Nghiên cứu và đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng của các trạm công cộng tại công ty điện lực gia định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

LÂM THẾ TRÍ
NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC TRẠM CÔNG
CỘNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

LÂM THẾ TRÍ
NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA CÁC TRẠM CÔNG
CỘNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. HUỲNH CHÂU DUY

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2016


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. HUỲNH CHÂU DUY
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày … tháng … năm …
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)
TT

Họ và tên

Chức danh Hội đồng

1

Chủ tịch

2

Phản biện 1

3

Phản biện 2

4

Ủy viên

5

Ủy viên, Thư ký
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được

sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG QLKH – ĐTSĐH

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp.HCM, ngày......tháng........năm 20...

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên

: LÂM THẾ TRÍ

Giới tính : NAM

Ngày, tháng, năm sinh :
Chuyên ngành

Nơi sinh :

: KỸ THUẬT ĐIỆN

MSHV

:

I- Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
CỦA CÁC TRẠM BIẾN ÁP CÔNG CỘNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA
ĐỊNH
II- Nhiệm vụ và nội dung:
- Tổng quan tình hình tổn thất điện năng của các trạm công cộng tại Công ty Điện
lực Gia Định.
- Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng của các trạm công
cộng.
- Áp dụng các giải pháp giảm tổn thất điện năng của các trạm công cộng tại Công ty
Điện lực Gia Định.
III- Ngày giao nhiệm vụ:
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
V- Cán bộ hướng dẫn: TS. HUỲNH CHÂU DUY
CÁN BỘ HUỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký)


i

LỜI CAM ÐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết
quả nghiên cứu được trình bày trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố ở bất kỳ đâu.
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được
cảm ơn.
Tôi cũng xin cam đoan các nội dung tham khảo trong Luận văn đã được trích
dẫn đầy đủ nguồn gốc.
Học viên thực hiện Luận văn

Lâm Thế Trí


ii

LỜI CÁM ƠN
Đầu tiên, xin chân thành cám ơn Thầy TS. HUỲNH CHÂU DUY đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu cho quá trình thực hiện Luận
văn này.
Xin cám ơn quý Thầy, Cô đã trang bị cho tôi các kiến thức quý báu trong quá
trình học tập giúp tôi đủ năng lực để thực hiện Luận văn này.
Xin cảm ơn tập thể lớp 14SMĐ21 đã động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình
thực hiện Luận văn này.
Cuối cùng, xin cám ơn Trường Đại học Công nghệ Tp. HCM; Khoa Cơ - Điện
- Điện tử; Phòng Quản lý Khoa học - Đào tạo sau Đại học và Cơ quan nơi tôi đang

công tác đã tạo các điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện Luận văn này.
Lâm Thế Trí


iii

TÓM TẮT
Luận văn tập trung các vấn đề liên quan đến “Nghiên cứu và đề xuất giải
pháp giảm tổn thất điện năng của các trạm công cộng tại Công ty Điện lực Gia
Định” mà bao gồm các nội dung như sau:
+ Chương 1: Giới thiệu chung
+ Chương 2: Tổng quan về bài toán giảm tổn thất điện năng của lưới điện và
các trạm công cộng
+ Chương 3: Đánh giá tổn thất điện năng của lưới điện phân phối và trạm
công cộng tại Công ty Điện lực Gia Định
+ Chương 4: Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng
cho các trạm công cộng tại Công ty Điện lực Gia Định
+ Chương 5: Kết luận và hướng phát triển tương lai


iv

ABSTRACT
The thesis presents issues relating to "Power loss reduction for delivery
transformers of Gia Dinh Power Company" that includes the following contents:
+ Chapter 1: Introduction
+ Chapter 2: Literature review of power loss reduction of delivery power
systems and transformer stations
+ Chapter 3: Analysis for power loss of delivery power systems and
transformer stations of Gia Dinh Power Company

