Tính toán chế độ làm việc của hệ thống điện

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

-----------------LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC
CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN

NGÀNH : MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN
MÃ SỐ :

SAVAY BOUNPHENG
Ng−êi h−íng dÉn khoa häc : TS.

§INH QUANG HUY

Hµ NéI-2008


Tài Liệu tham khảo
1. GS TS Lã Văn út. Tính toán Phân tích các chế độ của hệ thống điện.
Hà Nội 2000.
2. PGS. TS. Trần Bách . Lới điện và Hệ thống điện (Tập 1 ). Nhà Xuất
Bản Khoa học và Kỹ thụât , Nà Nội , 2004.
3. PGS. TS. Trần Bách . Lới điện và Hệ thống điện (Tập 2 ). Nhà Xuất
Bản Khoa học và Kỹ thụât , Nà Nội , 2005.
4. PGS. TS. Trần Bách . Lới điện và Hệ thống điện (Tập 3 ). Nhà Xuất
Bản Khoa học và Kỹ thụât , Nà Nội , 2006.
5. TS. Trần Quang Khánh. Mạng điện.Tính chế độ xác lập của mạng và hệ
thống điện phức tạp. Nhà Xuất Bản Khoa học và Kỹ thụât , Nà Nội ,
2007.

6. TS.Nguyễn Văn Đạm . Mạng Lới điện . Nhà Xuất Bản Khoa học và Kỹ
thụât , Nà Nội , 2002.
7. TS.Nguyễn Văn Đạm . Mạng Lới điện . Nhà Xuất Bản Khoa học và Kỹ
thụât , Nà Nội , 2005.
8. TS.Nguyễn Văn Đạm . Mạng Lới điện . Nhà Xuất Bản Khoa học và Kỹ
thụât , Nà Nội , 2000.
9. TS.Đỗ Xuân Khôi .Tính toán phân tích hệ thống điện . Nhà Xuất Bản
Khoa học và Kỹ thụât , Nà Nội , 2000.


MC LC

Trang

Phần mở u
1. Giới thiệu....1
CHNG 1: TNG QUAN V H THNG IN CA LO....3
1.1 Tình hình phát triển hệ thống điện Lào .....3
1.2 Giới thiu chung v hệ thống điện Viêng chăn..3
1.3 Hệ thống đờng dây truyền tải...5
1.4 Dự án đang xây dựng hiện nay...7
1.5 D ỏn ang chun b xõy dng trong tng lai..8
1.6 Sn xut v phõn phi....8
1.7 Mua, nhập điện năng...9
1.8 Tổn thất điện năng...9
1.9 Thng k sn xut, mua nhp, bỏn xut nc ngoi v cung cp
in nng trong nc10
CHNG 2: Lí THUY T TNH TON CH XC LP
H THNG IN12
2.1 Tm quan trng ca bi toỏn gii tớch li in.12

2.1.1 Gii thiu chung v k thut tớnh toỏn h thng in...14
2.1.2 Mt s vn cn quan tõm trong ch xỏc lp....15
2.2 Mụ hỡnh cỏc phn t trong bi toỏn gii tớch li in.16
2.2.1 Mụ hỡnh li in chun...16
2.2.2 Mụ hỡnh ng dõy ti in..18
2.2.3 Mụ hỡnh mỏy bin ỏp in lc...23
2.2.3.1 Mỏy bin ỏp iu chnh di ti diu chnh mụ dun..24
2.2.4 S thay th ca cỏc tht b bự (khỏng in v t in).29
2.3 Gii tớch ch xỏc lp.31
2.3.1 Lý thuyt chung.31
2.3.2 H phng trỡnh cõn bng dũng nỳt..31


2.3.3 Ma trn tng dn nỳt cho nhỏnh n gin37
2.3.4 H phng trỡnh cõn bng dũng nỳt cho li in phc tp....39
2.3.5 Mụ hỡnh cõn bng cụng sut nỳt...45
CHNG 3: CC PHNG PHP GII TCH CH XC LP
H THễNG IN52
3.1 Phng phỏp Gauss - Seider .52
3.1.1 C s toỏn hc .52
3.1.2 p dng phng phỏp Gauss - Seidel cho
bi toỏn gii tớch ch xỏc lp..54
3.1.3 Tc hi t ca phng phỏp Gauss - Seidel. C s v
kinh nghim ci t h s gia túc trong phộp lp.59
3.2 Phng phỏp Newton - Raphson...60
3.2.1 C s toỏn hc...60
3.2.2 p dng phng phỏp Newton Raphson cho
thi toỏn gii tớch ch xỏc lp.....62
3.2.3 C s lý thuyt v ỏp dng phng phỏp tỏch bin
nhanh cho bi toỏn gii tớch ch xỏc lp.71

3.3 Cỏc phng trỡnh dũng in v cụng sut trờn cỏc nhỏnh.76
CHNG 4: SO SNH HAI PHNG PHP
NEWTON - RAPHSON V GAUSS SEIDEL.........................80
4.1 So sỏnh hai phng phỏp ...80
4.2 Kt lun...82
CHNG 5: Sử dụng chơng trình tính toán chế độ xác lập

hệ thống điện Lào .........83
5.1 Cấu trúc chơng trình tính toán chế độ xác lập..83
5.1.1 Số liệu đầu vào.83
5.1.2 Tính toán và xử lý số liệu.86


