bị điện chỉ cho phép điện áp giao

động

2.5% so với định mức (thiết bị chính xác cao, đèn trong các xí nghiệp…).
c) Hiệu quả kinh tế và hiệu quả vận hành
-

Tránh được nguy cơ làm hại thiết bị (quá tải, quá áp…). Thất thu ít

nhất (do mất trộm điện năng).
-

Vận hành dễ dàng, linh hoạt phù hợp với việc phát triển lưới điện

trong tương lai.
-

Chí phí xây dựng lưới điện là kinh tế nhất.

-

An toàn cho lưới điện và con người.

1.2. TỔN THẤT ĐIỆN ÁP
Tổn thất điện áp là một đại lượng véctơ phức tạp (véctơ phức)
.

∆ U = ∆U + jδU.
Trong lưới cung cấp điện, người ta chỉ quan tâm đến trị số của tổn thất điện
áp, trị số này có độ lớn xấp xỉ độ lớn của thành phần trục thực ∆U.

SVTH: Lê Quang - 11D2

9


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

A

.

∆U

jδU

α
0

∆U

B A

Hình 1.1.Véctơ tổn thất ∆ U và thành phần thực ∆ U
.

Do góc lệch α nhỏ (3o÷ 5o) nên đoạn AB rất bé. Do đó dựa trên hình 1.1 trị
.

.

số (độ lớn) của véctơ ∆ U : ∆ U = OA ≈ OB (trị số của thành phần thực ∆U). Vì
thế để đơn giản trong tính toán, có thể tính tổn thất điện áp theo trị số của thành
phần thực.
Tổn thất điện áp (thành phần thực) là do công suất tác dụng gây trên điện trở
R và công suất phản kháng gây trên X.
∆U =

P.R + Q. X
.10-3 (kV)
U đm

a. Đường dây 1 phụ tải:
A

l,F

1 A

ZA1

.

1

.

S1

S1= P1+jQ1

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây 1 phụ tải.
Trên sơ đồ thay thế , để tính tổn thất điện áp cần biến đổi công suất dạng S
∠ cos ϕ về dạng P + jQ.

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây A1 là:
∆UA1 =
Trong đó :
SVTH: Lê Quang - 11D2

P1 .R A1 + Q1 . X A1
U đm

ZA1 = RA1 + jXA1 = r0.lA1 + jx0.lA1
10


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối
.

và

.

S A1 = S1 = S1cosϕ + jS1sinϕ

b. Đường dây có n phụ tải
Với đường dây liên thông cấp điện cho 3 phụ tải, tổn thất điện áp bằng tổn
thất trên 3 đường dây
∆U∑ = ∆Umax = ∆UA123 = ∆UA1 + ∆U12 + ∆U13

lA1,FA1

A

lA2,FA2

1

.

.
S.
S.

ZA1

1

1

.

S.

Z12

2

P1+jQ1 S3

S3

3

.

S3

S2

.

Z1

3

S3

2

2

lA3,FA3

.

S1
A

2

P2+jQ2

P3+jQ3

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý và thay thế đường dây liên thông cấp điện cho 3 phụ
tải
Với lưới điện trung áp và hạ áp, để tính toán gần đúng điện áp cho phép coi
điện áp tại mọi điểm trên đường dây bằng U đm và cho phép coi dòng công suất
chạy trên các đoạn đường dây bằng công suất phụ tải, nghĩa là cho phép bỏ qua tổn
thất điện áp và tổn thất công suất trên các đoạn đường sau khi tính tổn thất trên
đoạn đường dây trước.Ví dụ khi tính toán 1-2, lẽ ra công suất chạy trên đoạn 1-2
.

.

bao gồm phụ tải 2,3 ( S 2 , S3 ) và tổn thất công suất trên đoạn 2-3, nhưng cho phép
bỏ qua lượng tổn thất này:
.

.

.