+ Chapter 4: Proposal for power loss reduction of delivery power systems
and transformer stations of Gia Dinh Power Company
+ Chapter 5: Conclusions and future works


v

MỤC LỤC
LỜI CAM ÐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................ ii
TÓM TẮT ................................................................................................................. iii
ABSTRACT .............................................................................................................. iv
MỤC LỤC ...................................................................................................................v
DANH SÁCH HÌNH VẼ ......................................................................................... vii
DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................. viii
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG ...........................................................................1
1.1. Giới thiệu ..........................................................................................................1
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu .....................................................................2
1.3. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................2
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................3
1.5. Ý nghĩa của đề tài .............................................................................................3
1.5.1. Ý nghĩa khoa học ......................................................................................3
1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn .......................................................................................3
1.6. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................3
1.7. Bố cục của luận văn .........................................................................................4
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
CỦA LƯỚI ĐIỆN VÀ CÁC TRẠM CÔNG CỘNG ..................................................5
2.1. Giới thiệu ..........................................................................................................5
2.2. Lưới điện phân phối của Việt Nam ..................................................................7
2.3. Đặc điểm chung của lưới điện phân phối .........................................................8

2.4. Tổn thất công suất và điện năng trong lưới điện phân phối .............................9
2.4.1. Giới thiệu...................................................................................................9
2.4.2. Các phương pháp tính toán tổn thất điện năng .......................................10
2.4.2.1. Phương pháp JUN và LENS ............................................................10
2.4.2.2. Phương pháp bậc thang hóa đồ thị phụ tải .......................................10
2.4.2.3. Phương pháp thời gian tổn thất công suất lớn nhất ..........................10
2.4.2.4. Phương pháp hệ số tổn thất công suất ..............................................11
2.4.2.5. Phương pháp hai đường thẳng của Edmond Borard ........................11


vi
2.4.2.6. Phương pháp xác định tổn thất theo lý thuyết xác suất ...................12
2.5. Tổn thất công suất và điện năng trong trạm công cộng .................................13
2.6. Giảm tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối và trạm công cộng ........14
2.6.1. Giới thiệu.................................................................................................14
2.6.2. Một số giải pháp giảm tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối và
trạm công cộng ..................................................................................................15
2.6.2.1. Nâng cao hệ số công suất của phụ tải ..............................................15
2.6.2.2. Giảm công suất phản kháng chuyên chở trong mạng điện ..............18
2.6.2.3. Nâng cao điện áp vận hành của hệ thống điện .................................21
2.6.2.4. Vận hành kinh tế trạm biến áp .........................................................21
2.6.2.5. Nâng cao chất lượng công tác quản lý vận hành lưới ......................25
2.7. Các nhân tố ảnh hưởng đến tổn thất điện năng ..............................................26
2.7.1. Các nhân tố khách quan ..........................................................................26
2.7.2. Các nhân tố chủ quan ..............................................................................27
2.8. Ý nghĩa của việc giảm tổn thất điện năng ......................................................30
2.9. Các công trình nghiên cứu liên quan .............................................................32
CHƯƠNG 3 ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN
PHỐI VÀ TRẠM CÔNG CỘNG TẠI CÔNG TY ĐIỆN LỰC GIA ĐỊNH ............34
3.1. Giới thiệu về Công ty Điện lực Gia Định ......................................................34

3.1.1. Lịch sử hình thành ...................................................................................34
3.1.2. Quá trình phát triển .................................................................................34
3.1.3. Mục tiêu, nhiệm vụ và ngành nghề kinh doanh chính ............................35
3.1.4. Cơ cấu tổ chức và chức năng ..................................................................36
3.1.5. Lưới điện, trạm biến áp và công tơ điện .................................................36
3.1.6. Tình hình kinh doanh điện năng ở Công ty Điện lực Gia Định ..............39
3.2. Đánh giá tình hình thực hiện giảm tổn thất điện năng của lưới điện phân phối
và các trạm công cộng tại Công ty Điện lực Gia Định giai đoạn 2011 - 2015 .....40
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TƯƠNG LAI ....................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................70


