Đánh giá chất lượng điện năng lưới điện huyện keo IO DOM tỉnh viêng chăn và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------oOo-------------

Chindaovong TAOCHANXAY

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG LƢỚI ĐIỆN
HUYỆN KEO UO DOM - TỈNH VIÊNG CHĂN
VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO
CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP

LUẬN VĂN THẶC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2016

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------oOo-------------

Chindaovong TAOCHANXAY

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG LƢỚI ĐIỆN
HUYỆN KEO UO DOM - TỈNH VIÊNG CHĂN
VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO
CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP

CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚN DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS TRẦN BÁCH

HÀ NỘI – NĂM 2016

1


LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Hệ
thống điện trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, gia đình, đồng nghiệp và bạn
bè đã giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện luận
văn. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS. TS.
Trần Bách ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn giúp tác giả hoàn thiện luận văn này.
Tác giả luận văn

Chindaovong TAOCHANXAY

i


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan bản luận văn cao học này với đề tài: “Đánh giá chất
lượng điện năng lưới điện huyện Keo Uo Dom – tỉnh Viêng chăn và các giải pháp
nâng cao chất lượng điện áp” hoàn toàn do tác giả tự làm và các số liệu chƣa từng
đƣợc công bố trong các tài liệu nào khác. Tác giả có tham khảo một số tài liệu đƣợc
ghi trong mục “Tài liệu tham khảo”.

Tác giả luận văn

Chindaovong TAOCHANXAY

ii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
CĐXL

:

Chế độ xác lập

CSPK

:

Công suất phản kháng

CSTD

:

Công suất tác dụng

HTĐ

:

Hệ thống điện

MBA

:

Máy biến áp

LPP

:

Lƣới phân phối

iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………….1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ LƢỚI PHÂN PHỐI - CÁC VẤN ĐỀ CHUNG
VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY LƢỚI PHÂN PHỐI ........ 3
1.1.Tổng quan về lƣới phân phối ............................................................................3
1.1.1.Khái niệm chung về lƣới phân phối ...........................................................3
1.1.2. Phần tử lƣới phân phối ..............................................................................4
1.1.3.Khái niệm về cấu trúc lƣới phân phối ........................................................5
1.1.4. Sơ đồ lƣới phân phối trung áp và hạ áp ....................................................7
1.1.5.Trạm biến áp phân phối .............................................................................8

1.1.6. Yêu cầu đối với lƣới phân phối .................................................................9
1.1.7.Sự biến thiên điện áp của lƣới phân phối .................................................10
1.2. Các tiêu chuẩn chất lƣợng điện áp .................................................................14
1.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lƣới phân phối ......................................20
1.3.1. Các chỉ tiêu độ tin cậy của lƣới phân phối điện ......................................20
1.3.2. Áp dụng các chỉ tiêu trong thực tế ..........................................................23
1.3.3 Nguyên nhân gây ra sự cố lƣới phân phối ...............................................24
1.3.4. Các số liệu thống kê về các nguyên nhân sự cố ......................................24
1.3.5 Các biện pháp nâng cao độ tin cậy của lƣới phân phối ............................26
1.3.5.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ tin cậy ...............................................26
1.3.5.2 Phân tích độ tin cậy của lƣới cáp ngầm và lƣới điện trên không ......27
1.3.5.3 Các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lƣới điện..............................28
Chƣơng 2: CÁC BIỆN PHÁP ĐIỀU CHỈNH CHẤT LƢỢNG ĐIỆN ÁP………...36
2.1. Diễn biến điện áp trên lƣới điện phân phối………………………………...36
2.1.1 Sụt giảm điện áp và mất điện áp……………………………………….36
2.1.1.1. Ảnh hƣởng của thiết bị với sự sụt giảm điện áp…………………..37
2.1.1.2. Sụt giảm điện áp trong hệ thống phân phối……………………….37
iv


2.1.2. Các giải pháp làm giảm sụt điện áp và mất điện áp ............................... 38
2.1.2.1. Các giải pháp ở mức thiết bị ............................................................ 38
2.1.3 Quá điện áp quá độ ................................................................................... 40
2.1.3.1 Nguyên nhân ..................................................................................... 40
2.1.3.2 Đóng cắt tụ ........................................................................................ 40
2.1.3.3 Sét ..................................................................................................... 41
2.1.3.4 Cộng hƣởng sắt từ ........................................................................... 41
2.1.3.5 Quá độ do nguyên nhân đóng cắt khác .......................................... 42
2.2 Các biện pháp điều chỉnh chất lƣợng điện áp ................................................ 43
2.2.1 Các phƣơng pháp điều chỉnh điện áp nói chung ..................................... 43