S12 = S 2 + S 3

Căn cứ vào công thức ở trên và các lượng công suất chạy trên các đoạn xác
định được tổn thất điện áp trên các đoạn như sau :
SVTH: Lê Quang - 11D2

11


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

∆U23 =

P3 .R23 + Q3 . X 23
U đm

∆U12 =

( P2 + P3 ).R12 + (Q2 + Q3 ). X 12
U đm

∆UA1 =

( P1 + P2 + P3 ).R A1 + (Q1 + Q2 + Q3 ). X A1
U đm

Từ đây xác định được tổn thất điện áp trên toàn bộ tuyến đường dây :
∆U∑ = ∆UA123

∆ U A123 =

( P1 + P2 + P3 ) .RA1 + ( Q1 + Q2 + Q3 ) .X A1 + ( P2 + P3 ) .R12 + ( Q2 + Q3 ) .X 12 + P3 .R23 + Q3 .X 23
U dm

U dm

n

Tổng quát:

∆U∑ =

∑P R
ij

1

U dm

n

ij

+ ∑Qij X ij
1

U đm

Trong đó:

n là số đoạn đường dây
Pij, Qij : công suất tác dụng và phản kháng chạy trên các đoạn đường
dây ij
c. Đường dây phân nhánh
Trên lưới cung cấp điện nhiều khi gặp đường dây phân nhánh, nghĩa là đến
nút nào đó rẽ ra thành 2,3 tuyến theo hướng khác nhau. Để kiểm tra tổn thất điện
áp trên đường dây phân nhánh cần lưu ý rằng : tổn thất điện áp là tổn thất trên từng
tuyến dây kể từ nguồn đến điểm nút xa nhất của tuyến. Ví dụ với phân nhánh trên
hình 1.4, cần kiểm tra ∆U theo tuyến dây: tuyến A12 và tuyến A13, tuyến có trị số
∆U lớn phải nhỏ hơn ∆Ucp
∆U A12 

∆Umax = MAX ∆U  ≤ ∆Ucp
 A13 

SVTH: Lê Quang - 11D2

12


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

2
∆UA12
A

l,F

1

.
S
.
S
.

l,F

.

.

S2

S2

.

S1

1

2

.

S3
∆UA13

l,F

S3

3

.

S3

Hình 1.4 Đường dây phân nhánh
1.3. TỔN THẤT TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI
1.3.1. Tổn thất công suất trên lưới điện phân phối
Tổn thất công suất trên lưới điện phân phối bao gồm tổn thất công suất tác
dụng và tổn thất công suất phản kháng. Tổn thất công suất phản kháng do từ thông
rò và gông từ trong các máy biến áp và cảm kháng trên đường dây. Tổn thất công
suất phản kháng chỉ làm lệch gốc pha, ít ảnh hưởng đến tổn thất điện năng. Tổn
thất công suất tác dụng có ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện năng. Mỗi phần tử
của lưới điện có đặc điểm riêng, do đó tổn thất trong chúng là không như nhau,
chúng ta chỉ xét các quá trình xảy ra với lưới phân phối có cấp điện áp dưới 22
kV, tổn thất công suất do tỏa nhiệt hoặc do quá trình biến đổi điện từ gây nên.
Tổn thất công suất trên đường dây là một đại lượng phức
.

∆ S = ∆P + j∆Q
Trong đó:
- ∆P là tổn thất công suất tác dụng do phát nóng trên điện trở đường
dây
- ∆Q là tổn thất công suất phản kháng do từ hóa đường dây
- Tổn thất công suất trên đường dây được xác định theo biểu thức
SVTH: Lê Quang - 11D2

13


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

S2
P2 + Q2
∆ S = I Z = 2 Z = U 2 (R+jX).10-3 (kVA)
U đm
đm
.

2

a. Đường dây một phụ tải
Xét lại sơ đồ nguyên lý và thay thế như hình 1.2
Với đường dây 1 phụ tải thì công suất chạy qua tổng trở Z 12 chính là phụ tải
S1. Vậy theo ở trên thì tổn thất công suất trên đường dây là:
S A21
S12
∆ S = U 2 ZA1 = U 2 ZA1 = (∆PA1 + j∆QA1).10-3 (kVA)
đm
đm
.

b. Đường dây có n phụ tải:

A

lA1,FA1

lA2,FA2

1

2

.

.

S1
ZA1

A

S2
Z12

1

2
P2+jQ2

P1+jQ1

Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây cấp điện cho 2 phụ tải
.

