Đánh giá và các biện pháp nâng cao chất lượng điện năng của lưới điện phân phối tỉnh nam định

 

LỜI CAM ĐOAN
 
Tác  giả  xin  cam  đoan  đây  là  công  trình  nghiên  cứu  khoa  học  của  riêng  tác 
giả, có sử dụng những kết quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học lớn. Các số liệu, 
kết quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong 
các công trình khoa học khác. 
 
Tác giả

Nguyễn Ngọc Huấn
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
1 
 


 

LỜI CẢM ƠN
 
Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật hoàn thành ngoài sự nỗ lực của bản thân tác giả 
còn có sự giúp đỡ của Nhà trường, cơ quan, các Giáo sư, Tiến sỹ, các thầy cô giáo 
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội – Bộ môn Hệ thống điện. 
Tác giả vô cùng biết ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo Tiến sỹ  
Phan Đăng Khải trong suốt thời gian làm luận văn. 
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc sự giúp đỡ nhiệt tình và những ý kiến 
đóng góp khoa học, chính xác về nội dung, hình thức luận văn của tập thể các thầy 
cô giáo Viện Điện - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 
Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Công ty Điện lực Nam Định và tất 
cả  các  đồng  nghiệp,  bạn  bè,  gia  đình  đã  tạo  điều  kiện,  giúp  đỡ  tác  giả  học  tập, 
nghiên cứu và thực hiện luận văn này. 
Xin trân trọng cảm ơn! 

Tác giả luận văn

Nguyễn Ngọc Huấn
 
 

 
2 
 


 

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 1 
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 2 
MỤC LỤC ................................................................................................................... 3 
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................... 5 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ..................................................................... 6 
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... 8 
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 10 
CHƯƠNG 1: ............................................................................................................. 12 
TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG .................................................. 12 
1.1. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điện năng trong lưới phân phối ..................... 12 
1.1.1. Tần số .............................................................................................................. 12 
1.1.2. Điện áp nút phụ tải .......................................................................................... 13 
1.2. Ðộ tin cậy cung cấp điện và các biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. 22 
1.2.1. Độ tin cậy cung cấp điện ................................................................................. 22 
1.2.2. Các biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện .......................................... 26 
CHƯƠNG 2: ............................................................................................................. 28 
CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG ............................. 28 
2.1. Tổng quan về lưới phân phối ............................................................................. 28 
2.1.1 Khái niệm chung .............................................................................................. 28 
2.1.2. Cấu trúc lưới phân phối ................................................................................... 28 
2.2. Nhóm các biện pháp tổ chức quản lý vận hành ................................................. 30 
2.3. Nhóm các biện pháp kỹ thuật ............................................................................. 31 
2.3.1. Điều chỉnh điện áp .......................................................................................... 32 
2.3.2. Bù công suất phản kháng ................................................................................ 33 
2.3.3. Nâng cao chất lượng điện bằng cách khử sóng hài ......................................... 40 
2.3.4. Đối xứng hóa lưới điện ................................................................................... 45 
CHƯƠNG 3: ............................................................................................................. 58 
ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ XàHỘI VÀ HIỆN TRẠNG .......................... 58 

 

3 
 


 

LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈNH NAM ĐỊNH ........................................................ 58 
3.1. Ðặc điểm tự nhiên và kinh tế xã hội của tỉnh Nam Ðịnh ................................... 58 
3.1.1. Điều kiện tự nhiên - vị trí địa lý ...................................................................... 58 
3.1.2. Diện tích và dân số .......................................................................................... 58 
3.2. Tổng quan về tình hình kinh tế - xã hội tỉnh Nam Định giai đoạn 2002-2013 .. 59 
3.2.1. Tình hình kinh tế tỉnh Nam Định giai đoạn 2002-2013 .................................. 59 
3.2.2. Tình hình dân số tỉnh Nam Định giai đoạn 2002 - 2013 ................................ 63 
3.2.3. Định hướng phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020 định hướng đến năm 2030
 ................................................................................................................................... 64 
3.2.4. Phân tích tình hình tiêu thụ điện năng giai đoạn 2002 - 2013 ........................ 64 
3.3. Hiện trạng nguồn và lưới điện trung áp tỉnh Nam Ðịnh .................................... 66 
3.3.1. Nguồn nhận ..................................................................................................... 66 
3.3.2. Lưới điện trung áp ........................................................................................... 67 
CHƯƠNG 4: ............................................................................................................. 71 
ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI ......................... 71 
TỈNH NAM ĐỊNH BẰNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ........................................... 71 
4.2.  Đánh  giá  chất  lượng  điện  áp  một  số  xuất  tuyến  điển  hình  của  lưới  phân  phối 
tỉnh Nam Định ........................................................................................................... 75 
4.2.1. Các dữ liệu phần mềm PSS/ADEPT ............................................................... 75 
4.2.2. Kết quả tính toán của một số xuất tuyến điển hình lưới điện tỉnh Nam Định 80 
4.3. Phân tích các giải pháp nâng cao CLĐA và đề xuất giải pháp nâng cao CLĐA 
lưới phân phối tỉnh Nam Định .................................................................................. 84 
4.3.1. Đề xuất giải pháp điều chỉnh đầu phân áp của máy biến áp trung gian .......... 85 
4.3.2. Kết hợp vừa điều chỉnh đầu phân áp và nâng tiết diện dây dẫn ..................... 94 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 101 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 103 

 
4 
 


 

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
 
CCĐ 

: 

Cung cấp điện 

CLĐA 

: 

Chất lượng điện áp 

CLĐN 

: 

Chất lượng điện năng 

CSPK 

: 

Công suất phản kháng 

CSTD 

: 

Công suất tác dụng 

ĐADT 

: 

Điện áp dưới tải 

ĐCĐA 

: 

Điều chỉnh điện áp 

ĐCĐB 

: 

Động cơ đồng bộ 

ĐCKĐB 

: 

Động cơ không đồng bộ 

HTĐ 

: 