2.2.2 Điều chỉnh độ lệch điện áp trong lƣới phân phối .................................... 43
2.2.2.1 Độ lệch điện áp trên cực thiết bị dùng điện ..................................... 43
2.2.2.2 Đánh giá chất lƣợng điện áp trong lƣới hạ áp .................................. 44
2.2.3. Diễn biến điện áp trong lƣới điện........................................................... 47
2.3. Phƣơng thức điều chỉnh điện áp trong lƣới phân phối .................................. 48
2.3.1.Phƣơng thức chung ................................................................................... 48
2.3.2.Tiêu chuẩn điều chỉnh điện áp ................................................................. 49
2.4. Điều chỉnh điện áp ở máy biến áp trung gian ............................................... 49
2.5. Điều chỉnh điện áp bằng bù ngang và bù dọc .............................................. 55
CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ VÀ TÍNH TOÁN NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG ĐIỆN
ÁP CHO LỘ NGMF2 ............................................................................................... 57
3.1. Lƣới điện Huyện Keo-Ou-Dom ..................................................................... 57
3.2. Tính toán đánh giá chất lƣợng điện áp cho đƣờng dây điện .......................... 57
3.3. Phƣơng pháp Newton-Raphson (N-R) ........................................................... 58
3.3.1 Hệ phƣơng trình cân bằng công suất nút .................................................. 58
3.3.2. Ma trận tổng dẫn ...................................................................................... 58
3.3.3. Thuật toán giải Newton-Raphson ............................................................ 59
3.3.4. Áp dụng tính toán lƣới phân phối ............................................................ 63
3.3.5.Chƣơng trình tính toán MATPOWER ...................................................... 63
3.4. Tính hiệu quả của bù bằng tụ điện trong việc cải thiện chất lƣợng điện áp .. 63
3.4.1. Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả cải thiện điện áp ............................................ 63
3.5 .Tính toán áp dụng cho lƣới điện lộ NGMF2................................................... 64
3.5.1. Sơ đồ lƣới phân phối ............................................................................... 64
v


3.5.2. Thông số lƣới phân phối .......................................................................... 65
3.5.3 .Tính toán điện áp các nút và tổn thất công suất khi chƣa bù ................... 69
3.5.4. Tính toán điện áp các nút và tổn thất công suất sau khi đặt tụ bù .......... 74
3.5.4.1. Đặt bộ tụ 2.8 MVAr tại nút 51 ........................................................... 75

3.5.4.2. Đặt bộ tụ 2.8 MVAr tại nút 23 ........................................................... 75
3.5.4.3. Đặt bộ tụ 1MVAr và 0.9 MVAr tại 2 nút 23 và 51 ............................ 76
3.5.5. Phân tích độ giảm tổn thất công suất và chất lƣợng VI ......................... 76
3.6. Kết luận ............................................................................................................ 77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 79
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 80
Phụ lục 1: Đặt bộ tụ 2.8MVAr tại nút 51 .................................................................. 80
Phụ lục 2: Đặt bộ tụ 2.8Mvar tại nút 23 .................................................................... 82
Phụ lục 3: Đặt bộ tụ 1Mvar và 0.9MVAr tại 2 nút 23 và 51 .................................... 85

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 a: Lƣới phân phối hình tia không phân đoạn ............................................... 8
Hình 1.1 b: Lƣới phân phối hình tia có phân đoạn ..................................................... 8
Hình 1.1 c: Lƣới phân phối kín vận hành hở .............................................................. 8
Hình 1.2: Sơ đồ trạm biến áp phân phối ..................................................................... 9
Hình 1.3: Phân loại biến thiên điện áp ...................................................................... 10
Hình 1.4: các loại biến thiên của sóng điện áp.......................................................... 12
Hình 1.5: Hiện tƣợng mất điện áp -mất điện ............................................................ 12
Hình 1.6: Hiện tƣợng giảm áp .................................................................................. 12
Hình 1.7: Dao động điện áp ..................................................................................... 13
Hình 1.8: Biến thiên điện áp nguồn cấp ................................................................... 13
Hình 1.9: sóng hình sin bị biến dạng ....................................................................... 13
Hình 1.10: Điện áp chỉ đƣợc phép biến thiên trong vùng Immunity ........................ 18
Hình 1.11: Biên độ và thời gian kéo dài cho phép của điện áp ................................ 19
Hình 1.12: Các chỉ tiêu trong thực tế ........................................................................ 23
Hình 1.13: Hệ thống phân phối điện bị thiệt hại ....................................................... 25

Hình 1.14: Đƣờng dây trên không bị thiệt hại .......................................................... 25
Hình 1.15: Trạm biến áp bị hƣ hỏng ........................................................................ 26
Hình 1.16: Cột bê tông bị phá vỡ trong cơn bão ....................................................... 26
Hình 1.17: Nguyên nhân sự cố cáp ngầm ................................................................. 27
Hình 1.18: Nguyên nhân sự cố đƣờng dây trên không ............................................. 27
Hình 1.19: Sơ đồ tự động đóng nguồn dự phòng ...................................................... 32
Hình 2.1: Hiện tƣợng quá độ điện áp ........................................................................ 40
Hình 2.2: Miền chất lƣợng điện năng ....................................................................... 45
Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn miền giới hạn CLĐA theo tiêu chuẩn ............................ 46
Hình 2.4: Diễn biến điện áp trong lƣới điện ............................................................. 47
Hình 2.5: Sơ đồ bố trí cơ bản của cuộn dây có điều áp ............................................ 51
Hình 2.6: Bộ điều áp của các cuộn dây đấu hình sao................................................ 51
Hình 2.7: Bố trí bộ điều áp trong cuộn dây tam giác ................................................ 51
Hình 2.8: Bộ điều áp trong máy biến áp tự ngẫu ...................................................... 52
Hình 2.9: Cấu tạo bộ điều chỉnh điện áp ................................................................... 52
Hình 2.10: Bù công suất phản kháng với nhiều điểm bù .......................................... 55
vii


Hình 3.1 : Sơ đồ thuật toán phƣơng pháp N-R ......................................................... 61
Hình 3.2: Biểu đồ điện áp nút trên lƣới điện ............................................................. 74
Hình 3.3: Biểu đồ phân bố điện áp khi bù 2.8MVAr tại nút 51 ................................ 75
Hình 3.4: Biểu đồ phân bố điện áp khi bù 2.8MVAr tại nút 23 ................................ 75
Hình 3.5: Biểu đồ phân bố điện áp khi bù 1MVAr và 0.9MVAr tại 2nút 23 và 51 . 76

viii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Phân loại các hiện tƣợng liên quan đến chất lƣợng điện áp theo tiêu chuẩn

