Các phương pháp tính tổn thất điện năng kỹ thuật trong lưới phân phối và hạ áp

Đề và đề cơng thiết kế CCĐ.
(Phần chuyên đề)
Các phơng pháp tính tổn thất điện năng kỹ thuật trong lới
phân phối và hạ áp.

Xác định tổn thất điện năng kỹ thuật trong lới phân phối và
hạ áp đã và đang là những vấn đề còn nhiều tranh cãi, cũng nh còn
nhiều quan điểm khác nhau!
Trong phần chuyên đề này giới thiệu một số phơng pháp tính
toán theo các quan điểm khác nhau, cùng những u nhợc điểm của
chúng và khả năng áp dụng của chúng trong thực tế. Đồng thời
cũng bầy tỏ một phần quan điểm riêng, mang tính định hớng không
mang tính áp đặt. Quan điểm của ngời viết chuyên đề này là mong
muốn ngày càng có nhiếu phơng pháp mới, vừa thoả mãn tính thực
tiễn lại cho kết quả khả quan hơn về vấn đề này.
Cuối cùng tác giả mong muốn đợc sự đóng góp ý kiến chân
thành của tất cả các Bạn đọc, nhằm hoàn thiện hơn quan điểm của
mình.


Chơng I

Khái niệm chung
Những khó khăn và thuận lợi trong việc xác định tổn
thất điện năng kỹ thuật.
1.1 Mục đích và yêu cầu:
Tổn thất điện năng đợc sử dụng cả trong thiết kế cũng nh vận hành với các mục
đích khá khác nhau. Trong thiết kế tổn thất điện năng thờng đợc dùng nh các tham số
kinh tế nhằm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các dự án điện, giúp chúng ta
nhanh chóng chọn đợc các phơng án vừa đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật lại vừa có các chỉ
tiêu kính tế hợp lý, chúng còn đợc sử dụng trong nhiều bài toán tối u mà đích cuối cùng

là các chỉ tiêu kinh tế. Ngợc lại trong vận hành tổn thất điện năng sẽ là tham số dùng để
đánh giá sự khai thác vận hành hiệu quả của hệ thống điện, nhiều lúc chúng còn đợc
nhìn nhận nh những yếu tố để đánh giá về chất lợng đầu t, chất lợng trang thiết bị, chất lợng quản lý và vận hành của các đơn vị đang kinh doanh và vận hành hệ thống điện.
Tuy nhiên trong vận hành lại có hai dạng tổn thất điện năng, dạng thứ nhất là tổn thất
điện năng do đo đếm gữa thiết bị đo đếm tổng (công tơ tổng đầu nguồn) và các công tơ
nhỏ lẻ lắp đặt tại các hộ dùng điện (thông qua tiền điện năng bán đợc). Loại tổn thất này
đợc gọi là tổn thất thơng mại nó bao trùm toàn bộ tổn thất trong lới trên lới điện (trên đờng dây, trong máy biến áp, trong cả các phần tử khác có dòng điện đi qua...), ngoài ra
nó còn bao gồm cả khâu sai số do các đồng hồ đo, các khâu quản lý khác làm thất thoát
điện năng mà không qua đo đếm đợc (không thể hiện đợc qua tiền bán điện năng). Chình
vì vậy thông thờng loại tổn thất thơng mại không đợc dùng làm các chỉ tiêu để phấn đấu,
mặc dầu thông qua nó vẫn phản ánh đợc chất lợng quản lý và vận hành của lới điện. Để
có đợc các mốc phấn đầu thông qua các chỉ tiêu cần đạt tới cho lới điện, trong vận hành
ngời ta quan tâm đến một lợng tổn thất điện năng không chứa đựng các yếu tố quản lý.
Nó thực chất là các lợng tổn thất thực tế qua các phần tử của lới điện (đờng dây truyền
tải và phân phối, các máy biến áp và một vài phần tử khác nữa). Loại tổn thất này đợc
gọi là tổn thất điện năng kỹ thuật, nó ít phụ thuộc vào các yếu tố quản lý, mà chủ yếu
phụ thuộc vào kết cấu lới điện, dạng sơ đồ lới ... Tổn thất điện năng kỹ thuật thờng chỉ có
thể xác định đợc bằng việc tính toán cụ thể cho từng lới điện cụ thể.
Vì vai trò khá quan trọng của tổn thất điện năng kỹ thuật nh đã nêu ở phần trên,
cho nên trong thực tế việc xác định tổn thất điện năng kỹ thuật (cho các hệ thống đang
vận hành) sẽ là các chỉ tiêu để đánh giá chất lợng quản lý và vận hành, là các mốc để
phấn đấu trong tơng lai vận hành, và có khi lại là các chỉ tiêu để thởng phạt. Xuất phát từ
các mục đích chính nh vậy cho nên việc xác định tổn thất điện năng kỹ thuật trong thực
tế đòi hỏi hàng loạt các yêu cầu cụ thể nh sau:
+ Mức độ chính xác của phơng pháp:
Do các vai trò quan trọng đã nêu trên, mà phơng pháp xác định tổn thất điện
năng kỹ thuật trong thực tế đòi hỏi phải có độ chính xác cao để phản ánh trung thực các
kết quả tính toán. Tuy nhiên các phơng pháp xác định tổn thất điện năng lại khá đa dạng,

