Đánh giá chất lượng điện năng lưới điện huyện nam trực tỉnh nam định và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp

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

ĐINH QUANG TIẾN

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI HUYỆN NAM TRỰC - TỈNH NAM ĐỊNH
VÀ CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KĨ THUẬT ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. TRẦN BÁCH

Hà Nội – Năm 2014


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

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 nước. Do đó ngành điện cần phải được phát triển mạnh
để đáp ứng nhu cầu về điện năng ngày càng cao của đất nước. 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 lưới điện đang được tiến hành một cách
nhanh chóng cấp thiết, sao cho đáp ứng được sự phát triển không ngừng theo thời
gian của phụ tải và ngày càng đòi hỏi cao về chất lượng điện năng và độ tin cậy
cung cấp điện. Việc giải quyết đúng đắn vấn đề kinh tế - kỹ thuật từ thiết kế, cũng
như vận hành nhà máy điện, hệ thống điện và lưới điện phải đặc biệt quan tâm một

cách triệt để. Đảm bảo cho có được các phương án dự phòng hợp lý và tối ưu trong
chế độ làm việc bình thường cũng như khi xảy ra sự cố. Đối với người làm công tác
kỹ thuật ngành điện phải ý thức rõ được điều đó và luôn luôn cố gắng nhằm góp
phần nhỏ bé của mọi người vào công việc chung của ngành. Để đáp ứng yêu cầu
cung cấp điện cho khách hàng về chất lượng điện năng, mới có thể phát triển kinh tế
xã hội trong tương lai ngày càng cao.
Lưới điện phân phối thường 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 lưới điện và trạm biến áp phân phối đều ảnh hưởng trực tiếp đến các hộ tiêu
thụ. Để nâng cao được độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện cũng như chất lượng
điện năng đảm bảo cho các phụ tải điện luận văn tập trung chủ yếu vào nghiên cứu
các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp và giảm tổn thất điện năng ở lưới phân
phối; phân tích, tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối, từ kết quả tính toán
được đưa 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 lưới phân phối, các vấn đề về chất
lượng điện năng của lưới phân phối và các phương pháp phân tích độ tin cậy lưới
phân phối và áp dụng các phương pháp vào các lưới điện cụ thể của Huyện Nam
Trực - tỉnh Nam Định.
Đối tượng nghiên cứu: Các đường dây phân phối cấp điện áp trung áp, sự
ảnh hưởng của các đường dây đến chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện
cho các hộ phụ tải.

1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết về lưới phân phối, về các

giải pháp nâng cao chất lượng điện áp và giảm tổn thất điện năng ở lưới phân phối.
Phương pháp nghiên cứu, phân tích và tính toán độ tin cậy. Vận dụng kết quả
nghiên cứu, xây dựng phương pháp tính toán độ tin cậy của lưới điện phân phối
Huyện Nam Trực – Tỉnh Nam Định.
Tên đề tài: Đáng giá chất lượng điện năng lưới điện phân phối Huyện Nam
Trực – Tỉnh Nam Định và các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp.
Bố cục luận văn: Luận văn thực hiện bố cục nội dung như sau:
Lời mở đầu
Chương 1: Tổng quan về lưới phân phối - Các vấn đề chung về chất lượng điện
năng và độ tin cậy của lưới phân phối.
Chương 2: Các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp ở lưới phân phối.
Chương 3: Áp dụng tính toán cho lưới điện Huyện Nam Trực – Tỉnh Nam Định.
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 được sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo và các
bạn bè đồng nghiệp đặc biệt là sự hướng 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 trường Đại
Học Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô giáo của trường 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 lượng công việc lớn nên luận
văn không thể tránh khỏi sai sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của
các thầy cô giáo cũng như các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn và chân thành cảm ơn !
Tác giả luận văn

Đinh Quang Tiến

2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI - CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CHẤT
LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ ĐỘ TIN CẬY LƯỚI PHÂN PHỐI
1.1 Tổng quan về lưới phân phối.
1.1.1 Khái niệm chung về lưới phân phối.
Lưới 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. Lưới phân phối nói chung được hiểu là lưới điện trung áp 6 - 35kV.
Trong đề tài sẽ nghiên cứu cả lưới phân phối trung áp và hạ áp với các tính chất và
đặc điểm riêng biệt.
Lưới phân phối điện gồm 2 thành phần:
- Lưới phân phối trung áp có điện áp trung bình từ 6-22-35 kV, đưa điện năng
từ trạm trung gian hoặc trạm khu vực tới trạm phân phối hạ áp.
- Lưới phân phối hạ áp có điện áp thấp (380/220V hay 220/110V) đưa điện
năng tới hộ dùng điện.
Lưới phân phối trung áp có tầm quan trọng đặc biệt đối với hệ thống điện:
1) Trực tiếp đảm bảo chất lượng 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 lưới phân
phối. Mỗi sự cố trên lưới phân phối trung áp đều có ảnh hưởng 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 lưới hệ thống và lưới truyền tải).
4) Tỷ lệ tổn thất điện năng rất lớn: khoảng 40-50% tổn thất điện năng xảy ra
trên lưới phân phối. Và tổn thất kinh doanh cũng chỉ xảy ra trên lưới phân phối.

5) Lưới phân phối gần với người dùng điện, do đó vấn đề an toàn điện cũng
rất là quan trọng.
*Phân loại lưới phân phối trung áp theo 3 dạng:
- Theo đối tượng và địa bàn phục vụ: có 3 loại
+ Lưới phân phối thành phố
+ Lưới phân phối nông thôn
+ Lưới phân phối xí nghiệp
- Theo thiết bị dẫn điện:
+ Lưới phân phối trên không
+ Lưới phân phối cáp ngầm

3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

- Theo cấu trúc hình dáng:
+ Lưới phân phối hở (hình tia) có phân đoạn và không phân đoạn.
+ Lưới phân phối kín vận hành hở (LPP K/H).
+ Hệ thống phân phối điện.
Chính những lý do trên, lưới phân phối trung áp được quan tâm nhiều nhất
trong quy hoạch cũng như vận hành. Các tiến bộ khoa học thường được áp dụng
vào việc điều khiển vận hành lưới phân phối trung áp. Sự quan tâm đến lưới phân
phối trung áp còn được thể hiện trong tỷ lệ rất lớn các công trình nghiên cứu khoa
học được công bố trên các tạp chí khoa học.
Để làm cơ sở xây dựng cấu trúc lưới phân phối về mọi mặt cũng như trong quy
hoạch và vận hành lưới phân phối người ta đưa ra các chỉ tiêu đánh giá chất lượng
lưới phân phối.
*Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng lưới phân phối:
1) Sự phục vụ đối với khách hàng.