vii

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 2.1. Sơ đồ đơn tuyến hệ thống phân phối...........................................................6
Hình 2.2.a. Mạng điện khi chưa đặt thiết bị bù .........................................................18
Hình 2.2.b. Mạng điện khi có bù bằng tụ điện tĩnh tại phụ tải .................................19
Hình 2.3. Đường cong tổn thất trong máy biến áp theo phụ tải ................................22
Hình 2.4. Quan hệ giữa P theo phụ tải và số máy biến áp làm việc .......................22
Hình 2.5. Cấu trúc 3 máy biến áp làm việc song song ..............................................23
Hình 2.6. Sơ đồ trạm có hai máy biến áp ..................................................................25
Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống điện đơn giản ....................................................................26
Hình 3.1. Đồ thị phụ tải ngày 28/01/2015 .................................................................44
Hình 3.2. Dạng đồ thị loại 1 ......................................................................................45
Hình 3.3. Dạng đồ thị loại 2 ......................................................................................45


viii

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 3.1. Thống kê số lượng trạm theo tỉ lệ tổn thất hạ thế .....................................37
Bảng 3.2. Kết quả thực hiện sản xuất kinh doanh của Công ty Điện lực Gia Định
giai đoạn 2010 - 2014 ................................................................................................38
Bảng 3.3. Cơ cấu phụ tải Công ty Điện lực Gia Định ..............................................40
Bảng 3.4. Điện thương phẩm giai đoạn 2011 - 2015 ................................................40
Bảng 3.5. Điện thương phẩm năm 2015 ...................................................................41
Bảng 3.6. Tỉ lệ bán điện qua trạm công cộng/điện nhận ...........................................41
Bảng 3.7. Cơ cấu điện thương phẩm phân theo thành phần phụ tải giai đoạn 2011 2015 ...........................................................................................................................42
Bảng 3.8. Tỉ lệ sản lượng điện theo thành phần của các năm 2014 và 2015 ............43


1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu
Sau năm 1991, Việt Nam bắt đầu áp dụng chính sách kinh tế mở và xây dựng
nền kinh tế thị trường. Cho đến nay, nền kinh tế nước ta ngày một phát triển đi lên.
Thực trạng cơ cấu kinh tế Việt Nam đang ngày càng dịch chuyển đúng định hướng
Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa (CNH - HĐH). Ngành điện là một trong những
ngành chủ chốt đi đầu góp phần trong sự phát triển đó.
Năng lượng là nguồn chủ yếu của sự phát triển kinh tế và xã hội. Trong đó,
điện năng chiếm một vai trò hết sức quan trọng. Tầm cỡ và cấu trúc của hệ thống
điện thay đổi nhiều từ nước này sang nước khác.
Trong quá trình cung cấp điện năng đến nơi tiêu thụ, hệ thống điện phải gánh
chịu tổn thất trong các cấp sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng. Giảm tổn
thất điện năng trong truyền tải và phân phối là bài toán quan trọng mà các công ty
điện lực ở hầu hết các nước đang phát triển phải giải quyết.
Lưới điện phân phối bao gồm lưới điện trung áp và lưới điện hạ áp. Lưới điện
phân phối có các đặc trưng về thi công 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 hơn. Vấn đề tổn thất trên lưới phân phối liên quan chặt chẽ đến các vấn
đề kỹ thuật của lưới điện từ giai đoạn lắp đặt đến vận hành. Vì vậy, dựa trên các dữ
liệu về tổn thất có thể đánh giá sơ bộ chất lượng vận hành của lưới điện phân phối.
Tổn thất trên lưới điện phân phối gồm:
+ Tổn thất phi kỹ thuật (tổn thất thương mại); và
+ Tổn thất kỹ thuật.
Trong đó:
- Tổn thất phi kỹ thuật (tổn thất thương mại) bao gồm 4 dạng tổn thất như sau:
+ Trộm điện (câu, móc trộm);
+ Không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đơn tiền điện;
+ Sai sót đo đạc tổn thất kỹ thuật;
+ Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng.
- 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 bao gồm:


2
+ Tổn thất công suất tác dụng: có ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất điện năng.
+ Tổn thất công suất phản kháng: do từ thông rò và gây ra bởi các máy biến áp
và cảm kháng trên đường dây. Tổn thất công suất phản kháng chỉ làm lệch góc và ít
tác động đến tổn thất điện năng.
Với các phân tích trên, cho thấy rằng đề tài “Nghiên cứu và đề xuất giải pháp
giảm tổn thất điện năng của các trạm công cộng tại Công ty Điện lực Gia Định”
là thật sự cần thiết. Nghiên cứu này cũng phù hợp với Công văn số
2122/EVNHCMC-KD ngày 4/6/2015 của Tổng Công ty Điện lực Tp. Hồ Chí Minh
về việc xây dựng lộ trình giảm tổn thất giai đoạn 2016 - 2020 và Đề án thực hiện
giảm tổn thất điện năng giai đoạn 2016 - 2020 của Công ty Điện lực Gia Định.
1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Đề tài “Nghiên cứu và đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng của các trạm

công cộng tại Công ty Điện lực Gia Định” sẽ được thực hiện với các mục tiêu và
nội dung như sau:
- Tổng quan tình hình tổn thất điện năng của các trạm công cộng tại Công ty
Điện lực Gia Định.
- Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng của các trạm
công cộng.
- Áp dụng các giải pháp giảm tổn thất điện năng của các trạm công cộng tại
Công ty Điện lực Gia Định.
1.3. Tính cấp thiết của đề tài
Căn cứ vào Công văn số 2122/EVNHCMC-KD ngày 4/6/2015 của Tổng Công
ty Điện lực Tp. Hồ Chí Minh về việc xây dựng lộ trình giảm tổn thất giai đoạn 2016
- 2020 và Đề án thực hiện giảm tổn thất điện năng giai đoạn 2016 - 2020 của Công
ty Điện lực Gia Định.
Căn cứ vào lộ trình giảm tổn thất của Công ty Điện lực Gia Định do Tổng
công ty Điện lực Tp. Hồ Chí Minh dự kiến giao đến năm 2020 là 3,85%.
Căn cứ vào cấu trúc chung của lưới điện phân phối và đặc điểm riêng của
lưới điện do Công ty Điện lực Gia Định đang thực hiện quản lý trên địa bàn của 2
quận Bình Thạnh và Phú Nhuận với sản lượng điện bán qua trạm công cộng chiếm


3
76,2%. Điều này dẫn đến rằng tổn thất điện năng qua các trạm công cộng sẽ chiếm
tỷ lệ cao trên tổng tổn thất điện năng mà cần được quan tâm nhiều hơn.
Dựa vào các căn cứ và phân tích trên, nhận thấy rằng đề tài “Nghiên cứu và
đề xuất giải pháp giảm tổn thất điện năng của các trạm công cộng tại Công ty Điện
lực Gia Định” là thật sự cấp thiết nhằm đạt được các mục tiêu đề ra của Tổng công
ty Điện lực Tp. Hồ Chí Minh.
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các trạm công cộng tại Công ty Điện lực
Gia Định.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng
của các trạm công cộng tại Công ty Điện lực Gia Định.
1.5. Ý nghĩa của đề tài
1.5.1. Ý nghĩa khoa học
Hiện nay, có nhiều đề tài nghiên cứu về các biện pháp kỹ thuật và các biện
pháp kinh doanh cho giảm tổn thất điện năng của các trạm công cộng trong lưới
điện phân phối, đề tài thực hiện nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất
điện năng cho các trạm công cộng trong lưới điện phân phối mang tính hệ thống và
tổng quát để có thể triển khai áp dụng dễ dàng hơn và rộng rải hơn.
1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Giải pháp giảm tổn thất điện năng của các trạm công cộng trong lưới điện
phân phối nói chung và lưới điện phân phối được quản lý bởi Công ty Điện lực Gia
Định nói riêng có ý nghĩa thực tiễn rất quan trọng mà phù hợp với định hướng phát
triển và nâng cao chất lượng quản lý lưới điện phân phối, phù hợp với lộ trình giảm
tổn thất của lưới điện phân phối của Tổng công ty Điện lực Tp. Hồ Chí Minh, cũng
như mục tiêu phấn đấu đạt được của Công ty Điện lực Gia Định trong giai đoạn
2016 - 2020.
1.6. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu các tài liệu về các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong lưới
điện phân phối, đặc biệt tại các trạm công cộng của Việt Nam và các nước trên thế
giới.