Cũng tương tự như tính ∆U, khi tính gần đúng ∆ S coi điện áp các điểm bằng
.

.

Uđm và coi công suất gây ∆ S trên các đoạn chỉ là công suất tải (bỏ qua ∆ S của
đoạn sau)
.

.

.

.

∆ S ∑ = ∆ S A12 = ∆ S A1 + ∆ S 12
( P1 + P2 ) 2 + (Q1 + Q2 ) 2
S 22
∆S ∑ =
ZA1 + U 2 Z12
2
U đm
đm
.

Tổng quát với đường dây n tải
n

∆SΣ =

SVTH: Lê Quang - 11D2

∑S

2
ij

n

. Zij

1

2
U dm

=

∑( P

2
ij

)

+ Qij2 .Z ij

1

2

U dm

14


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

Trong đó:
- n: số đường dây hoặc số phụ tải
- Sij,Pij, Qij : công suất S,P,Q chạy trên đoạn đường dây ij
- Zij : tổng trở của đoạn đường dây ij
- Uđm: điện áp định mức của đường dây
1.3.2 Tổn thất điện năng
a) Định nghĩa
Tổn thất điện năng trên hệ thống điện là lượng điện năng tiêu hoá cho quá
trình truyền tải và phân phối điện từ thanh cái các nhà máy điện qua hệ thống lưới
điện truyền tải, lưới điện phân phối đến các hộ sử dụng điện. Chính vì vậy, tổn
thất điện năng còn được định nghĩa là điện năng dùng để truyền tải, phân phối
điện và là một trong những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của ngành Điện.. Tổn thất điện
năng còn được gọi là điện năng dùng để truyền tải và phân phối điện. Trong hệ
thống, tổn thất điện năng còn phụ thuộc vào đặc tính của mạch điện, lượng điện
truyền tải, khả năng của hệ thống và vai trò của công tác quản lý.
b) Nguyên nhân gây tổn thất điện năng
Tổn thất điện năng được phân chia thành hai loại cơ bản là tổn thất kỹ thuật
và tổn thất thương mại. Như đã biết, các thiết bị điện từ khi làm việc sẽ tiêu thụ từ
lưới một dòng điện bao gồm các thành phần: phụ tải, tổn thất, dòng điện tản (dòng
rò) và dòng từ hoá. Tức là cùng với việc tiêu thụ một lượng công suất tác dụng để
sinh công, các thiết bị điện còn tiêu thụ một lượng công suất phản kháng. Lượng
công suất phản kháng mà các thiết bị điện tiêu thụ phụ thuộc vào đặc tính của
chúng, các động cơ không đồng bộ, máy biến áp vv… là những thiết bị tiêu thụ

nhiều công suất phản kháng. Theo số liệu thống kê, thì lượng công suất phản
kháng do động cơ không đồng bộ tiêu thụ chiếm tỷ trọng lớn nhất ( khoảng 6575%), tiếp theo là máy biến áp khoảng 15-20% và các đường dây 5-8%.
Mức độ tiêu thụ công suất phản kháng được đánh giá bởi hệ số công suất, mà
SVTH: Lê Quang - 11D2

15


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

được xác định bởi tỷ số giữa công suất tác dụng (P) và công suất biểu kiến (S)
cosϕ =

P
=
S

P
3.U .I

Trong thực tế vận hành giá trị cosφ thường được xác định theo công thức:
1

cosϕtb =

A
1 +  x
 Ar






2

Trong đó:
- Ar , Ax - điện năng tác dụng và phản kháng trên thanh cái trạm
biến áp
- P - công suất tác dụng
Để thuận tiện cho việc phân tích và tính toán, đôi khi người ta thường dùng
khái niệm hệ số tgφ thay cho hệ số cos φ , đó là tỷ lệ giữa công suất phản kháng
và công suất tác dụng:

. Tuy nhiên hệ số tg φ chỉ áp dụng trong các bước

tính trung gian, kết quả cuối cùng lại được chuyển về hệ số cosφ tương ứng.
Khi cosφ của thiết bị điện càng lớn, tức là mức độ tiêu thụ công suất phản
kháng càng bé, vì vậy làm cho mức độ yêu cầu về Q từ lưới ít, nó góp phần cải
thiện chế độ làm việc của lưới. Hệ số cosφ của các hộ tiêu thụ lại phụ thuộc vào
chế độ làm việc của các phụ tải điện. Khi hệ số cosφ thấp sẽ dẫn đến sự tăng công
suất phản kháng, sự truyền tải công suất phản kháng trong mạng điện làm giảm sút
các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật của mạng điện.


