Nghiên cứu bù kinh tế cho lưới điện phân phối thuộc công ty điện lực thường tín

Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, những vấn đề đƣợc trình bày trong luận văn này là những
nghiên cứu của riêng cá nhân tôi, có tham khảo một số tài liệu và bài báo của các
tác giả trong và ngoài nƣớc đã xuất bản. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu sử
dụng kết quả của ngƣời khác.
Tác giả

Nguyễn Quang Vinh

1


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này, tôi đã nhận đƣợc sự
giúp đỡ, động viên của thầy cô, bạn bè.
Tôi xin gửi lời biết ơn chân thành tới GS.TS Lã Văn Út, ngƣời đã hƣớng dẫn
tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận văn. Xin cảm ơn các thầy cô trong Bộ
môn Hệ thống điện – Viện Điện – Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ,
góp ý để tôi hoàn thiện luận văn. Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè,
đồng nghiệp đã trao đổi và giúp đỡ giải quyết những vƣớng mắc trong quá trình
thực hiện.

2


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu, chữ viết tắt

Nội dung

HTĐ

Hệ thống điện

LĐPP

Lƣới điện phân phối

LĐTT

Lƣới điện truyền tải

ĐDSCA

Đƣờng dây siêu cao áp

MBA

Máy biến áp

TBA

Trạm biến áp

CSTD

Công suất tác dụng

CSPK

Công suất phản kháng

CĐ Min

Chế độ phụ tải cực tiểu

CĐ Max

Chế độ phụ tải cực đại

HTM

Hàm mục tiêu

NPV

Giá trị hiện tại thuần

3


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..............................................................................................1
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..............................................3
MỞ ĐẦU ............................................................................................................9
1. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................ 9
2. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG ....................... 10
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ...................................................................... 10
2.2. Phạm vi áp dụng ............................................................................... 10
2.3. Áp dụng cụ thể ................................................................................. 10
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............. 10
3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài ............................................................. 10
3.2. Tính thực tiễn của đề tài ................................................................... 10
NỘI DUNG ĐỀ TÀI ........................................................................................11
CHƢƠNG 1......................................................................................................11
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI, NGUYÊN
NHÂN VÀ CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC .................................................11
1.1. TỔNG QUAN VỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG .................................... 11
1.1.1. Các nguyên nhân gây ra tổn thất trong HTCCĐ ........................... 11
1.1.1.1. Tổn thất kỹ thuật .................................................................... 11
1.1.1.2. Tổn thất kinh doanh (còn gọi là tổn thất phi kỹ thuật) .......... 13
1.1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng tới tổn thất điện năng ................................ 13
1.1.3. Các biện pháp làm giảm tổn thất điện năng .................................. 14

1.1.3.1. Các biện pháp đòi hỏi vốn đầu tƣ .......................................... 14
1.1.3.2. Các biện pháp không đòi hỏi vốn đầu tƣ ............................... 15
1.2. GIẢM TỔN THẤT BẰNG CÁCH SỬ DỤNG CÁC PHƢƠNG TIỆN
BÙ ............................................................................................................... 16
1.2.1. Mục tiêu và lợi ích bù công suất phản kháng ............................... 17
1.2.2. Các phƣơng tiện bù CSPK ............................................................ 18
1.2.2.1. Máy bù đồng bộ ..................................................................... 18
1.2.2.2. Bù tĩnh .................................................................................... 19
1.2.2.3. Động cơ đồng bộ, Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn
đƣợc đồng bộ hóa ................................................................................ 20
4


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

1.2.2.4. Bù cố định và điều chỉnh theo chế độ làm việc ..................... 20
1.3. HIỆU QUẢ GIẢM TỔN THẤT BẰNG BIỆN PHÁP BÙ CSPK ........ 21
1.4. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH VÀ PHƢƠNG PHÁP BÙ KINH TẾ
TRONG LĐPP ............................................................................................ 22
1.4.1. Bài toán bù kinh tế với hàm mục tiêu tối ƣu hàm lợi nhuận......... 22
1.4.1.1. Thành phần lợi ích Z1 thu đƣợc do giảm tổn thất điện năng
hàng năm sau khi đặt thiết bị bù ......................................................... 22
1.4.1.2. Thành phần chi phí do lắp đặt thiết bị bù Z2 .......................... 23
1.4.1.3. Thành phần chi phí cho tổn thất bên trong bản thân thiết bị bù
Z3 ......................................................................................................... 23
1.4.2. Bài toán bù kinh tế với hàm mục tiêu cực tiểu hàm chi phí tính
toán .......................................................................................................... 24
1.4.3. Bài toán bù kinh tế theo thời gian thu hồi vốn định mức ............. 25

1.5. MỘT SỐ PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CÓ CHỨC NĂNG LỰA CHỌN
VỊ TRÍ VÀ DUNG LƢỢNG BÙ TỐI ƢU ................................................. 27
1.5.1. Phần mềm CONUS ....................................................................... 27
1.5.2. Phần mềm POWER WORLD ....................................................... 28
1.5.3. Phần mềm PSS/ADEPT ................................................................ 28
CHƢƠNG 2......................................................................................................31
TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CÔNG TY ĐIỆN LỰC
THƢỜNG TÍN, THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP ..................31
2.1. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, KINH TẾ- XÃ HỘI .................................... 31
2.1.1. Đặc điểm địa lý, tự nhiên .............................................................. 31
2.1.2. Đặc điểm kinh tế- xã hội ............................................................... 31
2.2. HIỆN TRẠNG NGUỒN VÀ TỔN THẤT LƢỚI ĐIỆN TRUNG ÁP
HUYỆN THƢỜNG TÍN ............................................................................. 31
2.2.1. Ý nghĩa của giảm tổn thất điện năng trong hệ thống điện ............ 31
2.2.2. Lƣới điện trung áp huyện Thƣờng Tín và hiệu quả vận hành ...... 32
2.2.3. Các chức năng chính của phần mềm PSS/ADEPT ....................... 34
2.2.4. Xây dựng sơ đồ tính toán .............................................................. 35
2.2.5. Giới thiệu lộ xuất tuyến 35kV 371 E1.32 ..................................... 35
2.2.6. Mô phỏng lộ 371 E1.32 trong phần mềm PSS/ADEPT ............... 36
2.2.6.1. Thông số nguồn ...................................................................... 38
5


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

2.2.6.2. Thông số đƣờng dây............................................................... 38
2.2.6.3. Thông số máy biến áp ............................................................ 41
2.3. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ XÁC LẬP LỘ 371 E1.32 ................................ 44

