đồ án giải pháp giảm tổn thất 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

tnu.edu.vn


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


Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

-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
Học viên: Vũ Thị Mỹ
3Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

CHK13TB,M&NMĐ



-1Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật
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

Học viên: Vũ Thị Mỹ
4Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

CHK13TB,M&NMĐ



-1Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật3.3.1. 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

Học viên: Vũ Thị Mỹ
5Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

CHK13TB,M&NMĐ



Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

-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.


Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

-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


-6-

Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

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


-7-

Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

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

-8-

Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

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

Hình 2.12

=0,4)

LD

=0,6)

Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kì được lắp đặt tại vị trí
tối ưu (F

Hình 2.15

LD

Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ được lắp đặt tại vị
trí tối ưu (F

Hình 2.14

=0,2)

Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kì được lắp đặt tại vị
trí tối ưu (F

Hình 2.13

LD

LD

=0,8)

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


-9-

Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

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

Hình 3.21

Sơ đồ xuất tuyến 475 - Trạm E64 Đán

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


Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

- 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.


Luận văn thạc sĩ kỹ

thuật

- 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


Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

- 12 -

Chương 1

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

Học viên: Vũ Thị
Mỹ
14Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

CHK13TB,M&NM
Đ
tnu.edu.vn


Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

- 13 -

-

Lưới truyền tải ( 35, 110, 220kV)

-

Lưới phân phối trung áp ( 6, 10, 22, 35kV)

-

Lưới phân phối hạ áp ( 0,4kV)

Chương 1

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.


Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

- 14 -

Chương 1

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


- 15 -

Luận văn thạc sĩ kỹ

thuật

Chương 1

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
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

Environmental
measure

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


Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

- 16 -

Chương 1

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:

pm .Nm (i1 + 2i2 + 3i3 )
)
.
em=
ngày
1000
(kWh

(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


- 17 -

Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

Chương 1

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:

es =

1
1000

m

Nconđ

t = ‡”(
‡”Rt.
t =1

2

t=1

I )
t
∆t(kW

ngày

)

(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

Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

- 18 -

Chương 1

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.


Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

- 19 -

Chương
2

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.

- 20 -

Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

Chương
2

- 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
IS

Hình 2.2: Minh hoạ ảnh hưởng của thiết bị bù

U

đối với sự điều chỉnh hệ số công suất

GL+jBL

Một phụ tải P1 + jQ1 có hệ số công suất được
xác định theo công thức sau:
cosϕ1 =

P1

(2.9)

P112  Q 2

Khi được cung cấp một lượng công suất phản kháng QC, hệ số công suất
được cải thiện từ cosϕ1 thành cosϕ2 với cosϕ2 được xác định như sau:
cosϕ2 =

P1
P12  (Q  Q
1C

(2.10)
)2


- 21 -

Luận văn thạc sĩ kỹ

thuật

Chương
2

2.1.2.3 Điều chỉnh điện áp
a) Nguyên tắc và kết luận chung của điều chỉnh điện áp

E
∆U

ϕL

jXSIS
IL

RSIS

IL

IC

ϕS

U

E

(b)

IS

jXSIS
∆U
R S IS

ϕL

U
IL

(c)

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)

Đường phụ tải HT

U
∆U

U
Độ dốc = −
SSC
0
Hình 2.4: Đặc tính gần đúng quan hệ điện áp/ công suất
phản kháng do hệ thống cung cấp.

QL

- 22 -

Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

Chương
2

2.2 .PHƯƠNG PHÁP TÍNH BÙ TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI VẬN HÀNH HỞ

C=0.6

0.9

C=0.7
C=0.5

0.8

C=0.8
C=0.4

0.7

độ
giảm0.6
tổn
thấ 0.5

bù

C=0.9
C=0.
C=1.
C=0.

0.4
0.3

C=0.1
0.2

0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

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
với các tổ hợp các loại tải.


- 23 -

Luận văn thạc sĩ kỹ
thuật

Chương
2

1.0
C=07
0.9

C=0.7 C=0.8 C=0.9
C=1.0 C=0.5
C=0.4

0.8

độ
giả
tổn
thất
bù

0.7
0.6

C=0.3

0.5
0.4

C=0.2

0.3
C=0.1

0.2
0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Vị trí lắp đặt tụ bù

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.