- Chất lượng điện áp.
- Độ tin cậy cung cấp điện.
2) Độ an toàn (an toàn cho người, cho thiết bị phân phối).
3) Ảnh hưởng đến môi trường (cảnh quan, môi sinh, ảnh hưởng đến các đường
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 lưới phân phối bao gồm:
1) Máy biến áp trung gian, máy biến áp phân phối.
2) Thiết bị dẫn điện: đường dây điện gồm dây dẫn và phụ kiện.
3) 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.
4) Thiết bị điều chỉnh điện áp: thiết bị điều áp dưới 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…
5) Thiết bị đo lường: 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 lường.
6) Thiết bị giảm tổn thất điện năng: Tụ bù.
7) 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 đường dây,
kháng điện hạn chế ngắn mạch…
8) Thiết bị điều khiển xa hoặc tự động: Máy tính điện tử, thiết bị đo xa.

4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Mỗi phần tử trên đều có các thông số đặc trưng (như 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 thước…) được chọn trên cơ sở tính toán kỹ
thuật.
Những phần tử có dòng công suất đi qua (như máy biến áp, dây dẫn, thiết bị
đóng cắt, máy biến dòng, tụ bù…) thì thông số của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến
thông số chế độ (điện áp, dòng điện, công suất) nên được dùng để tính toán chế độ
làm việc của lưới 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 như: 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 (dưới tải)
như: máy cắt, aptomat, các thiết bị điều chỉnh dưới tải. Một số khác có thể thay đổi
trạng thái khi cắt điện như: dao cách ly, đầu phân áp cố định. Máy biến ápvà đường
dây nhờ có các máy cắt có thể thay đổi trạng thái dưới tải. Nhờ các thiết bị phân
đoạn, đường dây điện được chia làm nhiều phần tử lưới.
Không phải lúc nào các phần tử của lưới 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
như tụ bù có thể bị cắt lúc phụ tải thấp để giữ điện áp, một số phần tử lưới không
làm việc để lưới 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 lưới phân phối.
+ Sơ đồ lưới 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 lưới phân phối: là các đường 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 được gọi là hình dáng của lưới phân phối, có ảnh hưởng
rất lớn đến các tiêu chuẩn chất lượng của lưới phân phối. Do đó, việc lựa chọn sơ đồ
lưới phân phối là nội dung quan trọng của quy hoạch lưới phân phối. Còn trong vận
hành chọn được sơ đồ tối ưu sẽ cho hiệu quả kinh tế rất lớn.
+ Hệ thống điều khiển lưới phân phối.

Cấu trúc lưới phân phối bao gồm: cấu trúc tổng thể và cấu trúc vận hành.
Cấu trúc tổng thể của lưới bao gồm các phần tử và sơ đồ lưới đầy đủ. Muốn lưới
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.

5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Ngoài ra trong vận hành còn phải dự trữ các thiết bị thay thế và vật liệu để sửa
chữa, trong đó 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 đưa ra bảo dưỡng.
Ví dụ: Để cung cấp điện cho một phụ tải chỉ cần 1 đường dây, 1 máy biến áp,
nhưng muốn có độ tin cậy cao thì phải dùng 2 đường dây và 2 máy biến áp, như vậy
là thừa về số phần tử. mỗi đường dây hoặc máy biến áp phải có đủ khả năng tải để
khi sự cố có thể tải được cả công suất, như vậy là thừa về khả năng tải. các hệ thống
phân phối điện hiện đại người ta còn làm nhiều mạch vòng, mỗi trạm phân phối có
thể được cấp điện từ nhiều nguồn, và như 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 lưới điện.
Có cấu trúc vận hành bình thường gồm các phần tử tham gia vận hành và các sơ
đồ vận hành do người vận hành lựa chọn. Khi có thể có nhiều cấu trúc vận hành
thoả mãn điều kiện kỹ thuật, người ta phải chọn cấu trúc vận hành tối ưu 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, người 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
lượng vận hành thấp hơn so với cấu trúc vận hành bình thường. 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 lưới phân phối có thể là:
- Cấu trúc tĩnh, trong cấu trúc này lưới phân phối không thể thay đổi sơ đồ vận
hành. Ở cấu trúc này khi cần bảo dưỡng hay sự cố thì toàn lưới phân phối hoặc một
phần lưới phân phối phải ngừng điện. Đó là lưới 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 lưới phân phối có thể thay
đổi sơ đồ vận hành ngoài tải, tức là trong khi lưới phân phối bị cắt điện, đó là cấu
trúc lưới kín vận hành hở.
- Cấu trúc động hoàn toàn, Trong cấu trúc này lưới 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. Lưới điện phân phối của các nước phát triển cao hiện đang ở mức thấp và
đang thử nghiệm ở mức cao.

6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Cấu trúc động được áp dụng là do nhu cầu ngày càng cao về độ tin cậy cung cấp
điện.
Ngoài ra cấu trúc động cho phép vận hành kinh tế lưới phân phối, trong đó cấu
trúc động không hoàn toàn và cấu trúc động hoàn toàn mức thấp cho phép vận hành
kinh tế lưới 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 lưới điện trong thời gian thực, lưới phân phối
trong cấu trúc này phải được thiết kế sao cho có thể vận hành kín trong thời gian
ngắn trong khi thao tác sơ đồ.