Hệ thống điện 

LPP 

: 

Lưới phân phối 

MBA 

: 

Máy biến áp 

TCTĐL 

: 

Tổng Công ty Điện lực 

TTN 

: 

Thứ tự nghịch 

TTT 

: 

Thứ tự thuận 

TG 

: 

Trung gian 

 

 

 

 

 

 

 
5 
 


 

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
 
Hình 1.1: Miền chất lượng điện áp                Hình 1.2: Các chế độ công suất ......... 14
Hình 1.3: Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối .............................................. 16
Hình 1.4: Quan hệ với công suất phụ tải   Hình 1.5: Tiêu chuẩn độ lệch điện áp .... 17
Hình 1.6: Sự biến đổi đặc tính momen của động cơ điện không đồng bộ ................ 19
Hình 1.7: Đồ thị thời gian phục vụ của đèn và quang thông .................................... 20
Hình 1.8: Sự ảnh hưởng của điện áp đối với công suất ............................................ 21
Hình 2.1: Lưới phân phối hình tia không phân đoạn ................................................ 29
Hình 2.2: Lưới phân phối hình tia có phân đoạn ...................................................... 29
Hình 2.3: Lưới điện kín vận hành hở ........................................................................ 29
Hình 2.4: Sơ đồ và đồ thị điện áp tại các vị trí lắp tụ bù dọc .................................... 37
Hình 2.5: Sơ đồ đơn tuyến và sơ đồ tương đương LC ............................................... 41
Hình 2.6: Tổng trở của mạng điện khi lắp cuộn cảm triệt hài .................................. 42
Hình 2.7: Mạch lọc thụ động..................................................................................... 44
Hình 2.8: Sơ đồ mô phỏng bộ lọc  sóng hài bậc 5 .................................................... 44
Hình 2.9: Dạng sóng điện áp trên lưới khi có nguồn phát ........................................ 44
sóng hài không có bộ lọc ........................................................................................... 44
Hình 2.10: Dạng sóng điện áp trên lưới khi có bộ lọc hài bậc 5 ............................... 45
Hình 2.11: Mô hình phụ tải không đối xứng nối tam giác ........................................ 47
Hình 2.12: Mô hình phụ tải không đối xứng nối sao ................................................ 48
Hình 2.13: Mô hình hóa phụ tải 3 pha không đối xứng bất kỳ ................................. 50
Hình 2.14: Sơ đồ đối xứng hóa một phần tử ............................................................. 51

Hình 2.15: Sơ đồ thiết bị đối xứng hai phần tử ......................................................... 53
Hình 2.16: Sơ đồ đối xứng hóa ba phần tử ............................................................... 55
Hình 4.1: Các cửa sổ View trong PSS/ADEPT ........................................................ 73
Hình 4.2: Cửa sổ Progress View của chương trình PSS/ADEPT ............................. 74
Hình 4.3: Cửa sổ Report Preview của chương trình PSS/ADEPT ........................... 74
Hình 4.4: Chu trình triển khai chương trình PSS/ADEPT ........................................ 75

 
6 
 


 

Hình 4.5: Thiết lập thông số mạng lưới điện ............................................................ 76
Hình 4.6: Hộp thoại Network Properties .................................................................. 77
Hình 4.7: Hộp thoại thuộc tính nút Source ............................................................... 77
Hình 4.8: Hộp thoại thuộc tính đoạn đường dây ....................................................... 78
Hình 4.9: Hộp thoại thuộc tính máy biến áp ............................................................. 78
Hình 4.10: Hộp thoại thuộc tính nút tải điện năng .................................................... 79
Hình 4.11: Các lựa chọn cho các bài toán phân bố công suất ................................... 79
Hình 4.12: Sơ đồ thay thế MBA giảm áp .................................................................. 86

 
7 
 


 

DANH MỤC CÁC BẢNG
 

Bảng 3.1: Tổng sản phẩm quốc nội (GDP) phân theo thành phần kinh tế ............... 60
Bảng 3.2: Tốc độ tăng trưởng GDP trung bình 4 năm .............................................. 61
Bảng 3.3: Tốc độ tăng trưởng tổng sản phẩm tỉnh Nam Định .................................. 61
giai đoạn 2008-2013 (%) ........................................................................................... 61
Bảng 3.4: Dân số tỉnh Nam Định giai đoạn 2002 - 2013 .......................................... 63
Bảng 3.5: Kịch bản phát triển kinh tế đến 2025 ........................................................ 64
Bảng 3.6: Tiêu thụ điện năng theo thời gian giai đoạn 2002 - 2013 ......................... 65
Bảng 3.7: Diễn biến giá điện theo các lĩnh vực khác nhau ....................................... 65
Bảng 3.8: Tình trạng mang tải các trạm 220-110kV hiện có của tỉnh Nam Định .... 66
Bảng 3.9: Tình trạng mang tải các trạm biến áp trung gian ...................................... 67
Bảng 3.10: Thống kê đường dây trung áp và hạ áp hiện trạng ................................. 68
Bảng 3.11: Tình trạng mang tải các đường dây trung áp sau trạm 110kV ............... 69
Bảng 4.1: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút phụ tải của đường dây ...... 80
973-TG Đông Bình 3 - Nghĩa Hưng ......................................................................... 80
Bảng 4.2: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút phụ tải của đường dây ...... 81
973 TG Trực Nội - Trực Ninh ................................................................................... 81
Bảng 4.3: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút phụ tải của đường dây ...... 82
972 TG Trực Đại - Trực Ninh ................................................................................... 82
Bảng 4.4: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút phụ tải của đường dây ...... 83
973 TG - Hải Hậu ...................................................................................................... 83
Bảng 4.5: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút khi đã điều chỉnh đầu phân 
áp trạm biến áp trung gian của đường dây 973-E3.10 - Nghĩa Hưng ....................... 90
Bảng 4.6: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút khi đã điều chỉnh đầu phân 
áp trạm biến áp trung gian của đường dây 973 - Trực Nội - Trực Ninh ................... 91
Bảng 4.7: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút khi đã điều chỉnh đầu ....... 92
phân áp trạm biến áp trung gian của đường dây 972 - Trực Đại - Trực Ninh .......... 92
Bảng 4.8: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút khi đã điều chỉnh đầu ....... 93