mức độ chính xác phụ thuộc khá nhiều vào các dữ liệu cần phải đợc gia công, thông kế,
đo đạc ...Và đôi lúc chính nó lại làm nên sự phức tạp cho việc ứng dụng trong thực tế.
Điều này có nghĩa là các phơng pháp chính xác thông thờng yêu cầu một số lợng dữ liệu
khá lớn mà trong thực tế khó có thể có đợc hoặc nếu để có đợc lại yêu cầu một khôi lợng
công việc tức làm gia tăng mức chi phí quản lý đến mức không thể hiện thực hoá đợc.
Chính vì vậy việc lựa chọn phơng pháp sử dụng cần phải hài hoà mức độ chính xác của
phơng pháp và khả năng ứng dụng rộng rãi (tính khả thi của phơng pháp) trong thực tế.
+ Thuận lợi cho việc vào liệu với các số liệu hiện có trong thực tế:
Nh đã phân tích ở phần trên các phơng pháp có thể có mức độ chính xác cao,
song nếu nó lại đòi hỏi một bộ dữ liệu khác lớn, hoặc bộ số liệu khó có thể có đ ợc trong
thực tế vì nhiều lý do khác nhau nh: trình độ trang thiết bị hiện có tại nớc ta hiện nay,
cách quản lý vận hành... Điều đó sẽ làm cho khả năng áp dụng bị hạn chế. Nh vậy có
nghĩa là các phơng pháp tính ngoài yêu cầu về mức độ chính xác còm phải có khả năng
sử dụng đợc với các dữ hiện có và thuận lợi nhất cho việc vào liệu một cách dẽ ràng và
nhanh chóng. Ngoài ra để phơng pháp tính còn phải sử dụng các loại dữ liệu nhằm phản
ánh mức trung thực của dữ liệu đầu vào, tức là có khả năng giám sát mức trung thực của
d liệu đầu vào.
+ Có khả năng tính toán nhanh và tự động nhờ các công cụ máy tính:
Để có khảng năng ứng dụng đợc vào thực tế ngoài các yêu cầu nêu trên phơng
pháp tính cũng cần phải cho phép tính toán nhanh nhờ ứng dụng các phần mền máy tính,
bởi lẽ nếu phơng pháp tính không cho phép sử dụng các công cụ tính toán nhằm sử lý
nhanh khối dữ liệu lớn của thực tế thì khả năng đa vào thực tế sẽ bị hạn chế hoặc sẽ
không trở thành hiện thực.
+ Có khả năng ứng dụng rông rãi trong thực tế:
Nh vậy mục tiêu cuối cùng của các yêu cầu trên thực chất là tìm ra một phơng
pháp khả dĩ, hài hoà đợc các yêu cầu nêu trên và chỉ nh vậy thì khả năng ứng dụng thực
tế mới có thể thực hiện đợc, bởi lẽ đôi khi các yêu cầu trên có thể sẽ trái ngợc nhau hoặc
thậm trí xung khắc nhau. Tuy nhiên nếu xuất phát từ những mục đích chung chúng ta vẫn
có thể tìm ra đợc phơng pháp hài hoà đợc nhiều nhất các yếu tố kể trên.

1.2 Các công thức tính toán:
Khái niệm về tổn thất điện năng:
Tổn thất điện năng thực chất là lợng tổn thất công suất tác dụng sét trong một khoảng
thời gian nào đó:

A = P. t
Trong đó:

( 1-1)

A Gọi là tổn thất điện năng sét trong thời gian khảo sát là t.
P Tổn thất công suất tác dụng.
t - Thời gian khảo sát.
P = 3. I2.R

(1-2)


Trong biểu thức (1-2) I là dòng điện phụ tải chạy qua một phần tử nào đó của hệ
thống điện (đờng dây, máy biến áp...). Trong thực tế dòng điện phụ tải là một hàm theo
thời gian I(t) và vì đó P cũng là một hàm của thời gian P(t). Cho nên biểu thức (1-1)
chỉ có ý nghĩa về lý thuyết mà không dùng để tính toán tổn thất điện năng trong thực tế đ ợc (trừ khi I = hằng số trong thời gian khảo sát). Vì dòng điện trong thực tế là một hàm
của thời gian cho nên biểu thức (1-1) sẽ phải viết nh sau:
T

T

0

0

2
A = .dt = 3 I ( t )dt

(1-3)

Trong đó: T là thời gian khảo sát.
Cần nhớ rằng dòng điện phụ tải trong (1-3) là một hàm của thời gian, và thông thờng dòng điện này không tuân thủ một dạng hàm xác định nào. Chính vì lý do đó nên
biểu thức (1-3) lại cũng trở thành biểu thức lý thuyết không dùng để tính tổn thất điện
năng đợc. Tuy nhiên thông qua (1-3) cũng cho ta thấy rằng A thực chất là diện tích bao
phủ bởi đờng cong P(t) với trục thời gian t. Cho nên các phơng pháp xác định tổn thất
điện năng thực chất cũng chỉ là các phơng pháp tính gần đúng. Phần dới đây trình bày
một số phơng pháp lý thuyết hiện đang đợc dùng để tính toán tổn thất điện năng.
Các phơng pháp tính toán:

a) Công thức chung khi xác định tổn thất điện năng trong mạng:
Tổn thất điện năng trong lới phân phối thông thờng đợc chia thành 2 bộ phận chính:



Tổn thất điện năng trong máy biến áp:
Tổn thất điện năng điện năng trên đờng dây:

Việc tính tổn thất điện năng là một trong những vấn đề khó, vì nó có khá nhiều
các tham số bất định. Trong khá nhiều các tài liệu chuyên môn đã bàn cãi đến vấn đề
này và cho đến ngày nay phơng pháp tính theo Tmax & vẫn đợc sử dụng khá rộng dãi. Vì
vậy mức độ chính xác của kết quả bây giờ chỉ còn phụ thuộc vào việc có đợc các tham số
chính xác (Tmax & ) ở các hộ phụ tải. Mà các tham số này trong thực tế cũng không có đợc một cách trực tiếp. Cho nên trong phần dới đây sẽ đề cập đến việc xác định các tham
số (Tmax & ) ở các hộ phụ tải sao cho kết quả tính toán sẽ đợc mức độ chính xác cao
nhất.

Khái niệm về Tmax: là thời gian sử dụng công suất cực đại và đợc định nghĩa nh sau:


Định nghĩa: Nếu giả thiết ta luôn luôn sử dụng công suất cực đại, thì thời gian T max cần
thiết để phụ tải đó (phụ tải cực đại) tiêu thụ đợc một lợng điện năng bằng lợng do phụ tải
thực tế biến thiên gây ra trong một năm làm việc. Thì gọi là thời gian sử dụng công suất
cực đại.