2.3.1. Xây dựng đồ thị phụ tải của đƣờng dây và TBA thuộc lộ 371
E1.32 ....................................................................................................... 44
2.3.1.1. Đồ thị phụ tải ngày điển hình của lộ 371 E1.32 .................... 45
2.3.1.2. Đồ thị ngày điển hình của các phụ tải trên lộ 371 E1.32 ....... 54
2.3.1.3. Thiết lập đồ thị phụ tải trên phần mềm PSS/ADEPT ............ 56
2.3.2. Tính toán các thông số lộ 371 E1.32 trƣớc khi bù ........................ 57
CHƢƠNG 3......................................................................................................67
XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ VÀ DUNG LƢỢNG BÙ KINH TẾ LƢỚI ĐIỆN PHÂN
PHỐI CÔNG TY ĐIỆN LỰC THƢỜNG TÍN - LỘ 371 E1.32. .....................67
3.1. THIẾT LẬP THÔNG SỐ BÙ ............................................................... 67
3.1.1. Cách PSS/ADEPT tìm vị trí đặt tụ bù tối ƣu ................................ 67
3.1.2. Xây dựng các chỉ số kinh tế cho chƣơng trình PSS/ADEPT ........ 70
3.2. BÙ KINH TẾ LỘ 371 E1.32 ................................................................. 71
3.2.1. Bù kinh tế lộ 371 E1.32 với lƣới điện hiện trạng.......................... 72
3.2.1.1. Vị trí và dung lƣợng bù .......................................................... 72
3.2.1.2. Điện áp các nút trƣớc và sau bù kinh tế ................................. 80
3.2.1.3. Tổn thất công suất trƣớc và sau bù kinh tế ............................ 88
3.2.1.4. Tính toán kinh tế, lựa chọn phƣơng án bù tối ƣu ................. 104
3.2.2. Bù kinh tế lộ 371E1.32 sau khi sắp xếp lại lƣới điện ................. 105
CHƢƠNG 4....................................................................................................112
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................112
4.1. KẾT LUẬN ........................................................................................ 112
4.2. KIẾN NGHỊ ........................................................................................ 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................114

6


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2- 1. Thông số các loại dây dẫn ..............................................................38
Bảng 2- 2. Thông số dây dẫn lộ 371 E1.32 ......................................................39
Bảng 2- 3. Thông số Máy biến áp ....................................................................42
Bảng 2- 4. Thông số Máy biến áp của lộ 371 E1.32 ........................................43
Bảng 2- 5. Thống kê công suất đầu nguồn lộ 371 E1.32 trong năm 2014 (Đơn
vị kW). ..............................................................................................................49
Bảng 2- 6. Thông số các chế độ phụ tải. ..........................................................54
Bảng 2- 7. Sản lƣợng và công suất Max của các Trạm biến áp. ......................55
Bảng 2- 8. Điện áp các Node trong chế độ phụ tải cực tiểu và cực đại khi điện
áp thanh cái lƣới trung áp đặt 35kV. ................................................................58
Bảng 2- 9. Tổn thất trên các phần tử trong chế độ phụ tải cực tiểu và cực đại62
Bảng 3- 1. Các thông số kinh tế cho lặp đặt tụ bù ...........................................70
Bảng 3- 2. Các vị trí bù hiện trạng ...................................................................71
Bảng 3- 3. Vị trí và dung lƣợng bù ở lƣới trung áp .........................................72
Bảng 3- 4. Vị trí và dung lƣợng bù cố định phía thanh cái hạ áp ....................74
Bảng 3- 5. Vị trí và dung lƣợng bù đóng cắt ở phía hạ áp ...............................74
Bảng 3- 6. Trạng thái làm việc của các tụ đóng cắt trong các chế độ .............75
Bảng 3- 7. Vị trí và dung lƣợng bù cố định phía thanh cái hạ áp ....................76
Bảng 3- 8. Vị trí và dung lƣợng bù đóng cắt ở phía thanh cái hạ áp ...............76
Bảng 3- 9. Trạng thái làm việc của các tụ đóng cắt trong các chế độ .............76
Bảng 3- 10. Điện áp các nút trƣớc và sau bù kinh tế .......................................80
Bảng 3- 11. Bảng tổng hợp điện áp node trong các chế độ trƣớc và sau bù ...87
Bảng 3- 12. Tổn thất công suất trong chế độ phụ tải cực tiểu trƣớc và sau bù 88
Bảng 3- 13. Tổn thất lộ 371 E1.32 trong chế độ phụ tải cực đại trƣớc và sau
bù ......................................................................................................................96
Bảng 3- 14. Thông số lộ 371 E1.32 trong các phƣơng án bù ........................104

7


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

Bảng 3- 15. Chỉ tiêu kinh tế các phƣơng án bù ..............................................104
Bảng 3- 16. Thông số lộ 371 E1.32 trong trƣớc và sau bù kinh tế ................107
Bảng 3- 17. Vị trí và dung lƣợng bù cố định .................................................109
Bảng 3- 18. Vị trí và dung lƣợng bù đóng cắt ...............................................109
Bảng 3- 19. Trạng thái làm việc của các tụ đóng cắt trong các chế độ .........109
DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2- 1. Sơ đồ xuất tuyến lộ 371 E1.32........................................................35
Hình 2- 2. Sơ đồ mô phỏng lộ 371 E1.32 ........................................................37
Hình 2- 3. Đồ thị phụ tải lộ 371 E1.32 từ ngày 01/01/2014 tới 30/06/2014. ..46
Hình 2- 4. Đồ thị phụ tải lộ 371 E1.32 từ ngày 30/06/2014 tới 31/12/2014. ..47
Hình 2- 5. Đồ thị phụ tải ngày điển hình năm 2014 của lộ 371 E1.32 ............48
Hình 2- 6. Đồ thị phụ tải kéo dài ngày điển hình của lộ 371 E1.32 ................53
Hình 3- 1. Sơ đồ các vị trí bù trung áp .............................................................73
Hình 3- 2. Sơ đồ các vị trí bù hạ áp với dung lƣợng bù 100kVAr/1 vị trí .......78
Hình 3- 3. Sơ đồ các vị trí bù hạ áp với dung lƣợng bù 150kVAr/1 vị trí .......79
Hình 3- 4. Sơ đồ quy hoạch lại vị trí đặt bù ...................................................106
Hình 3- 5. Sơ đồ các vị trí bù tối ƣu sau quy hoạch .......................................108