 
8 
 


 

phân áp trạm biến áp trung gian của đường dây 973 - Hải Hậu ............................... 93
Bảng 4.9: Thống kê đoạn dây có điện áp không nằm trong  giới hạn cho phép ....... 95
cần nâng tiết diện lộ 973-E3.10................................................................................. 95
Bảng 4.10: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút khi kết hợp điều chỉnh đầu 
phân áp và nâng tiết diện của đường dây 973-E3.10 - Nghĩa Hưng ......................... 95
Bảng 4.11: Thống kê đoạn dây có điện áp không nằm trong  giới hạn cho phép ..... 97
cần nâng tiết diện lộ 973- TG - Trực Nội.................................................................. 97
Bảng 4.12: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút khi kết hợp điều chỉnh đầu 
phân áp và nâng tiết diện của đường dây 973 - TG - Trực Nội ................................ 97
Bảng 4.13: Thống kê đoạn dây có điện áp không nằm trong  giới hạn cho phép ..... 98
cần nâng tiết diện lộ 972- TG - Trực Đại .................................................................. 98
Bảng 4.14: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút khi kết hợp điều chỉnh đầu 
phân áp và nâng tiết diện của đường dây  972 - TG - Trực Đại ............................... 99
Bảng 4.15: Thống kê đoạn dây có điện áp không nằm trong  giới hạn cho phép ..... 99
cần nâng tiết diện lộ 973 - TG – Hải Hậu ................................................................. 99
Bảng 4.16: Bảng đánh giá chất lượng điện áp tại các nút khi kết hợp điều chỉnh đầu 
phân áp và nâng tiết diện của đường dây  973 - TG - Hải Hậu .............................. 100

 
9 
 

 

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta có bước tăng trưởng một cách 
ấn  tượng,  kéo  theo  đó  là  nhu  cầu  dùng  điện  tăng  rất  nhanh.  Thực  tế  trên  đòi  hỏi 
chúng ta phải đẩy nhanh tốc độ xây dựng các loại nhà máy điện, đồng thời tập trung 
thiết lập một cấu trúc quản lý mới, tái cơ cấu Công ty Điện lực hiện nay đang thống 
lĩnh  ngành  điện  và  từng  bước  xây  dựng  một  thị  trường  điện  cạnh  tranh.  Sự  đồng 
thời  diễn  ra  trên  đã  tạo  ra  những  thách  thức  đối  với  ngành  điện  Việt  Nam.  Tăng 
trưởng của nhu cầu điện ở Việt Nam hiện nay chủ yếu do gia tăng nhu cầu điện của 
ngành công nghiệp và gia tăng sử dụng điện cho sinh hoạt của người dân. 
Ngoài việc cần sản xuất ra lượng điện năng đủ lớn, chúng ta biết rằng điện 
năng tuy là một loại sản phẩm nhưng nó có những đặc điểm khác biệt không giống 
bất kỳ các loại sản phẩm nào. Nó phụ thuộc đồng thời vào các quá trình sản xuất, 
truyền tải, phân phối và tiêu thụ. Sở hữu những đặc tính khác biệt và trực tiếp tham 
gia  vào  các  quá  trình  sản  xuất  các  dạng  sản  phẩm  khác  nhau,  nó  được  coi  là  một 
nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của các sản phẩm này. Không những 
vậy  với  sự  ra  đời  và  sử  dụng  rộng  rãi  của  các  thiết  bị  phụ  tải  nhạy  cảm  với  chất 
lượng điện như máy tính, các thiết bị đo lường, bảo vệ rơle, hệ thống thông tin liên 
lạc, chúng đòi hỏi phải được cung cấp điện với chất lượng cao. Việc suy giảm chất 
lượng điện làm cho thiết bị vận hành với hiệu suất thấp, tuổi thọ bị suy giảm, ảnh 
hưởng trực tiếp đến kinh tế không chỉ của mỗi cá nhân mà còn đối với toàn xã hội 
nhất  là  trong  thời  kỳ  mà  Việt  Nam  đã  gia  nhập  WTO.  Do  đó  việc  nâng  cao  chất 
lượng điện năng đặc biệt là trong lưới điện phân phối mang một ý nghĩa chiến lược 
và cần sự phối hợp nhận thức của toàn xã hội. 
Trước những  yêu cầu đó ngoài việc mở rộng, phát triển nguồn điện thì vấn 
đề nghiên cứu, đưa ra các giải pháp đảm bảo nâng cao các thông số chất lượng điện 
là một vấn đề cấp bách hiện nay. 

 
10 
 


 

2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn
Do  tầm  quan  trọng  của  việc  đảm  bảo  chất  lượng  điện  năng,  trong  phạm  vi 
của đề tài này, tác giả nghiên cứu các chỉ tiêu đặc trưng cho chất lượng điện năng 
trong lưới điện phân phối như: điện áp ở nút phụ tải, tổn thất công suất và điện năng 
trên lưới điện, độ tin cậy cung cấp điện đối với hộ tiêu thụ… nguyên nhân làm giảm 
chất lượng điện năng, từ đó phân tích, tìm ra những giải pháp nâng cao chất lượng 
điện năng đối với lưới điện phân phối. 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng của lưới phân phối 
nói chung và ứng dụng vào một số xuất tuyến của lưới phân phối Nam Định. 
Sử  dụng  phần  mềm  PSS/ADEPT  tính  toán  các  chỉ  tiêu  đặc  trưng  cho  chất 
lượng điện trong lưới phân phối và đưa ra giải pháp nâng cao chất lượng điện năng. 
4. Ý nghĩa khoa học và thực hiện
Vấn đề nâng cao chất lượng điện cho phép cải thiện chế độ làm việc kinh tế 
của  các  thiết  bị  điện,  đồng  thời  cho  phép  tiết  kiệm  điện  năng,  một  nhiệm  vụ  cấp 
bách mang tính toàn cầu nhất là trong điều kiện thị trường điện cạnh tranh. Việc áp 
dụng khoa học công nghệ để nâng cao chất lượng điện như việc sử dụng các thiết bị 
bù linh hoạt vào lưới phân phối được triểu khai ở nhiều nước trên thế giới đã mạng 
lại hiệu quả rất cao. Tuy nhiên ở nước ta việc áp dụng các tiến bộ đó còn khá dè dặt 
và chỉ mang tính thử nghiệm ở một số địa phương và cơ sở sản xuất. 
5. Nội dung chính của luận văn: gồm 04 chương
Chương 1: Tổng quan về chất lượng điện năng. 