Cấu trúc của lưới phân phối còn chia ra:
- Cấu trúc phát triển: Đó là lưới phân phối cấp điện cho phụ tải đang còn tăng
trưởng theo thời gian và trong không gian. Khi thiết kế quy hoạch lưới này sơ đồ
của nó được chọn theo tình huống cụ thể và tính đến sự phát triển trong tương lai.
- Cấu trúc bão hoà: Đó là lưới 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 lưới phân phối của
một xí nghiệp không có dự kiến phát triển, của một phân xưởng, của một nhà cao
tầng, của một nhà ở gia đình, chiếu sáng một đường phố, cấp điện một khu dân cư
đã hoàn chỉnh (ở các nước phát triển)…
Đối với lưới phân phối bão hoà người ta có các sơ đồ thiết kế chuẩn, mẫu đã
được tính toán tối ưu. Khi lưới phân phối bão hoà bắt đầu hoạt động, có thể phụ tải
của nó chưa bão hoà mà còn tăng trưởng, nhưng khi thiết kế đã tính cho phụ tải cuối
cùng của trạng thái bão hoà.
Lưới phân phối phát triển luôn có các bộ phận bão hoà.
Cấu trúc của lưới phân phối nhằm đảm bảo các tiêu chuẩn chất lượng, mỗi tiêu
chuẩn chất lượng ảnh hưởng chủ yếu đến việc lựa chọn một số phần tử hoặc sơ đồ
lưới phân phối. Nói khác đi, khi chọn một phần tử nào đó phải tính toán theo tiêu
chuẩn chất lượng tương ứng.
1.1.4 Cấu trúc lưới phân phối trung áp và hạ áp.
Lưới phân phối gồm lưới phân phối trung áp và lưới phân phối hạ áp.
- Lưới phân phối trung áp có cấp điện áp trung bình từ 6-35kV, đưa điện năng từ
các trạm trung gian hoặc trạm khu vực tới trạm phân phối hạ áp.
- Lưới 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 lưới phân phối là cấp điện cho phụ tải với chất lượng 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 lưới phân phối hiện

7

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

nay cao hay thấp phụ thuộc vào yêu cầu của phụ tải và chất lượng của lưới phân
phối.
Về cấu trúc lưới phân phối thường là:
- Lưới phân phối hình tia không phân đoạn: hình 1.1a, đặc điểm của nó là đơn giản,
rẻ tiền nhưng có độ tin cậy thấp, không đáp ứng được nhu cầu của các phụ tải quan
trọng.
MC

(1)

(3)

2

(2)

1
Pmax1

Pmax2

3

(4)

(5)

4

5

Pmax4

Pmax3

Pmax5

Hình 1.a: Lưới phân phối hình tia không phân đoạn

- Lưới phân phối hình tia có phân đoạn: (hình 1.1b) là lưới phân phối hình tia được
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 được trang bị hệ thống điều khiển từ xa. Lưới này có độ tin cậy cao
hay thấp phụ thuộc vào thiết bị phân đoạn và thiết bị điều khiển chúng.
MC

(1)

1

2

(2)

Pmax1

Pmax2

(4)

(3) 3

4

(5)

5

Pmax4

Pmax3

Pmax5

Hình 1.b: Lưới phân phối hình tia có phân đoạn

- Lưới kín vận hành hở: (hình 1.1c) Lưới này có cấu trúc mạch vòng kín hoặc 2
nguồn, có các thiết bị phân đoạn trong mạch vòng. Bình thường, lưới vận hành hở,
khi có sự có hoặc sửa chữa đường dây người 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 được cấp điện bình thường.

MC

(1)

1

(2)

Pmax1
MC

(11)

10
Pmax10

2

Pmax2
(10)

9

Pmax9

(3) 3

(4)

Pmax8

(5)

Pmax4

Pmax3
(9) 8

4

(8)

7
Pmax7

Hình 1.c: Lưới phân phối kín vận hành hở

5
Pmax5

(7)

(6)
6
Pmax6

8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Sơ đồ lưới kín vận hành hở có độ tin cậy cao hơn các sơ đồ trước đây. Về mặt
nguyên tắc lưới có thể vận hành kín, nhưng thiết bị bảo vệ, điều khiển đòi hỏi phải
là các thiết bị tốt và đắt tiền. Vận hành lưới 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 lưới phân phối hạ áp. Các trạm này thường chỉ có một máy biến áp.
Phía cao thế được 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 đường dây vào trạm dùng chống sét van. Phía hạ thế đóng cắt và
bảo vệ bằng Aptômát; có hệ thống đo lường các đại lượng: dòng điện, điện áp, điện
năng hữu công, vô công.
Về kết cấu thường 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 được nhu cầu cung cấp điện liên tục cho các phụ
tải quan trọng.
§-êng d©y trung ¸p

§-êng d©y trung ¸p

CD
CC

CC

CSV

CSV

MBA

MBA

BI

BI

AB

A

A A A

AB1

V

AB2

A ABA

kWh

AB3

AB1

V kWh

AB2

a)

AB3

b)

Hình 2. Sơ đồ trạm biến áp phân phối

1.2 Các vấn đề chung về chất lượng điện năng của lưới phân phối
Chất lượng điện năng của hệ thống điện gồm có chất lượng tần số và chất lượng
điện áp.
* Chất lượng điện năng.
Lưới điện được đánh giá theo 4 tiêu chuẩn chính:
1-An toàn điện.
2-Chất lượng điện năng.