8


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

MỞ ĐẦU

1. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Quá trình cung cấp điện đƣợc thực hiện thông qua các bƣớc sản xuất,
truyền tải và phân phối. Lƣới điện phân phối (LĐPP) trung áp phân bố rộng khắp
các khu vực lãnh thổ trên cả nƣớc. Tổn thất điện năng trong LĐPP trung áp hàng
năm rất cao, chỉ đứng sau tổn thất lƣới điện hạ thế. Việc lắp đặt thiết bị bù (TBB) để
giảm tổn thất điện năng trong LĐPP và nâng cao chất lƣợng điện năng là thực sự
cần thiết, đem lại hiệu quả kinh tế thiết thực, cải thiện các chỉ tiêu kỹ thuật. Tuy
nhiên để việc bù công suất phản kháng LĐPP đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất thì
phải chọn đúng dung lƣợng bù và vị trí lắp đặt. Ngoài ra do phụ tải thƣờng xuyên
thay đổi nên lựa chọn các phƣơng tiện bù có khả năng điều chỉnh cũng nâng cao
hiệu quả.
Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, nguồn
điện cũng phải đáp đƣợc những đòi hỏi về công suất và chất lƣợng. Vấn đề công
suất phát ra phải đƣợc đƣa đến và tận dụng một cách hiệu quả nhất, không để lãng
phí quá nhiều ảnh hƣởng đến kinh tế là một bài toán đƣợc rất nhiều đề tài nghiên
cứu. Tổn hao công suất là vấn đề ảnh hƣởng đến chất lƣợng nguồn điện và kinh tế,
để giảm nó một trong nhƣng biện pháp khá hiệu quả là bù công suất phản khảng cho
lƣới điện.
Hàng năm các Tổng Công ty Điện lực thƣờng xuyên lập các đề án thiết kế
bổ sung tụ bù trung và hạ áp nhằm làm giảm tổn thất trên lƣới điện phân phối, tuy
nhiên việc lựa chọn vị trí và dung lƣợng còn phụ thuộc nhiều vào cảm tính, chƣa có
tính toán chính xác cho việc lựa chọn này. Để khắc phục những nhƣợc điểm đó đề
tài đi nghiên cứu các phƣơng pháp bù công suất phản kháng, để xác định dung
lƣợng và vị trí bù tối ƣu cho lƣới phân phối, đồng thời luận văn cũng đi nghiên cứu
phần mềm PSS/ADEPT để tính toán dung lƣợng và vị trí bù cho một lƣới điện cụ

thể.

9


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

2. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Nghiên cứu LĐPP có sơ đồ bất kỳ (hình tia, lƣới kín vận hành hở...).
2.2. Phạm vi áp dụng
Lƣới điện phân phối tại tất cả khu vực lãnh thổ trên toàn quốc.
2.3. Áp dụng cụ thể
Áp dụng đối với Lƣới điện phân phối trung áp huyện Thƣờng Tín.
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Đƣa ra lý thuyết chung về bù CSPK, nguyên nhân, mục đích trong việc lựa
chọn dung lƣợng và vị trí bù CSPK.
- Sử dụng phần mềm trong việc tính toán, xác định công suất bù tối ƣu, áp
dụng trên một mô hình lƣới điện cụ thể.
3.2. Tính thực tiễn của đề tài
Đề tài có tính ứng dụng cao trong việc bù CSPK đối với lƣới điện phân phối,
xác định dung lƣợng và vị trí bù tối ƣu nhằm đem lại hiệu quả bù kinh tế.
Tính toán đƣa ra các tiêu chí cụ thể trong việc lựa chọn vị trí và dung lƣợng
bù nhằm đem lại hiệu quả kinh tế tối ƣu. Dễ dàng áp dụng vào LĐPP trên toàn lãnh
thổ Việt Nam nói chung và Công ty Điện lực Thƣờng Tín nói riêng.

10

Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

NỘI DUNG ĐỀ TÀI

CHƢƠNG 1
TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI, NGUYÊN
NHÂN VÀ CÁC GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC

1.1. Tổng quan về tổn thất điện năng
1.1.1. Các nguyên nhân gây ra tổn thất trong HTCCĐ
Sự chênh lệch giữa điện năng do các nguồn điện phát ra và điện năng tiêu thụ
tại các phụ tải gọi là tổn thất điện năng.
Nguyên nhân chính gây tổn thất điện năng là sự tiêu tán năng lƣợng trên các
phần tử có điện trở R khi có dòng điện chạy qua, năng lƣợng tiêu tán này sẽ chuyển
hoá thành nhiệt năng và toả ra môi trƣờng, ngoài ra còn một nguyên nhân nữa gây
tổn thất điện năng đó là do dòng rò và hiện tƣợng phóng điện trong môi trƣờng
không khí đối với lƣới điện cao áp trở lên. Trong hệ thống điện, tổn thất điện năng
truyền tải, phân phối gây ra bởi các thiết bị điện, đƣờng dây tải điện.
Tổn thất điện năng do nhiều nguyên nhân đƣợc chia làm 2 nhóm tổn thất kỹ
thuật và tổn thất kinh doanh.
1.1.1.1. Tổn thất kỹ thuật
Tổn thất kỹ thuật là tổn thất tồn tại do bản chất vật lý của các phần tử trong
hệ thống điện. Tổn thất này phụ thuộc tính chất của dây dẫn và vật liệu cách điện,
điều kiện môi trƣờng, dòng điện và điện áp. Tổn thất kỹ thuật đƣợc chia làm 2 loại:
Tổn thất phụ thuộc dòng điện (phụ thuộc I2): Đó là tổn thất do phát nóng trên
điện trở của máy phát, máy biến áp và dây dẫn. Thành phần này là thành phần tổn

thất chính trong HTĐ.

11


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

Tổn thất trên điện trở của phần tử tỉ lệ với bình phƣơng của dòng điện chạy
qua phần tử đó theo biểu thức P  I 2 .R . Tuy nhiên cũng cần phải xét đến mối
quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở của phần tử bởi vì khi dòng điện tăng lên thì nhiệt
độ của thiết bị cũng tăng.
- Tổn thất phụ thuộc điện áp (U hoặc U2) gồm có:
Tổn thất trong lõi thép của máy biến áp, cuộn áp của công tơ điện: Dạng tổn
thất này thƣờng tỷ lệ xấp xỉ với bình phƣơng của điện áp và bao gồm các thành
phần nhƣ tổn thất do hiện tƣợng từ trễ, tổn thất do dòng điện foucault và tổn thất do
hỗ cảm giữa các phần tử.
Trong hệ thống điện có rất nhiều phần tử có tổn thất không tải nghĩa là khi
đấu nối vào hệ thống điện mà không có dòng điện chạy qua cũng gây nên tổn thất ví
dụ nhƣ động cơ điện, máy biến áp... Điện năng tổn thất trên những phần tử này
đƣợc sử dụng để từ hoá lõi thép, có thể xác định giá trị tổn thất này thông qua
những thí nghiệm không tải. Mặc dù tổn thất không tải bé hơn tổn thất có tải, tuy
nhiên do các thiết bị làm việc liên tục nên lƣợng tổn thất này hàng năm không hề
nhỏ.
Tổn thất do dòng rò điện (tiêu tán qua cách điện, tổn thất vầng quang): Tổn
thất trên cách điện đƣờng dây do xuất hiện dòng rò từ đƣờng dây qua cách điện tiêu
tán xuống đất. Môi trƣờng ô nhiễm, bụi bẩn bám vào cách điện là nguyên nhân gây
gia tăng loại tổn thất này.
Tổn thất vầng quang xuất hiện trên các đƣờng dây truyền tải điện do mất mát