IEEE 1159-1995 ........................................................................................................ 10
Bảng 1.2: Tiêu chuẩn độ lệch điện áp EN50160....................................................... 15
Bảng 1.3: Tiêu chuẩn dao động điện áp EN50160 – Flickrer ................................... 16
Bảng 1.4: Tiêu chuẩn điện áp không cân bằng EN50160 – Unbalance ................... 16
Bảng 1.5: Tiêu chuẩn sóng hài điện áp EN50160 – Harmonics ............................... 17
Bảng 1.6: Tham khảo giá mất điện ở Canada ........................................................... 34
Bảng 3.1: Số liệu nút lộ NGMF2 .............................................................................. 65
Bảng 3.2: Số liệu nhánh lộ NGMF2 ......................................................................... 67
Bảng 3.3: Số liệu dây dẫn .........................................................................................68
Bảng 3.4: Kết quả phân bố điện áp ........................................................................... 76

ix


LỜI MỞ ĐẦU
Điện năng có vai trò rất quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoá và phát
triển kinh tế, xã hội của đất nƣớc. Do đó ngành điện cần phải đƣợc phát triển mạnh để
đáp ứng nhu cầu về điện năng ngày càng cao của đất nƣớc. Phụ tải điện ngày càng lớn
lên, quan trọng hơn lên, do đó vấn đề phát triển thêm các nhà máy điện hoặc nhà máy
thuỷ điện và hoàn thành lƣới điện đang đƣợc tiến hành một cách nhanh chóng cấp
thiết, sao cho đáp ứng đƣợc sự phát triển không ngừng theo thời gian của phụ tải và
ngày càng đòi hỏi cao về chất lƣợng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện. Việc giải
quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật từ thiết kế, cũng nhƣ vận hành nhà máy điện,
hệ thống điện và lƣới điện phải đặc biệt quan tâm một cách triệt để. Đảm bảo cho có
đƣợc các phƣơng án dự phòng hợp lý và tối ƣu trong chế độ làm việc bình thƣờng
cũng nhƣ khi xảy ra sự cố. Đối với ngƣời làm công tác kỹ thuật ngành điện phải ý thức
rõ đƣợc điều đó và luôn luôn cố gắng nhằm góp phần nhỏ bé của mọi ngƣời vào công
việc chung của ngành. Để đáp ứng yêu cầu cung cấp điện cho khách hàng về chất
lƣợng điện năng, mới có thể phát triển kinh tế xã hội trong tƣơng lai ngày càng cao.
Lƣới điện phân phối thƣờng có cấp điện áp là 6, 10, 22, 35 kV phân phối cho

các trạm phân phối trung áp, hạ áp và phụ tải trung áp. Các hộ phụ tải nhận điện trực
tiếp thông qua các trạm biến áp phân phối, nên khi xảy ra bất kỳ xự cố nào trong lƣới
điện và trạm biến áp phân phối đều ảnh hƣởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ. Để nâng
cao đƣợc độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện cũng nhƣ chất lƣợng điện năng đảm
bảo cho các phụ tải điện luận văn tập trung chủ yếu vào nghiên cứu các giải pháp nâng
cao chất lƣợng điện áp và giảm tổn thất điện năng ở lƣới phân phối; phân tích, tính
toán độ tin cậy của lƣới điện phân phối, từ kết quả tính toán đƣợc đƣa ra các biện pháp
giảm thiệt hại về kinh tế và thời gian mất điện đối với hộ phụ tải.
Mục đích nghiên cứu: Cơ sở lý thuyết về lƣới phân phối, các vấn đề về chất
lƣợng điện năng của lƣới phân phối và các phƣơng pháp phân tích độ tin cậy lƣới phân
phối và áp dụng các phƣơng pháp vào các lƣới điện cụ thể của Huyện KEO OU DOM
- tỉnh Viêng Chăn.
Đối tƣợng nghiên cứu: Các đƣờng dây phân phối cấp điện áp trung áp, sự ảnh
hƣởng của các đƣờng dây đến chất lƣợng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện cho các
hộ phụ tải.
Phƣơng pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết về lƣới phân phối, về các giải
pháp nâng cao chất lƣợng điện áp và giảm tổn thất điện năng ở lƣới phân phối. Phƣơng
pháp nghiên cứu, phân tích và tính toán độ tin cậy. Vận dụng kết quả nghiên cứu, xây
1


dựng phƣơng pháp tính toán độ tin cậy của lƣới điện phân phối Huyện KEO OU DOM
- tỉnh Viêng Chăn.
Tên đề tài: Đánh giá chất lượng điện năng lưới điện phân phối Huyện KEO
OU DOM - tỉnh Viêng Chăn. và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp.
Bố cục luận văn: Luận văn thực hiện bố cục nội dung nhƣ sau:
Lời mở đầu
Chƣơng 1: Tổng quan về lƣới phân phối - Các vấn đề chung về chất lƣợng điện năng
và độ tin cậy của lƣới phân phối.
Chƣơng 2: Các giải pháp nâng cao chất lƣợng điện áp ở lƣới phân phối.