Chương 2: Các biện pháp nâng cao chất lượng điện năng. 
Chương  3:  Ðặc  điểm  tự  nhiên,  kinh  tế  xã  hội  và  hiện  trạng  lưới  điện  phân 
 

phối tỉnh Nam Ðịnh. 
Chương 4: Ðánh giá chất lượng điện áp của lưới phân phối tỉnh Nam Định 
bằng phần mềm PSS/ADEPT. 
 

 
11 
 


 

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
1.1. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng điện năng trong lưới phân phối
1.1.1. Tần số
Tần số là một trong những tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng điện năng. Tốc 
độ  quay  và  năng  suất  làm  việc  của  các  động  cơ  đồng  bộ  và  không  đồng  bộ  phụ 
thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều. Khi tần số giảm thì năng suất của chúng 
cũng bị giảm thấp.  Tần số tăng cao dẫn đến  sự tiêu hao năng lượng quá  mức. Do 
vậy và do một số nguyên nhân khác, tần số luôn được giữ ở định mức. 
1.1.1.1. Độ lệch tần số
 

Độ lệch tần số so với tần số định mức: 
f 

 

f  f dm
100%    
f dm

 

 

(1.1) 

 

 

 

(1.2) 

 

 

 

(1.3) 

Độ lệch tần số phải nằm trong giới hạn cho phép 

fmin  f   fmax    

 

 

Tần số phải luôn nằm trong giới hạn cho phép 
fmin   f  fmax  

Trong đó: 

 

fmin = fđm - fmin 

 

 

fmax = fđm + fmax 

 

 

1.1.1.2. Độ dao động tần số
Độ dao động tần số đặc trưng bởi độ lệch giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất 
của tần số khi tần số biến thiên nhanh với tốc độ lớn hơn 0,1%. Độ dao động tần số 
không được lớn hơn giá trị cho phép. 
Đối với hệ thống điện Việt Nam, trị số định mức của tần số được quy định là 

50Hz. Độ lệch cho phép khỏi trị số định mức là  0,1Hz. 

 

 
12 
 


 

1.1.2. Điện áp nút phụ tải
1.1.2.1. Tiêu chuẩn điện áp
Duy trì điện áp định mức là một trong những yêu cầu cơ bản để đảm bảo chất 
lượng điện năng của hệ thống điện. Chất lượng điện năng được đặc trưng bằng các 
giá trị quy định của điện áp và tần số trong hệ thống điện. Chất lượng điện năng ảnh 
hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các thiết bị dùng điện. Các thiết bị dùng 
điện chỉ có thể làm việc với hiệu quả tốt trong trường hợp điện năng có chất lượng 
điện năng cao. Tần số của dòng điện được điều khiển trong phạm vi toàn hệ thống. 
Các chỉ tiêu chính của chất lượng điện áp là độ lệch điện áp, dao động điện áp, sự 
không đối xứng, độ không hình sin của đường cong điện áp và độ không cân bằng. 
a) Độ lệch điện áp U
1. Độ lệch điện áp tại phụ tải
Là giá trị sai lệch giữa điện áp thực tế U trên cực của các thiết bị điện so với 
điện áp định mức Un của mạng điện và được tính theo công thức:  
   = 

U - U n
. 100  (%) 
Un

 

 

 

(1.4) 

Độ lệch điện áp  phải thỏa mãn điều kiện: - ≤  ≤ + trong đó: -, +  là giới 
hạn dưới và giới hạn trên của độ lệch điện áp. 
Độ  lệch  điện  áp  được  tiêu  chuẩn  hóa  theo  mỗi  nước.  Ở  Việt  Nam  quy 
định: 
-  Độ  lệch  cho  chiếu  sáng  công  nghiệp  và  công  sở,  đèn  pha  trong  giới 
hạn: -2,5 % ≤ cp ≤ +5 %. 
- Độ lệch cho động cơ: -5,5 % ≤ cp ≤ +10 %.  
- Các phụ tải còn lại: -5 % ≤ cp ≤ +5 %.  
Với các sự cố xảy ra trên đường dây truyền tải mặc dù không gây ra mất điện 
cho khách hàng do đã được bảo vệ bởi các thiết bị bảo vệ như rơle, máy cắt … Tuy 
nhiên hiện tượng sụt áp vẫn xảy ra. Do đó phải đảm bảo không được tăng quá 110 
% điện áp danh định ở các pha không bị sự cố đến khi sự cố bị loại trừ … Ngoài ra 
bên cung cấp và khách hàng cũng có thể thoả thuận trị số điện áp đấu nối, trị số này 
có thể cao hơn hoặc thấp hơn các giá trị được ban hành. 