Tổn thất điện năng phi kỹ thuật

Tổn thất điện năng phi kỹ thuật phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình
quản lý hành chính, hệ thống công tơ đo đếm và ý thức của người sử dụng. Tổn
SVTH: Lê Quang - 11D2

16


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

thất điện năng phi kỹ thuật cũng một phần chịu ảnh hưởng của năng lực và công
cụ quản lý của bản thân các công ty điện lực, trong đó có cá phương tiện máy
móc, máy tính, phần mềm quản lý. Tổn thất điện năng phi kỹ thuật bao gồm các
dạng tổn thất như sau:
Sai sót trong khâu quản lý: TU mất pha, TI, công tơ hỏng chưa kịp xử lý
thay thế kịp tời, không thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và thay thế công tơ định
kỳ theo quy định của pháp lệnh đo lường, đấu nhầm, đấu sai sơ đồ dây... là các
nguyên nhân dẫn đến đo đếm không chính xác gây tổn thất điện năng.
Các thiết bị đo đếm như công tơ, TU, TI không phù hợp với tải, có thể quá
lớn hay quá nhỏ, hay cấp chính xác chưa đạt yêu cầu, hệ số nhân của hệ thống đo
không đúng, các tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng, gây hỏng hóc công
tơ, các mạch thiết bị đo lường…
Sai sót trong nghiệp vụ kinh doanh: đọc sai chỉ số công tơ, thống kê tổng hợp
không chính xác, bỏ sót khách hàng.
Không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đơn tiền điện.
Sai sót tính toán và xác định tổn thất kỹ thuật.
Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng.


Tổn thất điện năng kỹ thuật

Tổn thất kỹ thuật trên lưới điện phân phối chủ yếu trên dây dẫn và các máy
biến áp phân phối.
Tổn thất kỹ thuật có các nguyên nhân chủ yếu sau:
Đường dây phân phối quá dài, bán kính cung cấp điện lớn. Tiết diện dây

dẫn quá nhỏ, đường dây bị xuống cấp, không được cải tạo nângcấp. Trong quá
trình vận hành làm tăng nhiệt độ dây dẫn, điện áp giảm xuống dưới mức cho phép
và tăng tổn thất điện năng trong dây dẫn.
Máy biến áp vận hành non tải hoặc không tải lớn hơn so với điện năng sử
dụng, mặt khác tải thấp sẽ không phù hợp với hệ thống đo đếm dẫn đến tổn thất
SVTH: Lê Quang - 11D2

17


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

điện năng cao.
Máy biến áp vận hành quá tải do dòng điện tang cao làm phát nóng cuộn dây
và dầu cách điện của máy dẫn đến tang tổn thất điện năng trong máy biến áp đồng
thời gây sụt áp và làm tang tổn thất điện năng trên lưới điện phía hạ áp.
Máy biến áp phân phối thường xuyên mang tải nặng hoặc quá tải. Máy biến áp là
loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau một thời gian
tổn thất tăng lên.
Nhiều thành phần sóng hài của các phụ tải công nghiệp tác động vào các
cuộn dây máy biến áp làm tăng tổn thất.
Tổn thất dòng rò: sứ cách điện, chống sét van và các thiết bị không được
kiểm tra, bảo dưỡng hợp lý dẫn đến dòng rò, phóng điện.
Đối với hê thống nối đất trực tiếp, nối đất lặp lại không tốt dẫn đến tổn thất
điện năng sẽ cao.
Hành lang tuyến không được đảm bảo: Không thưc hiện tốt việc phát quang.
Cây mọc chạm vào đường dây gây dòng rò hoặc sự cố.
Hiện tượng quá bù hoặc vị trí dung lượng bù không hợp lý.
Tính toán phương thức vận hành không hợp lý, để xảy ra sự cố để dẫn đến
phải sử dụng phương thức vận hành bát lợi dẫn đén tổn thất điện năng tăng cao.

Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên dây trung tính,
dây pha và cả trong máy phát biến áp, đồng thời cũng gây quá tải ở pha có dòng
điện lớn.
Vận hành ở hệ số cosφ thấp, thực hiện lắp đặt và vận hành tụ bù không phù
hợp dẫn đến tăng dòng điện truyền tải hệ thống và tang tổn thất điện năng.
Các điểm tiếp xúc, các mối nối tiếp xúc kém nên làm tăng nhiệt độ, tăng tổn
thất điện năng.
Chế độ sử dụng điện không hợp lý: Công suất sử dụng của nhiều phụ tải có
sự chênh lệch quá lớn giữa giờ cao điểm và giờ thấp điểm gây khó khan cho công
SVTH: Lê Quang - 11D2

18


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

tác vận hành.
Do vậy việc nghiên cứu tổng thể về lưới phân phối hiện nay là rất cần
thiết,trong đó nghiên cứu bù công suất phản kháng để giảm tổn thất công suất,
giảm tổn thất điện năng, cải thiện điện áp, cải thiện hệ số công suất.Nhằm cải
thiện chất lượng cung cấp điện và tăng hiệu quả kinh tế là công việc đang được
ngành điện quan tâm.
Điện năng là công suất tác dụng sản xuất hoặc truyền tải hoặc tiêu thụ trong
một khoảng thời gian. Trong tính toán thường lấy thời gian là 1 năm (8760 h).
Nếu ∆P biểu diễn bằng hàm ∆P(t) thì lượng tổn thất điện năng ∆A trong khoảng
thời gian T được xác định
T

∆A = ∫ ∆P(t )dt
0

∆P(kW)
∆P(t)
∆A

0

T

t

Hình 1.6. Minh họa ∆ A với ∆ P là hàm thời gian
Trong thực tế rất ít khi có thể biểu diễn được ∆P bằng một hàm thời, chỉ có
thể tính tổn thất điện năng bằng phương pháp gần đúng. Để tính gần đúng ∆A
người ta dựa vào đại lượng: thời gian tổn thất công suất lớn nhất τ (h).
Với τ là thời gian nếu hệ thống cung cấp điện chỉ truyền tải công suất lớn
nhất thì sẽ gây ra một lượng tổn thất điện năng đúng bằng lượng tổn thất điện năng
gây ra trong thực tế 1 năm
Vì chỉ truyền tải công suất lớn nhất, sẽ có tổn thất công suất lớn nhất. Từ
SVTH: Lê Quang - 11D2

19


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

định nghĩa τ có thể viết :
∆A = ∆Pmax.τ
τ được xác định gần đúng theo Tmax theo biểu thức:
τ = (0,124 + 10-4Tmax)2 8760 (h)

 Tổn thất điện năng trên đường dây
Đường dây 1 phụ tải
Xét lại sơ đồ nguyên lý và thay thế như hình 1.2
Để tính ∆Pmax cần lưu ý là phụ tải tính toán chính là phụ tải cực đại, tổn thất
công suất tính theo phụ tải tính toán là tổn thất công suất cực đại.
Với mục đích xác định tổn thất điện năng trên đường dây chỉ cần thay thế
bằng điện trở R.
Từ trị số Tmax1 của phụ tải S1 tính được trị số τ theo biểu thức
Tổn thất công suất tác dụng lớn nhất trên đường dây A1
S12
∆PA1 = 2 RA1
U đm

Tổn thất điện năng trên đường dây A1
∆AA1 = ∆PA1. τ
Đường dây có n phụ tải
Với đường dây n phụ tải, ∆P∑ vẫn tính theo ở trên với sơ đồ thay thế là điện
trở các đoạn đường dây, còn τ vẫn được tính theo ở trên
Với Tmax là Tmax trung bình của các phụ tải
n

Tmaxtb =

∑S .T
i

max i

1

n

∑S

i

1

Trong đó:
Si là phụ tải thứ i
Tmaxi là Tmax của phụ tải thứ i
SVTH: Lê Quang - 11D2