Chƣơng 3: Áp dụng tính toán cho lƣới điện Huyện KEO OU DOM - tỉnh Viêng Chăn.
Kết luận chung.
Sau một thời gian nghiên cứu đến nay luận văn đã hoàn thành. Trong quá trình
làm đề tài này tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo và các bạn bè
đồng nghiệp đặc biệt là sự hƣớng dẫn tận tình và chu đáo của thầy PGS.TS Trần
Bách. Tôi xin chân thành cảm ơn và xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Thầy
PGS.TS Trần Bách, các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện trƣờng Đại Học
Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô giáo của trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều
kiện giúp đỡ trong suốt quá trình tham gia khoá học và các bạn bè đồng nghiệp và cán
bộ của Công ty Điện lực Nam Định đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Do điều kiện thực hiện luận văn có hạn, khối lƣợng công việc lớn nên luận văn
không thể tránh khỏi sai sót. Tác giả rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo, góp ý của các
thầy cô giáo cũng nhƣ các bạn đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và chân thành cảm ơn !
Tác giả luận văn

Chindaovong TAOCHANXAY

2


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ LƢỚI PHÂN PHỐI - CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CHẤT
LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY LƢỚI PHÂN PHỐI
1.1 Tổng quan về lƣới phân phối
1.1.1 Khái niệm chung về lưới phân phối
Lƣới phân phối là một bộ phận của hệ thống điện làm nhiệm vụ phân phối điện
năng từ các trạm trung gian (hoặc trạm khu vực hay thanh cái nhà máy điện) cho các
phụ tải. Lƣới phân phối nói chung đƣợc hiểu là lƣới điện trung áp 6 - 35kV. Trong đề
tài sẽ nghiên cứu cả lƣới phân phối trung áp và hạ áp với các tính chất và đặc điểm

riêng biệt.
Lƣới phân phối điện gồm 2 thành phần:
- Lƣới phân phối trung áp có điện áp trung bình từ 6-22-35 kV, đƣa điện năng từ
trạm trung gian hoặc trạm khu vực tới trạm phân phối hạ áp.
- Lƣới phân phối hạ áp có điện áp thấp (380/220V hay 220/110V) đƣa điện năng
tới hộ dùng điện.
Lƣới phân phối trung áp có tầm quan trọng đặc biệt đối với hệ thống điện:
1) Trực tiếp đảm bảo chất lƣợng điện áp cho phụ tải.
2) Giữ vai trò rất quan trọng trong đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cho phụ
tải. Có đến 98% điện năng bị mất là do sự cố và ngừng điện kế hoạch lƣới phân phối.
Mỗi sự cố trên lƣới phân phối trung áp đều có ảnh hƣởng rất lớn đến sinh hoạt của
nhân dân và các hoạt động kinh tế, xã hội.
3) Sử dụng tỷ lệ vốn rất lớn: khoảng 50% vốn cho hệ thống điện (35% cho
nguồn điện, 15% cho lƣới hệ thống và lƣới truyền tải).
4) Tỷ lệ tổn thất điện năng rất lớn: khoảng 40-50% tổn thất điện năng xảy ra
trên lƣới phân phối. Và tổn thất kinh doanh cũng chỉ xảy ra trên lƣới phân phối.
5) Lƣới phân phối gần với ngƣời dùng điện, do đó vấn đề an toàn điện cũng rất
là quan trọng.
*Phân loại lƣới phân phối trung áp theo 3 dạng:
- Theo đối tƣợng và địa bàn phục vụ: có 3 loại
+ Lƣới phân phối thành phố
+ Lƣới phân phối nông thôn
+ Lƣới phân phối xí nghiệp
- Theo thiết bị dẫn điện:
+ Lƣới phân phối trên không
3


+ Lƣới phân phối cáp ngầm
- Theo cấu trúc hình dáng:

+ Lƣới phân phối hở (hình tia) có phân đoạn và không phân đoạn.
+ Lƣới phân phối kín vận hành hở (LPP K/H).
+ Hệ thống phân phối điện.
Chính những lý do trên, lƣới phân phối trung áp đƣợc quan tâm nhiều nhất trong
quy hoạch cũng nhƣ vận hành. Các tiến bộ khoa học thƣờng đƣợc áp dụng vào việc
điều khiển vận hành lƣới phân phối trung áp. Sự quan tâm đến lƣới phân phối trung áp
còn đƣợc thể hiện trong tỷ lệ rất lớn các công trình nghiên cứu khoa học đƣợc công bố
trên các tạp chí khoa học.
Để làm cơ sở xây dựng cấu trúc lƣới phân phối về mọi mặt cũng nhƣ trong quy
hoạch và vận hành lƣới phân phối ngƣời ta đƣa ra các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng lƣới
phân phối.
*Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng lƣới phân phối:
1) Sự phục vụ đối với khách hàng.
- Chất lƣợng điện áp.
- Độ tin cậy cung cấp điện.
2) Độ an toàn (an toàn cho ngƣời, cho thiết bị phân phối).
3) Ảnh hƣởng đến môi trƣờng (cảnh quan, môi sinh, ảnh hƣởng đến các đƣờng dây
điện thoại…).
4) Hiệu quả kinh tế đối với các doanh nghiệp điện (giá thành tải điện nhỏ nhất).
1.1.2 Phần tử lưới phân phối
Các phần tử lƣới phân phối bao gồm:
- Máy biến áp trung gian, máy biến áp phân phối.
- Thiết bị dẫn điện: đƣờng dây điện gồm dây dẫn và phụ kiện.
- Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Máy cắt, dao cách ly, cầu chì, hệ thống bảo vệ rơle,
aptômát, bảo vệ chống quá điện áp, giảm dòng ngắn mạch.
- Thiết bị điều chỉnh điện áp: thiết bị điều áp dƣới tải trong trạm trung gian, thiết bị
thay đổi đầu phân áp ngoài tải ở máy biến áp phân phối, tụ bù ngang, tụ bù dọc, thiết
bị đối xứng hoá, thiết bị lọc sóng hài bậc cao…
- Thiết bị đo lƣờng: Công tơ đo điện năng tác dụng, điện năng phản kháng, đồng
hồ đo điện áp và dòng điện…, thiết bị truyền thông tin đo lƣờng.