 
13 
 


 

2. Độ lệch điện áp trong lưới hạ áp
Lưới phân phối hạ áp cấp điện trực tiếp cho hầu hết các thiết bị điện. Trong 
lưới phân phối hạ áp các thiết bị điện đều có thể được nối với nó cả về không gian 
và thời gian (tại bất kỳ vị trí nào, bất kỳ thời gian nào). Vì vậy trong toàn bộ lưới 
phân phối hạ áp điện áp phải thỏa mãn tiêu chuẩn: - ≤ - ≤ +. 
Tr¹m ph©n phèi
B

L­íi h¹ ¸p
A
UH

B



MiÒn CL§A



A
1

2



3

P
Pmax

Pmin

MiÒn CL§A
UH2



UH1



 

Hình 1.1: Miền chất lượng điện áp                Hình 1.2: Các chế độ công suất 
Ta thấy rằng có hai vị trí và hai thời điểm mà ở đó chất lượng điện áp đáp 
ứng yêu cầu thì tất cả các vị trí còn lại và trong mọi thời gian sẽ đạt yêu cầu về độ 
lệch điện áp. Đó là điểm đầu lưới (điểm B) và điểm cuối lưới (điểm A), trong hai 
chế độ max và chế độ min của phụ tải. 
Phối hợp các yêu cầu trên ta lập được các tiêu chuẩn sau, trong đó quy ước 
số 1 chỉ chế độ max, số 2 chỉ chế độ min. 
      A1   
 

   A2  
          
 


   B1  
      

B2

 

 

 

 

(1.5) 

Từ đồ thị  ta nhận thấy độ lệch điện áp trên lưới phải nằm trong vùng gạch 
chéo, hình 1.1 gọi là miền chất lượng điện áp. 
Nếu sử dụng tiêu chuẩn (1.5) thì ta phải đo điện áp tại hai điểm A, B trong cả 
chế độ phụ tải max và min. 

 
14 
 


 

Giả thiết tổn thất điện áp trên lưới hạ áp được cho trước, ta chỉ đánh giá tổn 
thất điện áp trên lưới trung áp. Vì vậy ta có thể quy đổi về đánh giá chất lượng điện 
áp chỉ ở điểm B là điểm đầu của lưới phân phối hạ áp hay điện áp trên thanh cái 0,4 

kV của trạm phân phối. 
Ta có:  
 A1   B1  U H1
          

 A2   B2  U H2

 

 

 

 

(1.6) 

Thay vào (1.6) ta được: 

  

  

   U H1   B1     U H1
 

  U H2   B2    U H2
            
 








B1
      
B2


Nếu hai bất phương trình đầu thỏa mãn vế trái thì hai bất phương trình sau 
cũng thỏa mãn vế trái và nếu hai bất phương trình sau thỏa mãn vế phải thì hai bất 
phương trình đầu cũng thỏa mãn vế phải hệ trên tương đương với: 


  U H1   B1   
        
   

  U H2   B2   

 

 

 

 

(1.7) 

Ta có thể vẽ được đồ thị biểu diễn theo tiêu chuẩn (1.7) trên hình 1.2 ứng với 
hai chế độ công suất max và min của phụ tải. 
Tiêu chuẩn này được áp dụng như sau: 
Khi cho biết UH trên lưới hạ áp ở hai chế độ max và min, ta lập đồ thị đánh 
giá chất lượng điện như hình 1.2. Sau đó đo điện áp trên thanh cái trạm phân phối 
trong chế độ  max và  min, tính được B1, B2. Đặt hai điểm này  vào đồ thị rồi  nối 
bằng một đường thẳng. Nếu đường này nằm trọn trong miền chất lượng (đường 3) 
thì độ lệch điện áp trên lưới đạt yêu cầu, nếu nó có phần nằm ngoài miền chất lượng 
(đường 1, 2) thì độ lệch điện áp trên lưới không đạt yêu cầu và đòi hỏi chúng ta cần 
có  các  biện  pháp  để  điều  chỉnh  điện  áp  phù  hợp  đảm  bảo  cho  độ  lệch  nằm  trong 
miền giới hạn. 

 
15 
 


 

3. Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối
Phân tích lưới phân phối với cấu trúc như hình vẽ sau: 
MBA nguån

MBA PP

§D trung ¸p
UTA

E

p UB
UTA1

1

p



2


B

B

L­íi h¹ ¸p
UH

UB1

A

A


UB1

UH1



UH2

UTA2


Hình 1.3: Diễn biến của điện áp trong lưới phân phối  
Ở chế độ max, nhờ bộ điều áp dưới tải ở các trạm 110 kV nên điện áp đầu 
nguồn đạt độ lệch E1 so với điện áp định mức. Khi truyền tải trên đường dây trung 
áp, điện áp sụt giảm một lượng là UTA làm điện áp thanh cái đầu vào máy biến áp 
phân phối giảm xuống (đường 1) nhưng tại máy biến áp phân phối có các đầu phân 
áp cố định nên điện áp có thể tăng lên hoặc giảm, tuỳ theo vị trí đầu phân áp đến 
điện  áp  Ep1.  Ở  đầu  ra của  máy  biến  áp  phân  phối  điện  áp  giảm  xuống  do  tổn  thất 
điện áp UB1 trong máy biến áp phân phối. Đến điểm A ở cuối lưới phân phối hạ áp 
điện áp giảm xuống thấp hơn nữa do tổn thất UH1 trên lưới hạ áp.  
Ở chế độ min cũng tương tự, ta có đường biểu diễn điện áp (đường 2). Nếu 
đường  điện  áp  nằm  trọn  trong  miền  chất  lượng  điện  áp  (miền  gạch  chéo)  thì  chất 
lượng điện áp đạt yêu cầu, ngược lại là không đạt, khi đó cần phải có các biện pháp 
điều chỉnh. Áp dụng tiêu chuẩn (1.5) ta có thể đánh giá được chất lượng điện áp tại 
các nút cung cấp điện cho phụ tải và có thể chọn được đầu phân áp thích hợp với 
cấu  trúc  lưới  phân  phối  và  các  thông  số  vận  hành  cho  trước.  Song  với  tiêu  chuẩn 
này ta không so sánh được hiệu quả của các biện pháp điều chỉnh điện áp và không 
thể lập mô hình tính toán để giải trên máy tính điện tử. Để khắc phục ta đưa ra tiêu 
chuẩn tổng quát sau: 

 
16 

 


 

 

Từ sơ đồ trên ta lập được biểu thức tính toán: 
 B1  E1  U TA1 +E P  U B1
  E  U +E  U
 B2
2
TA2
P
B2
   



U


U
A1
B1
H1

 A2  U B2  U H2

 

 

 

 

(1.8) 

Xét thêm độ không nhạy  của thiết bị điều áp ta rút ra hai tiêu chuẩn: 

   U U1 +ε   B1     ε
        
 

  U U2 +ε   B2    ε

 

 

 

(1.9) 

Tiêu chuẩn (1.8) cho phép đánh giá chất lượng điện áp của toàn lưới hạ áp tại 
điểm B là thanh cái của máy biến áp hạ áp khi đã biết tổn thất điện áp trong lưới hạ 
áp ở chế độ max UH1 và chế độ min UH2. 