năng lƣợng vào việc ion hóa không khí xung quanh đƣờng dây, tổn thất vầng quang
chủ yếu xuất hiện trên các đƣờng dây cao áp từ 110kV trở lên do điện trƣờng xung
quanh dây dẫn lớn dẫn tới sự phóng điện ra môi trƣờng không khí xung quanh.
Tổn thất kỹ thuật không thể triệt tiêu hoàn toàn đƣợc mà chỉ có thể hạn chế ở
mức độ hợp lý hoặc cho phép.

12


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

1.1.1.2. Tổn thất kinh doanh (còn gọi là tổn thất phi kỹ thuật)
Là tổn thất do sự chênh lệch giữa lƣợng điện năng sử dụng và lƣợng điện
năng đƣợc tính tiền. Sự chênh lệch này là do sai số của thiết bị đo đếm nhƣ công tơ,
máy biến dòng, do những phụ tải không đƣợc tính tiền hoặc do trộm cắp, gian lận
thƣơng mại. Tổn thất phi kỹ thuật phản ánh hiệu quả quản lý điện năng từ khâu sản
xuất, truyền tải và phân phối tới khách hàng. Tổn thất phi kỹ thuật bao gồm các
thành phần chính:
- Tổn thất do sai số của thiết bị đo đếm: Các thiết bị đo đếm bao gồm các
máy biến dòng điện, máy biến điện áp, wattmet, công tơ, các thiết bị hiển thị cơ và
số. Tổn thất điện năng có thể xuất hiện do sai số cũng nhƣ hỏng hóc của các thiết bị
này. Lƣợng tổn thất này có thể khá lớn vì số lƣợng các thiết bị đo đếm đƣợc sử
dụng trong HTĐ là rất nhiều.
- Tổn thất do lỗi trong việc tính toán hóa đơn điện năng tiêu thụ.
- Tổn thất do gian lận, ăn trộm điện của ngƣời sử dụng.
Bên cạnh các nguyên nhân gây ra tổn thất, cũng phải xét đến cả các yếu tố
ảnh hƣởng đến tổn thất. Các yếu tố này không trực tiếp gây nên tổn thất nhƣng lại
ảnh hƣởng nhiều đến trị số của tổn thất.

1.1.2. Các yếu tố ảnh hƣởng tới tổn thất điện năng
T

Tổn thất điện năng xác định theo công thức A   P(t)dt

(1.1)

0

Trong đó P(t) là tổn thất công suất tức thời, do đó tổn thất điện năng đƣợc
xác định từ tổn thất công suất trong một khoảng thời gian.
Tổn thất công suất P đƣợc xác định theo công thức: P  I2 .R

(1.2)

Trong đó:
I : là dòng điện chạy qua thiết bị, dây dẫn;
R: Điện trở của thiết bị, dây dẫn.
Dòng điện truyền tải trên đƣờng dây I 

P
cos .U

13

(1.3)


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

2

 P 
Từ (1.2) và (1.3) ta thu đƣợc: P  
 .R
 cos .U 

(1.4)

Các phụ tải điện có công suất P không đổi, không thể thay đổi công suất phụ tải P
để làm giảm tổn thất điện năng.
Theo trên ta thấy các yếu tố ảnh hƣởng tới tổn thất điện năng:
- Hệ số công suất Cos φ: Hệ số tỷ lệ nghịch với tổn thất điện năng, hệ số này
phụ thuộc vào đặc tính phụ tải, thông thƣờng những phụ tải cần năng lƣợng để từ
hoá lõi thép nhƣ động cơ có hệ số công suất thấp;
- Điện áp U: Điện áp tỷ lệ nghịch với tổn thất điện năng, dựa vào tính chất
này nên để truyền tải điện năng đi xa chúng ta lựa chọn giải pháp nâng điện áp vận
hành để làm giảm tổn thất truyền tải. Việc nâng điện áp vận hành giúp làm giảm tổn
thất tuy nhiên sẽ làm tăng chi phí đầu tƣ cách điện và ngƣợc lại, do đó để chọn đƣợc
cấp điện áp truyền tải phù hợp cần dựa vào các yếu tố nhƣ khoảng cách truyền tải
và công suất truyền tải. Trong một cấp điện áp truyền tải có thể sử dụng các biện
pháp nhằm làm tăng điện áp truyền tải (không quá giới hạn cho phép) để làm giảm
tổn thất điện năng.
- Điện trở R: Điện trở R tỷ lệ thuận với tổn thất công suất, tăng tiết diện dây
dẫn tới giảm tổn thất điện năng nhƣng làm tăng vốn đầu tƣ và ngƣợc lại, do đó để
lựa chọn tiết diện dây dẫn phù hợp cần căn cứ vào công suất truyền tải.
- Ngoài các yếu tố trên tổn thất điện năng còn phụ thuộc vào biểu đồ phụ tải,
với cùng một sản lƣợng điện năng tiêu thụ nhƣ nhau trong một khoảng thời gian,

nếu đồ thị phụ tải càng bằng phẳng thì tổn thất điện năng càng thấp.
1.1.3. Các biện pháp làm giảm tổn thất điện năng
Các biện pháp làm giảm tổn thất điện năng có thể chia làm 2 nhóm:
1.1.3.1. Các biện pháp đòi hỏi vốn đầu tƣ
Gồm các biện pháp:

14


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

- Bù kinh tế trong lƣới điện phân phối:
Biện pháp này nhằm nâng cao hệ số Cos φ. Bằng cách lựa chọn vị trí và dung lƣợng
bù tối ƣu để đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
- Tăng tiết diện dây dẫn đƣờng dây hiện có:
Biện pháp này nhằm làm giảm điện trở đƣờng dây R. Việc tăng tiết diện dây dẫn sẽ
làm giảm điện trở dây dẫn do đó làm giảm tổn thất điện năng do phát nhiệt trên
đƣờng dây.
Hoàn thiện cấu trúc lƣới để có thể vận hành với tổn thất nhỏ nhất, làm thêm
điểm cắt lƣới, đƣờng dây điện nối...:
Việc vận hành linh hoạt lƣới điện là rất cần thiết để giảm tổn thất điện năng
trên đƣờng dây. LĐPP là lƣới kín vận hành hở, phƣơng thức vận hành bình thƣờng
là lƣới điện hình tia, tuy nhiên có những mạch vòng cấp hỗ trợ giữa các đƣờng dây
thực hiện đóng cắt bằng cầu dao phụ tải, máy cắt để vận hành linh hoạt khi sự cố
xảy ra. Có thể cắt chuyển một đoạn đƣờng dây từ lộ này sang lộ khác.
- Thay thế lƣới điện có điện áp thấp bằng lƣới điện điện áp cao hơn. Ví dụ
thay lƣới điện 10kV bằng lƣới điện 22kV:
Biện pháp này nhằm nâng điện áp làm việc U, là biện pháp giảm tổn thất rất đáng

kể bởi trị số tổn thất tỉ lệ nghịch với bình phƣơng của điện áp làm việc:

P  3RI 2 

P 2  Q2
R
U2

1.1.3.2. Các biện pháp không đòi hỏi vốn đầu tƣ
- Vận hành kinh tế trạm biến áp có nhiều máy biến áp:
Tổn thất điện năng trong máy biến áp chia làm 2 phần là tổn thất không tải và tổn
thất có tải. Tổn thất không tải không phụ thuộc vào tình trạng mang tải của MBA,
Tổn thất có tải phụ thuộc vào tình trạng mang tải của MBA. Trong vận hành TBA
từ 2 MBA trở lên có thể tính toán vận hành 1 hoặc 2 MBA vào các thời điểm khác
nhau tùy theo dòng điện làm việc để giảm tổn thất trong TBA là thấp nhất.
- Vận hành kinh tế lƣới điện trung, hạ áp nếu cấu trúc của chúng cho phép.

15


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

- Phân bố tối ƣu công suất phản kháng trong hệ thống điện làm cho dòng
công suất phản kháng vận chuyển hợp lý trên các đƣờng dây.
- Chọn đúng công suất máy biến áp phù hợp với yêu cầu của phụ tải, tránh
hiện tƣợng máy biến áp quá non tải.
- Điều chỉnh điện áp tại máy biến áp.
Các máy biến áp trong HTĐ hầu hết đều có khả năng điều chỉnh điện áp bằng

cách thay đổi đầu phân áp. Việc thay đổi đầu phân áp cho phép lựa chọn điện áp
làm việc tối ƣu cho đƣờng dây tải điện (ở mức cao giới hạn trong mọi chế độ tải)
nhờ đó giảm đƣợc tổn thất. Ngoài ra, thay đổi đầu phân áp còn làm thay đổi sự phân
bố công suất phản kháng trong lƣới, nếu có phƣơng pháp điều khiển tối ƣu cũng có
thể giảm đƣợc trị số tổn thất xuống đến mức thấp nhất.
Bảo quản tốt lƣới điện để hạn chế rò điện, kịp thời phát hiện các điểm rò điện
lớn và khắc phục.
1.2. Giảm tổn thất bằng cách sử dụng các phƣơng tiện bù
Khi lƣới điện đã đƣợc vận hành, do những điều kiện khác nhau về vốn đầu tƣ khi
xây dựng, về lịch sử phát triển và hình thành lƣới, quá trình tăng trƣởng phụ tải ... tỉ
lệ tổn thất rất khác nhau. Ngoài biện pháp cải tạo nâng cấp tiết diện đƣờng dây, máy
biến áp, trang thiết bị (mà thƣờng rất bị hạn chế) các biện pháp phụ thêm để giảm
tổn thất khi vận hành thƣờng đem lại hiệu quả đáng kể. Các biện pháp có thể kể đến
nhƣ:
- Lắp đặt thiết bị bù và điều khiển thiết bị bù (nếu có điều kiện);
- Trang bị các bộ điều áp dƣới tải và thiết bị tự động điều áp dƣới tải;
- Tạo các mạch vòng cung cấp dạng lƣới kín vận hành ở và điều khiển điểm
cắt ...
Biện pháp phổ biến và hiệu quả cao phải kể đến là bù kinh tế. Thực chất đó là cách
lắp đặt thiết bị bù tối ƣu theo chỉ tiêu hiệu quả kinh tế. Khi lắp đặt thiết bị bù vào
những vị trí hợp lí, chi phí cho tổn thất điện năng hàng năm giảm đƣợc nhiều trong
khi vốn đầu tƣ không lớn. Nếu 2 đến 3 năm vốn đầu tƣ đã đƣợc thu hồi thì việc đặt

16


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

thiết bị bù đƣợc coi là có hiệu quả. Trong trƣờng hợp này việc lựa chọn vị trí và
dung lƣợng bù tỏ ra quan trọng.
Luận văn đi sâu tìm hiểu về biện áp bù tối ƣu công suất phản kháng trong
LĐPP nhằm đạt hiệu quả cao trong vận hành theo mục tiêu giảm tổn thất điện năng
cho lƣới điện.
1.2.1. Mục tiêu và lợi ích bù công suất phản kháng
Mục tiêu:
Giảm đƣợc tổn thất công suất trong mạng điện.
Ta có tổn thất công suất trên đƣờng dây đƣợc xác định theo công thức:
ΔP =

P 2 + Q2
P2
Q2
R
=
R
+
R = ΔP(P) + ΔP(Q)
U2
U2
U2

Khi giảm Q truyền tải trên đƣờng dây, ta giảm đƣợc thành phần tổn thất công suất
∆P(Q) do Q gây ra.
Giảm đƣợc tổn thất điện áp trong mạng điện
Tổn thất điện áp đƣợc xác định theo công thức:

ΔU =

PR + QX
P
Q
= R + X = ΔU(P) + ΔU(Q)
U
U
U
Khi ta giảm Q truyền tải trên đƣờng dây, ta giảm đƣợc thành phần ∆U(Q) do

Q gây ra. Từ đó nâng cao chất lƣợng điện áp cho lƣới điện.
Tăng khả năng truyền tải của đƣờng dây và máy biến áp.
Khả năng truyền tải của đƣờng dây và máy biến áp phụ thuộc vào điều kiện
pháp nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng. Dòng điện chạy trên
dây dẫn và máy biến áp đƣợc tính nhƣ sau:

I=

P 2 + Q2
3U

Từ công thức trên cho thấy với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của
đƣờng dây và máy biến áp (tức I = const) chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải
CSTD P của chúng bằng cách giảm CSPK Q mà chúng phải tải đi. Vì thế khi vẫn