- Thiết bị giảm tổn thất điện năng: Tụ bù.
- Thiết bị nâng cao độ tin cậy: thiết bị tự đóng lại, thiết bị tự đóng nguồn dự trữ,
máy cắt hoặc dao cách ly phân đoạn, các khớp nối dễ tháo trên đƣờng dây, kháng điện
hạn chế ngắn mạch…
- Thiết bị điều khiển xa hoặc tự động: Máy tính điện tử, thiết bị đo xa.
4


Mỗi phần tử trên đều có các thông số đặc trƣng (nhƣ công suất, điện áp định mức,
tiết diện dây dẫn, điện trở, điện kháng, điện dung, dòng điện cho phép, tần số định
mức, khả năng đóng cắt, kích thƣớc…) đƣợc chọn trên cơ sở tính toán kỹ thuật.
Những phần tử có dòng công suất đi qua (nhƣ máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng
cắt, máy biến dòng, tụ bù…) thì thông số của chúng ảnh hƣởng trực tiếp đến thông số
chế độ (điện áp, dòng điện, công suất) nên đƣợc dùng để tính toán chế độ làm việc của
lƣới phân phối.
Nói chung các phần tử chỉ có 2 trạng thái: làm việc và không làm việc. Một số ít
phần tử có nhiều trạng thái nhƣ: hệ thống điều áp, tụ bù có điều khiển, mỗi trạng thái
ứng với khả năng làm việc.
Một số phần tử có thể thay đổi trạng thái trong khi đang mang điện (dƣới tải) nhƣ:
máy cắt, aptomat, các thiết bị điều chỉnh dƣới tải. Một số khác có thể thay đổi trạng
thái khi cắt điện nhƣ: dao cách ly, đầu phân áp cố định. Máy biến ápvà đƣờng dây nhờ
có các máy cắt có thể thay đổi trạng thái dƣới tải. Nhờ các thiết bị phân đoạn, đƣờng
dây điện đƣợc chia làm nhiều phần tử lƣới.
Không phải lúc nào các phần tử của lƣới phân phối cũng tham gia vận hành, một
số phần tử có thể nghỉ vì lý do sự cố hoặc lý do kỹ thuật, kinh tế khác. Ví dụ nhƣ tụ bù
có thể bị cắt lúc phụ tải thấp để giữ điện áp, một số phần tử lƣới không làm việc để
lƣới phân phối vận hành hở theo điều kiện tổn thất công suất min.
1.1.3 Khái niệm về cấu trúc lưới phân phối.
+ Các phần tử tạo thành lƣới phân phối.
+ Sơ đồ lƣới phân phối.

- Sơ đồ trạm: là sự ghép nối các phần tử với nhau của các trạm biến áp và trạm
phân phối.
- Sơ đồ lƣới phân phối: là các đƣờng dây nối các trạm biến áp phân phối với
nguồn và từ các trạm phân phối với các hộ dùng điện.
Sơ đồ nối điện còn đƣợc gọi là hình dáng của lƣới phân phối, có ảnh hƣởng rất
lớn đến các tiêu chuẩn chất lƣợng của lƣới phân phối. Do đó, việc lựa chọn sơ đồ lƣới
phân phối là nội dung quan trọng của quy hoạch lƣới phân phối. Còn trong vận hành
chọn đƣợc sơ đồ tối ƣu sẽ cho hiệu quả kinh tế rất lớn.
+ Hệ thống điều khiển lƣới phân phối.
Cấu trúc lƣới phân phối bao gồm: cấu trúc tổng thể và cấu trúc vận hành.
Cấu trúc tổng thể của lƣới bao gồm các phần tử và sơ đồ lƣới đầy đủ. Muốn lƣới
điện có độ tin cậy cung cấp điện cao thì cấu trúc tổng thể phải là cấu trúc thừa. Thừa
về số phần tử, về khả năng tải của các phần tử, và thừa về khả năng lập sơ đồ. Ngoài ra
trong vận hành còn phải dự trữ các thiết bị thay thế và vật liệu để sửa chữa, trong đó

5


quan trọng nhất là các máy biến áp tự hành, để thay thế cho bất kỳ máy biến áp phân
phối nào bị hỏng hóc hoặc cần phải đƣa ra bảo dƣỡng.
Ví dụ: Để cung cấp điện cho một phụ tải chỉ cần 1 đƣờng dây, 1 máy biến áp,
nhƣng muốn có độ tin cậy cao thì phải dùng 2 đƣờng dây và 2 máy biến áp, nhƣ vậy là
thừa về số phần tử. mỗi đƣờng dây hoặc máy biến áp phải có đủ khả năng tải để khi sự
cố có thể tải đƣợc cả công suất, nhƣ vậy là thừa về khả năng tải. các hệ thống phân
phối điện hiện đại ngƣời ta còn làm nhiều mạch vòng, mỗi trạm phân phối có thể đƣợc
cấp điện từ nhiều nguồn, và nhƣ vậy là thừa về sơ đồ.
Trong một chế độ vận hành nhất định chỉ cần một phần của cấu trúc tổng thể là đủ
đáp ứng nhu cầu, đa phần đó là cấu trúc vận hành. Mỗi cấu trúc vận hành gọi là một
trạng thái của lƣới điện.
Có cấu trúc vận hành bình thƣờng gồm các phần tử tham gia vận hành và các sơ đồ