Hình 1.4: Quan hệ với công suất phụ tải   Hình 1.5: Tiêu chuẩn độ lệch điện áp 

Tiêu chuẩn (1.8) được vẽ trên hình 1.4 theo  quan hệ với công suất phụ tải, 
giả  thiết  quan  hệ  này  là  tuyến  tính.  Miền  gạch  chéo  là  miền  chất  lượng  điện  áp, 
nghĩa là khi độ lệch điện áp nằm trong miền này thì chất lượng. Khi độ lệch điện áp 
tại B nằm trong miền này thì chất lượng điện áp trong toàn lưới hạ áp được đảm bảo 
và ngược lại. 
Tiêu chuẩn này được vẽ trên hình 1.5 với trục ngang là độ lệch điện áp B1, 
chất lượng điện áp được đảm bảo khi B1 nằm trong miền giữa - + U1+ và + -  . 
b) Dao động điện áp dU
- Dao động điện áp là sự biến thiên của điện áp xảy ra trong khoảng thời gian 
tương đối ngắn. Phụ tải chịu ảnh hưởng của dao động điện áp không những về biên 
độ dao động mà cả về tần số xuất hiện của dao động đó. 

 
17 
 


 

- Nguyên nhân chủ yếu là do mở máy các động cơ lớn, ngắn mạch trong hệ 
thống  điện,  các  phụ  tải  lớn  làm  việc  đòi  hỏi  sự  đột  biến  về  tiêu  thụ  công  suất  tác 
dụng và phản kháng, các lò điện hồ quang, các máy hàn, các máy cán thép cỡ lớn… 
thường gây ra dao động điện áp. 
U max   U min
.100%  
U đm

dU = 

Trong đó: 

Umax : điện áp hiệu dụng lớn nhất. 

  

 

Umin : điện áp hiệu dụng nhỏ nhất. 

  

 

Uđm : điện áp định mức. 

 

 

 

(1.10) 

.100%  

 

(1.11) 

 

 

(1.12) 

- Tiêu chuẩn quy định: [2, 7] 
 + Tần suất xuất hiện 2 – 3 lần/ giờ thì dU = 3 ÷ 5% Uđm 
 + Tần suất xuất hiện 2 – 3 lần/ phút thì  dU = 1 ÷ 1,5% Uđm 
 + Tần suất xuất hiện 2 – 3 lần/ giây thì dU = 0,5% Uđm 
c) Độ không đối xứng K2
- Xuất hiện khi có điện áp thứ tự nghịch (TTN). 
- Khi điện áp TTN lớn thì độ không đối xứng cao. 
- Độ không đối xứng K2: 
.

K2 

 

U2
.100% 
3U đm

.

.

UA  a 2 UB  a UC
3U đm

Với U2: điện áp TTN ở tần số cơ bản. 
o
1
3
 
a = e j120    j
2
2

 - K2  1% thì xem là đối xứng [2, 7]. 
d) Độ không hình sin Kks
K ks 

U 
U1

.100%  

 



 

 

Với

U  

2
λ

U s  
λ2

 

U   : giá trị điện áp hiệu dụng không sin, V. 

 
18 
 

 


 

 

U λS : giá trị hiệu dụng của thành phần điện áp sóng hài bậc cao, V. 

 

U1: Điện áp hiệu dụng thành phần sóng cơ bản, V. 
- Kks  5% thì xem là hình sin [2, 7]. 

1.1.2.2. Ảnh hưởng điện áp đến sự làm việc của phụ tải
Hệ thống điện cần phải đảm bảo cung cấp cho các hộ tiêu thụ điện năng có 

chất lượng. Nếu chất lượng điện năng vượt ra ngoài giới hạn quy định thì thiết bị 
điện có thể sẽ bị sự cố hư hỏng, giảm tuổi thọ hoặc làm việc kém hiệu quả và không 
kinh tế. Sau đây ta xét ảnh hưởng của điện áp đến sự làm việc của các phụ tải thông 
dụng trong thực tế như sau: 
a) Đối với động cơ
- Momen của động cơ không đồng bộ tỉ lệ thuận với bình phương điện áp U 
đặt vào động cơ. 
- Đối với động cơ đồng bộ, khi điện áp thay đổi làm cho momen quay thay 
đổi, khả năng phát công suất phản kháng của máy phát và máy bù đồng bộ giảm đi 
khi điện áp giảm quá 5% so với định mức, vì các máy phát và máy bù đồng bộ được 
thiết kế để giữ nguyên khả năng phát công suất phản kháng khi điện áp thay đổi ít. 
- Hình (1.6) biểu diễn sự thay đổi đặc tính momen của động cơ điện không 
đồng bộ khi điện áp thay đổi theo hệ số trượt s. 
M

U > Unm
U = Uđm

U < Unm

s
0

Sth

1

 
Hình 1.6: Sự biến đổi đặc tính momen của động cơ điện không đồng bộ 

 
19 
 


 

b) Đối với các thiết bị chiếu sáng
Các thiết bị chiếu sáng rất nhạy cảm với điện áp, khi điện áp giảm 2,5% thì 
quang thông của đèn dây tóc giảm 9%, đối với đèn huỳnh quang khi điện áp tăng 
10%  thì  tuổi  thọ  của  nó  giảm  20%  -  25%,  với  các  đèn  có  khí  khi  điện  áp  giảm 
xuống quá 20% định mức thì nó sẽ tắt và nếu duy trì độ tăng điện áp kéo dài thì nó 
có thể cháy bóng đèn. Đối với đèn hình, khi điện áp nhỉ hơn 95% điện áp định mức 
thì chất lượng hình ảnh bị méo mó. Các đài phát hoặc thu vô tuyến, các thiết bị liên 
lạc  bưu  điện,  các  thiết  bị  tự  động  hóa  rất  nhạy  cảm  với  sự  thay  đổi  của  điện  áp. 
Chính  vì  thế  độ  lệch  điện  áp  cho  phép  đối  với  các  thiết  bị  chiếu  sáng  và  điện  tử 
được quy định nhỏ hơn so với các thiết bị điện khác. 