5.1.2.1 Sơ đồ khối phơng pháp Gauss - Seidel tính
chế độ xác lập của hệ thống điện89
5.2 Sử dụng chơng trình tính toán chế độ xác lập

hệ thống điện Lào..92
5.2.1 Cu trỳc ca ct hệ thống ti Viờng Chn...92
5.2.1.1 Số liệu nhánh....93
5.2.1.2 Số liệu thông số kỹ thuật của máy biến áp
ba pha hai cuộn dây.95
5.3 Số liệu vào chơng trình...96
5.4 Kết quả tính chế độ xác lập của hệ thống điện Lào......98
Các kết quả đạt đợc của luận văn ..102


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

Phần mở đầu

1. Giới thiệu.
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế Lào,
vấn đề phát triển hệ thống điện cũng đợc phát triển nhanh chóng. Các nguồn
điện, đờng dây tải điện, trạm biến áp đợc phát triển và xây dựng nhiều hơn,
các thiết bị cũ, lạc hậu trong hệ thống điện dần dần đợc thay thế bởi các
thiết bị hiện đại có khả năng tự động, thích nghi cao. Đặc biệt công tác vận
hành, điều khiển, hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ càng đợc quan tâm hơn.
Để thực hiện đợc các chức năng nêu trên, trớc tiên chúng ta phải nhận
dạng về hệ thống điện, phân tích tính toán các thông số chế độ hoạt động của
nó,trên cơ sở đó áp dụng để thực hiện các bài toán khác nh: Nghiên cứu Quy
hoạch, thiết kế, vận hành hệ thống điện, tối u hoá chế độ làm việc, tính toán
ổn định và nghiên cứu các sự cố.
Luận văn: Nghiên cứu bài toán tính toán chế độ xác lập của hệ thống
điện là một trong những nghiên cứu cơ sở để nghiên cứu các bài toán khác
về hệ thống điện.
1- Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài.
- Nghiên cứu các phơng pháp lặp để giải hệ phơng trình phi tuyến
mô tả chế độ của hệ thống điện

- Tìm hiểu cách sử dụng chơng trình tính toán chế độ xác lập bằng
ngôn ngữ lập trình Delphi để tính toán chế độ xác lập hệ thống điện
của Lào.
2- Tóm tắt nội dung của luận văn
Nội dung chính của luận văn bao gồm các phần nh sau:
Chơng1: Tổng quan về hệ thống điện của Lào, giới thiệu đôi nét về sự
phát triển hệ thống điện Lào.
Chơng 2: Lý thuyết tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện.
Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 1


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

Chơng 3: Các phơng pháp giải tích chế độ xác lập của hệ thống điện.
Chơng 4: So sánh hai phơng pháp Newton-Raphson và Gauss-Seidel
tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện.
Chơng 5: Sử dụng chơng trình tính chế độ xác lập hệ thống điện Lào.
Kết luận.

Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 2


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

CHƯƠNG 1
Tổng quan về hệ thống điện của Lào
1.1 Tình hình phát triển hệ thống điện Lào.
Điện năng ngày càng đợc sử dụng rộng rãi và đóng vài trò rất quan
trọng trong mọi lĩnh vực đời sống, kinh tế, xã hội của Lào.
Đất nớc Lào có nhiều núi cao và hệ thống sông ngòi, đó là điều kiện
tốt, tiềm năng rất lớn, thích hợp cho việc phát triển, xây dựng các nhà máy thủy

điện trên toàn đất nớc. Nhận thức đợc điều đó, Đảng, nhà nớc Lào có kể
hoạch khảo sát và xây dựng nhiều nhà máy thủy điện từ miền Bắc đến miền
Nam để cung cấp điện năng cho phụ tải tiêu thụ đang tăng trởng và một phần
để xuất khẩu.
Cùng với sự phát triển nguồn điện, lới điện cũng đợc phát triển và mở
rộng mạnh mẽ về cấp điện áp vận hành, cũng nh bán kính cung cấp điện.
Hiện nay công ty điện lực Lào có quy hoạch phát triển và mở rộng mạng lới
điện để cung cấp điện năng cho nhu cầu phát triển kinh tế của đất nớc. Hệ
thống truyền tải điện cao áp ở Lào đã vận hành ở cấp điện áp 115 kV có tổng
chiều dài 1.610 km. Điện năng đợc sản xuất từ các nhà máy thuỷ điện Nam
Ngum , Nam Leuk , Nam Mang nhờ hệ thống truyền tải cung cấp điện năng
cho các phụ tải ở một số tỉnh miền Bắc, miền Nam, thành phố Viêng Chăn và
xuất khẩu sang Thai Lan. Trong tơng lai không xa sẽ có dự án xây dựng
đờng dây truyền tải nối với đờng dây truyền tải của các nớc Asean.
Phần cơ bản,xơng sống hệ thống điện Lào, đó là hệ thống điện Vien Chan.
1.2 Giới thiu chung v hệ thống điện Viêng Chn.
Lào có biên giới giáp với các nớc Vit Nam, Trung Quc, Miên Ma,
Thái Lan v Cam Pu Chia. Trong ó, phía ông giáp Vit Nam với chiều dài
khong 2.069 km, phía bc giáp Trung quc với chiều dài khong 505 km, phía
tây bc giáp Miên Ma có chiều dài khong 236 km, phía tây giáp Thai Lan có
Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 3