P
Pmax

AA

0

Tmax

8760

t (giờ)

HV- 1.1

Hình vẽ HV-1.1 cho ta thấy điện năng tiêu của phụ tải thực tế trong một năm là diện tích
bao phủ bởi đờng phụ tải thực tế và trục thời gian. Cùng một lợng điện năng tiêu thụ tơng
tự, thì phụ tải cực đại chỉ cần một thời gian bằng T max. (tức hai diện tích mầu trắng &
gạch chéo sẽ bằng nhau).
Từ đó ta suy ra công thức tính Tmax:

Tmax =

A
Pmax

(1-4)

Trong thực tế khái niệm Tmax đợc đa ra để xác định điện năng tiêu thụ trong một
năm của hệ thống đang đợc thiết kế, lúc đó ngời ta sử dụng Tmax của hệ thống tơng tự (hệ
thống có cùng qui luật tiêu dùng năng lợng, tức dáng điệu của đồ thị phụ tải là tơng tự,
có thể tra đợc trong các sổ tay hoặc thống kê đợc trong thực tế). Còn Pmax có thể xác định
đợc một cách chính xác trong hệ thống đang thiết kế (dựa vào các sơ đồ và phụ tải thực).
A = Tmax . Pmax

(1-5)

Khái niệm về : là thời gian chịu tổn thất công suất cực đại và đợc định nghĩa nh sau:
Định nghĩa: Nếu giả thiết rằng ta luôn luôn vận hành với tổn thất công suất cực đại, thì
thời gian cần thiết để gây ra đợc lợng tổn thất điên năng bằng lợng điện năng tổn thất


do phụ tải thực tế gây ra trong một năm làm việc. Thì gọi là thời gian chịu tổn thất công
suất cực đại.
Nh vậy khái niệm về gần tơng tự nh khái niệm Tmax , trong đó đờng cong phụ tải theo
thời gian đợc thay thế bằng đờng cong tổn thất công suất tác dụng theo thời gian. Hình
vẽ HV- 1.2

P
Pmax

A

0

8760

t (giờ)

HV- 1.2

Từ HV- 1.2 cho thấy rằng điện năng tổn thất trong một năm của nhóm phụ tải
thực tế là phần diện tích bao phủ bởi đờng cong tổn thất công suất và trục thời gian.
Phần diện tích này bằng với phần diện tích của mầu trắng bao phủ bởi Pmax và trục thời
gian cho đến thời điểm t=.
Từ đấy cho ta cách tinh nh sau:

=

hoặc

A
Pmax

A = Pmax .

(1-6)

(1-7)

Từ (1.4) cho thấy rằng nếu biết đợc chúng ta có thể xác định đợc tổn thất điện năng

của hệ thống điện đang thiết kế, trong đó Pmax đợc xác định nhờ sơ đồ và phụ tải thực
tế. Tất nhiêu chúng ta sẽ phải xác định theo một cách nào đó. Về lý thuyết có thể
hoàn toàn bằng với Tmax , xong trên thực tế của hệ thống điện xoay chiều 2 đờng cong
P(t) & P(t) không bao giời cùng một dáng điệu, bởi tổn thất công suất P không chỉ
phụ thuộc vào P mà nó còn phụ thuộc Q (tức phụ thuộc vào hệ số cos ), nhng dẫu sao
thì giữa và Tmax cũng có quan hệ mật thiết với nhau và vì vậy cũng có khá nhiều các
công trình nghiên cức nhằm đa ra cách tính dựa vào Tmax , tức xây dựng quan hệ =
f(Tmax, cos). Một trong các phơng pháp đó là biểu thức:


= (0,124 +0,0001 . Tmax)2. 8760

(1-8)

Công thức (1-8) cũng sẽ đợc dùng để tính tổn thất điện năng trong khuôn khổ của
đề tài này. Bản thân nó cha hẳn là phơng pháp duy nhất để có đợc kết quả chính xác.
Xong để áp dụng cho việc tính đồng loạt, thì nó ra hu hiệu hơn, dẽ áp dụng hơn cho nên
trong khuôn khổ của đề tài này chúng ta chọn dùng phơng pháp này để sử dụng trong
tính toán. Để phù hợp hơn với sự vận hành thực của phụ tải nó đợc sửa lại đôi chút nh
sau:

= (0,124 +0,0001 . Tmax)2. t

(1-9)

Trong đó: t là thời gian đóng điện thực tế của trạm trong một năm, vì trên
thực tế có những trạm biến áp chỉ đóng điện với một số ít hơn (ví dụ các trạm bơn nông
nghiệp phục vụ cho tới tiêu, thuỷ lợi.v.v...). Mặt khác các trạm biến áp khác nhau cũng có
những giờ vận hành thực tế trong một năm khác nhau do nhiều nguyên nhân khác nữa.
Để tính tổn thất điện năng ở các trạm biến áp phụ tải ta sử dụng công thức sau:

Atrạm = P0 . n . t + PN (Kt)2. n .

(1-10)

Trong đó: n - số máy biến áp của trạm
Kt hệ số tải cực đại
Kt = (Smax/SdmB) = Pmax/cos. SdmB

(1-11)

- thời gian sử dụng công suất cực đại.
= (0,124 +0,0001 . Tmax)2. t

(1-12)

Để tính tổn thất điện năng trên lới điện tải ta sử dụng công thức sau:

Aij = Pmaxij . ij

(1.13)

Trong đó:

Pmaxij Tổn thất công suất tác dụng cực đại trên đoạn ij.
ij
- Thời gian chịu tổn thất công suất cực đại của đoạn ij.
Tuy nhiên để có đợc ij trên từng đoạn mạch cụ thể của lới điện là chúng ta cần
phải biết tất cả các i của từng phụ tải có tham dự vào đoạn mạch nêu trên. Với những

đoạn mạch cụ thể điều này hoàn toàn có thể xác định đợc, xong phơng pháp này tỏ ra là
khá phức tạp và làm tăng khối lợng tính toán, khó có thể tính toán một cách nhanh
chóng. Chính vì vậy ở tất cả các đoạn mạch bất kỳ của lới chúng ta sẽ áp dụng cách tính
chung là sử dụng thời gian chịu tổn thất công suất trung bình chung của toàn lới.
Thời gian chịu tổn thất công suất cực đại trung bình của toàn lới đợc xác định
theo công thức sau:
n

tb =

P

max i

.i

i =1
n

P

(1-14)
max i

i =1

Trong đó: Pmaxi là công suất cực (trung bình) của các hộ phụ tải
i - là thời gian chịu tổn thất công suất cực đại của các hộ phụ tải (đã đợc
tính kiểm chứng ở phần trên).

n - số hộ phụ tải trong lới.
Ngoài ra để tính tổn thất điện năng % toàn lới ta phải sử dụng đến thời gian sử
dụng công suất cực đại trung bình của cả lới theo biểu thức sau:
n