17


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

giữ nguyên đƣờng dây và máy biến áp, nếu giảm lƣợng Q phải truyền tải thì khả
năng truyền tải của chúng sẽ đƣợc tăng lên, góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả
năng phát điện của máy phát điện…
Việc bù CSPK ngoài việc nâng cao hệ số công suất cosφ còn đƣa đến hiệu
quả là giảm đƣợc chi phí kim loại màu tức giảm đƣợc tiết diện dây dẫn…nên tiết
kiệm đƣợc chi phí đầu tƣ xây dựng lƣới điện. Giảm đƣợc chi phí sản xuất điện
năng…
Lợi ích
- Tăng hệ số cosφ.
- Giảm tổn thất điện năng tiêu hao trên đƣờng dây.
- Giảm độ sụt áp và cải thiện việc điều chỉnh điện áp.
- Giảm công suất phát tại các nhà máy.
- Giảm dung lƣợng các trạm biến áp.
- Giảm công suất truyền tải.
…
1.2.2. Các phƣơng tiện bù CSPK
1.2.2.1. Máy bù đồng bộ
Các máy bù đồng bộ có thể làm việc cả ở chế độ quá kích thích và thiếu kích
thích. Khi quá kích thích các máy bù đồng bộ phát ra công suất phản kháng bằng
công suất bù dao động: Qbp = Qbdđ. Trong chế độ thiếu kích thích các máy bù tiêu
thụ công suất phản kháng Qbt = 0,5Qbdđ, do đó có thể dẫn đến tăng tổn thất điện áp
trong mạng và giảm tổn thất điện áp ở các hộ tiêu thụ.
Điều chỉnh điện áp bằng máy bù đồng bộ có thể áp dụng chỉ trong trƣờng
hợp các trạm khu vực không có máy biến áp điều chỉnh dƣới tải.
- Ƣu điểm:
+ Máy bù có thể phát ra hay tiêu thụ CSPK, tụ điện chỉ phát ra CSPK.

18

Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

+ Máy bù đồng bộ có thể điều chỉnh trơn còn tụ điện điều chỉnh theo từng
cấp.
- Nhƣợc điểm:
+ Vận hành phức tạp, đắt tiền, tuổi thọ ngắn, dễ hƣ hỏng (khi bị ngắn mạch,
quá áp), tiếng ồn lớn.
1.2.2.2. Bù tĩnh
Đối với lƣới điện trung áp thƣờng giải bù công suất phản kháng ở mỗi cụm
nhỏ thƣờng từ 300 kVAr đến 600 kVAr nên thƣờng dùng tụ điện tĩnh để bù.
Tụ điện tĩnh có suất đầu tƣ bé và không phụ thuộc công suất đặt, thời gian
thiết kế và thi công nhanh, chi phí vận hành bảo dƣỡng thấp, vị trí lắp đặt rất linh
hoạt, có thể đặt gần phụ tải, vận hành đơn giản, ít sự cố, nâng cấp mở rộng dễ dàng.
Lƣới phân phối có nhu cầu công suất phản kháng, thƣờng dùng tụ điện tĩnh
mắc song song với đƣờng dây để cung cấp công suất phản kháng, hay dòng điện
nhằm chống lại thành phần lệch pha của dòng điện yêu cầu do tải cảm. Nghĩa là bù
ngang làm thay đổi đặc tính của một tải cảm do nó phát ra dòng điện sớm pha chống
lại thành phần chậm pha của dòng tải phản kháng tại vị trí đặt tụ bù. Khi thực hiện
bù ngang trên đƣờng dây thì độ lớn của dòng điện nguồn có thể giảm đi, hệ số công
suất đƣợc cải thiện và do đó sự sụt áp giữa nơi phát và nơi nhận cũng giảm theo.
- Ƣu điểm:
+ Chi phí tính theo một VAr của tụ điện rẻ hơn máy bù đồng bộ, ƣu điểm này
càng nổi bật khi dung lƣợng càng tăng.
+ Tổn thất công suất tác dụng trong tụ điện rất nhỏ, khoảng 0,05 đến 0,1
W/kVAr tùy theo công suất định mức của máy.
+ Tụ điện lắp đặt đơn giản, có thể phân ra nhiều cụm để lắp rải trên lƣới phân
phối, hiệu quả là cải thiện tốt hơn đƣờng cong phân bố điện áp. Không cần ngƣời

theo dõi, vận hành. Việc bảo dƣỡng sửa chữa đơn giản.
- Nhƣợc điểm: tăng vốn đầu tƣ, có tổn thất phụ (tuy nhỏ).

19


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

1.2.2.3. Động cơ đồng bộ, Động cơ không đồng bộ rôto dây quấn đƣợc đồng bộ
hóa
Động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải và dòng kích từ điều chỉnh quá
kích thích sẽ sinh ra công suất phản kháng, cũng chính là nguyên lý làm việc của
máy bù đồng bộ.
Động cơ không đồng bộ: Khi cho dòng một chiều vào rôto của động cơ
không đồng bộ dây quấn, động cơ sẽ làm việc nhƣ một động cơ đồng bộ với dòng
điện vƣợt trƣớc điện áp. Do đó nó có khả năng sinh ra CSPK cung cấp cho mạng.
Nhƣợc điểm của loại động cơ này là tổn thất công suất khá lớn (0,02 ÷ 0,08)
kW/kVAr, khả năng quá tải kém. Vì vậy động cơ này chỉ đƣợc phép làm việc với
75% công suất định mức.
Vì những nhƣợc điểm trên, nên động cơ này chỉ đƣợc dùng khi không có sẵn
các thiết bị bù khác.
1.2.2.4. Bù cố định và điều chỉnh theo chế độ làm việc
Bù cố định: Đây là phƣơng pháp bù chung cho mọi chế độ của phụ tải, tức là
lắp đặt thiết bị bù đấu cố định vào lƣới phân phối và đƣợc tính toán sao cho thoả
mãn mọi chế độ vận hành. Phƣơng pháp này khi đƣa vào vận hành thì không thể
điều chỉnh đƣợc dung lƣợng bù. Ở phƣơng pháp này có suất đầu tƣ rất thấp, ít sự cố,
nhƣng nó chỉ đƣợc tính toán dung lƣợng bù ở chế độ cực tiểu để tránh hiện tƣợng
quá bù.