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

chiều dài khong 1.835 km, phía nam giáp Cam Pu Chia có chiều dài khong

492 km. Đất nớc Lào có din tích 236.800 km2 , có dân s khong 6.521.998
ngi v bảo gồm 17 tnh .
Hệ thống điện Lo đã đợc thành lập từ nm 1959, thi k đó ch có mt
nh máy in nh, có sn lng nh ch đủ cung cp cho quân i Pháp v mt
s phụ tải trung tâm Viêng Chn. Trong thời kỹ 1966 đến 1971 hệ thống điện
Lào đã đợc mở rộng khi hoàn thành dự án xây dựng nhà máy thuỷ điện Nam
Ngum 1 có công suất 30 MW và xây dựng nhà máy điện chạy dầu có công suất
10 MW.
Nm 1975 ở miền Bắc ã xây dng nh máy thy in nh Nam Đông
(tnh Luang Pra Bang) có công sut phát l 0,9 MW, ở miền Nam đã xây dựng
nh máy thy in Sê La Bm (tnh Chm Pa Sc) có công sut phát l
2,04MW, c nc có công sut phát l 42 MW. Sn lng điện toàn quốc đạt
241 triu kWh/nm, cung cấp cho 19.000 hộ gia ình.
Giai đoạn 1976-1979 ã mở rộng nh máy thy in Nam Ngum t 30
MW n 110 MW, c nc có công sut phát l 122 MW đạt sn lng 898
triu kWh/nm, cung cấp in nng cho 25.000 hộ gia ình v xuất sang Thái
Lan tng 4 ln so vi nm 1975.
Giai đoạn 1983-1990 mở rộng công sut phát ca nh máy thy in
Nam Ngum từ 110MW n 150 MW, c nc có công sut phát 162 MW, đạt
sn lng 900 triu kWh/nm có thể đáp ng c nhu cu s dng của t
nc và xuất khẩu.
Giai đoạn 1991-1999 l thi k hệ thống điện ca Lo phát trin khá
nhanh, nhiu nh máy thủy điện đã đợc xây dung: nh máy thy in Xê Xt
1(xây dng xong nm 1991), có công sut 45 MW; nh máy thy in Thân
Hn Bun (xây dng xong nm 1998), có công sut 210 MW; nh máy thy
Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 4

Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

in Hui H (xây dng xong nm 1999), có công sut 150 MW, tăng công
sut phát toàn quốc từ 162MW lên đến 570 MW.
Trong giai đoạn ny d án tng công sut phát ca nhà máy thy in Sê
la bm đã tng công sut phát từ 2,04MW n 5MW (xong nm 1994). Song
song với sự phát triển nguồn, mạng lới truyền tải cũng đợc mở rộng: D án
xây dng ng dây 115 kV t nh máy thy in Nam Ngum đến tnh Luang
Pra Bang hoàn thành nm 1993, d án xây dng li in (Southern Project
Electrification) ca min Nam (nm 1993) v d án xây dng li in (Power
Grid Install) nm 1998. Sản lợng điện toàn quốc đạt 1.200 triu kWh/nm,
cung cấp cho 225.882 hộ gia đình, gấp 11,8 ln so vi nm 1975.
Giai đoạn 2000-2007 hoàn thnh vic xây dng 2 nh máy thy in
trong tỉnh Viêng Chn: Nh máy thy in Nam Leuk (xây dng xong nm
2000), có công sut phát 60 MW, nh máy thy in Nam Mang 3 (xây dng
xong nm 2005), có công suất phát 40 MW.
Năm 2004 đã thực hiện dự án mở rộng nhà mày thủy điện Nam Ngum
từ 150MW lên 170MW. Cũng thời gian này, thực hiện giai đoạn 1: mở rộng
lới điện hệ thống điện miền Bắc, hệ thống điện miền Nam. Đặc biết đã thực
hiện dự án xây dựng đờng dây 115 kV từ thành phố Tha Khach (tỉnh Kham
Muom) đến mỏ vàng Se Pon, nâng sản lợng điện cung cấp cho toàn quốc gia
lên 1.400 triệu kWh/năm, cung cấp cho 408.206 hộ gia đình, gấp 21,4 lần so
với năm 1975.
1.3 Hệ thống đờng dây truyền tải
Điện năng dới sự quản lý của chính phủ. Để đóng góp vào sự phát triển
kinh tế xã hội đảm bảo mức độ tăng trởng 11%, Công ty điện lực Lào đã phát
triển đờng đây cao áp 115kV có tổng chiều dài 1.610 km (năm 2006 chỉ có
1.168 km), tăng khoảng 442 km; lới trung áp 22 kV bao gồm 9.800 km tăng

795 km và lới hạ áp 0.4 kV gồm: 8.855 km, tăng 537 km.
Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 5


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

1. Có thể thấy sự mở rộng các đờng dây 115 kV ở các địa phơng từ
năm 2006 đến năm 2007 qua bảng tổng kết sau:
TT

Vị trí

Năm 2006

Năm 2007

(km)

(km)