P .T
i

Tmaxtb =

max i

i =1

(1-15)

n

P

i

i =1

Trong đó:
công

Pi

là công suất cực (trung bình) tại các nút của hộ phụ tải (là phần

suất có kể đến cả tổng thất công suất trong các máy biến áp của trạm)
Tmaxi - là thời gian sử dụng công suất cực đại của các hộ phụ tải.
n - số hộ phụ tải trong lới.
Tổn thất điện năng trên đờng dây của toàn lới sẽ đợc tính nh sau:

Add = tb.

m

P

ij

(1-16)

1

Trong đó:

Pij - là tổn thất công suất tác dụng trên đoạn i-j của lới
m - là tổng số nhánh của lới


tb

- thời gian chịu tổn thất trung bình của lới (xem phần trên)

Tổn thất điện năng toàn lới sẽ đợc tính theo công thức sau:

A = Add + Atrạm

(1-17)

Trong đó: Atrạm = Afe + ACu (là phần tổn thất điện năng trong từng trạm)
Tổn thất điện năng tính theo phần trăm sẽ tính theo công thức sau:

A% =

A


.100
A

(1-18)

Trong đó: A - là tổng điện năng tiêu thụ của lới trong 1 năm đợc tính theo
công thức sau:
A = P1-2. Tmaxtb

(1.19)

P1-2 - Là dòng công suất ở đầu nguồn. Trờng hợp ở nguồn có nhiều xuất tuyến thì
lúc đó P1-2 là tổng các dòng công suất tác dụng của tất cả các xuất tuyến.

1.3 Những vấn đề cần giải quyết:
Xuất phát từ mục đích đã nêu trong mục 1.1. Cho nên việc xác định tổn thất điện
năng kỹ thuật trong khuôn khổ của chuyên đề này đợc tiến hành cho các hệ thống đang
vận hành nhằm xây dựng các chỉ tiêu hoặc dùng để đánh giá lại các chỉ tiêu của hệ thống

đang vận hành. Điều đó cũng tạo ra những khó khăn và thuật lợi nhất định:
+ Thuận lợi: khi tiến hành tính toán cho hệ thống đang vận hành chúng ta có số
liệu khá phong phú về phụ tải ở mọi nơi, mọi chỗ. Thậm chí cả tính chất của các hộ phụ
tải thông qua các số liệu đo đạc (Đồ thị phụ tải; T max; Pmax; cos....). Tuy vậy việc tính
toán tổn thất điện năng cho các hệ thống đang vận hành cũng có khá nhiều những thác
thức cần phải giải quyết.
+ Khó khăn: Việc tính toán tổn thất điện năng cho các hệ thống đang vận hành có
những khó khăn trớc tiên là khối lợng công việc đồ sộ, vì lới điện trong thực tế có kết cầu
và sự vơng trải rất rộng rãi, tại mọi nơi, mọi chỗ. Các kích thớc và dạng lới rất đa dạng,
ít thống nhất khó có khả năng áp dụng các phơng pháp chung. Tuy có số liệu khá phong
phú về phụ tải, song các phơng pháp xác định tổn thất điện năng nêu trong 1.2 thờng
dùng cho hệ thống đang thiết kế, nó cho phép sử dụng các hệ số kinh nghiệm, các hệ số
thống kê tra đợc trong các sổ tay, thậm trí đôi lúc còn cho phép sử dụng đồ thị phụ tải
điển hình để tính toán. Còn khi tính toán tổn thất điện năng cho các hệ thống đang vận


hành nếu muốn chính xác chúng ta phải sử dụng các hệ số và các dạng đồ thị đặc trng
cho các phụ tải hiện tại, tuy nhiên công việc này lại khá phức tạp và mất rất nhiều thời
gian mới có thể làm đợc, thậm trí đến lúc hoàn thành thì phụ tải thực tế cũng đã có thay
đổi cả về qui mô lẫn tính chất. Cho nên nếu quá cầu toàn vào mức độ chính xác của các
phơng pháp tính rất có thể chúng ta sẽ rơi vào vòng luổn quẩn, mà chẳng chọn đợc một
phơng pháp nào phù hợp, bởi lẽ ngay cả các phơng pháp tính đang trình ở trên cũng mới
chỉ kể đến các phần tử chính nhất của mạng điện. Đối với hệ thống điện thực tế (hệ thông
đang vận hành) tổn thất điện năng còn gây ra bởi một số phần tử khác nữa (nh tổn thất
do tiếp xúc của các phần đấu nối, tổn thất qua các phần tử đóng căt ...) mà trong thực tế
khó có thể xác định đợc bằng phơng pháp thông thờng. Điều này cũng đồng nghĩa với
việc là không thể có một phơng pháp nào hoàn toàn chính xác mà lại đáp ứng đợc các
yêu cầu đã nêu. Tuy nhiên xuất phát từ mục đích nếu ra trong mục 1.1 chúng ta vẫn cần
có một công cụ để đánh giá các chỉ tiêu quản lý và vận hành của l ới điện, cho nên việc
lựa chọn một phơng pháp tính không nhất thiết là phơng pháp đó phải tính đợc bao chùm

tất cả các dạng tổn thất, mà có thể bỏ qua những dạng tổn thất chiếm tỷ trọng nhỏ hoặc
sử dụng những hệ số kinh nghiệm đã đợc tổng kết từ lâu nhng bù lại nó lại cho phép
nhanh chóng xác định đợc lợng tổn thất điện năng, làm cho tính khả thi của giải pháp
cao hơn, cho phép sử dụng các công cụ tính một cách tự động, nhằm giải quyết khối lợng
công việc khổng lồ của thực tế. Những phơng pháp nh vậy vẫn cần phải đợc tìm ra, bởi lẽ
nếu kết quả tính đợc dùng để đánh giá các chỉ tiêu vận hành chung cho tất cả các lới
điện, thì những thiếm khuyết của phơng pháp vẫn có thể chấp nhận đợc vì nó cùng xẩy ra
cho nọi lới. Điều đặc biệt quan trong hơn là các phơng pháp đợc lựa chọn phải kiểm soát
đợc mức độ trung thực của các dữ liệu đầu vào, điều này là cực kỳ quan trọng. Bởi vì kết
quả tính đợc xem nh các chỉ tiêu vận hành của lới điện, thì các công cụ tính toán cho dù
có tốt đến đâu (chính xác đến đâu) mà bộ số liệu đầu vào không đợc giám sát, không
trung thực thì kết quả tính cũng sẽ không phản ánh đúng các chỉ tiêu của lới điện đang
vận hành.
Tóm lại để thực hiện đợc các mục tiêu trên các công cụ tính toán phải hài hoà đợc
các yếu tố chính sau:
+ Phải tính chính xác tổn thất điện năng của các phần tử chính trong lới điện (đờng
dây & máy biến áp).
+ Phải sử dụng những dữ liệu có thực trong thực tế, tạo điều kiện thuận tiện cho việc
vào nhanh dữ liệu, cho phép tính toán nhanh để có thể sử lý khối lợng lớn công việc.
+ Đơn giản, dẽ thao tác (trực quan, gần gũi với những cách quản lý hiện hành) để
có khả năng triên khai rộng khắp ở mọi cấp của ngành điện.
+ Kiểm soát đợc mức trung thực của dữ liệu đầu vào, ngăn chặn sự can thiệp nhằm
làm thay đôi kết quả nhằm phản ánh kết quả một cách đúng đắn nhất.