4
Phân tích, tổng hợp và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng của các
trạm công cộng tại Công ty Điện lực Gia Định.
1.7. Bố cục của luận văn
Bố cục của luận văn gồm 5 chương:
+ Chương 1: Giới thiệu chung
+ Chương 2: Tổng quan về bài toán giảm tổn thất điện năng của lưới điện và

các trạm công cộng
+ Chương 3: Đánh giá tổn thất điện năng của lưới điện phân phối và các trạm
công cộng tại Công ty Điện lực Gia Định
+ Chương 4: Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng cho
các trạm công cộng tại Công ty Điện lực Gia Định
+ Chương 5: Kết luận và hướng phát triển tương lai


5

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN GIẢM TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG CỦA LƯỚI ĐIỆN VÀ CÁC TRẠM CÔNG CỘNG
2.1. Giới thiệu
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 để 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 quản lý, vận hành, HTĐ được phân thành:
- Các nhà máy điện do các nhà máy điện quản lý.
- Lưới điện siêu cao áp ( 220 kV) và trạm khu vực do các công ty truyền tải
điện quản lý.
- Lưới truyền tải 110 kV và phân phối do các công ty điện lực quản lý, dưới nó
là các điện lực.
* Về mặt quy hoạch, lưới điện được phân thành hai cấp:
- Lưới hệ thống bao gồm:
+ Các nguồn điện và lưới hệ thống (500, 220, 110 kV).
+ Các trạm khu vực (500, 220, 110 kV) được quy hoạch trong tổng sơ đồ.
- Lưới phân phối ( 35 kV) được quy hoạch riêng.

* Về mặt điều độ chia thành hai cấp:
- Điều độ trung ương.
- Điều độ địa phương. Công tác điều độ bao gồm:
+ Điều độ các nhà máy 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 500 kV.
- Lưới truyền tải (35, 110, 220 kV).
- Lưới phân phối trung áp (6, 10, 15, 22, 35 kV).
- Lưới phân phối hạ áp (0,4 kV, 0,22 kV).


6
Trong đó, lưới 35 kV được dùng cho cả lưới phân phối và 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 đuợc xây dựng ở 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 hộ phụ tải. Vì
lý 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. Sơ đồ đơn tuyến hệ
thống phân phối như Hình 2.1.
Trạm trung gian
Đường dây truyền tải trung gian

Trạm phân phối

Mạng phân phối sơ cấp

MBA phân phối
Mạng phân phối thứ cấp

Hình 2.1. Sơ đồ đơn tuyến hệ thống phân phối
Lưới điện phân phối thực hiện nhiệm vụ phân phối điện cho một địa phương
(một thành phố, quận, huyện…) có bán kính cung cấp điện nhỏ, dưới 50 km.
Lưới điện phân phối nhận điện từ các trạm phân phối khu vực bao gồm:
+ Lưới điện có các cấp điện áp 110/35 kV; 110/22 kV; 110/15 kV; 110/10
kV và 110/6 kV.
+ Hay lưới điện có các cấp điện áp 35/6 kV; 35/10 kV; 35/15 kV; 35/22 kV.
Phương thức cung cấp điện của lưới phân phối có hai dạng:
 Phân phối theo một cấp điện áp trung áp
- Trạm nguồn có thể là trạm nâng áp của các nhà máy địa phương hoặc trạm


7
phân phối khu vực có dạng CA/TA (110/35; 22; 15; 6 kV).
- Trạm phân phối có dạng TA/HA (35; 22; 15; 6/0,4 kV) nhận điện từ trạm
nguồn qua lưới trung áp, từ đó điện năng được phân phối đến hộ phụ tải qua mạng
hạ áp.
 Phân phối theo hai cấp điện áp trung áp
- Trạm nguồn thông thường là trạm nâng áp của nhà máy địa phương hoặc
trạm phân phối khu vực có dạng CA/TA (110 kV/35 kV) hoặc TA1/TA2 (35/22;
15; 10; 6 kV).
- Trạm phân phối trung gian có dạng trung áp 1/trung áp 2 (TA1/TA2).
- Trạm phân phối hạ áp có dạng 22; 15; 10; 6/0,4 kV.
- Mạng phân phối 1 ứng với cấp điện áp phân phối 1; mạng phân phối 2 ứng
với cấp điện áp phân phối 2.
Bên cạnh đó, cũng có hình thức hỗn hợp của cả hai phương thức với trạm
nguồn có ba cấp điện áp CA/TA1/TA2 (110/35/22; 15; 6 kV).