9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

3-Độ tin cậy cung cấp điện.
4-Hiệu quả kinh tế.
Chất lượng điện áp là một chỉ tiêu trong tiêu chuẩn chất lượng điện năng, nó
được 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 đường cong điện áp, các thành phần sóng hài bậc
cao ...)
Chất lượng cung cấp điện bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất lượng điện áp cung
cấp cho khách hàng, nó bị tác động bởi các thông số trên các đường dây khác nhau.
Có thể có các dạng như: sự biến đổi dài hạn của điện áp so với điện áp định mức,
điện áp thay đổi đột ngột, những xung dốc dao động hoặc điện áp ba pha không cân

bằng. Hơn nữa tính không đồng đều như tần số thay đổi, sự không tuyến tính của hệ
thống hoặc trở kháng phụ tải sẽ làm méo dạng sóng điện áp, các xung nhọn do các
thu lôi sinh ra cũng có thể được lan truyền trong hệ thống cung cấp. Các trường hợp
này được mô tả trong hình vẽ (hình 3) sau đây:

Hình 3: Dạng sóng điện áp lý tưởng và các thay đổi của điện áp
a. Dạng sóng điện áp lý tưởng.
b. Các dạng thay đổi của sóng điện áp.
Các xung nhọn, xung tuần hoàn và nhiễu tần số cao có tính chất khu vực. Nó
được sinh ra một số do quá trình phóng điện của các thu lôi, do tác động đóng cắt
của các van điện tử công suất, do hồ quang của các điện cực vì vậy chỉ có thể lan

10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

truyền trong phạm vi và thời điểm nhất định. Cũng như vậy sự biến đổi tần số
thường do các lò trung, cao tần sinh ra và mức độ lan truyền cũng không lớn. Đối
với hiện tượng điện áp thấp và điện áp cao thì có thể xảy ra ở mọi nơi và xuất hiện
dài hạn.
Để ngăn ngừa các hiệu ứng có hại cho thiết bị của hệ thống cung cấp trong
một mức độ nhất định, luật và các quy định khác nhau tồn tại trong các vùng khác
nhau để chắc rằng mức độ của điện áp cung cấp không được ra ngoài dung sai quy
định. Các đặc tính của điện áp cung cấp được chỉ rõ trong các tiêu chuẩn chất lượng
điện áp thường được mô tả bởi tần số, độ lớn, dạng sóng và tính đối xứng của điện
áp 3 pha. Trên thế giới có sự dao động tương đối rộng trong việc chấp nhận các
dung sai có liên quan đến điện áp. Các tiêu chuẩn luôn luôn được phát triển hợp lý
để đáp lại sự phát triển của kỹ thuật, kinh tế và chính trị.
Bởi vì một vài tình tiết ảnh hưởng đến điện áp cung cấp là ngẫu nhiên trong

thời gian và không gian (vị trí) nên một vài đặc trưng có thể được mô tả trong các
tiêu chuẩn với các tham số tĩnh để thay thế cho các giới hạn đặc biệt. Một khía cạnh
quan trọng trong việc áp dụng các tiêu chuẩn là để xem xét ở nơi nào và ở đâu trong
mạng cung cấp, các đặc tính của điện áp là định mức. Tiêu chuẩn châu Âu
EN50160 chỉ rõ các đặc điểm của điện áp ở các đầu cuối cung cấp cho khách hàng
dưới các điều kiện vận hành bình thường. Các đầu cuối cung cấp được định nghĩa là
điểm kết nối của khách hàng nối vào hệ thống cộng cộng.
EN50160 chỉ ra rằng, trong các thành viên của Eropean Communities - Cộng
đồng Châu Âu, dải biến đổi giá trị hiệu dụng (RMS) của điện áp cung cấp trong 10
phút (điện áp pha hoặc điện áp dây) là Vn ± 10% với 95% thời gian trong tuần. Với
hệ thống 3 pha 4 dây, Vn = 230 V giữa pha và trung tính. Nói đúng ra, điều này có
nghĩa là mỗi tuần có hơn 8 giờ không có giới hạn cho giá trị của điện áp cung cấp.
Cũng có một số chỉ trích rằng dung sai điện áp Vn ± 10% là quá rộng. Đến năm
2006, điện áp danh định và dung sai có thể sẽ khác, các giá trị đ bắt đầu cao hơn
phù hợp hơn với HD472S1. Trong thời gian chuyển tiếp, các vùng có hệ thống
220/380V có thể sẽ đưa ra điện áp 230/400 V +6%/-10%, các vùng khác có hệ
thống 240/415V sẽ đưa ra điện áp 230/400 V +10%/-6%.

11


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Tần số của hệ thống cung cấp phụ thuộc sự tương tác giữa các máy phát và
phụ tải, giữa dung lượng các máy phát và nhu cầu của phụ tải. Điều này có nghĩa là
sẽ khó khăn hơn cho các hệ thống nhỏ, cô lập, để duy trì chính xác tần số so với các
các hệ thống nối liền đồng bộ với một hệ thống lân cận. Trong Eropean
Communities - Cộng đồng Châu Âu tần số danh định (định mức) của điện áp cung
cấp được quy định là 50Hz. Theo EN50160 giá trị trung bình của tần số cơ bản đo
được trong thời gian hơn 10s với hệ thống phân phối nối liền đồng bộ với một hệ

thống lân cận là 50Hz±1% trong suốt 95% thời gian trong tuần và 50Hz+4% /-6%
trong 100% thời gian trong tuần. Hệ thống phân phối không nối liền đồng bộ với
một hệ thống lân cận có dải dung sai tần số là ±2%. Dung sai tần số của EN50160
cũng giống với quy định hiện thời của các nước thành viên.
Trong một series nghiên cứu về sự mức độ thay đổi điện áp ở khách hàng,
một công ty điện lực Anh đ ghi lại các giá trị điện áp cực đại và cực tiểu của một số
khách hàng mỗi giờ một lần. Từ các thông tin giá trị trung bình của điện áp cực đại
và cực tiểu trên khách hàng vẽ được đồ thị như hình 4:

Hình 4: Sự thay đổi của điện áp trên phụ tải trong ngày
Từ đồ thị biểu diễn trên ta nhận thấy sự phụ thuộc của giá trị điện áp vào các
thời điểm trong ngày, hay nói khác hơn là phụ thuộc vào quy luật hoạt động của phụ
tải.
Tại Việt Nam, chất lượng điện năng được quy định trong Luật Điện lực, Quy
phạm Trang bị điện và Tiêu chuẩn kỹ thuật điện (TCKTĐ) như sau:
1-Về điện áp:

12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Trong điều kiện vận hành bình thường, điện áp được phép dao động trong
khoảng 5% so với điện áp danh định và được xác định tại phía thứ cấp của máy
biến áp cấp điện cho bên mua hoặc tại vị trí khác do hai bên thỏa thuận trong hợp
đồng khi bên mua đạt hệ số công suất (cos)  0,85 và thực hiện đúng biểu đồ phụ
tải đ thỏa thuận trong hợp đồng.
Trong trường hợp lưới điện chưa ổn định, điện áp được dao động từ +5% đến
-10%.
2-Về tần số: trong điều kiện bình thường, tần số hệ thống điện được dao

động trong phạm vi 0,2Hz so với tần số định mức là 50Hz. Trường hợp hệ thống
chưa ổn định, cho phép độ lệch tần số là 0,5Hz.
3-Trong trường hợp bên mua cần chất lượng điện năng cao hơn tiêu chuẩn
quy định tại các khoản 1 và 2, điều này, các bên phải thỏa thuận trong hợp đồng.
Với các quy định trên ta nhận thấy tiêu chuẩn chất lượng điện năng của nước
ta khá cao so với tiêu chuẩn của cộng đồng châu Âu.
Theo tiêu chuẩn IEEE 1159-1995, các hiện tượng chất lượng điện năng có
thể được phận loại như sau:
Bảng 1.1.1 Phân loại các hiện tượng liên quan đến chất lượng điện áp theo
tiêu chuẩn IEEE 1159-1995.
Loại

Dải Tần

Thời gian tồn tại

Biên độ

1.Quá độ
1.1.Quá độ xung
1.1.1. Nanosecond

<50ns

1.1.2. Microsecond

50ns-1ms

1.1.3. Minisecond

>1ms

1.2.Quá độ dao động
1.2.1. Tần số thấp

<5kHz

0,3 – 50 ms

0 - 4 pu

1.2.2. Tần số trung bình

5-500kHz

20 micro giây

0 – 8 pu

1.2.3. Tần số cao

0.5-6MHz

5 micro giây

0 – 4 pu

2.Biến đổi tần số ngắn hạn
2.1. Biến đổi tức thời

13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

2.1.1. Gián đoạn

0,5 -30 chu kỳ

<0,1 pu

2.1.2. Giảm

0,5 -30 chu kỳ

0,1 - 0,9 pu

2.1.3. Tăng

0,5 -30 chu kỳ

1,1 – 1,8 pu

2.2.1.Gián đoạn

30 chu kỳ - 3s

<0,1 pu

2.2.2.Giảm

30 chu kỳ - 3s

0,1 - 0,9 pu

2.2.3.Tăng

30 chu kỳ - 3s

1,1 – 1,4 pu

2.3.1. Gián đoạn

3 sec – 1 min

<0,1 pu

2.3.2. Giảm

3 sec – 1 min

0,1 - 0,9 pu

2.3.3. Tăng

3 sec – 1 min

1,1 – 1,2 pu

3.1. Gián đoạn duy trì

>1min

0 pu

3.2.Kém điện áp

>1min

0,8 – 0,9 pu

3.3.Quá điện áp

>1min

1,1 – 1,2 pu

Trạng thái ổn định

0,5 – 2%

5.1. Thành phần 1 chiều

Trạng thái ổn định

0 – 0,1 %

5.2.Hài bậc cao (Harmonnics)

Trạng thái ổn định

0 – 20 %

5.3.Hài đa tần (Interharmonics)

Trạng thái ổn định

0 -2 %

5.4.Các xung nhọn xuất hiện

Trạng thái ổn định

2.2.Biến đổi chốc lát

2.3.Biến đổi tạm thời

3.Biến đổi dài hạn

4.Điện áp không cân bằng
5.Biến đổi sóng điện áp

theo chu ký (Notching)
5.5.Do các thành phần khác ()

Trạng thái ổn định

6.Dao động điện áp

Không liên tục

7.Biến đổi tần số

<10sec

0 -1 %
0,1 – 7 %

2. Khái niệm về sóng hài.
Sóng hài là các dạng nhiều không mong muốn, xuất hiện dưới các dạng các
dòng điện hay điện áp có tần số bằng số nguyên lần tần số của nguồn cung cấp
(thường được gọi là tần số cơ bản). Các dòng điện, điện áp bị méo mó có thể được

14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

phân tích thành tổng của sóng có tấn số cơ bản và các thành phần sóng hài. Các
thành phần sóng hài này do các tải phi tuyến sinh ra.
Công cụ toán học để phân tích mức độ méo mó của dạng sóng dòng điện có chu
kỳ là phân tích Fourier. Phương pháp này dựa trên nguyên lý là một dạng sóng méo
mó, có chu kỳ (Không sin) thì có thể phân tích được thành tổng của các dạng sóng
điều hòa hình sin, chúng bao gồm:
 Sóng hình sin với tần số cơ bản.
 Các sóng hình sin khác với tần số hài cao hơn, là bội của tần số cơ
bản.

1.4. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của lưới phân phối.
1.4.1. Các chỉ tiêu độ tin cậy của lưới phân phối điện.

Các chỉ tiêu độ tin cậy lưới điện phân phối được đánh giá khi dùng 3 khái
niệm cơ bản, đó là cường độ mất điện trung bình  (do sự cố hoặc theo kế hoạch),
thời gian mất điện (sửa chữa) trung bình t, thời gian mất điện hàng năm trung bình
T của phụ tải.
Tuy nhiên, những giá trị này không phải là giá trị quyết định mà là giá trị
trung bình của phân phối xác suất, vì vậy chúng chỉ là những giá trị trung bình dài
hạn. Mặc dù 3 chỉ tiêu trên là quan trọng, nhưng chúng không đại diện một cách
toàn diện để thể hiện độ tin cậy của hệ thống. Chẳng hạn các chỉ tiêu trên được đánh
giá không thể hiện được tương ứng với 1 khách hàng hay 100 khách hàng, tải trung
bình tại điểm đánh giá là 10kW hay 10MW. Để đánh giá được một cách toàn diện
về sự mất điện của hệ thống, người ta còn đánh giá thêm các chỉ tiêu sau:
1. Tần suất (số lần) mất điện trung bình của hệ thống:

15


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Bằng tổng số lần mất điện trên tổng số phụ tải SAIFI (system average
frequency index).
SAIFI 