Chơng II


Các phơng pháp tính tổn thất điện năng khai thác
trong thực tế.
1.1 Các phơng pháp và công cụ tính toán có thể ứng dụng trong thực tế:

Nh đã phân tích trong chơng I, các công cụ và phơng pháp tính toán dùng cho
việc tính toán tổn thất điện năng kỹ thuật cần phải thỏa mãn các yêu cầu đã nêu trong
mục 1.1 chơng I. Để chọn đợc một giải pháp ứng dụng thực chất là phải chọn đợc một
giải pháp hài hòa đợc các yêu cầu nêu ra, bởi lẽ có nhiều yêu cầu xung đột nhau. Phần
dới đây chúng ta sẽ thỏa luận từng giải pháp cụ thể. Trớc tiên từ công thức (1-1) đến (13) các công thức này hoàn toàn không thể đa ra để áp dụng thực tế đợc, bởi lẽ phụ tải
thực tế là những hàm vô qui luật theo thời gian. Và nh vậy trên thực tế chỉ còn công thức
(1-7) (đối với đờng dây) và (1-10) (đối với trạm) là có thể đợc xem sét.

A = Pmax .

(1-7)

Atrạm = P0 . n . t + PN (Kt)2. n .

(1-10)

Từ (1-7) cho chúng ta công thức để tính tổn thất điện năng trên đờng dây, tuy nhiên khi
ứng dụng cho lới điện thực tế Pmax và sẽ đợc xác định nh thế nào và bằng phơng pháp
nào? Pmax trên từng đoạn lới phân phối thực chất là lợng tổn thất công suất tác dụng
cực đại trên từng đoạn mạch của lới và có thể tính theo công thức sau:

Pij = 3. I2ij . Rij

(2-1)

(2-1) là công thức tính toán lý thuyết, lới điện phân phối trong thực tế sẽ có vô số nhánh
và vì vậy việc xác định tổn thất công suất cực đại theo (2-1) sẽ không cho phép chúng ta
tính nhanh và tính hàng loạt tất cả các nhánh của lới điện. Trong thực tế để xác định tổn
thất công suất tác dụng trên tất cả các đoạn mạch của lới điện một cách tự động, ngời ta
thờng sử dụng các phần mềm tính chế độ xác lập để tính chào lu công suất rồi từ đó suy

ra đợc tổn thất công suất tác dụng của tất cả các đoạn mạch của lới điện. Từ (1-7) cho
thấy rằng việc sử dụng chơng trình tính chế độ xác lập để tính Pij cho tất cả các đoạn
mạch của lới là cha hoàn toàn chính xác, bởi lẽ tất cả các phụ tải trong lới điện không
phải ở bất cứ đâu, và lúc nào cũng có hệ số đồng thời bằng 1. Tuy nhiên cũng chỉ có gải
pháp đó là cho phép chúng ta có thể nhanh chóng xác định đợc toàn bộ tổn thất công
suất tác dụng của tất cả các đoạn mạch của lới điện một cách tự động. (trong thực tế ngời ta còn một vài phơng pháp khác để xác định Pij , tuy nhiên các phơng pháp đó chỉ
dùng đợc cho lới hở và mức độ tờng minh là cha rõ, cho nên trong chuyên đề này cha đề
cập đến). Chính vì vậy giải pháp này đợc sử dụng khá nhiều trong việc xác định tổn thất
điện năng trong thực tế.
Từ (1-7) cho thấy rằng để tính đợc A chúng ta còn cần phải xác định đợc một tham số
khác, đó là (thời gian chịu tổn thất công suất cực đại), tham số này cũng đã đợc đề cập


trong chơng I. Để xác định đợc nó chúng ta có thể sử dụng công thức kinh nghiệm hoặc
dùng bảng hoặc đờng cong tra đợc = f(Tmax ; cos). Trong 2 cách vừa nêu trên thì phơng pháp sử dụng công thức kinh nghiệm sẽ cho phép nhanh chóng xác định đợc cho
từng đoạn mạch của lới điện thông qua Tmax_ij . Tất nhiên để có độ chính xác cao hơn cần
có sự chắc nhiệm lại theo loại hình phụ tải riêng của lới điện khảo sát. Tuy nhiên việc
này không phải có thể tiến hành một sớm, một chiều mà cần phải có thời gian và cả công
sức nữa. Chính vì vậy việc áp dụng công thức kinh nghiệm (1-8), vẫn có thể là giải pháp
chấp nhận đợc.