Mạng phân phối có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của toàn
hệ thống, cụ thể là:
* 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.
* Tổn thất điện năng: thông 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.
* Giá đầu tư xây dựng: nếu chia theo tỉ 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 lần và mạng phân phối hạ áp thường từ 2 đến 2,5 lần.
* Xác suất sự cố: sự cố gây ngừng cung cấp điện sửa chữa bảo dưỡng theo kế
hoạch, cải tạo, đóng trạm mới lên 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.
2.2. Lưới điện phân phối của Việt Nam
Ở Việt Nam, do lịch sử phát triển lưới điện của các miền khác nhau, lưới điện
phân phối tồn tại nhiều cấp điện áp khác nhau như 6; 10; 15; 22; 35 kV.
- Lưới điện phân phối miền Bắc hiện nay tồn tại các cấp điện áp 35; 10; 6 kV.


8
- Lưới điện phân phối miền Nam tồn tại 4 cấp điện áp: 6; 10; 15; 35 kV.
- Lưới điện phân phối miền Trung tồn tại 4 cấp điện áp: 6; 10; 15; 35 kV.
Từ năm 1993, Bộ năng lượng có quyết định số 149NL/KHKT ngày
24/03/1993 chuyển đổi các cấp điện áp trung áp về 22 kV. Do vậy, hiện nay cả ba
miền còn có thêm cấp 22 kV, ở một vài khu vực đã cải tạo hoặc xây dựng mới từ
vốn đầu tư nước ngoài.
Nhìn chung, hiện nay lưới điện phân phối của Việt Nam có rất nhiều cấp điện
áp phân phối với phương thức cấp điện hỗn hợp cả hai mô hình: một cấp điện áp
phân phối và hai cấp điện áp phân phối. Việc phát triển lưới điện có tính chắp vá do
khó khăn về tiền vốn, phụ tải phát triển nhanh và chưa có quy hoạch tổng thể, do

vậy chất lượng cung cấp điện kém (sụt áp lớn, tổn thất cao và sự cố nhiều).
Các đường dây quá dài, mang tải lớn vượt khả năng của cấp điện áp đang sử
dụng. Ngoài ra, các thiết bị điện vận hành trên lưới cũng như phụ tải chưa có quy
định về các chỉ tiêu kỹ thuật để nâng cấp chất lượng lưới như: các thông số kỹ thuật,
hiệu suất thiết bị, phụ tải điện chưa có quy định về hệ số công suất, chế độ làm việc,
số lượng sóng hài cũng như chưa có chương trình quản lý phụ tải, dẫn đến chất
lượng cung cấp kém.
Do vậy, việc nghiên cứu tổng thể về lưới điện phân phối là rất cần thiết. Trong
đó, việc nghiên cứu để giảm tổn thất công suất, giảm tổn thất điện năng, cải thiện
điện áp, hệ số công suất, hạn chế các dao động điện áp lớn đang được ngành điện
quan tâm.
2.3. Đặc điểm chung của lưới điện phân phối
Lưới điện 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 có thể sử dụng cấu
trúc mạch vòng nhưng vận hành hở.
* Trong mạch vòng các xuất tuyến được liên kết với nhau bằng dao cách ly
hoặc thiết bị nối mạch vòng. 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.