20


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

n là số phụ tải trên đường dây
τtb = (0,124 + 10-4Tmaxtb)2 8760
Khi đó:

∆A∑ = ∆P∑. τtb

1.3.3 Giảm tổn thất điện năng trên lưới phân phối
Việc nghiên cứu, áp dụng các giải pháp mới để giảm tỷ lệ tổn thất điện năng
xuống mức hợp lý đã và đang là mục tiêu của ngành điện tất cả các nước, đặc biệt
trong bối cảnh hệ thống đang mất cân đối về lượng cung cầu điện năng. Tỷ lệ tổn
thất điện năng phụ thuộc vào đặc tính của mạch điện, lượng điện truyền tải, khả
năng cung cấp của hệ thống và công tác quản lý vận hành hệ thống điện.

a. Biện pháp tổ chức
• Nâng cao mức điện áp làm việc
Đối với đường dây tải điện, khi tăng điện áp làm việc sẽ làm tăng một phần
tổn thất do vầng quang. Do đó để đảm bảo yêu cầu về chất lượng điện áp cần đặt
những thiết bị điều chỉnh, nhờ đó đảm bảo được cân bằng công suất phản kháng ở
các nút chính của mạng.
Ở mạng kín phức tạp không đồng nhất, cho phép nâng điện áp làm việc để
giảm tổn thất khi tính đến sự hạn chế của dòng điện cân bằng.
• Điều khiển dòng công suất ở mạng điện kín
Ở mạng đồng nhất, tỷ số R0/X0 ở mọi phần tử mạng điện là giống nhau, còn
mạng điện kín không đồng nhất chúng ta thường gặp tỷ số R 0/X0 ở mọi điểm là
khác nhau. Chính vì vậy mà nó sẽ xuất hiện thành phần dòng cân bằng làm tăng
tổn thất ở trong mạng. sự không đồng nhất càng lớn thì tổn thất càng lớn. Chúng ta
muốn tạo ra sự phân bố công suất kinh tế trong mạch vòng không đồng nhất nếu
đưa vào mạch vòng một công suất nhờ ccs máy biến áp điều chỉnh.
• Tách mạng điện kín ở điểm tối ưu
Khi làm việc ở sơ đồ kín thường xuất hiện dòng cân bằng làm giảm mức
điện áp làm việc và tăng tổn thất. Ngoài ra, khi đưa mạch từ chế độ hở về chế độ
SVTH: Lê Quang - 11D2

21


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

làm việc ở chế độ kín thì vốn đầu tư cho các thiết bị chuyển mach , bảo vệ tăng
lên. Khi làm việc ở chế độ hở mạch thì tránh được những mạch kín và vận hành
kinh tế hơn. Để đảm bảo độ tin cậy và tính liên tục cung cấp điện , người ta sử
dụng các nguồn và đường dây dự phòng nhờ các thiết bị tự đóng nguồn dự trữ.
Tùy theo mùa giá trị phụ tải sẽ cực đại hay cức tiểu chúng ta sẽ tách mạch kín về

chế độ hở.
• Cân bằng phụ tải các pha của mạng điện
Ở chế độ làm việc dưới 1000V, các thiết bị dùng điện thường là một pha.
Do đó sự phân phối các thiết bị ở các pha là không bằng nhau dẫn đến xuất hiện
thành phần không cân bằng giữa các pha sẽ làm tăng tổn thất. để giảm tổn thất
năng lương chúng ta phải tiến hành kiểm tra phân bố phụ tải cho hợp lý. Không
nhất thiết phân bố phụ tải hoàn toàn đối xứng. bởi vì hệ số phụ tải các pha phụ
thuộc vào chế độ làm việc của mạng, mà chế độ này lại thay đổi thường xuyên
theo sự biến động của phụ tải và phương thức vận hành mạng.
• Tối ưu hóa các chế độ làm việc của các máy biến áp ở cac trạm biến áp
Những trạm biến áp cung cấp điện cho phụ tải thường có số máy biến áp ≥
2. Các máy biến áp có thể hoạt động độc lập hoặc song song.
Khi làm việc song song, các máy biến áp có tổ nối dây giống nhau thì máy
biến áp nhỏ sẽ mang tải lớn, còn máy biến áp công suất lớn mang tải nhỏ so cới
mưc độ phân bố tải kinh tế giữa các máy biến áp.
Khi làm việc độc lập, mỗi máy biến áp sẽ được nối đến một phân đọa thanh
góp. Khi này sẽ làm dòng ngắn mạch sa máy biến áp. Do đó chọn được các thiết bị
điện và các khí cụ chuyển mạch loại nhẹ hơn và giá thành rẻ hơn.
Trong trường hợp chưng, bài toán tối ưu các chế độ làm việc của máy biến
áp thuộc về bài toán so sánh các phương án nhờ những phương pháp toán học thực
hiện trên máy tính.
• Tối ưu hóa tình trạng của hệ thống năng lượng
SVTH: Lê Quang - 11D2