vận hành do ngƣời vận hành lựa chọn. Khi có thể có nhiều cấu trúc vận hành thoả mãn
điều kiện kỹ thuật, ngƣời ta phải chọn cấu trúc vận hành tối ƣu theo điều kiện kinh tế,
ví dụ: sao cho tổn thất điện năng nhỏ nhất.
Khi xảy ra sự cố, một phần tử đang tham gia vận hành bị hỏng thì cấu trúc vận
hành bị rối loạn, ngƣời ta phải nhanh chóng chuyển sang cấu trúc vận hành sự cố bằng
cách thay đổi trạng thái các phần tử cần thiết. cấu trúc vận hành sự cố có chất lƣợng
vận hành thấp hơn so với cấu trúc vận hành bình thƣờng. Trong chế độ vận hành sau
sự cố có thể xảy ra mất điện phụ tải. Cấu trúc vận hành sự cố chọn theo độ an toàn cao
và khả năng thao tác thuận lợi.
Cấu trúc lƣới phân phối có thể là:
- Cấu trúc tĩnh, trong cấu trúc này lƣới phân phối không thể thay đổi sơ đồ vận
hành. Ở cấu trúc này khi cần bảo dƣỡng hay sự cố thì toàn lƣới phân phối hoặc một
phần lƣới phân phối phải ngừng điện. Đó là lƣới phân phối hình tia không phân đoạn
và hình tia phân đoạn bằng dao cách ly hoặc máy cắt.
- Cấu trúc động không hoàn toàn, trong cấu trúc này lƣới phân phối có thể thay
đổi sơ đồ vận hành ngoài tải, tức là trong khi lƣới phân phối bị cắt điện, đó là cấu trúc
lƣới kín vận hành hở.
- Cấu trúc động hoàn toàn, Trong cấu trúc này lƣới phân phối có thể thay đổi sơ
đồ vận hành ngay cả khi đang làm việc, đó là hệ thống phân phối điện.
Cũng 2 mức cấu trúc động hoàn toàn, ở mức thấp trong khi thay đổi cấu trúc gây
ra mất điện tạm thời ngắn hạn, còn ở mức cao sự thay đổi cấu trúc không gây ra mất
điện. Lƣới điện phân phối của các nƣớc phát triển cao hiện đang ở mức thấp và đang
thử nghiệm ở mức cao.
Cấu trúc động đƣợc áp dụng là do nhu cầu ngày càng cao về độ tin cậy cung cấp
điện.
6


Ngoài ra cấu trúc động cho phép vận hành kinh tế lƣới phân phối, trong đó cấu
trúc động không hoàn toàn và cấu trúc động hoàn toàn mức thấp cho phép vận hành

kinh tế lƣới điện theo mùa, khi đồ thị phụ tải thay đổi đáng kể. Còn cấu trúc động ở
mức cao cho phép vận hành kinh tế lƣới điện trong thời gian thực, lƣới phân phối
trong cấu trúc này phải đƣợc thiết kế sao cho có thể vận hành kín trong thời gian ngắn
trong khi thao tác sơ đồ.
Cấu trúc của lƣới phân phối còn chia ra:
- Cấu trúc phát triển: Đó là lƣới phân phối cấp điện cho phụ tải đang còn tăng
trƣởng theo thời gian và trong không gian. Khi thiết kế quy hoạch lƣới này sơ đồ của
nó đƣợc chọn theo tình huống cụ thể và tính đến sự phát triển trong tƣơng lai.
- Cấu trúc bão hoà: Đó là lƣới phân phối hoặc bộ phận của nó cấp điện cho phụ tải
bão hoà, không tăng thêm theo thời gian và không gian, ví dụ lƣới phân phối của một
xí nghiệp không có dự kiến phát triển, của một phân xƣởng, của một nhà cao tầng, của
một nhà ở gia đình, chiếu sáng một đƣờng phố, cấp điện một khu dân cƣ đã hoàn chỉnh
(ở các nƣớc phát triển)…
Đối với lƣới phân phối bão hoà ngƣời ta có các sơ đồ thiết kế chuẩn, mẫu đã đƣợc
tính toán tối ƣu. Khi lƣới phân phối bão hoà bắt đầu hoạt động, có thể phụ tải của nó
chƣa bão hoà mà còn tăng trƣởng, nhƣng khi thiết kế đã tính cho phụ tải cuối cùng của
trạng thái bão hoà.
Lƣới phân phối phát triển luôn có các bộ phận bão hoà.
Cấu trúc của lƣới phân phối nhằm đảm bảo các tiêu chuẩn chất lƣợng, mỗi tiêu
chuẩn chất lƣợng ảnh hƣởng chủ yếu đến việc lựa chọn một số phần tử hoặc sơ đồ lƣới
phân phối. Nói khác đi, khi chọn một phần tử nào đó phải tính toán theo tiêu chuẩn
chất lƣợng tƣơng ứng.
1.1.4 Sơ đồ lưới phân phối trung áp và hạ áp
Lƣới phân phối gồm lƣới phân phối trung áp và lƣới phân phối hạ áp.
- Lƣới phân phối trung áp có cấp điện áp trung bình từ 6-35kV, đƣa điện năng từ
các trạm trung gian hoặc trạm khu vực tới trạm phân phối hạ áp.
- Lƣới phân phối hạ áp có cấp điện áp 380/220 V hay 220/110 V, cấp điện trực
tiếp cho các hộ tiêu thụ điện.
Nhiệm vụ của lƣới phân phối là cấp điện cho phụ tải với chất lƣợng điện năng tiêu
chuẩn và độ tin cậy cung cấp điện trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên do những

nguyên nhân về kinh tế và điều kiện kỹ thuật, độ tin cậy của lƣới phân phối hiện nay
cao hay thấp phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải và chất lƣợng của lƣới phân phối.
Về cấu trúc lƣới phân phối thƣờng là:

7


- Lƣới phân phối hình tia không phân đoạn: hình 1a, đặc điểm của nó là đơn
giản, rẻ tiền nhƣng có độ tin cậy thấp, không đáp ứng đƣợc nhu cầu của các phụ tải
quan trọng.