9
* 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 tốt hơn, đó chính là
lý do tồn tại của mạch vòng, song lại gây phức tạp về vấn đề bảo vệ rơle. 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 với mạch hình tia thấp hơn. Ngoài ra, chất lượng phục vụ của
mạng hình tia đã liên tục được cải thiện, đặc biệt trong những thập niên gần đây với
sự xuất hiện của các thiết bị có công nghệ mới và các thiết 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 của 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 lưới sau sự cố dễ dàng hơn.
+ Ít gặp khó khăn trong việc cắt điện cục bộ.
2.4. Tổn thất công suất và điện năng trong lưới điện phân phối
2.4.1. Giới thiệu
Vấn đề xác định tổn thất điện năng trong mạng điện hiện nay đang là nhiệm vụ
hết sức thiết thực, không những đối với cơ quan quản lý và phân phối điện, mà ngay
cả đối với các hộ dùng điện. Phương pháp xác định tổn thất điện năng thông thường
nhất là so sánh sản lượng điện ở đầu vào và đầu ra, nhưng thường mắc phải những
sai sót lớn, do một số nguyên nhân sau:
- Không thể lấy đồng thời chỉ số của các công tơ tại đầu nguồn và ở các điểm
tiêu thụ điện.
- Nhiều điểm tải còn thiếu thiết bị đo, hoặc thiết bị đo không phù hợp với phụ tải.
- Số chủng loại đồng hồ đo rất đa dạng với nhiều mức sai số khác nhau, đó là
chưa nói đến việc chỉnh định đồng hồ đo chưa chính xác, hoặc không thể chính xác
do chất lượng điện không đảm bảo.
Ta có thể sử dụng phương pháp đo hiện đại như dùng đồng hồ đo tổn thất để
nâng cao độ chính xác của phép đo, nhưng như vậy sẽ rất tốn kém và phức tạp


10
không phù hợp với điều kiện kinh tế ở nước ta.
Do vậy phải áp dụng các phương pháp tính toán tổn thất điện năng của lưới

điện phân phối. Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán tổn thất điện năng. Mỗi
phương pháp đặc trưng bởi những thông số tính toán ban đầu. Vậy nên lựa chọn
phương pháp tính toán nào mà thông số tính toán ban đầu dễ thu thập, kết quả tính
toán chính xác cao, là một nghiên cứu cần thiết.
2.4.2. Các phương pháp tính toán tổn thất điện năng
2.4.2.1. Phương pháp JUN và LENS
T

A   RI 2 (t )dt

(2.1)

O

Trong đó:
T: Thời gian khảo sát tổn thất điện năng (h);
R: Điện trở dây dẫn ();
I(t): Dòng điện biến thiên theo thời gian (A).
2.4.2.2. Phương pháp bậc thang hóa đồ thị phụ tải
n

A   RIi2ti

(2.2)

i 1

Trong đó:
R: Điện trở dây dẫn ();
Ii: Dòng điện trung bình trong khoảng thời gian ti (A);

Dựa vào đồ thị phụ tải, tổn thất điện năng được xác định như sau:





A  R I12t1  I22t2  I32t3  ... In2tn (Wh)

(2.3)

2.4.2.3. Phương pháp thời gian tổn thất công suất lớn nhất
2
A  RImax


(2.4)

Trong đó:
 = f(Imax, cos): thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h);
Imax: Dòng điện cực đại qua dây dẫn (A);
R: Điện trở dây dẫn ().
Trong biểu thức trên, trị số của Imax và R dễ dàng tìm được, chỉ cần xét cách
xác định  là có thể tính được A. Biết rằng, Tmax và  có quan hệ với nhau. Để vẽ


11
đường cong quan hệ, ta tiến hành như sau:
+ Thu thập một số lớn các đường cong phụ tải của các loại hộ dùng điện
khác nhau, nghiên cứu các đường cong đó.
+ Phân loại các đường cong đó (loại 3 ca, 2 ca...; loại cos =1, cos =

0,8...) và vẽ các đường cong điển hình.
+ Dựa vào từng loại đường cong điển hình, ứng với trị số Tmax lại có một trị
số của , rồi xếp thành bảng. Căn cứ vào bảng số liệu đó, vẽ đường cong biểu diễn:
 = f(Tmax)

(2.5)

+ Nếu phụ tải có khác với trị số của đường cong đã cho,  sẽ tìm được bằng
cách nội suy.
2.4.2.4. Phương pháp hệ số tổn thất công suất
2
A  R.I max
.KTT .T

(2.6)

Trong đó:
KTT  B.K pt  (1  B).K 2 pt : Hệ số tổn thất;