= (0,124 +0,0001 . Tmax)2. 8760

(1-8)

Sử dụng (1-8) để tính cũng có thể là giải pháp khả dĩ, song việc sử dụng nó để xác định
Aij của từng đoạn mạch trong lới điện lại cũng cần phải có Tmax_ij của từng đoạn mạch,
tất nhiên là chúng có thể đợc xác định bằng các giá trị trung bình theo công thức (1-14);
(1-15). Tuy nhiên điều này cũng không dẽ gì thực hiện đợc một cách tự động cho từng
đoạn mạch của lới điện, chính vì lý do đó trong tính toán lới điện thực tế khá nhiều phần

mềm sử dụng tb của toàn lới (xác định theo công thức 1-15) để áp dụng cho tất cả các
đoạn mạch của lới điện và nh vậy tổn thất điện năng của một đoạn i_j bất kỳ trong lới
điện sẽ đợc xác định theo công thức sau:

Aij = Pij . tb

(2-2)

Lúc đó tổn thất điện năng trên đờng dây của toàn bộ lới điện sẽ là:
k

k

k

Aluoi = Pij . ij = Pij . tb = tb . Pij

(2-3)

Trong đó:

Pij - Tổn thất điện năng trên đoạn mạch i_j của lới điện có thể xác định đợc nhờ các phần mềm tính chào lu công suất (tính chế độ xác lập).
tb - Thời gian chịu tổn thất công suất cực đại trung bình của toàn bộ lới
điện, xác định theo công thức (1-15).
Việc xác định tổn thất điện năng trên lới điện theo (2-3) là cha hoàn toàn chính
xác, bởi lẽ chúng ta cho ij = tb sẽ dẫn đến những sai số nhất định, đặc biệt là tại những
lới điện có nhiều loại hình phụ tải phong phú. Đổi lại giải pháp này cho phép chúng ta
áp dụng nhanh chóng và có thể tận dụng bất cứ một phần mềm tính chế độ xác lập nào
để tính toán tổn thất điện năng trên lới điện. Tất nhiên tổn thất điện năng trong toàn bộ lới điện sẽ còn một bộ phận khác nữa là tổn thất điện năng trong các trạm biến áp có thể
xác định theo công thức gần đúng (1-10). Khác với tổn thất điện năng trên đờng dây của

lới điện, tổn thất điện năng của các trạm biến áp chỉ phụ thuộc vào phụ tải của chính
trạm biến áp đó, mà không phụ thuộc vào các phụ tải khác trong lới điện. Chính vì vậy
có thể sử dụng (1-10) để xác định tổn thất điện năng cho từng trạm biến áp trong lới
điện, còn tổn thất điện năng trong toàn bộ các trạm của lới đợc tính nh sau:


Atram = Atrạm_i = P0i . ni . ti + PNi (Kt)2. ni . i

(2-4)

Nh vậy bằng công thức (2-3) & (2-4) cộng với sự hỗ trợ của một phần mềm tính
chế độ xác lập bất kỳ chúng ta cũng có thể xác định đợc tổn thất điện năng của một lới
điện bất kỳ.

1.2 Các phơng pháp xác định tổn thất điện năng kỹ thuật đang khai
thác tại công ty điện lực Hà Nội:
Nhu cầu xác định tổn thất điện năng kỹ thuật phục vụ cho việc quản ly tổn thất từ
lâu đã là những tâm điểm đáng chú y trong ngành điện. Để có những công cụ hu hiệu
trong tính toán thực tế quả là khó lựa chọn, vì nó có quá nhiều tham số biến động, khó
xác định dẽ ràng nh đã phân tích ở phần trên, song nhu cầu quản lại vẫn cần có đợc số
liệu này. Chính vì vậy công ty Điện lực Hà Nội là một trong số rất ít công ty đã mạnh
dạn lựa chọn các giải pháp nhằm xác định tổn thất điện năng kỹ thuật trong lới điện
phân phối. Phần dới đây trình bầy tóm tắc các phơng pháp đang sử dụng để tính tổn thất
điện năng kỹ thuật tại công ty Điện lực Hà Nội từ nhiều năm nay.
Hiện tại công ty Điện lực Hà Nội đang sử dụng hai phần mềm hỗ trợ để tính tổn
thất điện năng kỹ thuật: phần mềm thứ nhất là PSSE-ADDAP. và phần mềm th hai là
LOADFLOW.
+ Tính toán tổn thất điện năng kỹ thuật nhờ PSSE-ADDAP:
Phần mềm PSSE-ADDAP là phần mềm ngoại nhập, là loại phần mềm lớn có khá nhiều
chức năng tính toán cho lới điện. Tuy nhiên để tính tổn thất điện năng kỹ thuật thì PSSE

không thiết lập riêng, nhng vẫn có khả năng tính tổn thất điện năng kỹ thuật, vì bản thân
PSSE cũng có chức năng tính trào lu công suất để từ đó có thể xác định đợc tổn thất công
suất tác dụng trên tất cả các đoạn mạch của lới điện (xác định đợc Pij), ngoài ra nó
cũng xác định đợc tổn thất công suất tác dụng trên dây cuốn của các máy biến áp. ở mục
1.1 đã nêu cách tính tổn thất điện năng kỹ thuật khi sử dụng phần mềm hỗ trợ tính chế độ
xác lập. Vì không đợc thiết kế để tính tổn thất điện năng nên ngời dùng sẽ phải xác định
ij cho từng đoạn mạch của lới điện, song phơng pháp này quá mất thời giờ vì nó không
cho phép tính nhanh, cho nên trong thực tế tính toán ngời ta vẫn dùng tb xác định theo
(1-14).
n

tb =

P

max i

.i

i =1
n

P

(1-14)
max i

i =1

Còn i là thời gian chịu tổn thất công suất cực đại của từng phụ tải trong l ới điện.

Và có thể đợc xác định theo công thức gần đúng hoặc tra đờng cong hoặc tra bảng.


=f (Tmax ; cos) là các tham số của từng phụ tải trong lới điện. Các tham số này thông
thờng là phải đợc biết trớc. Nh vậy cho du có dùng phơng pháp nào đi nữa để xác định i
cho từng hộ phụ tải thi đây vẫn là các bớc tính thủ công để rồi xác định đợc tb theo công
thức (1-14). Sau đó sử dụng phần mềm hỗ trợ PSSE-ADDAP để có đợc tổn thất công suất
tác dụng trên tất cả các đoạn mạch của lới điện Pij cùng tổn thất trong dây cuốn của
các máy biến áp. Cuối cùng thay các tham số tính đợc từ PSSE-ADDAP và tb tính đợc
theo (1-14) vào các công thức (2-3) và (2-4) nh giới thiệu trong mục trớc sẽ xác định đợc
tổn thất điện năng kỹ thuật của lới điện. Phơng pháp sử dụng phần mềm hỗ trợ PSSE
để tính cần phải sử lý thủ công một khối lợng khá lớn các dữ liệu, sẽ làm cho kết quả tính
kém tin cậy, dẽ bị điều chỉnh và điều đó sẽ làm cho kết quả kém chính xác. Ngoài phơng
pháp kể trên tại công ty Điện lực Hà Nội còn sử dụng phần mềm khác để xác định tổn
thất điện năng kỹ thuât. Phần dới đây sẽ trình bầy sơ lợc phơng pháp thứ 2 này.
+ Tính tổn thất điện năng sử dụng phần mềm LOADFLOW:
Phần mềm LOADFLOW là phần mềm do tác giả Trần Tấn Lợi viết, đây là một
phần mềm khá đơn giản, ít chức năng mà lại đợc viết cả trong tiếng Việt cho nên khả
năng ng dụng rộng rãi vào thực tế rất tốt. Ngoài ra tuy LOADFLOW đơn giản, ít chức
năng, song nó lại hớng cho đối tợng là lới phân phối và lới hạ áp. Đặc biệt là khả năng
tính tổn thất điện năng kỹ thuật là mặt mạnh nhất đáng nói đến ở phần mềm này. Thực
chất LOADFLOW vẫn là phần mềm tính trao lu công suất dựa trên bài toán tính chế độ
xác lập nh PSSE, song ngay từ lúc hình thành nó đã chú ý ngay đến việc tính tổn thất
điện năng cho lới điện, chính vì lý do đó việc vào cho các nút phụ tải đòi hỏi phức tạp
hơn, ngoài số liệu về công suất, nó còn yêu cầu vào liệu cả T max và t (thời gian chịu tổn
thất công suất cực đại và thời gian khảo sát của phụ tải). Nếu 2 tham số này không đợc
vào thì LOADFLOW sẽ không tính đợc tổn thất điện năng mà chỉ tính toán đợc trào lu
công suất, tổn thất công suất trên đờng dây và các phần tử khác của lới điện tơng tự nh
PSSE. Tất nhiên khi có ý định vào liệu để tính tổn thất điện năng của lới điện thí công
suất ở các hộ phụ tải phải là công suất cực đại P max , còn Tmax phải là tham số đại diện

cho phụ tải Pmax và phải đợc tính từ điện năng tiêu thụ trong quá khứ (trong thời gian
khảo sát đã qua, tham số này có thể lấy từ số đo công tơ của phụ tải). Ngoài ra để
LOADFLOW tính đợc tổn thất điện năng cho lới điện, nó yêu cầu một bộ số liệu tiêu
chuẩn cho từng hộ phụ tải bao gồm các số liệu sau:
Đối với nút phụ tải là trạm biến áp phụ tải:
- Mã máy biến áp (bao gồm kiểu máy BA, công suất). Loadflow sẽ dụng tham số này để
tra và xác định các thông số của sơ đồ thay thế máy biến ap.
- Pmax. (công suất cực đại).
- Tmax. (thời gian chịu tổn thất công suất cực đại).
- cos . (hệ số công suất cực đại).
- t (thời gian vận hành).
Đối với nút phụ tải không có trạm biến áp phụ tải:
Các nút này có thể là đại diện cho một nhánh khác có lấy điện từ lới này, lúc đó các
tham số của phụ tải vẫn sẽ bao gồm:
- Pmax. (công suất cực đại).
- Tmax. (thời gian chịu tổn thất công suất cực đại).
- cos . (hệ số công suất cực đại).
- t (thời gian vận hành).


Bộ số liệu tiêu chuẩn mà Loadflow yêu cầu hoàn toàn có thể xác định dẽ ràng
trong thực tế đặc biệt là đối với một hệ thống đang vận hành. Tuy nhiên bộ số liệu trên
không phải lúc nào cũng có đợc một cách trực tiếp, mà nhiều lúc phải gia công từ các số
liệu khác mới có đợc, ví dụ để có Pmax = 3 .U.Imax.cos (tính từ Imax tham số đợc lu lại
tại các trạm phụ tải). Tmax = A/Pmax (tính từ điện năng & Pmax). cos (tính từ costb thông
qua điện năng tác dụng và điện năng phản kháng). Nếu tại các tram phụ tải đều đợc
trang bị công tơ điện tử thì bộ số liệu này có thể đợc lấy ngay từ đồng hồ mà không cần
phải tính toán. Tuy nhiên các trạm phụ tải của các lới điện trung áp trong thực tế, thờng
đợc trang bị không đồng đều, không đầy đủ cho nên để có đủ bộ số liệu trên phần lớn các
trờng hợp vẫn phải tính toán từ các số liệu khác nhau. Vì vậy LOADFLOW cho phép ngời dùng có thể lựa chọn các kiểu dữ liệu đầu vào khá phong phú để sau đó CT. sẽ tự động

chuyển sang bộ dữ liệu tiêu chuẩn khác nhau. Bộ dữ liệu chia thành 2 loại, một dành
cho nút tải không có trạm biến áp phụ tải và thứ hai dành cho nút có là các trạm biến áp
phụ tải.
Bộ dữ liệu đầu vào dành cho nút không có trạm biến áp phụ tải:
+ Ptt ; Qtt (cos) ; Tmax ; t

(nếu vào Qtt thì thôi không vào cos và ngợc lại).

Bộ dữ liệu đầu vào dành chó nút có trạm biến áp phụ tải:
Vì có trạm biến áp phụ tải cho nên việc vào liệu trớc tiên là chọn loại máy biến
áp trong th viện cho phù hợp với lới điện thực tế, sau đó gõ tên trạm và cuối cùng là vào
liệu phụ tải, lúc đó Bạn có thể chọn 1 trong những bộ dữ liệu dới đây:
+ Pmax , cos ; Tmax ; t. (bộ dữ liệu tiêu chuẩn).
+ Kt(max) ; cos ; Tmax ; t.
+ A ; cos ; Tmax ; t.
+ Imax ; Udm ; cos ; A ; t.
Các bộ dữ liệu trên thực chất vẫn là một, bởi lẽ chúng hoàn toàn có thể tính đ ợc
nhờ các công thức quan hệ, tức là từ các bộ dữ liệu này CT. vẫn hoàn toàn có thể tính ngợc trở lại để suy ra bộn dữ liệu tiêu chuẩn. Nh vậy sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho ngời sử
dụng, không mất thời giờ vào việc gia công các dữ liệu đầu vào, mà có thể vào thẳng các
dữ liệu thực tế mà mình có đợc, ngoài ra tùy thuộc vào mục đích sử dụng các kết quả tính
mà ngời dùng có thể lựa chọn các biện pháp phối hợp giữa các dữ liệu thực tế đo dợc với
các dữ liệu kinh nghiệm thống kế trong quá khứ nhằm có đợc bộ dữ liệu đầu vào một
cách nhanh nhất, nhng vẫn phản ánh đợc mức tải thực tế của lới điện (ví dụ trong các bộ
dữ liệu thứ 2 và 3, nếu chúng ta có các dạng đồ thị phụ tải điển hình thông qua các T max
điển hình thì có thể gán Tmax điển hình cho các trạm phụ tải thực tế có hình thức tải gần tơng đơng, còn các tham số còn lại sẽ dựa thiết bị đo đếm của trạm, lúc đó sẽ làm cho tốc
độ vào liệu sẽ khá đơn giản).