 
Hình 1.7: Đồ thị thời gian phục vụ của đèn và quang thông 
c) Các dụng cụ đốt nóng, các bếp điện trở
- Công suất tiêu thụ đối với các thiết bị 1 pha là: 
P =I 2 R = 

U 2p
R

  

 

 

 

 

(1.13) 

  

(1.14) 

- Còn đối với hệ thống tiêu thụ 3 pha: 
P =3I2 R = 3

Trong đó: 

Up : điện áp pha 

  

R   : điện trở 

 

U 2p
R

 

20 
 

 


 

-  Như  vậy  công  suất  tiêu  thụ  trong  các  phụ  tải  loại  này  sẽ  tỉ  lệ  với  bình 
phương của điện áp đặt vào. Khi điện áp giảm, hiệu quả của các phần tử đốt nóng sẽ 
giảm  xuống  rõ  rệt.  Đối  với  lò  điện,  sự  biến  đổi  điện  áp  ảnh  hưởng  nhiều  đến  đặc 
tính  kinh  tế  kỹ  thuật  của  chúng.  Khi  điện  áp  ở  lò  luyện  kim  giảm  từ  10%  -  15% 
thành phẩm có thể giảm từ 15% - 20% do hư hỏng và do bị kéo dài thời gian luyện 
kim. 
d) Đối với nút phụ tải tổng hợp
- Khi thay đổi điện áp ở nút phụ tải tổng hợp bao gồm các phụ tải thành phần 
thì công suất tác dụng và phản kháng do nó sử dụng cũng biến đổi theo đường đặc 
tính tĩnh của phụ tải (hình 1.8). 
- Từ (hình 1.8) ta thấy công suất tác dụng ít chịu ảnh hưởng của điện áp so 
với  công  suất  phản  kháng.  Khi  điện  áp  giảm  thì  công  suất  tác  dụng  và  công  suất 
phản kháng đều giảm. đến một giá trị điện áp giới hạn Ugh nào đó, nếu điện áp tiếp 
tục giảm thì công suất phản kháng tiêu thụ tăng lên hậu quả sẽ làm cho điện áp lại 
càng giảm và phụ tải ngừng làm việc (hiện tượng này gọi là hiện tượng Tháp điện
áp có thể xảy ra với một nút phụ tải hoặc toàn bộ hệ thống điện khi điện áp giảm 
xuống 70% - 80% so với điện áp định mức ở nút phụ tải). Đây là một sự cố vô cùng 
nguy hiểm cần phải tiên đoán để tìm biện pháp ngăn chặn kịp thời. 

P,Q

Q

P

U
O

Ugh

Uđm

 
Hình 1.8: Sự ảnh hưởng của điện áp đối với công suất 

 
21 
 


 

e) Đối với hệ thống điện
- Sự biến đổi điện áp  ảnh hưởng  đến các đặc tính kỹ  thuật của bản thân hệ 
thống điện: 
+ Điện áp giảm sẽ làm giảm công suất phản kháng do máy phát điện và các 
thiết bị bù sinh ra. 
+ Đối với máy biến áp, khi điện áp tăng, làm tăng tổn thất không tải, tăng độ 
cảm ứng từ trong lõi thép và có thể dẫn đến nguy hiểm do máy phát nóng cục bộ, 
khi điện áp tăng quá cao sẽ chọc thủng cách điện. 
+ Đối với đường dây, điện áp tăng cao làm tăng công suất vầng quang ở các 
đường dây siêu cao áp. 
1.2. Ðộ tin cậy cung cấp điện và các biện pháp nâng cao độ tin cậy cung cấp

điện
1.2.1. Độ tin cậy cung cấp điện
Độ tin cậy của lưới điện phân phối là khả năng mà hệ thống cung cấp đầy đủ 
và liên tục điện năng cho hộ tiêu thụ với chất lượng điện năng đảm bảo. 
Để phân tích các chỉ tiêu của độ tin cậy cung cấp điện sẽ sử dụng các thuật 
ngữ và thông số cơ bản sau đây: 
-  Sự cố hỏng hóc:  Sự  cố  hỏng  hóc  là  trạng  thái  của  một  phần  tử  hoạt  động 
không như mong muốn nên phải cắt phần tử đó ra khỏi hệ thống. 
- Cắt cưỡng bức: là hậu quả do các điều kiện khẩn cấp liên quan đến thiết bị 
cần phải cắt tức thời, hoặc tự động như thiết bị bảo vệ rơ le, hoặc thao tác đóng cắt, 
hoặc do tác động sai của thiết bị bảo vệ hay người vận hành thao tác sai. 
- Cắt theo lịch: thiết bị đưa ra khỏi vận hành theo thời gian định trước, thông 
thường khi có bảo trì, sửa chữa hoặc thay thế. 
- Cắt cưỡng bức ngắn hạn: do các sự cố thoáng qua gây ra, các thiết bị có thể 
được đưa vào vận hành trở lại tự động hoặc khi thay thế cầu chì. 
- Mất điện: ngừng cấp điện cho một hay nhiều khách hàng do một hay nhiều 
thiết bị bị cắt khỏi vận hành. 
- Mất điện định kỳ: mất điện gây ra do cắt điện theo lịch. 

 
22 
 


 

- Mất điện cưỡng bức: gây ra do cắt điện cưỡng bức. 
-  Thời gian mất điện:  khoảng  thời  gian  từ  lúc  bắt  đầu  cắt  điện  cho  đến  khi 
phục hồi cung cấp điện trở lại. 
- Mất điện thoáng qua: mất điện có thời gian ngắn, thiết bị được đưa vào vận 

hành trở lại bằng các thao tác tự động. 
-  Mất điện duy trì:  là  các  trường  hợp  còn  lại  không  thuộc  loại  mất  điện 
thoáng qua. 
Để  đánh  giá  độ  tin  cậy  cung  cấp  điện,  tổ  chức  IEEE  (Institute  of  Elictrical 
and Electronic Engineers) Mỹ đã xây dựng một số chỉ số cụ thể như sau: 
1. Chỉ số tần suất mất điện trung bình của hệ thống (System Average Interruption 
Frequency Index - SAIFI): Chỉ số này cung cấp thông tin về số lần mất điện trung 
bình của một khách hàng (trong một khu vực) trong một năm. 
Tổng số lần khách hàng bị mất điện
SAIFI=

Tổng số khách hàng có điện

Trong đó: 

 i : Cường độ mất điện. 

  

Ni: Số lượng khách hàng tại nút thứ i. 

 



  .N
N
i

i

i

 

2. Chỉ số thời gian ngừng cung cấp điện trung bình của hệ thống  (System 
Average  Interruptino  Duartion  Index  -  SAIDI):  Chỉ  số  này  cung  cấp  thông  tin  về 
thời gian (phút hoặc giờ) mất điện trung bình của một khách hàng (trong một khu 
vực) trong một năm. 
 

 T .N
N
i

i

i

Trong đó: 

Ti : Thời gian cắt điện hàng năm. 

  

Ni  : Số lượng khách hàng tại nút thứ i. 

 

 

3. Chỉ số tần suất mất điện trung bình của khách hàng  (Customer  Average 
Interruption Frequency Index -  CAIFI): Chỉ  số này thể hiện số lần  mất điện trung 
bình của một khách hàng (trong một khu vực) trong một năm. Trong phép tính này 
ta chỉ quan tâm tới số lượng khách hàng và lờ đi số lần mất điện. 

 
23 
 


 



  .N
 Nc
i

i

 
4. Chỉ số thời gian mất điện trung bình của khách hàng  (Customer  Average 
Interruption  Duartion Index - CAIDI): Chỉ số này cung cấp thông tin về thời gian 
trung bình cần để phục hồi của một lần mất điện duy trì cho khách hàng 


 u .N
  .N
i

i

i

i

 
Đối với khách hàng thực sự trải qua mất điện duy trì, chỉ số này nói lên tổng 
thời gian trung bình không được cấp điện. Đây là thông số hỗn hợp của CAIDI và 
chỉ được chấp nhận tính bằng số khách hàng nhân với số lần mất điện được đếm chỉ 
một lần. 
5. Chỉ số sẵn sàng cấp điện trung bình (Average Availability Index - ASAI): Chỉ 
số  này  thể  hiện  thời  gian  trung  bình  (thường  tính  bằng  %)  mà  khách  hàng  được 
cung cấp điện trong vòng một năm. Được định nghĩa là tỷ số giữa tổng số giờ của 
khách hàng được cung cấp điện trong năm và tổng số giờ khách hàng yêu cầu (số 
giờ khách hàng yêu cầu = 24 giờ/ngày * 365 ngày = 8760 giờ). 


 N .8760   u .N
 N .8760
i

i

i

c

ASAI  1 

 

SAIDI
( 1)  
8760

6. Chỉ số trung bình thời gian mất điện của hệ thống  (Average  System  
Interruption  Duartion  Index  -  ASIDI):  về  mặt  phụ  tải  nó  là  tỷ  số  thời  gian  không 
được cấp điện trên tổng số (kVA) được cung cấp. 

 
 

 
24 
 


 

7. Chỉ số tần suất mất điện (thoáng qua) trung bình của khách hàng (Customer 
Experiencing Multiple Interruption - CEMIn): Chỉ số này dùng để theo dõi số lượng 
n khách hàng mất điện thoáng qua của một tập hợp khách hàng riêng biệt. 
CEMIn =  

 
Tổng số khách hàng trải qua n lần mất điện thoáng qua 
 
Tổng số khách hàng được cung cấp điện 

8. Chỉ số tần suất mất điện (thoáng qua và duy trì) trung bình của khách hàng 
(Customer  Experiencing  Multiple  Sustained  Interruption  and  Momentary 
Interruption  events  -  CEMSMIn):  Chỉ  số  này  dùng  để  theo  dõi  số  lượng  n  khách 
hàng mất điện duy trì và mất điện thoáng qua của một tập các khách hàng riêng biệt. 
 

Mục đích của nó là giúp nhận biết khó khăn của khách hàng mà không thấy 

được khi sử dụng chỉ số trung bình. 
9. Chỉ số tần suất mất điện thoáng qua trung bình của hệ thống  (Momentary 
Average Interruption Frequency Index - MAIFI): Chỉ số này cung cấp thông tin về 
số  lần  mất  điện  thoáng  qua  trung  bình  của  một  khách  hàng  (trong  một  khu  vực) 
trong một năm. 


  .N
N
i

i

i

 
10. Chỉ số điện năng không cung cấp ( Energy Not Supplied Index - ENS) 
ENS =   La (i) .u i  

L

a (i)

: tổng điện năng không được cung cấp bởi hệ thống. 

L a (i) : công suất tải trung bình tại nút i. 

ui: thời gian cắt điện hàng năm. 
11. Chỉ số trung bình điện năng không cung cấp trung bình (Average Energy Not 
Supplied Index - AENS) 


 L   .U
N
a i

i

 

 
25 
 

i