22


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

Ở chế độ cực tiểu do việc giảm tiêu thụ công suất phản khangsvaf tác dụng

ở các nút phụ tải thì các mạng cơ bản của hệ thống điện sẽ bị non tải. Lúc này, một
phần đường dây phát công suất phản kháng, do đó hiện tượng công suất phản
kháng ở chế độ này tăng lên. Lượng công suất này không đưa đến cac hộ tiêu thụ
mà đưa đến các nhà máy điện. Sức điện động của máy phát sẽ giảm xuống, giới
hạn công suất phát và dự trữ ổn định của áy phát sẽ giảm. ngoài ra sự lưu chuyển
của dòng công suất phản kháng theo mạng sẽ gây ra tổn thất phụ cô ngsuất tác
dụng và công suất phản kháng. Một số biện phát đảm bảo hệ thống ứng với ché độ
cực tiểu hoạt động tốt là:
Giảm công suất phản kháng phát ra từ các nguồn tương ứng với kết quả tối
ưu của các chế độ.
Cắt một phần tụ bù tĩnh để giảm sự truyền công suất phản kháng trong
mạng.
Đưa các phần thiết bị điều chnhr công suất phản kháng và các máy bù đồng
bộ vào làm việc ở các chế độ tiêu thụ công suất phản kháng.
Giảm mức điện áp ở các trạm biến áp ≥ 220 kV để giảm sự phát công suất
phản kháng ở các đường dây.
Cắt một phần đường dây song song trong hệ thống. (chỉ thực hiện trong
trường hợp không làm giảm chỉ tiêu độ tin cậy của hệ thông)
Đưa một số máy phát nối đến các trạm tăng áp ≥ 220 kV làm việc ở chế độ
tiêu thụ công suất phản kháng.
• Nâng cao mức độ vận hành của hệ thống mạng điện
Thường xuyên kiểm tra, xác định mức độ vận hành, tình trạng kỹ thuật của
mạng. Đảm bảo sẵn sang mạng tải của mạng, tiến hành sữa chữa định kỳ và sự cố
cũng như làm việc dự phòng ở chế độ phụ tải cực tiểu.
b. Biện pháp kỹ thuật
Để đảm bảo các chỉ tiêu về tổn thất công suất và điện năng, ngoài việc sử
SVTH: Lê Quang - 11D2