Tong so lan mat dien cua khach hang

Tong so khach hang duoc phuc vu

 N

Trong đó:

i

i

 N
N
i

i

(Số lần/phụ tải.năm)

i

:tổng số lần mất điện của khách hàng

N

i

: tổng số khách hàng được phục vụ

Ở đây i là cường độ mất điện và N i là số khách hàng của nút phụ tải thứ i.
Chỉ tiêu này xác định số lần mất điện trung bình của một khách hàng trong một
năm.
2. Tần suất mất điện trung bình của khách hàng: CAIFI (Customer average
interruption frequency index):
CAIFI =

Tong so lan mat dien cua khach hang

Tong so khach hang bi anh huong

Chỉ tiêu này xác định số lần mất điện đối với khách hàng bị ảnh hưởng.
3. Thời gian trung bình mất điện của hệ thống: SAIDI (system average duration
index) bằng tổng thời gian mất điện của phụ tải trên tổng số phụ tải. Chỉ tiêu này xác
định thời gian mất điện trung bình của hệ thống trong một năm.
SAIDI =

T N
N
i

i

(giờ/phụ tải.năm)

i

Trong đó:

Ti : Thời gian mất điện trung bình hàng năm
Ni : Số khách hàng của nút phụ tải thứ i;

T N
i

i

: Tổng số thời gian mất điện của khách hàng.

4. Thời gian mất điện trung bình của khách hàng: CAIDI (Customer average
interruption duration index):

Tong so thoi gian mat dien cua khach hang

CAIDI =
Tong so lan mat dien cua khach hang

T N
 N
i

i

i

i

Trong đó:i : Là cường độ mất điện 
Ti : Là thời gian mất điện trung bình hàng năm
Ni : Là số khách hàng của nút phụ tải thứ i.

16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Chỉ tiêu này xác định thời gian mất điện trung bình của một khách
hàng trong một năm cho một lần mất điện.
5. Độ sẵn sàng (không sẵn sàng) phục vụ trung bình, ASAI (ASUI) (Average

service availability (unavailability) index):
ASAI =

Sôgiokhachhangduoccu ngcapdien
Sôgiokhachhangcancun gcapdien
Ni * 8760 - Ti Ni
=
Ni * 8760

T N
 N * 8760

ASUI  1 ASAI 

i

i

i

Với:

 N * 8760  T N : Số giờ khách hàng được cung cấp điện
 N * 8760 : Số giờ khách hàng cần cung cấp điện.
i

i

i

i

Chỉ tiêu này xác định mức độ sẵn sàng hay độ tin cậy (không sẵn sàng) của
hệ thống.
6. Năng lượng không được cung cấp, ENS (Energy not supplied index):
ENS = Tổng số điện năng không được cung cấp bởi hệ thống
= Pi Ti
Ở đây Pi là tải trung bình được nối vào nút tải thứ i. Chỉ tiêu này xác định
sản lượng điện bị mất đối với hệ thống trong một năm.
7. Điện năng trung bình không được cung cấp, AENS hay mất điện hệ thống
trung bình (Average Energy not supplied index):
Pi Ti

Tổng điện năng không cung cấp được
AENS =

=
Tổng số khách hàng được phục vụ

Với

PT

i i

N

i

 Ni

: Tổng điện năng không cung cấp được.

: Tổng số khách hàng được phục vụ.

Chỉ tiêu này xác định sản lượng điện bị mất trung bình đối với một khách
hàng trong một năm.

17


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

8. Chỉ số mất điện khách hàng trung bình, ACCI (Average customer
curtailment index):
Tổng số điện năng không cung cấp được
ACCI =
Tổng số khách hàng bị ảnh hưởng
Chỉ tiêu này xác định sản lượng điện bị mất trung bình đối với một khách
hàng bị ảnh hưởng trong một năm.
1.4.2. Áp dụng các chỉ tiêu trong thực tế.
Hình dưới đây cho thấy mức độ áp dụng các chỉ tiêu trên trong thực tế.

Hình 2.1 Các chỉ tiêu trong thực tế
Có 4 chỉ tiêu được dùng nhiều nhất : SAIDI – SAIFI – CAIDI - ASAI.
Các chỉ tiêu độ tin cậy trên được tiêu chuẩn hóa khi áp dụng cho quy hoạch lưới
phân phối điện, ví dụ:
a. ASAI ≥ 9998, SAIFI < 1, CAIDI < 2h
b. ASAI ≥ 99975 cho thành phố, ASAI ≥ 99973 cho nông thôn, CAIDI < 270 phút,
SAIDI < 187 phút.

c. SAIFI = 0,75 cho nhà ở; 0,6 cho thương mại, SAIDI = 65 phút cho nhà ở, 45 phút
cho thương mại, SAIDI = 1, SAIFI = 80 phút cho các cửa hàng lớn.
Các hệ thống điện khác nhau có các chỉ tiêu độ tin cậy khác nhau căn cứ vào tình
hình địa phương, trên cơ sở phân tích kinh tế cụ thể.

18


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

14.3 Nguyên nhân gây ra sự cố lưới phân phối
Độ tin cậy cung cấp điện bị giảm là do các nguyên nhân gây ra gián đoạn dịch vụ
bao gồm các nguyên nhân sau:
1- Do các nguyên nhân chưa biết hoặc chưa rõ ràng: Sự gián đoạn của khách hàng
là do không có nguyên nhân rõ ràng đã góp phần vào việc cắt điện.
2- Lịch trình mất điện: Sự gián đoạn của khách hàng là do ngắt điện ở một thời gian
biết trước với mục đích để bảo trì, bảo dưỡng hoặc sửa chữa nguồn điện.
3- Mất nguồn cung cấp: Sự gián đoạn của khách hàng là do các vấn đề trong hệ
thống điện cung cấp với số lượng lớn.
4- Hệ thống kết nối điện: Sự gián đoạn của khách hàng là do lỗi từ kết nối điện tự
do với các mạch năng lượng.
5- Do các nguyên nhân từ sét: Sự gián đoạn của khách hàng là do sét gây ra hỏng ở
hệ thống phân phối dẫn đến sự cố mất điện hoặc bị hỏng ở đèn điện.
6- Do các nguyên nhân từ thiết bị bảo vệ: Sự gián đoạn của khách hàng là do lỗi của
thiết bị đã được sử dụng trong một thời gian dài mà không được bảo trì, bảo dưỡng
thường xuyên liên tục.
7- Do thời tiết bất lợi: Sự gián đoạn của khách hàng là do các yếu tố về thời tiết như
mưa, băng, tuyết, gió, nhiệt độ khắc nghiệt, mưa lạnh, sương giá hoặc các điều kiện
bất lợi khác.
8- Do các yếu tố về con người: Sự gián đoạn của khách hàng là do sự kết nối hoặc