146

146

Hệ thống điện Viêng chăn
01

Nam Ngum-Phone Tong

02

Nam Ngum- Tha Lat

5

5

03

Tha Lat-Phone Sung

16

16

04

Phone Sung-Na Xay Thong

46

46

05

Na Xay Thong-Phone Tong

12

12

06

Phone Tong-Tha Na Leng

54

54

07

Na Xay Thong-Tha Ngon

12

12

08

Nam Mang-Kok Sa Ad

-

34

09

Kok Sa Ad-Tha Na Leng

-

16

10

Nam Leuk-Nam Ngum

55

55

Hệ thông điện miền bắc
11

Thalat-Non Hai

101

101

12

Thalat-Vang Vieng

63

63

13

Xieng Ngeu-Sayabury

75

75

14

Vang Vieng-Luang Pra Bang

146

146

15

Nam Leuk-Phone Savan

181

181

Hệ thông điện miền nam
16

Nam Leuk- Pak San

85

85

17

Tha Kek-Nakonpanom

5

164

18

Pak Bo-Keng Kok

52

52

19

Se Xet-Song Mek

114

114

20

Pak Se-Khon Pa Peng

-

121

Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 6


Lun vn thc s k thut
21

THBK-HN 2006-2008

Ban Na-Attapeu
Tổng thể

-

112

1,168

1,610

2. Lới trung áp 22kV và lới hạ áp 0.4 kV
TT

Vị trí (tên tỉnh)

Lới trung áp

Lới hạ áp

Năm2006 Năm 2007

Năm 2006 Năm 2007

(km)

(km)

(km)

(km)

01 Viêng Chăn(22 , 0.4kV)

1,271

1,29

1,849

1,814

02 Ou Dom Xay (22 , 0.4kV)

98

98

75

78

03 Hoa Phan (22 , 0.4kV)

0

207

116

134

04 Bo Keo (22 , 0.4kV)

143

168

106

127

05 Luang Pra Bang (22 , 0.4kV)

351

507

179

293

06 Xieng Khuang (22 , 0.4kV)

51

84

94

159

07 Sayabury(22 , 0.4kV)

404

569

378

456

08 Tỉnh Viêng Chăn(22 , 0.4kV)

746

1,083

900

1,106

09 Bolikhamxay(22 , 0.4kV)

650

752

547

598

10 Kham Muom (22 , 0.4kV)

1,299

1,385

811

846

11 Savanakhet (22 , 0.4kV)

1,414

1,491

1,144

1,226

12 Salavan(22 , 0.4kV)

742

851

641

670

13 Champasak(22, 0.4kV)

1,233

1,308

1,194

1,348

8,401

9,800

8,034

8,855

Tổng thể
1.4

Dự án đang xây dựng hiện nay:
Hiện này đang xây dng li in 0,4kV, 22kV và đờng dây 115kV:

* ở min Bc (6tỉnh) giai đoạn 2 (Northern Area Rural Power Distribution 2):
-

Xây dựng đờng dây 115 kV có chiều dài 272 km.

- Xây dựng lới điện 22 kV có chiều dài 915 km.
Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 7


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

- Xây dựng lới điện 0.4 kV có chiều dài 439 km.
* ở miền Nam (7tỉnh), đang xây dựng li in 0.4kV, 22kV,115kV giai đoạn

2 (Rural Electrification Project 2):
- Xây dựng đờng dây 115 kV có chiều dài 300 km.
- Xây dựng lới điện 22 kV có chiều dài 1.447 km.
- Xây dựng lới điện 0.4 kV có chiều dài 1.059 km.
1.5

Dự án đang chuẩn bị xây dựng trong tơng lai:
Dự án đang nghiên cứu xây dựng lới điện 500kV để nối với các Nớc

trong khu vực nh : Việt Nam, Thái Lan và các nớc Asean .
1.6

Sản xuất và phân phối :

1.6.1 Sản xuất:
Trong năm 2007 sản lợng điện năng: 1.715 triệu kWh
1.6.2 Việc phân phối điện năng
Xuất khấu sang Thái Lan 704 triệu kWh.
Trong nớc 1.011 triệu kWh, đợc biểu diễn trong bảng sau:
Các loại khách hàng

Số lợng

Sử dụng (triệu kWh) Tiền (triệu Kip)

Khu dân c

432,248

510,60

189,515

Kinh doanh,thơng mại

11,585

115,53

92,439

5,81

5,633

Kinh doanh âm nhạc và 348
kinh doanh khác
Cơ quan nhà nớc

6,909

98,63

69,267

Nông nghiệp -Thuỷ lợi

821

35,32

10,210

Đại sử quán và các cơ

205

8,63

9,112

Công nghiệp, thủ công

6,869

236,54

139,591

Tổng thể

458,985

1,011.06

515,767

Quan, tổ chức quốc tế

Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 8


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

1.7 Mua, nhập điện năng.
Mặc dù Công ty điện lực Lào đã sản suất điện năng để đáp ứng cho các phụ
tải, tuy nhiên để cung cấp cho các tỉnh giáp biên giới (với sản lợng 1.715 triệu
kWh trong năm 2007), Công ty điện lực vẫn nhập điện năng từ các nớc Việt
Nam, Thái Lan.
1.8 Tổn thất điện năng.
Trong những năm qua, tổn thất điện năng cả nớc vẫn còn cao và tăng
thêm hàng năm. Vấn đề này đã trở thành cấp bách, Công ty điện lực Lào cần
phải nghiên cứu, giải quyệt. Tổn thất năng lợng có 2 mặt kỹ thuật và không
kỹ thuật.
Trong quá trình thực hiện giải pháp giảm tổn thất năng lợng, một số chi
nhánh tỉnh, đặc biệt ở 6 tỉnh miền Bắc có khả năng giảm đợc(ví dụ: Xiêng
Khoang tổn thất năng lợng còn 6,2%.Còn ở chi nhánh một số tỉnh miền Nam
tổn thất năng lợng tơng đối cao (Chăm Pa Sắc: 26,64%).
Tỷ lệ tổn thất năng lợng so với sự cung cấp
Chi nhánh tỉnh