Sau khi đã vào liệu cho CT. LOADFLOW thực hiện việc tính tổn thất điện năng
nh sau:

+ Tổn thất điện năng trong các trạm đợc xác định theo (1-10); và (2-4):

Atrạm = P0 . n . t + PN (Kt)2. n .
Atram = Atrạm_i = P0i . ni . ti + PNi (Kt)2. ni . i

(1-10)
(2-4)

Trong đó đợc xác định theo Tmax riêng của từng trạm theo (1-8).
+ Tổn thất điện năng trên đờng dây đợc xác định theo (2-3)
k

k

k

Aluoi = Pij . ij = Pij . tb = tb . Pij

(2-3)

Trong đó tb đợc xác định theo (1-14). Điều này có nghĩa là việc tính tổn thất điện năng
trên đờng dây trong Loadflow đợc sử lý tơng tự nh cách tính tổn thất điện năng trên đờng dây nhờ sự hỗ trợ của PSSE-ADDAP, điều khác cơ bản chỉ còn ở chỗ sau khi đã vào
liệu đầy đủ Loadflow tự xác định tb theo (1-14) và tự tính tổn thất điện năng cho từng
đoạn của lới điện theo (2-3) một cách tự động, chánh đợc các sai sót nếu phải tính thủ
công. Tuy nhiên việc tính tổn thất điện năng trên đờng dây của tất cả các đoạn mạch của
lới điện theo tb sẽ làm cho kết quả tính kém chính xác, đặc biệt là các lới điện lớn, các lới điện có nhiều loại hình phụ tải đa dạng (có T max khá khác nhau). Lúc đó chính xác
hơn cả tổn thất điện năng trên đờng dây cần phải đợc xác đinh theo công thức sau:
k

Aluoi = Pij . ij

(2-15)

Trong đó: Pij là tổn thất công suất tác dụng tại đoạn mạch ij của lới điện.
ij - là thời gian chịu tổn thất công suất cực đại trung bình của tất cả các
phụ tải có đi qua đoạn mạch ij của lới điện. Tham số này vẫn có thể xác định theo (114). Tuy nhiên n là số các hộ phụ tải có đi qua đoạn mạch ij.
n

tb =

P

max i

.i

i =1
n

P

(1-14)
max i

i =1

Công thức (1-14) hoàn toàn có thể xác định bằng phơng pháp thủ công, tất nhiên sẽ phải
trả giá bằng thời gian để gia công số liệu, đặc biệt là với một lới điện lớn thì việc sử l thủ

công (bằng tay theo 1-14) sẽ không đợc tính tới. Chính vì vậy cần phải có một công cụ để
có thể xác định đợc n (số hộ phụ tải tham gia vào đoạn mạch ij của l ới) một cách tự
động, nhằm giúp CT. xác định đợcij cho từng đoạn của lới điện. LOADFLOW đã từ lâu
chú ý đến vấn đề này, song phải mãi đến phiên bản 7.04 trở đi mới xây dựng đợc thuật
giả để xác định đợc n từ đó xác định đợc ij theo (1-14) một cách chính xác cho từng
đoạn mạch của lới điện.
Tón tắt nội dung của thuật gải này nh sau:
LOADFLOW từ lâu đã có định hớc ứng dụng chủ yếu cho các vấn đề của lới điện trung
và hạ áp, chính vì vậy thuật giải này dựa trên tính chất của lới điện vận hành kiểu hở.
Trong lới này nếu sự cố đứt dây trên bất kỳ nhánh nào của lới thì tất cả các phụ tải đợc
cấp điện qua nhánh đó sẽ mất điện áp -> sẽ xác định đợc n -> xác định ij . Dới đây
là sơ đồ khối tính toán:

START
Mơ tệp DL.

Đếm tổng số nhánh của lới.
TSnhanh.
m=0

Copy tệp DL. (tạo tệp mới)
Xòa nhánh thứ m của tệp mới

Đa tệp mới tạo đến tính CĐXL.
Xác định tỏng số nút có U=0.
Xác định đợc n.
Duyệt tất cả các nút có U=0 để
ij theo (1-14)

Quay lại tệp DL gốc.

Dến nhánh thứ m.
Lu KQ ij vào nhánh m

m=m+1

Nếu
m TSnhanh

Đúng

Sai

Chơng III
HV-2.1

STOP
Dừng CT.

Sử dụng LOAFLOW TRONG VIệC Tính tổn thất điện NĂNG
kỹ thuật của lới điện trung áp THực tế.

STOP

Dừng CT.
HV-01


1.1 Giới thiệu lới trung áp thực tế.
+ Sơ đồ một sợi lới trung áp.
+ Các tham số chính kết cấu lới.

+ Tham số phụ tải của lới.

1.2 Xác định tổn thất điện năng lộ đờng dây .... theo phơng pháp Tmax
và tb cho tất cả các đoạn mạch.
+ Bảng KQ tính.
+ Cơ cấu tổn thất điện năng.

1.3 Xác định tổn thất điện năng cho lộ đờng dây ... theo phơng pháp
Tmax_tb và tb cho từng đoạn mạch của lới điện.
+ Bảng KQ tính.
+ Cơ cấu tổn thất điện năng.

1.4 Những đánh giá và kết luận.
+ Mức chênh tổn thất điện năng trên đờng dây qua 2 phơng pháp tính (hệ ĐV có
tên).
+ Mức chênh tổn thất điện năng trên đờng dây qua 2 lần tính (tỷ lệ %).
+ Biểu đồ cơ cấu phụ tải qua kết quả tính của 2 phơng pháp.
+ Nhận xét và đánh giá.