sự làm việc của các nhân viên với hệ thống điện.
9- Do các yếu tố ngoại cảnh khác: Sự gián đoạn của khách hàng là do sự kiểm soát
của các thành phần như động vật, xe cộ và các đối tượng khác.
1.4.4. Các số liệu thống kê về các nguyên nhân sự cố.
Nguyên nhân từ các loài động vật và thời tiết bất lợi cũng làm ảnh hưởng đáng kể
đến độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện cụ thể như sau:
* Động vật
Động vật là một trong những nguyên nhân lớn nhất gây ra cho sự gián đoạn của
khách hàng. Vấn đề và kỹ thuật giảm thiểu đa dạng như các loài động vật tham gia,
mô tả mối quan tâm cải thiện độ tin cậy và phổ biến chiến lược cho các lớp học của
động vật như: sóc, chuột, chim…

19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

- Sóc.
Sóc là một mối quan tâm đáng tin cậy cho tất cả các hệ thống phân phối trên
không gần rừng khu vực. Sóc sẽ không leo lên cột điện mà chúng sẽ nhảy vào từ
những cây cối gần đó và nguyên nhân gây ra lỗi bằng cách chuyển tiếp các thiết bị
căn cứ với giai đoạn dây dẫn. Trong số hơn 365 loài trên khắp thế giới độ tin cậy
mối quan tâm chủ yếu là với nhũng con sóc màu xám và màu đỏ. Dưới đây là một
số hình ảnh lỗi do sóc.
- Chim.
Chim là nguyên nhân phổ biến nhất của các đứt gãy động vật trên hệ thống
truyền tải, trạm biến áp cách điện không khí. Các loại khác nhau của các loài chim
gây ra các lỗi khác nhau, có nhiều loại chim khác nhau như chim làm tổ, chim ăn
thịt, chim gõ kiến…Chim lồng thường làm tổ trên tháp lưới mắt cáo, cột, và trong
trạm biến áp. Vật liệu làm tổ có thể gây ra lỗi và phân chim có thể gây ô nhiễm chất

cách điện.
* Thời tiết bất lợi chủ yếu là do mưa bão gây nên.
Trong mùa mưa bão năm 2004 và 2005 các cơn bão đã đổ bộ và gây ra thiệt hại
lan rộng hệ thống phân phối, cơn bão đã trở thành một chủ đề quan trọng đối với độ
tin cậy phân phối điện. Dưới đây là hình ảnh của hệ thống phân phối bị thiệt hại gây
ra bởi cơn bão. Điều này nhấn mạnh phạm vi thiệt hại mà cơn bão có thể không bao
gồm hệ thống chi phí thiệt hại, tổn thương hệ thống ngầm và lũ lụt.

H2.6:Hệ thống phân phối điện bị thiệt hại

H2.7:Đường dây trên không bị thiệt hại

20


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

H2.8: Trạm biến áp bị hư hỏng

H2.9: Cột bê tông bị phá vỡ trong cơn bão

1.4.5 Các biện pháp nâng cao độ tin cậy của lưới phân phối.
I- Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy.
1. Các yếu tố bên trong.
- Sơ đồ kết dây lưới phân phối: Có ý nghĩa rất lớn đối với độ tin cậy của lưới vì
nó ảnh hưởng đến khả năng dự phòng khi sự cố hoặc bảo dưỡng đường dây, khả
năng thay đổi linh hoạt sơ đồ kết dây. Một sơ đồ lưới phân phối hợp lý và có khả
năng kết nối linh hoạt có thể giảm cường độ hỏng hóc và giảm thời gian mất điện
cho phụ tải.
- Chất lượng thiết bị phân phối: Ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ hỏng hóc của

lưới phân phối. Các thiết bị đóng cắt như máy cắt điện, dao cách ly…trước đây có
cường độ hỏng hóc và thời gian bảo dưỡng lớn. Ngày nay với công nghệ hiện đại
các thiết bị đóng cắt có độ bền cao, cường độ hỏng hóc nhỏ làm tăng đáng kể độ tin
cậy của lưới phân phối.
- Mức độ hiện đại hóa của các thiết bị điều khiển và tự động hóa: Với các thiết bị
thế hệ cũ không có khả năng điều khiển từ xa, việc điều khiển lưới mất nhiều thời
gian do phải đi thao tác tại chỗ đặt thiết bị. Hiện nay áp dụng các thiết bị đo lường,
điều khiển từ xa và với sự trợ giúp của máy tính các chế độ vận hành được tính toán
tối ưu giúp cho việc điều khiển lưới điện nhanh chóng và hiệu quả, do đó độ tin cậy
của lưới phân phối có thể tăng lên rất nhiều.
- Mặt khác các thiết bị tự động như tự động đóng lại ( TĐL ), tự động đóng nguồn
dự phòng ( TĐN )… có thể loại trừ ảnh hưởng của các sự cố thoáng qua hoặc kịp
thời cấp nguồn dự phòng, do đó giảm cường độ hỏng hóc của lưới điện.