Năm 2006 (%) Năm 2007 (%)

Thành phố Viêng chăn

20.28

21.30

Oudomxay

22.09

12.55

Hoa Phan

17.17

13.45

Bo Kheo

11.93

10.92

Luang Pra bang

14.13

9.91

Xiêng Khoang

12.34

6.20

Sayabury

10.38

10.27

Tỉnh Viêng chăn

10.85

12.59

BolikhamXay

16.97

18.61

Kham muon

23.14

21.46

Savanakhet

16.92

15.19

Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 9


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

Salavan

21.34

15.19

Champasak

23.57

26.64

Tổng thể

19.01

19.32

1.9 Thống kẻ sản xuất, mua nhập , tái xuất nớc ngoài và cung cấp điện
năng trong nớc.
1. Bảng thống kẻ sản xuất, mua nhập, tái xuất nớc ngoài và cung cấp
điên măng trong nớc của Công ty điện lực Lào
Năm Sản xuất

Mua nhập

Tái xuất

Cung cấp

Chỉ số tăng trởng

nớc ngoài

trong nớc

(%)

1975 241,353,500

8,433,433

155,289,801 60,662,478

Cung cấp trong nớc

1976 232,762,740

6,744,050

156,617,600 63,567,000

4.57

1977 256,140,300

6,271,745

176,722,000 68,071,731

6.62

1978 298,435,100

6,232,464

222,510,033 76,385,944

10.88

1979 898,064,100

6,852,066

787,968,903 85,715,646

10.88

1980 886,196,100

7,828,152

766,405,400 96,184,868

10.88

1981 845,897,700

8,387,581

708,703,800 105,118,000

8.50

1982 910,451,200

10,658,385

749,762,200 107,373,000

2.10

1983 863,377,600

13,371,806

694,416,900 124,008,965

13.42

1984 890,975,700

16,632,804

709,716,277 127,466,238

2.71

1985 906,620,300

18,600,000

716,277,200 130,385,347

2.24

1986 867,305,000

17,196,270

683,588,000 128,151,280

-1.74

1987 566,606,800

17,997,097

387,250,600 125,533,604

-2.09

1988 552,647,000

19,803,050

363,607,900 139,100,930

9.75

1989 698.071,300

23,086,340

490,542,990 149,196,361

6.77

1990 833,489,345

27,732,920

595,192,720 164,576,091

9.35

1991 833,926,714

34,900,158

562,586,811 220,666,369

25.42

1992 751,812,196

41,269,342

459,818,078 252,737,409

12.69

1993 919,838,670

47,697,670

595,786,249 264,788,396

4.55

Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 10


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

1994 1,198,549,757 57,463,082

829,250,624 303,405,519

12.73

1995 1,084,989,378 76,832,693

675,546,863 337,472,311

10.09

1996 1,247,836,792 87,560,771

792,430,900 379,541,423

11.08

1997 1,218,738,792 101,651,186 710,211,695 433,860,457

12.52

1998 947,777,356

142,283,840 405,197,069 513,272,507

15.47

1999 1,168,880,070 172,197,130 598,140,993 565,546,838

9.24

2000 1,578,548,822 159,917,635 862,938,275 639,858,582

11.61

2001 1,553,648,951 182,497,035 796,379,635 710,330,142

9.92

2002 1,570,200,642 200,797,000 771,434,261 766,738,823

7.36

2003 1,316,840,765 229,321,000 434,656,874 883,722,502

13.24

2004 1,416,458,798 235,478,000 507,054,590 902,762,784

2.11

2005 1,524,000,000 261,030,000 520,460,000 1,025,820,000

12.00

* Kết luận:
- Với sự phát triển nguồn điện và mở rộng nhanh chóng lới điện Hệ
thống điện Lào càng ngày càng trở thành hệ thống điện lớn, phức tạp

hơn.
- Để có thể thiết kế, vận hành đảm bảo kỹ thuật, kinh tế cũng nh giải
quyết tốt vấn đề giảm tổn thất điện năng trong hệ thống điện cần phải
nghiên cứu tốt phơng pháp mô hình hoá và tính toán chế độ xác lập
hệ thống điện.

Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 11


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

CHƯƠNG 2:
Lý thuyết tính toán chế độ xác lập hệ thống điện
2.1 Tầm quan trọng của bài toán giải tích lới điện.
Trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, nhu cầu điện
năng ngày càng cao dẫn đến hệ thống điện ngày càng phát triển và mở rộng.
Các phần tử đợc đa vào hệ thống ngày càng tăng về cả chất lợng và số
lợng. Do đó có nhiều bái toán cần đợc nghiên cứu trong hệ thống điện.
Trớc hết phải kể đến bài toán giải tích lới điện, đó là bài toán xác định các
thông số chế độ của lới điện và cũng là bài toán cơ sở để nghiên cứu các bài
toán khác nh: bài toán quy hoạch, thiết kế, vận hành, tính toán kiểm tra lựa
chọn trang thiết bị và tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống điện.
Trong quy hoạch phát triển hệ thống điện cần giải quyết nhiều bài toán
tối u về lựa chọn các thành phần và công suất của các loại nguồn điện, phạm
vi cung cấp điện tập trung và phân tán, phát triển lới điện truyền tải và phân
phối gắn với quy hoạch nguồn điện, các vấn đề liên quan đến khai thác hệ

thống, đánh giá độ tin cậy của hệ thống. Để thực hiện điều này, trớc hết
chúng ta phải giải bài toán tính chế độ xác lập của hệ thống điện để xác định
đợc lu lợng công suất, điện áp các nút, điểm nối các đờng dây,vị trí đặt
trạm biến áp cần đợc xây dựng để cung cấp cho phụ tải đảm bảo độ tin cậy
làm việc của hệ thống.
Trong công tác vận hành, bài toán tính toán chế độ của hệ thống điện có
vai trò hết sức quan trọng. Diễn biến xảy ra trong hệ thống điện rất phức tạp,
nó thay đổi liên tục phụ thuộc vào diễn biến của phụ tải và các chế độ của hệ
thống. Do đó, tại các trung tâm điều khiển hệ thống điện, công việc tính toán
phân tích các thông số chế độ của hệ thống điện đợc thực hiện thờng xuyên
để lập phơng thức vận hành cho từng thời điểm. Chẳng hạn nh tại thời điểm
cao điểm, cần phải tính các thông số điện áp tại các nút, dòng điện trong các
Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 12


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

nhánh để xác định đợc lu lợng công suất, từ đó có thể biết đợc công suất
phát của các nguồn điện, đờng dây nào quá tải, điện áp các nút có đảm bảo
khôngtừ các số liệu thông tin đó ngời vận hành có thể lập ra phơng thức
vận hành hợp lý cho hệ thống điện tơng ứng với chế độ đó.
Trong thiết kế lựa chọn các trang thiết bị điện, việc tính toán chế độ của
hệ thống điện cũng đợc thực hiện trớc tiên. Khi đánh giá, lựa chọn phơng
án thiết kế, việc tính toán, phân tích các chế độ, tính tổn thất công suất, tổn thất
điện áp của lới điện góp phần tích cực váo việc tính toán các chỉ tiêu kinh tế
của hệ thống và từ đó đa ra đợc phơng án tối u nhất. Đồng thời, khi lựa

chọn các phần tử của hệ thống, kết quả của việc tính toán các chế độ nh xác
định dòng điện làm việc tính toán và dòng điện làm việc cỡng bức chạy qua
các phần tử cho ta thực hiện các điều kiện lựa chọn các phần tử, các khí cụ điện
của hệ thống điện để đảm bảo cho hệ thống điện làm việc tin cậy và kinh tế.
Nghiên cứu ổn định của hệ thống điện, thực chất là giải các bài toán về
phân tích, điều khiển các quá trình quá độ mà các thông số chế độ nh: dòng
điện, điện áp, công suất, tốc độ quay của rô to của các máy phát điện thay đổi
theo thời gian. Tuy nhiên, bài toán sẽ hoàn toàn vô nghĩa và không thể giải
đợc nếu không biết đợc thông tin của chế độ xác lập ban đầu. Khái niệm ổn
định tĩnh phải gắn liền với chế độ xác lập cụ thể. Còn ổn định động thực chất là
nghiên cứu khả năng dịch chuyển an toàn từ chế độ xác lập này này sang chế
độ xác lập khác. Từ đó có thể thấy rõ vai trò quan trọng của tính toán chế độ
xác lập trong các bài toán nghiên cứu ổn định hệ thống điện. Việc xác định
thông số của chế độ xác lập ban đầu cũng chính là tính toán điểm xuất phát của
quá trình quá độ. Ngoài ra, trong những điều kiện gần đúng cho phép, ở mỗi
thời điểm, chế độ quá độ hệ thống có thể tính toán nh ché độ xcá lập xấp xỉ.
Khi đó việc áp dụng các phơng pháp tính toán các đặc trng công suet, phân
bố dòng, áp trong chế độ xác lập vẫn có ý nghĩa trong chế độ quá độ.
Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 13


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

Nh vây, cách thiêt lập mô hình lới điện và tính toán chế độ xác lập là
bài toán rất cần thiết đợc quan tâm trớc khi đi sâu vào nghiên cứu các bài
toán ổn định của hệ thống điện.

Tóm lại, bài toán phân tích tính toán chế độ xác lập của hệ thống điện
rất quan trọng, nó là cơ sở, tiền đề cho việc nghiên cứu các bài toán khác của
hệ thống điện. Do đó cần phải hiểu rõ, nắm bắt đợc các phơng pháp, những
thuật toán áp dụng để giải bài toán tính chế độ xác lập của hệ thống điện. Đặc
biệt, hiện nay với sự phát triển mạnh của công nghệ máy tính, cho phép chúng
ta thực hiện trên máy tính các bài toán tính toán chế độ đối với các hệ thống có
kích thớc lớn, với độ chính xác cao.