Bù điều chỉnh: Là điều chỉnh đƣợc dung lƣợng bù cho từng chế độ vận hành
khác nhau, nghĩa là các thiết bị bù có thể thay đổi đƣợc khả năng làm việc theo yêu
cầu của từng thời điểm khác nhau của tải, có thể điều chỉnh đƣợc công suất. Bù
công suất phản kháng theo phƣơng pháp này thì khả năng đáp ứng đƣợc nhu cầu
công suất phản kháng của tải ở mọi chế độ làm việc khác nhau, nhƣng nó có suất
đầu tƣ rất cao và có thể xảy ra sự cố.
Hiện nay, lƣới phân phối điện vận hành có hệ số Pmin/Pmax rất thấp chính vì
vậy mà cần phải kết hợp cả bù cố định và bù điều chỉnh. Một bộ phận tính toán để

20


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

bù một lƣợng cố định cực tiểu cho mọi chế độ vận hành. Bộ phận bù điều chỉnh
đƣợc thì nối với thiết bị điều khiển để thay đổi đƣợc dung lƣợng bù, nhằm đáp ứng
CSPK cho các chế độ khác nhau của lƣới.
Ngành điện phân phối đủ điện, với chất lƣợng cho phép và thoả mãn tính
kinh tế cho các hộ tiêu thụ là mục tiêu và cũng là nhiệm vụ quan trọng. Nhƣng lợi
ích về kinh tế và kỹ thuật luôn mâu thuẫn với nhau vì vậy mà nhiệm vụ thiết thực
nhất của ngành điện phải giải quyết bài toán kinh tế - kỹ thuật nhằm tối ƣu các mục
tiêu đặt ra. Lựa chọn phƣơng án tối ƣu thƣờng đƣợc tiến hành nhờ các phƣơng pháp
toán học và có xét tới các giả thiết gần với điều kiện thực tế giúp tính toán các chỉ
tiêu kinh tế để xây dựng các mục tiêu sát thực có xét đến các chỉ tiêu kinh tế để xây
dựng các hàm mục tiêu có xét đầy đủ giá trị theo thời gian của dòng tiền tệ cho các
phƣơng án.
1.3. Hiệu quả giảm tổn thất bằng biện pháp bù CSPK
Khi CSPK đƣợc cung cấp từ các nhà máy điện, mỗi phần tử hệ thống: máy

phát, máy biến điện áp đƣờng dây, thiết bị bảo vệ ... phải gia tăng dung lƣợng công
suất truyền tải. Bù CSPK có thể làm giảm nhẹ các điều kiện này bằng cách giảm
nhu cầu CSPK từ nó cho các máy phát. Các dòng điện đƣợc giảm nhẹ từ vị trí lắp
đặt bù đến các máy phát. Kết quả là giảm tổn thất công suất, giảm tổn thất điện áp
trên đƣờng dây và trạm biến áp.
Lợi ích có thể đạt đƣợc do việc bù CSPK là:
- Giảm công suất phát tại các nhà máy
- Giảm công suất truyền tải
- Giảm dung lƣợng các trạm biến áp
- Giảm đƣợc công suất tác dụng yêu cầu ở chế độ cực đại của hệ thống điện
(do giảm ∆P), vì vậy giảm đƣợc dự trữ công suất tác dụng của hệ thống điện.
- Cải thiện hệ số công suất
- Giảm tổn thất điện năng (tổn thất đồng)
- Giảm độ sụt áp và cải thiện việc điều chỉnh điện áp

21


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

- Giảm công suất trên các xuất tuyến và các phần tử liên quan
- Trì hoãn hoặc giảm bớt chi phí mở rộng nâng cấp lƣới điện
- Tăng doanh thu do việc cải thiện điện áp
1.4. Tổng quan về mô hình và phƣơng pháp bù kinh tế trong LĐPP
Trƣớc hết cần phân biệt bài toán bù trong lƣới điện truyền tải (LĐTT) và
LĐPP. Với LĐTT bài toán bù thƣờng đƣợc đặt ra hơn đó là bù nhằm đảm bảo điện
áp nút, bù nhằm nâng cao giới hạn ổn định, còn đƣợc gọi là bù kĩ thuật. Bài toán bù
kinh tế ít đƣợc đặt ra hoặc chỉ đƣợc đặt ra nhƣ một khả năng kết hợp với bù kỹ

thuật. Vấn đề là ở chỗ tỉ lệ tổn thất trong LĐTT tƣơng đối thấp (2-4)% lại có rất
nhiều nguồn CSPK (máy phát, các đƣờng dây cao áp với CSPK tự nhiên).
Ngƣợc lại trong LĐPP tỉ lệ tổn thất khá cao (>5%), có khi tới vài chục phần
trăm nhƣ một số khu vực lƣới điện Việt Nam. Lƣới hình tia xa nguồn, nhận CSPK
từ LĐTT qua trạm trung gian thƣờng rất hạn chế. Công suất điện dung tự nhiên do
các đƣờng dây trung áp sinh ra không đáng kể. Trong trƣờng hợp này bù CSPK sẽ
giảm nhanh tổn thất do không phải truyền tải. Vấn đề là vị trí đặt bù có hiệu quả rất
khác nhau nên bài toán tìm vị trí và dung lƣợng bù tối ƣu có ý nghĩa lớn. Các bài
toán đƣợc đặt ra theo một số dạng khác nhau.
1.4.1. Bài toán bù kinh tế với hàm mục tiêu tối ƣu hàm lợi nhuận
Về lí thuyết, bài toán bù kinh tế cần đƣợc thiết lập theo hàm mục tiêu (HMT)
là lợi ích thu đƣợc khi đặt bù (bao gồm tổng lợi thu đƣợc trừ đi các chi phí do đặt
bù) xét đến hiệu quả tác động của dòng tiền tệ, qui về hiện tại (NPV). Trong trƣờng
hợp chung HMT có thể bao gồm các thành phần sau:
1.4.1.1. Thành phần lợi ích Z1 thu đƣợc do giảm tổn thất điện năng hàng năm
sau khi đặt thiết bị bù
Thành phần này thƣờng đƣợc chia ra với thành phần do giảm tổn thất trên các
nhánh đƣờng dây ZD1 của LĐPP và thành phần do giảm tổn thất trong máy biến áp
phân phối ZB1. Việc phân chia này là cần thiết bởi thời gian tổn thất không giống

22


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

nhau (thành phần không tải của MBA tồn tại suốt thời gian vận hành) biểu thức tính
khác nhau.
1.4.1.2. Thành phần chi phí do lắp đặt thiết bị bù Z2

Thành phần này kể đến vốn đầu tƣ mua thiết bị bù (tỉ lệ với dung lƣợng bù) và
chi phí không đổi V0 (cho mặt bằng, xây dựng, lắp đặt ..., thƣờng rất ít thay đổi theo
dung lƣợng).
Z2 = Σ[V0j+( K0j + Ne.Cbtj).Qbj]
Trong đó:
+ K0 là suất đầu tƣ tụ bù [đ/kVAr], phụ thuộc cấp điện áp và loại bù cố định
hay điều chỉnh.
+ Cbt là suất chi phí bảo trì hàng năm của tụ bù tại nút j [đ/kVAr.năm], chi
phí này chỉ có thể lấy gần đúng (mỗi năm khoảng 3% nguyên giá tài sản cố định của
trạm bù, khi đó Cbt = 3%.q0) ;
+ Thành phần V0 phụ thuộc điều kiện cụ thể của trạm, thƣờng có trị số nhỏ
có thể bỏ qua.
1.4.1.3. Thành phần chi phí cho tổn thất bên trong bản thân thiết bị bù Z3
Z3 =  Pb.T.g.Ne.Qbj .
Trong đó:  Pb là suất tổn thất công suất bên trong tụ bù [kW/kVAr];
T - thời gian làm việc của thiết bị bù;
g - giá bán điện bình quân.
Trong các biểu thức trên, Ne là hệ số qui đổi chi phí về hiện tại theo dòng
tiền tệ. Nó cũng nằm trong biểu thức cụ thể của thành phần lợi ích Z1.
Ngoài các thành phần trên, nếu kể hết các lợi ích đặt bù trong LĐPP ngƣời ta
còn đƣa ra các biểu thức tính lợi ích trên lƣới truyền tải và trạm trung gian. Tuy
nhiên, các thành phần này thƣờng đƣợc bỏ qua do khi tính toán xác định vị trí và
dung lƣợng bù tối ƣu chúng đƣợc coi là tƣơng đƣơng giữa các phƣơng án.

23


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

Nhận xét: mô hình bài toán vừa nêu có ý nghĩa chủ yếu về phƣơng diện lí
thuyết, rất khó thực hiện trong thực tế. Khó khăn chủ yếu là việc thiết lập biểu thức
giải tích cho thành phần Z1. Chúng chỉ dễ dàng thực hiện cho các sơ đồ đơn giản
(một nhánh) để đƣa ra biểu thức trị số bù tối ƣu. Với sơ đồ hình tia một vị trí bù,
biểu thức đã khá phức tạp và cần chấp nhận các giả thiết gần đúng. Chẳng hạn, với
sơ đồ hình tia đặt bù vào nút j ta có biểu thức tính độ giảm tổn thất (xem chƣơng
sau):

Ri
2Qi Qbj  Q2bj  và Q   X2i 2Qi Qbj  Q2bj 
2
iD U i
iD U i

P  

(1.1)

Với:
Qi, Ui là CSPK và điện áp cuối các nhánh i [kVAr], [kV];
Ri, Xi là điện trở và điện kháng tại nhánh i (  );
D là đƣờng đi từ nguồn (trạm TG) đến nút j qua các nhánh.
Nhƣ vậy, khi thiết lập biểu thức để đƣa vào mô hình, ngoài Qbj là biến, các
giá trị Qi và Ui cần phải đƣợc cho trƣớc. Chúng là các thông số chế độ của lƣới chỉ
có thể tính đƣợc gần đúng theo sơ đồ và trị số phụ tải các nút.
Một khó khăn khác khi xét đến yếu tố tiền tệ, để qui đổi lợi ích và chi phí về
hiện tại cần phải phân chia vốn đầu tƣ và lợi ích thu đƣợc theo dòng thời gian. Điều
này làm tăng đáng kể mô hình bài toán.
Do những khó khăn trên, mô hình vừa nêu rất ít đƣợc áp dụng thực tế.

1.4.2. Bài toán bù kinh tế với hàm mục tiêu cực tiểu hàm chi phí tính toán
Hàm mục tiêu trong trƣờng hợp này đƣợc sử dụng ở dạng cực tiểu hàm chi
phí tính toán Z:
Z = αV+C = Z1+Z2+Z3 => Min

(1.2)

- Thành phần Z1 là chi phí vốn đầu tƣ qui đổi (qui cho 1 năm tính toán):
Z1 = ΣαVj = ΣαK0j.Qbj .
Ở đây hệ số thu hồi vốn đầu tƣ tiêu chuẩn α = 1/Tđm thƣờng đƣợc tính với thời gian
tƣơng đối ngắn, Tđm = (2-3) năm để đảm bảo thiết bị bù có hiệu quả cao. Cách qui

24


Luận văn cao học

GVHD: GS.TS LÃ VĂN ÚT

đổi này không xét đến ảnh hƣởng của dòng tiền tệ, tuy nhiên có thể chấp nhận đƣợc
nếu coi các dự án bù đƣợc xét trong khoảng thời gian ngắn. Sớm đƣợc quy hoạch lại
do sự phát triển nhanh của phụ tải.
- Thành phần chi phí tổn thất trong bản thân thiết bị bù trong suốt thời gian vận
hành (T=8760h):
Z2 = Σ  Pb.T.g.Qbj .
- Thành phần chi phí tổn thất toàn lƣới xét đến ảnh hƣởng của thiết bị bù Z3.
Cũng nhƣ trên Z3 bao gồm tổn thất trên các nhánh đƣờng dây và trong các máy biến
áp. Biểu thức tính toán trong trƣờng hợp chung (có nhiều vị trí bù) là rất phức tạp,
cũng chỉ có thể biểu diễn gần đúng. Chẳng hạn, tổn thất công suất tác dụng trên một
nhánh có xét ảnh hƣởng của dung lƣợng bù (nằm trên tuyến đƣờng đi từ nguồn đến

nút đặt bù):

Pi 

Pi2  (Qi  Q bj ) 2
U i2

Ri.

(1.3)

Trong đó, Pi, Qi, Ui phân bố công suất và điện áp cuối nhánh i (khi chƣa bù).
Khi chuyển sang biểu thức chi phí, cần nhân với thời gian tổn thất công suất lớn
nhất τ và giá bán điện bình quân g.
Mô hình thuộc về bài toán quy hoạch phi tuyến. So với hàm mục tiêu là hàm
lợi nhuận, bài toán có dạng đơn giản hơn. Có thể áp dụng trực tiếp các phƣơng pháp
quy hoạch toán học để giải bài toán. Tuy nhiên, mô hình cũng có những nhƣợc điểm
khi áp dụng, đặc biệt khi số nút xét đặt bù lớn (về lí thuyết là cho tất cả các nút).
Trong các trƣờng hợp này mô hình bài toán khá công kềnh, trong khi dung lƣợng bù
tối ƣu nhận đƣợc lại bị phân bố rải rác, không phù hợp với thực tế. Cũng rất khó
đƣa thêm các điều kiện phụ vào mô hình (giới hạn công suất, hạn chế mặt bằng...).
1.4.3. Bài toán bù kinh tế theo thời gian thu hồi vốn định mức
Hàm mục tiêu của bài toán đƣợc lựa chọn ở dạng sau:
Z = Z1+Z2 -ΔC

(1.4)

25