MC

(1)

Pmax1

(3)

2

(2)

1

(4)

3

5

Pmax4

Pmax3

Pmax2

(5)

4

Pmax5

Hình 1.1a: Lưới phân phối hình tia không phân đoạn
- Lƣới phân phối hình tia có phân đoạn: (hình 1b) là lƣới phân phối hình tia
đƣợc chia làm nhiều đoạn nhờ thiết bị phân đoạn. Thiết bị phân đoạn có thể là dao
cách ly, cầu dao phụ tải, máy cắt phân đoạn… các thiết bị này có thể đóng cắt tại chỗ
bằng tay hoặc đƣợc trang bị hệ thống điều khiển từ xa. Lƣới này có độ tin cậy cao hay
thấp phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn và thiết bị điều khiển chúng.
MC

(1)

(2)

1
Pmax1

(4)

(3) 3

2

Pmax4

Pmax3

Pmax2

(5)

4

5
Pmax5

Hình 1.1b: Lưới phân phối hình tia có phân đoạn
- Lƣới kín vận hành hở: (hình 1c) Lƣới này có cấu trúc mạch vòng kín hoặc 2
nguồn, có các thiết bị phân đoạn trong mạch vòng. Bình thƣờng, lƣới vận hành hở, khi
có sự có hoặc sửa chữa đƣờng dây ngƣời ta sử dụng các thiết bị đóng cắt để điều chỉnh
hồ sơ cấp điện, lúc đó phân đoạn sửa chữa bị mất điện còn các phân đoạn còn lại vẫn
đƣợc cấp điện bình thƣờng.
MC

(1)

1

(2)

Pmax1
MC

(11)

10
Pmax10

(3) 3

2

(9) 8

9

Pmax8

Pmax9

4

(8)

7
Pmax7

Hình 1.1c: Lưới phân phối kín vận hành hở
8

(5)

Pmax4

Pmax3

Pmax2
(10)

(4)

5
Pmax5

(7)

(6)
6
Pmax6


Sơ đồ lƣới kín vận hành hở có độ tin cậy cao hơn các sơ đồ trƣớc đây. Về mặt
nguyên tắc lƣới có thể vận hành kín, nhƣng thiết bị bảo vệ, điều khiển đòi hỏi phải là
các thiết bị tốt và đắt tiền. Vận hành lƣới hở đơn giản và rẻ hơn nhiều.
1.1.5 Trạm biến áp phân phối
Các trạm biến áp phân phối có nhiệm vụ biến đổi điện áp trung áp xuống hạ áp
để cấp điện cho lƣới phân phối hạ áp. Các trạm này thƣờng chỉ có một máy biến áp.
Phía cao thế đƣợc đóng cắt bằng cầu dao cao thế, bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì (hình
2a) hoặc sử dụng cầu chì tự rơi (hình 2b). Bảo vệ chống quá điện thế do sóng sét lan

truyền từ đƣờng dây vào trạm dùng chống sét van. Phía hạ thế đóng cắt và bảo vệ bằng
Aptômát; có hệ thống đo lƣờng các đại lƣợng: dòng điện, điện áp, điện năng hữu công,
vô công.
Về kết cấu thƣờng là trạm treo trên cột hoặc trạm kiểu kiốt nếu ở trong thành
phố. Độ tin cậy cung cấp điện của các trạm biến áp này không cao, thời gian sửa chữa
thay thế lớn không đáp ứng đƣợc nhu cầu cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan
trọng.
§-êng d©y
trung ¸p
CD

§-êng d©y
trung ¸p
CC

CC

CSV

CSV
MBA

MBA

BI

BI

AB
A A A

AB1

V

AB2

A
B

A A A

kWh

AB3

AB1

a)

V

AB2

kWh

AB3

b)

Hình 1.2. Sơ đồ trạm biến áp phân
phối
1.1.6. Yêu cầu đối với lưới phân phối
Có 4 yêu cầu chính đối với lƣới phân phối là:
1-Đảm bảo chất lƣợng điện áp theo các tiêu chuẩn qquy định
2-Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao cho các hộ tiêu thụ
3-Đảm bảo an toàn cho ngƣời và cho lƣới điện
4-Đảm bào tổn thất điện năng ở mức hợp lý sao cho giá thành phân phối điện nhỏ
nhất.

9


Chất lƣợng điện áp và độ tin cậy cung cấp điện đƣợc gói lại trong chất lƣợng
phục vụ của lƣới phân phối đối với khách hàng.
Dƣới đây sẽ trình bày kỹ về chất lƣợng phục vụ là chất lƣợng điện áp và độ tin
cậy cung cấp điện .
Trong phần tính áp dụng sẽ tính chất lƣợng điện áp .