2.1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật tính toán hệ thống điện.
Qúa trình đang hoạt động của hệ thống điện chính là một trong các chế độ
làm việc của hệ thống điện, chế độ làm việc của hệ thống điện bao gồm chế dộ
xác lập và chế độ qúa độ. Trong các chế độ xác lập và chế độ qúa độ ngời ta
lại phân ra nhiều loại chế độ nh:
+ Chế độ làm việc bình thờng.
+ Chế độ làm việc sau sự cố.
+ Chế độ sự cố làm việc (Sự cố duy trì).
+ Chế độ qúa độ bình thờng.
+ Chế độ qúa độ sự cố.
Vấn đề đặt ra là cần phải tính toán phân tích các chế độ để hệ thống làm
việc một cách tin cậy. Qúa trình phát triển của bản thân hệ thống điện nh:
việc sử dụng các công nghệ mới, thiết bị mới làm gia tăng không ngừng độ
phức tạp của hệ thống điện gắn liền với sự phát triển của kỹ thuật tính toán,
công cụ tính toán, giám sát hiện đại nhất. Đố là vì mục đính hàng đầu của tính
toán phân tích hệ thống là để phục vụ cho việc kiểm soát điều chỉnh, điều

Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 14

Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

khiển qúa trình làm việc của nó, cũng vì hệ thống điện là một hệ thống điện
phức tạp, có quá trình diễn biến nhanh và vai trò kinh tế cực kì to lớn.
Trong giai đoạn phát triển hiện nay, tính toán phân tích hệ thống điện ngày
càng chú trọng đến các áp dụng thời thực, tức là theo kịp các diễn biến thực
trong vận hành hệ thống. Cơ sở cho tính khả thi của việc triển khai các áp dụng
này là sự xuất hiện của hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dũ liệu
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Nh tên gọi của nó, hệ
thống này đảm bảo việc thu thập và xữ lý dữ liệu thời thực từ hệ thống đo
lờng từ xa RTU (Remote Terminal Units), phục vục cho khâu tính toán phân
tích và lấy quyết định điều khiển. Sau đó cũng chịu trách nhiện thi hành tự
động có giám sát các điều khiển này trên hệ thống công nghiệp SCADA có vai
trò khác nhau trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau trong đó có hệ thống
điện, và dễ thấy rắng sự phát triển của nó gắn liền vối sự phát triển của công
nghệ thông tin, máy tính điện tử, viễn thông.
Trớc các vấn đề trên thì việc nghiên cứu các kỹ thuật tính toán phân tích
hệ thống điện và lập các chơng trính tính toán chế độ hệ thống điện là cần
thiết.

2.1.2 Một số vấn đề cần quan tâm trong chế độ xác lập.
Tập hợp các quá trình điện xảy ra trong một thời điểm hoặc một khoảng
thời gian vận hành gọi là chế độ của hệ thống điện.Đặc trng của chế độ hệ
thống điện là các thông số chế độ của hệ thống điện nh: U, I, , P, Q, f
Các thông số này luôn biến đổi theo thời gian, là hàm số của thời gian. Để biết
đợc một chế độ làm việc của một hệ thống điện ta cần phải tính toán các
thông số chế độ của hệ thống điện đó, các thông số chế độ có quan hệ qua lại
với nhau thông qua các thông số hệ thống (r, x, b), những quan hệ này có thể

là tuyến tính hoặc phi tuyến.
Với hệ thống điện làm việc ở chế độ xác lập thì vấn đề cần quan tâm là:
Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 15


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

+ Chất lợng điện năng (Có đặc trng bởi điện áp và tần sô).
+ Độ tin cậy cung cấp điện.
+ Hiệu qủa kinh tế.
+ An toàn cho ngời và thiết bị.
Để đảm bảo các yêu cầu trên ta phải cân bằng công suất giữa nguồn và phụ
tải, điều chỉnh tần số và điện áp, tính toán ổn định tĩnh, ổn định động cho hệ
thống điện. nghĩa là trớc hết ta phải giải tích chế độ xác lập của lới điện.

2.2 Mô hình các phần tử trong bài toán giải tích lới điện.
2.2.1 Mô hình lới điện chuẩn.
Lới điện thực tế bao gồm nhiều cấp điện áp và có cấu trúc phúc tạp
(Hình tia, mạch vòng) đợc cung cấp từ nhiều nguồn khác nhau. tỉ số biến áp
của các máy biến áp có thể nhận các giá trị tùy ý (theo đầu phân áp vận hành),
khi đó, về nguyên tắc không thể qui đổi mạch điện về một cấp điện áp, bởi
giữa hai phần mạng diện cấp điện áp khác nhau không tồn tại một cấp điện áp
duy nhất. Để thiết lập hệ phơng trình mô tả trạng thái của lới điện ngời ta
áp dụng khái niệm nhánh và sơ đồ tính toán gồm các nhánh chuẩn gọi là lới
chuẩn. Nhánh chuẩn đợc định nghĩa là nhánh nối giữa hai nút i và j nh hình
vẽ:

Mỗi nhánh chuẩn bao gồm một tổng trở Zij nối tiếp với một máy biến áp
lý tởng (máy biến áp này không có tổn hao ) có hệ số biến áp phức là Kij. Về
modul có trị số Kij, hệ số biến áp bằng tỷ số giữa càc vòng dây của máy biến áp
thực (và phụ thuộc đầu phân áp lựa chọn lúc vận hành), khi nối trong mạch sẽ
Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 16


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

bằng tỷ số modul điện áp hai phía Kij=Ui/Ui. Còn pha phụ thuộc vào tổ đấu
dây của máy biến áp.
Khi đó sơ đồ tính toán có thể coi nh bao gồm toàn các nhánh chuẩn
(lới chuẩn ). Các nhánh bình thờng (đờng dây truyền tải ) tơng ứng với các
nhánh chuẩn có tỷ số biến điện áp bằng một .
Ngoài ra tai các nút của sơ đồ còn có nguồn (biểu diễn bằng dòng điện
bên trong J hoặc điện áp đầu cực U). Trên hình vẽ sau, thể hiện một phần của
lới chuẩn cho mạng điện phức tạp:

J

j

i

j

J

i

l
k

J

k

J

l

Nhận xét: Vị trí tơng đối của máy biến áp lý tởng và tổng trở Z Phân
biệt ra hai hớng khác nhau của mỗi nhánh.
Xét một nhánh chuẩn, gọi nút đầu của nhánh là i và nút cuối của nhánh
là j thì ta có hai trờng hợp sau:

Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 17


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

a) Máy biến áp lý tởng nối trực tiếp với nút đầu i
K ij

Zij

j

i

b) Máy biến áp lý tởng nối gián tiếp với nút đầu i thông qua tổng trở
Zij
Z ij

K

ij

i

j

Sự khác nhau chủ yếu trên sơ đồ với mạch thông thờng là sự có mặt của
máy biến áp lý tởng trong mọi nhánh. Hệ số biến áp là một thông số nhánh
nên có thể nhận giá tị bất kỳ. Do đó số cấp điện áp của sơ đồ là không hạn chế,
trong khi đối với mỗi máy biến áp có thể xét chính xác hệ số biến áp cả về
modul và góc pha Kij = Kij. ej .

Formatted: Bullets and Numbering

2.2.2 Mô hình đờng dây tải điện.

Với bất kỳ một mạng lới điện nào cũng đều phải có phần tử đờng dây,
nên phải xác định các tham số của nó và các sơ đồ thay thể phục vụ cho quá
trình tính toán. Có rất nhiều loại đờng dây đợc phân cấp theo cấu trúc của
mạng, ở đây ta chỉ xét đến đờng dây cung cấp và truyền tải điện .
Các thông số điện trở tác dụng (R), cảm kháng (X), điện dẫn tác dụng
(G) và điện dẫn phản kháng (B) phân bố theo chiều dài đờng dây (L).
Tính toán chính xác mức độ ảnh hởng của chúng khá phức tạp và chỉ
cần thiết khi tính chế độ làm việc của đừơng dây siêu cao áp.
Đối với các đờng dây truyền tải 110 kV và lớn hơn có chiều dài nhỏ
hơn 250 ữ 300 km thờng không xét đến sự phân bố đều của các thông số,
đồng thời có thể sử dụng các thông số tập trung là điện trở tác dụng (R), cảm
Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 18


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

kháng (X), điện dẫn tác dụng (G) và điện dẫn phản kháng (B) của đờng dây
trong tính toán chế độ xác lập của mạng điện.
Các đờng dây truyền tải 110kV và lớn hơn thờng dợc biển diễn bằng
sơ đồ thay thế hình .


A

B

R

X

A

B

G/2

B/2

G/2

B/2

Sơ đồ thay thế hình của đờng dây.
Trong đó tổng trở Z= R + jX đặt tập trung ở giữa, còn tổng dẫn ngang
Yc = G + jB đợc chia thành hai phần bằng nhau và đặt ở hai đầu đờng dây.

Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 19


Lun vn thc s k thut

THBK-HN 2006-2008

Đối với các đờng dây trên không điện áp 110 ữ 220kV thờng không

xét đến điện tác dụng (G) do đó sơ đồ thay thể của đờng dây có dạng nh
hình vẽ sau:

R

X
B

A

B/2

B/
2

T
Trong tính toán, thiết kế và lựa chọn dây dẫn ta phải chú ý đến tổn thất vầng
quang điện.
Vầng quang phụ thuộc vào ba yếu tố là điện áp đờng dây(Uđd), đờng
kính dây dẫn và điều kiện khí quyển. Vầng quang chỉ xuất hiện trên các đờng
dây điện áp 110kV trở lên, khi cơng độ điện trờng bề mặt dây dẫn đạt
20kV/cm, trên các đờng dây 330kV và cao hơn tổn thất vầng quang có thể đại
tới hằng chục kilôwat trên kilômêt. Trong thực tế, khi thiết kế đờng dây để
hạn chế vầng quang điện ngời ta qui về điều kiện tối thiểu của tiết diện theo
cấp điện áp của mạng điện.
Ví dụ: đối với mạng điện áp 110kV tiết diện tối thiểu là 70mm2 và mạng
điện áp 220kV tiết diện tối thiểu là 240mm2.
Trong thực tế, chỉ xét đến vầng quang điện đối với đờng dây trên không
điện áp từ 220kV trở lên.

Tớnh toỏn ch lm vic ca h thng in

Trang 20