23

Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

dụng các biện pháp tổ chức người ta còn tiến hành các biện pháp kỹ thuật để đảm
bảo các chỉ tiêu, thỏa mãn các yêu cầu nằm trong giới hạn cho phép. Khi thực hiện
các biện pháp kỹ thuật, yêu cầu những phí tổn lớn hơn về lao động, vật liệu, tiền
vón cũng như tiền vốn so với các biện pháp tổ chức. thực hiện các biện phsp kỹ
thuật gây nên những thay đổi lớn đối với mức tổn thất khi mà các biện pháp tổ
chưc không đảm bảo được các chỉ tiêu. Các biện pháp là:
• Nâng cao điện áp định mức của mạng điện
Theo công thức tính toán tổn thất điện áp, thì tổn thất tỷ lệ nghịch với điện
áp. Vì vậy nếu điện áp vận hành được nâng lên mức cao nhất có thể cho phép về
mặt kỹ thuật thì tổn thất điện năng sẽ giảm đáng kể. tính tán cho thấy cứ nâng cao
1% điện áp thì tổn thất điện năng giảm 2% và tổn thất công suất phản kháng do
dung dẫn đường dây tăng 2%. Tuy vậy, khi nâng cấp điện áp cần phải chú ý về
hiện tượng vầng quang. Nên đối với các đường dây siêu cao áp, biện pháp này
không phải lú nào cũng có lợi. khi phụ tải bé, giảm điện áp vận hành lại có lợi
hơn. Việc nâng cao điện áp vận hành là khá tốn kém, tuy nhiên nếu chỉ nhìn nhận
về giảm tổn thất công suất và điện năng là hiệu quả nhất
• Đặt thiết bị điều chỉnh dọc và ngang dòng công suất ở mạng kín không
đồng nhất
Mạng điện kín không đồng nhất có thể có thể nhận được khi thực hiện phân
bố công suất cưỡng bức bằng cách thêm vào mạch vòng các suất điện động ngang
và dọc. Một trong số những biện pháp đó là áp dụng các máy biến áp điều chỉnh
nối tiếp.
• Bù công suất phản kháng
Đối với hệ thống thiếu hụt công suất phản kháng thì các thiết bị bù được
xem là một phương tiện để điều chỉnh điện áp. Biện pháp về đặt thiết bị bù công
suất phản kháng rất có hiệu quả và phí tổn nhỏ nên nó được ứng dụng khá phỏ
biến.

SVTH: Lê Quang - 11D2

24


Đồ án tốt nghiêp:Xây dựng chương trình bù công suất phản kháng trong lưới điện phân phối

• Điều chỉnh công suất máy biến áp ở những trạm đặt một máy biến áp
Việc tăng công suất trạm biến áp dẫn đến giảm số lượng máy biến áp, rút
ngắn chiều dài mạng cung cấp và tăng bán kính tác dụng và chi phí tổn thất kim
loại ở mạng phân phối điện áp thấp. Do những khó khăn trong lập luận tính toán
nên trong thời gian ngắn các máy biến áp đạt đến phụ tải cho phép là rất ít, phần
đa là chỉ đạt 50% ở thời điểm được tính. Vì thế, chúng ta cần thay thế những máy
biến áp công suất nhỏ hơn. Việc này đem lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao do giảm
đáng kể tổn thất công suất và điện năng ở mạng này.
• Tối ưu hóa việc thay thế tiết diện dây dẫn
Để nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, người ta thường áp dụng những
giải pháp kỹ thuật tăng tiết diện dây dẫn trong quá trình vận hành theo mức độ
tăng phụ tải có thể sớm hơn dự báo. Việc thay thế tiết diện dây dẫn đường dây trên
không trong quá trình vận hành được tiến hành tương ứng với các biện pháp tổ
chức về quá trình chuẩn bị để dẫn đến biệc thay thế: đạt hàng các thiết bị và vật
liệu cần thiết, kế hoạch công việc, kịp thời ký kết các hợ đồng với công ty chức
năng gồm các trình tự công việc để nâng cao hiệu quả sử dụng vốn đầu tư và giảm
tổn thất điện năng trong mạng điện.
• Giảm tổn thất điện năng đối với tổn thất điện năng phi kỹ thuật
Các biện pháp giảm tổn thất điện năng phi kỹ thuật tuy không mới, vấn đề là cách
thức triển khai để có hiệu quả cao nhất tùy theo đặc điểm thực tế.
Trong các biện pháp giảm tổn thất điện năng và nâng cao hiệu quả kinh tế
lưới điện phân phối, trong đó bài toán đặt thiết bị bù tối ưu là một trong số những
biện pháp kỹ thuật giải quyết hiệu quả, tổng hợp nhất. Tuy nhiên, bài toán bù công

suất phản kháng trong lưới điện phân phối là bài toán phức tạp vì:
- Lưới điện phân phối có cấu trúc phức tạp, một trạm trung gian có nhiều
trục chính, mỗi trục cấp điện cho nhiều trạm phân phối. Cấu trúc lưới điện phân
phối phát triển theo thời gian và không gian. Chế độ làm việc của phụ tải là không
SVTH: Lê Quang - 11D2

25