21


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

- Kết cấu đường dây và trạm biến áp: Thời gian sửa chữa bảo dưỡng đường dây
và trạm biến áp phụ thuộc nhiều vào kết cấu, nếu kết cấu hợp lý có thể làm giảm
thời gian sửa chữa phục hồi thiết bị do đó làm giảm thời gian mất điện cho các phụ
tải.
- Trình độ đội ngũ cán bộ, công nhân làm công tác vận hành và sửa chữa sự cố:
Thời gian tìm và xử lý sự cố phụ thuộc nhiều vào trình độ tổ chức và tay nghề công
nhân trong hệ thống quản lý vận hành lưới phân phối. Để giảm thời gian sửa chữa
phục hồi cần có phương pháp tổ chức khoa học và đội ngũ cán bộ công nhân có tay
nghề cao.
2. Các yếu tố bên ngoài.
- Thời tiết: Thời tiết bất thường như mưa, sét ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn vận

hành đường dây và trạm biến áp: mất điện đường dây, hư hỏng cách điện đường
dây, hư hỏng trạm biến áp…Hàng năm số lần mất điện do sét đánh ở lưới phân phối
rất nhiều, nhất là ở vùng núi, vùng có mật độ sét cao.
- Môi trường: Môi trường ô nhiễm hoặc những vùng ven biển cũng ảnh hưởng
đến độ bền cách điện của các thiết bị phân phối, đường dây và trạm biến áp, do đó
có thể làm tăng cường độ hỏng hóc của lưới phân phối.
II- Phân tích độ tin cậy của lưới cáp ngầm và lưới điện trên không.
Sự khác biệt giữa lưới cáp ngầm và đường dây trên không
- Đường dây trên không chịu tác động của môi trường là chính.
- Cáp hỏng do hỏng cách điện là chính.
Hình 2.10: Nguyên nhân sự cố cáp ngầm

22


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hình 2.11: Nguyên nhân sự cố đường dây trên không

Ta thấy nguyên nhân sự cố 2 loại đường dây khác nhau nhiều.
Vật liệu già hóa là nguyên nhân cao nhất gây sự cố cáp. Hư hại do đào bới vào
cáp và phá hoại là nguyên nhân quan trọng thứ 2 gây sự cố, tiếp theo là quá tải hoặc
liên quan đến tải. Các yếu tố ảnh hưởng đến hỏng cáp cần lưu ý là: yếu tố sản xuất,
công nghệ sản xuất, năm sản xuất, lịch sử bảo quản cáp và cách thức đào lấp cáp.
Sự cố đường dây trên không do các yếu tố khách quan là chính, liên quan đến cây
cối và thời tiết.
Về thời tiết yếu tố ảnh hưởng là vị trí địa lý, nhiệt độ trung bình và lượng mưa
hàng năm.
III- Các giải pháp nâng cao độ tin cậy của lưới điện.
Mục đích nâng cao độ tin cậy: Nâng cao độ tin cậy là một trong những việc làm

rất cần thiết nhằm đáp ứng yêu cầu của phụ tải điện, đạt được mức tin cậy hợp lý
của lưới phân phối điện.
1. Các giải pháp hoàn thiện cấu trúc lưới điện.
a. Tái cấu trúc hệ thống phân phối điện
Tái cấu trúc bao gồm các công việc nhằm nâng cao khả năng tải, nâng cao
độ tin cậy.
Khả năng tải của lưới phân phối điện thể hiện ở giới hạn điện áp các nút tải, giới
hạn tải theo nhiệt độ ở đường dây và máy biến áp .
Độ tin cậy thể hiện ở các chỉ tiêu đã nêu trên. Nâng cao khả năng tải cũng là nâng
cao độ tin cậy vì khi khả năng tải cao hơn thì nguy cơ vi phạm khả năng tải trong
vận hành dẫn đến cắt điện cũng thấp hơn.
Tái cấu trúc bao gồm các loại công việc sau:
- Đặt tụ điện
- Tăng tiết diện dây, làm thêm đường dây mới.

23


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SỸ KỸ THUẬT

- Thay đổi sơ đồ lưới điện, đặt thêm thiết bị phân đoạn, thiết bị tự động như tự
đóng lại, dao cách ly tự động.
- Tự động hóa điều khiển vận hành
- Cải tiến hệ thống điều chỉnh điện áp
- Đặt thêm nguồn phân tán (ĐG) .
b. Khôi phục phục vụ (service restoration) nhanh.
Hệ thống khôi phục phục vụ bao gồm các thiết bị thực hiện đặt trên lưới điện
như: máy cắt, dao cách ly, tự đóng lại…và bộ phận điều khiển nhằm khôi phục
nhanh cung cấp điện cho khách hàng.
Tùy theo cấu trúc mà hệ thống phục hồi có thể:

- Phục hồi cấp điện một phần hay toàn phần phụ tải điện
- Thời gian phục hồi có thể rất nhanh hoặc chậm.
Một công việc khó khăn là phải tìm kiếm sự cố gồm phần tử sự cố và vị trí sự cố.
Có 2 phương pháp tìm sự cố: chẩn đoán và kiểm tra
Chẩn đoán dùng thiết bị đo đánh giá khách quan tình hình, kiểm tra có tính chủ
quan dựa vào kinh nghiệm của kiểm tra viên.
Đối với lưới điện nhiều cáp ngầm phương pháp khách quan hiệu quả hơn. Một
nửa số hư hỏng cáp là do già hóa. Dùng phương pháp chẩn đoán có thể thấy trước
nguy cơ sự cố và khắc phục trước khi xảy ra sự cố. Tuy nhiên không thể dùng
phương pháp này để chẩn đoán các sự cố do yếu tố khách quan như sét đánh, quá
tải…đối với đường dây trên không.
Đối với đường dây trên không phương pháp kiểm tra có hiệu quả vì các sự cố có
tính ngẫu nhiên, do hoàn cảnh xung quanh đường dây gây ra. Kiểm tra cây cối , sinh
vật, thiết bị chống sét…có thể góp phần hạn chế sự cố. Đối với cáp không thể kiểm
tra được vì cáp nằm ngầm dưới đất.
Tổn thất sự cố tăng khi thời gian khắc phục tăng.
Cáp ngầm tin cậy hơn nhưng thời gian sự cố lâu hơn so với đường dây trên không.
Do đó các chủ đường dây thường chú ý đến biện pháp chẩn đoán để hạn chế sự cố
cáp, dù chi phí chẩn đoán cao.
* Phương pháp kiểm tra.

24