1.1.7. Sự biến thiên điện áp của lưới phân phối
Điện áp trên lƣới điện biến đổi không ngừng do quá trình hoạt động tiêu thụ
điện năng của các thiết bị dùng điện và các loại hiện tƣợng bất thƣờng tác động lên
điện áp .
Diễn biến điện áp theo thời gian đƣợc phân loại nhƣ sau:

Hình 1.3: Phân loại biến thiên điện áp
Và đƣợc cụ thể hóa trong bảng sau:
Bảng 1.1: Phân loại các hiện tượng liên quan đến chất lượng điện áp theo tiêu
chuẩn IEEE 1159-1995.
Loại

Dài tần

1.Quá độ
1.1.Quá độ xung
10

Thời gian tồn tại

Biên độ


Nanosecond
Microsecond
Minisecond
1.2.Quá độ dao động
Tần số thấp
Tần số trung bình
Tần số cao

<50ns
50ns-1ms
>1ms
<5kHz
5-500kHz
0.5-6MHz

2.Biến đổi ngắn hạn
2.1. Biến đổi tức thời
2.1.1. Gián đoạn

2.1.2. Giảm
2.1.3. Tăng
2.2.Biến đổi chốc lát
2.2.1.Gián đoạn
2.2.2.Giảm
2.2.3.Tăng
2.3.Biến đổi tạm thời
2.3.1. Gián đoạn
2.3.2. Giảm
2.3.3. Tăng
3.Biến đổi dài hạn
3.1. Gián đoạn duy trì
3.2.Kém điện áp
3.3.Quá điện áp
4.Điện áp không cân bằng
5.Biến đổi sóng điện áp
5.1. Thành phần 1 chiều
5.2.Hài bậc cao (Harmonnics)
5.3.Hài đa tần
(Interharmonics)
5.4.Các xung nhọn xuất hiện
theo chu ký (Notching)
5.5.Do các thành phần khác ()
6.Dao động điện áp
7.Biến đổi tần số

0,3 – 50 ms
20 micro giây
5 micro giây

0 - 4 pu
0 – 8 pu
0 – 4 pu

0,5 -30 chu kỳ
0,5 -30 chu kỳ
0,5 -30 chu kỳ

<0,1 pu
0,1 - 0,9 pu
1,1 – 1,8 pu

30 chu kỳ - 3s
30 chu kỳ - 3s
30 chu kỳ - 3s

<0,1 pu
0,1 - 0,9 pu
1,1 – 1,4 pu

3 sec – 1 min
3 sec – 1 min
3 sec – 1 min

<0,1 pu
0,1 - 0,9 pu
1,1 – 1,2 pu

>1min
>1min

>1min
Trạng thái ổn định

0 pu
0,8 – 0,9 pu
1,1 – 1,2 pu
0,5 – 2%

Trạng thái ổn định
Trạng thái ổn định
Trạng thái ổn định

0 – 0,1 %
0 – 20 %
0 -2 %

Trạng thái ổn định
Trạng thái ổn định
Không liên tục
<10sec

11

-1 %
0,1 – 7 %


Dƣới đây là hình ảnh của các biến thiên điện áp:

Hình 1.4: các loại biến thiên của sóng điện áp

Hình 1.5: Hiện tượng mất điện áp -mất điện

12


Hình 1.6: Hiện tượng giảm áp

Hình 1.7: Dao động điện áp

Hình 1.8: Biến thiên điện áp nguồn cấp

Hình 1.9: sóng hình sin bị biến dạng
Các xung nhọn, xung tuần hoàn và nhiễu tần số cao có tính chất khu vực. Nó
đƣợc sinh ra một số do quá trình phóng điện của các thu lôi, do tác động đóng cắt của
13


các van điện tử công suất, do hồ quang của các điện cực vì vậy chỉ có thể lan truyền
trong phạm vi và thời điểm nhất định. Cũng nhƣ vậy sự biến đổi tần số thƣờng do các
lò trung, cao tần sinh ra và mức độ lan truyền cũng không lớn. Đối với hiện tƣợng điện
áp thấp và điện áp cao thì có thể xảy ra ở mọi nơi và xuất hiện dài hạn.
1.2 Các tiêu chuẩn chất lƣợng điện áp
Chất lƣợng điện năng của hệ thống điện gồm có chất lƣợng tần số và chất lƣợng
điện áp.
Chất lƣợng điện áp.
Chất lƣợng điện áp là một chỉ tiêu trong tiêu chuẩn chất lƣợng điện năng, nó
đƣợc đánh giá bởi các chỉ tiêu sau:
1-Độ lệch điện áp trên cực của thiết bị dùng điện so với điện áp định mức.
2-Độ dao động điện áp.

3-Độ không đối xứng.
4-Độ không sin (sự biến dạng của đƣờng cong điện áp, các thành phần sóng hài
bậc cao ...)
Trong độ lệc điện áp bao gồm tăng, giảm áp nhƣ trong bảng trên. Độ dao động
điện áp (h.7)(flicker) đƣợc tách riêng trong các biến đổi điện áp là vì hiện tƣợng này
gây ra sự biến đổi của ánh sáng điện ảnh hƣởng trực tiếp đến ngƣời lao động.
Biến thiên điện áp

ảnh hƣởng rất lớn đến hoạt động của thiết bị dùng điện :

làm hƣ hỏng bản thân thiết bị dùng điện hay làm hỏng công việc của thiết bị dùng
điện.
Do đó ngƣời ta đƣa ra các tiêu chuẩn điện áp mà nhà cung cấp điện phái đáp
ứng. các tiêu chuẩn này cũng có tác dụng cho các nhà sản xuất thiêt bị phân phối điện,
thiết bị bảo vệ cho các thiết bị dùng điện , cũng nhƣ sản xuất các thiết bị dùng điện có
khả năng thích nghi ngày càng cao đối với biến thiên điện áp .
Phổ biến nhất là tiêu chuẩn sau của châu Âu

14