K pt 

P
A
tb 
: Hệ số phụ tải;
Pmax U .I max. cos.T

A: Điện năng tiêu thụ (Wh);
Imax: Dòng điện cực đại qua dây dẫn (A);
T: Thời gian khảo sát tổn thất điện năng (h);

cos: Hệ số công suất;
B: Hệ số hình dáng phụ thuộc vào cấu trúc lưới điện.
2.4.2.5. Phương pháp hai đường thẳng của Edmond Borard
A 

RA
TUI max cos  2 A
3TU 2 cos2 

Trong đó:
R: Điện trở dây dẫn (  );
A: Điện năng tiêu thụ (Wh);
T: Thời gian khảo sát tổn thất điện năng (h);
cos: Hệ số công suất;
Imax: Dòng điện cực đại qua dây dẫn (A);

(2.7)


12
U: Điện áp pha (V).
2.4.2.6. Phương pháp xác định tổn thất theo lý thuyết xác suất

 

A  3M I 2 RT .10 3

(2.8)

Trong đó:

M(I2): Kỳ vọng toán bình phương của dòng điện (A);
M(I2)= [M(I)]2 + D(I)

(2.9)

M(I) và D(I): Kỳ vọng toán học và phương sai dòng điện;
R: Điện trở đẳng trị của mạng điện (  ).
R

Pm .103
3I 2 m

(2.10)

Trong đó:
Pm  kIm U m (W)

Um: Tổn hao điện áp cực đại trên đường dây, tính đến điểm cuối của đường trục
chính (V);
k: Hệ số tính đến kết cấu lưới điện, loại dây dẫn, cấp điện áp, đặc điểm phân bố phụ
tải điện;
T: Thời gian khảo sát (h).
Giá trị của kỳ vọng toán dòng điện chạy trong mạng có thể xác định theo các
chỉ số của các công tơ tại lộ ra của trạm biến áp trung gian:
M I  

Ar2  Ax2
3U tb2 T 2

(2.11)

I  M I  kbi2
2

kbi 

(2.12)

I m  M I 
M I t1

(2.13)

Trong đó:
Ar, Ax: Điện năng tác dụng và điện năng phản kháng (Wh, VArh );
Utb: Điện áp trung bình của mạng điện (V);
t1: Bội số tán xạ.
Tổn thất điện năng tác dụng là:





Ari  3M I  1  Kbi2 RT .103 (Wh)
2

Tổn thất điện năng phản kháng là:

(2.14)

13
Axi  Ari 

(2.15)

Trong đó:


X
R

.l
0 i .li

0i i

R0i, X0i: điện trở suất và điện kháng suất của 1 km đoạn dây thứ i (  /km);
li: chiều dài đoạn dây thứ i (km).
2.5. Tổn thất công suất và điện năng trong trạm công cộng
Tổn thất trong các máy biến gồm hai thành phần: thay đổi và cố định. Trong
đó: thành phần thay đổi được xác định tương tự như đối với đường dây theo (2.11),
với kỳ vọng toán dòng điện chạy qua biến áp đẳng trị là:
M I BA 

Ar22  Ax22
3U 22T 2

(2.16)

Trong đó:
Ar2, Ax2: Điện năng tác dụng và phản kháng ở cuối mạng đẳng trị (Wh, VArh).
Ar 2  Ar  Ari

(2.17)

Ax 2  Ax  Axi

(2.18)

U2: Điện áp ở cuối đường dây (V).
Điện trở đẳng trị của máy biến áp là:
m

RBA 

U 2 dm  Pcuondayi .103
i

(2.19)

m

( S dmi )

2

i

Trong đó:

Uđm: Điện áp định mức của các máy biến áp (kV);
Sđmi: Công suất định mức của máy biến áp thứ i (kVA);
Pcuondayi: Tổn hao công suất trong cuộn dây của máy biến áp i (W);
m: Số lượng máy biến áp tiêu thụ.
Vì vậy, tổn thất điện năng tác dụng trong dây đồng của máy biến áp là:





ACu  3M I BA  1  kbi2 RBAT .103
2

(2.20)

Tổn thất điện năng cố định hay tổn thất trong lõi thép của máy biến áp là: