Nghiên cứu nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện phân phối điện lực vạn ninh tỉnh khánh hòa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ HỮU TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ
VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
ĐIỆN LƯC VẠN NINH TỈNH KHÁNH HÒA

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60 52 02 02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Đà Nẵng- Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. DƯƠNG MINH QUÂN

Phản biện 1: PGS.TS. NGÔ VĂN DƯỠNG

Phản biện 2: TS. LÊ CAO QUYỀN

Luận văn được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp thạc
sỹ ngành Kỹ thuật, chuyên ngành kỹ thuật điện họp tại Trường Đại
học Bách Khoa vào ngày 07 tháng 10 năm 2017.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm học liệu, Đại học Đà Năng tại Trường Đại học Bách
Khoa
- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách Khoa- Đại học Đà
Nẵng


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Giảm tổn thất là một trong những mục tiêu quan trọng trong
sản xuất kinh doanh điện. Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đặt
mục tiêu phải giảm tỷ lệ tổn thất điện năng đến mức thấp nhất có thể.
Cụ thể trong năm 2017 toàn hệ thống điện Việt Nam tỷ lệ tổn thất
điện năng phải ở mức 7,6%.
Thực hiện mục tiêu của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, các
đơn vị thành viên trực thuộc Tập đoàn đều phải có trách nhiệm giảm
tổn thất điện năng trên phần lưới điện thuộc đơn vị quản lý. Đây
cũng là một trong những biện pháp tối ưu hóa chi phí mà EVN đặt ra
hiện nay và những năm tiếp theo.
Trong những năm gần đây nhu cầu về điện tăng cao, trong
khi đó hệ thống lưới điện đã vận hành lâu năm, xây dựng chắp vá
chưa theo kịp quy hoạch, chưa đáp ứng được yêu cầu về chất lượng
cung cấp điện dẫn đến tổn thất điện năng cao. Do vậy, cần thiết phải
tính toán đưa ra các giải pháp giảm tổn thất tối ưu nhằm đáp ứng yêu
cầu cung cấp điện an toàn - ổn định - liên tục và chất lượng tốt để
phục vụ chính trị, an ninh quốc phòng, phát triển kinh tế xã hội và
nhu cầu sinh hoạt của nhân dân cả nước nói chung và trên địa bàn
Huyện Vạn Ninh nói riêng.
Trên đây là lý do học viên chọn đề tài “Nghiên cứu nâng cao

hiệu quả vận hành lưới điện phân phối Điện lực Vạn Ninh Tỉnh
Khánh Hòa” cho luận văn tốt nghiệp của mình.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích của luận văn là nghiên cứu cơ sở lý thuyết, sử
dụng một số phần mềm ứng dụng để phân tích tổn thất hiện tại trên


2

lưới điện phân phối của Điện lực Vạn Ninh. Đánh giá những ưu,
khuyết điểm về các giải pháp giảm tổn thất điện năng mà Điện lực
Vạn Ninh đang áp dụng, từ đó sẽ đề xuất một số giải pháp mới giảm
tổn thất điện năng một cách hữu hiệu nhằm giúp Điện lực Vạn Ninh
triển khai thực hiện hiệu quả hơn trong công tác giảm tổn thất điện
năng trong những năm tiếp theo.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Phạm vi nghiên cứu của đề tài là toàn bộ lưới điện phân
phối của Điện lực Vạn Ninh.
 Đối tượng nghiên cứu là tổn thất điện năng trên lưới điện
trung, hạ áp và trạm biến áp phân phối.
4. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp được sử dụng trong đề tài là: Khảo sát, sử
dụng các phần mềm CMIS và PSS/ADEPT để phân tích tổn thất,
đánh giá thực trạng lưới điện, hiện trạng tổn thất tại lưới điện của
Điện lực Vạn Ninh, từ đó phân tích đưa ra giải pháp giải quyết
những vấn đề tồn tại.
5. Bố cục của luận văn
Bố cục luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội
dung của luận văn được phân bố thành 3 chương như sau:
Chương 1: Giới thiệu về lưới điện và hiện trạng tổn thất điện

năng trên lưới điện của Điện lực Vạn Ninh.
Chương 2: Một số giải pháp nhằm giảm tổn thất điện năng
Điện lực Vạn Ninh.
Chương 3: Ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bù
công suất phản kháng cho lưới điện 22kV Huyện Vạn Ninh.


3

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ HIỆN TRẠNG TỔN
THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN CỦA ĐIỆN LỰC
VẠN NINH
1.1. Tổng quan về tổn thất điện năng trong ngành điện
1.1.1. Đặc điểm chung của ngành điện
Ngành điện là một ngành cơ sở hạ tầng, tạo nên động lực của
toàn bộ nền kinh tế xã hội. Nghị quyết Đại hội IX của Đảng đã xác
định: phát huy sức mạnh toàn dân tộc, tiếp tục đổi mới, đẩy mạnh
công nghiệp hoá, hiện đại hoá, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc Việt
Nam Xã hội chủ nghĩa, thực hiện mục tiêu dân giàu nước mạnh, xã
hội công bằng hướng hiện đại. Trong bất cứ tình huống nào điện
cũng phải bảo đảm cho yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước và yêu cầu sinh hoạt của nhân dân. Tất cả các nước phát triển
đều dựa trên cơ sở điện khí hóa. Khi khoa học càng phát triển thì vai
trò của điện khí hóa càng rõ nét.
HTĐ phát triển không ngừng trong không gian và thời gian
để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải. Tùy theo mục đích
nghiên cứu, HTĐ được phân chia thành các phần hệ thống tương đối
độc lập nhau về quản lý kỹ thuật- vận hành và quản lý kinh doanh
[12].

Về mặt quản lý, vận hành HTĐ được phân thành:
- Nhà máy điện do Tập đoàn Điện lực EVN quản lý.
- Lưới điện siêu cao áp (≥ 220kV) và trạm khu vực do các
Công ty Truyền tải điện quản lý.


4

- Lưới điện truyền tải 110kV và phân phối do các Công ty
Điện lực quản lý, dưới là các Điện lực.
Về mặt quy hoạch, lưới điện được phân thành 2 cấp:
- Lưới hệ thống bao gồm:
- Các nguồn điện và lưới hệ thống (500, 220, 110kV).
- Các trạm khu vực (500, 220, 110kV) được quy hoạch
trong tổng sơ đồ.
- Lưới phân phối (U ≤ 35kV) được quy hoạch riêng. Về
mặt điều độ chia thành 2 cấp:
Điều độ trung ương.
Điều độ địa phương. Công tác điều độ bao gồm:
- Điều độ các nhà máy thủy điện.
- Điều độ các miền.
- Điều độ các Điện lực.
Về mặt nghiên cứu, tính toán, HTĐ được phân chia ra
thành:
- Lưới hệ thống 500kV.
- Lưới truyền tải (35, 110, 220kV).
- Lưới phân phối trung áp (22, 35kV).
- Lưới phân phối hạ áp (0.23, 0.4kV).
Trong đó lưới điện 35kV có thể dùng cho cả lưới phân phối
và lưới truyền tải. Do phụ tải ngày càng phát triển về không gian và

thời gian với tốc độ ngày càng cao, vì vậy cần phải xây dựng các nhà
máy có công suất lớn. Vì lý do kinh tế và môi trường, các nhà máy
điện thường được xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu, hoặc
việc chuyên chở nhiên liệu thuận lợi, ít tốn kém, trong khi đó các
trung tâm phụ tải lại ở xa do vậy phải dùng lưới truyền tải để truyền


5

tải điện năng đến các phụ tải. Vì lý do kinh tế cũng như an toàn,
người ta không thể cung cấp trực tiếp cho các phụ tải bằng lưới
truyền tải, do vậy phải dùng lưới điện phân phối.
Lưới điện phân phối nhận điện từ các trạm phân phối khu
vực gồm:
- Lưới điện có các cấp điện áp 110/35kV, 110/22kV.
- Lưới điện có các cấp điện áp 35/22kV.
Mạng phân phối có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kỹ
thuật của toàn hệ thống. Cụ thể là:
- Chất lượng cung cấp điện.
- Tổn thất điện năng.
- Giá đầu tư xây dựng: Nếu chia theo tỷ lệ cao áp, phân
phối trung áp, phân phối hạ áp thì vốn đầu tư mạng cao áp là 1, mạng
phân phối trung áp thường từ 1,5 đến 2,5 và mạng phân phối hạ áp
thường từ 2 đến 2,5 lần.
- Xác xuất sự cố: Sự cố gây ngừng cung cấp điện sửa chữa
bảo dưỡng theo kế hoạch, cải tạo, đóng điện trạm mới trên lưới phân
phối cũng nhiều hơn lưới truyền tải.
- Với các đặc điểm trên, việc nghiên cứu lưới phân phối rất
phức tạp và đòi hỏi nhiều thông tin.
1.1.2. Một số yêu cầu trong công tác quản lý truyền tải và

kinh doanh điện năng
Việc quản lý quá trình truyền tải và phân phối điện năng phải
đạt được một số yêu cầu cơ bản:
Điện năng phải cung cấp liên tục.
Bảo đảm tính an toàn cho sản xuất và tiêu thụ đối với
thiết bị tiêu thụ điện.


6

Bảo đảm công tác quản lý trong quá trình truyền tải và
phân phối điện năng.
1.2. Tổng quan về tổn thất điện năng trong ngành điện
1.2.1. Khái niệm về tổn thất điện năng
Hiệu số giữa tổng lượng điện năng do các nhà máy điện phát
ra với tổng lượng điện năng các hộ tiêu thụ nhận được trong cùng
một khoảng thời gian được xem là mất mát (tổn thất) điện năng trong
hệ thống truyền tải [1, 3].
Tổn thất điện năng như đã trình bày, là lượng tổn thất trong
tất cả các khâu từ khâu sản xuất (phát điện) truyền tải phân phối điện
(quá trình lưu thông) đến khâu tiêu thụ.
1.2.2. Đặc điểm chung của lưới điện phân phối
Chế độ vận hành bình thường của lưới phân phối là vận
hành hở, hình tia hoặc dạng xương cá. Để tăng cường độ tin cậy
cung cấp điện thỉnh thoảng cũng có cấu trúc mạch vòng nhưng vận
hành hở.
Trong mạch vòng các xuất tuyến được liên kết với nhau
bằng dao cách ly, hoặc thiết bị nối mạch vòng (Ring Main Unit)
các thiết bị này vận hành ở vị trí mở, trong trường hợp cần sửa
chữa hoặc sự cố đường dây điện thì việc cung cấp điện không bị

gián đoạn lâu dài nhờ việc chuyển đổi nguồn cung cấp bằng thao
tác đóng cắt dao cách ly phân đoạn hay tự động chuyển đổi nhờ các
thiết bị nối mạch vòng.
Phụ tải của lưới phân phối đa dạng và phức tạp, nhất là ở
Việt Nam các phụ tải sinh hoạt và dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp đa
phần cùng trong một hộ phụ tải.


7

So với mạng hình tia, mạng mạch vòng cung cấp điện an
toàn hơn, đó chính là lý do tồn tại của mạch vòng, song lại gây
phức tạp về vấn đề rơle bảo vệ. Cấu trúc mạch vòng chỉ thích hợp
cho những mạng TA/HA có công suất lớn và số lượng trạm trên
mạch vòng ít. Mặt khác cùng với một giá trị đầu tư thì hiệu quả
khai thác mạch vòng kín so với mạch hình tia thấp hơn. Ngoài ra,
chất lượng phục vụ của mạng hình tia đã liên tục được cải thiện,
đặc biệt trong những thập niên gần đây với sự xuất hiện các thiết bị
có công nghệ mới và các thiết bị tự động, việc giảm bán kính cung
cấp điện- tăng tiết diện dây dẫn và bù công suất phản kháng do vậy
chất lượng điện mạng hình tia đã được cải thiện nhiều.
Kết quả các nghiên cứu và thống kê từ thực tế vận hành
[10] đã đưa đến kết luận nên vận hành lưới phân phối theo dạng
hình tia bởi các lý do:
- Vận hành đơn giản hơn.
- Trình tự phục hồi lại kết cấu luới sau sự cố dễ dàng hơn.
- Ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ.
1.3. Một số vấn đề về tổn thất điện năng trong lưới phân phối
điện của Điện lực Vạn Ninh
Cùng với sự lớn mạnh không ngừng của Công ty cổ phần

Điện lực Khánh Hòa cũng như của Tỉnh Khánh Hòa, Điện lực Vạn
Ninh đã được thành lập và chính thức hoạt động từ tháng 07/2005.
Số lượng CBNV toàn Điện lực có 62 người với nhiệm vụ
chính là quản lý vận hành và sửa chữa điện. Điện lực Vạn Ninh đã
biết vận dụng sáng tạo vào điều kiện hoàn cảnh còn nhiều khó khăn
của mình. Đến nay, tuy thời gian đi vào hoạt động sản xuất kinh


8

doanh được 12 năm nhưng Điện lực Vạn Ninh đã có những thành
tích đáng kể.
Đứng trước sự chuyển đổi sang cơ chế thị trường, Điện lực
Vạn Ninh đã chủ động xin cấp vốn của Công ty để đầu tư có trọng
điểm vào những khu vực có tỷ lệ tổn thất cao (khu vực nông thôn) có
đặc điểm là lưới 1 pha 2 dây, cải tạo lưới điện để vận hành tốt, phục
vụ cho công tác kinh doanh bán điện.
Tổn thất điện năng trong truyền tải và phân phối điện là một
trong những chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật quan trọng trong sản xuất kinh
doanh của ngành điện.
Theo báo cáo quản lý kỹ thuật [13], kết quả TTĐN 6 tháng
đầu năm 2016:
a. Tổn thất lưới điện phân phối:
Bảng 1.5. Tình hình tổn thất điện năng của Điện lực Vạn Ninh từ
năm 2015 đến quí 1/2017.
Năm

2015

2016

Q1/17

Tỷ lệ TT(%)

4,33

4,21

3,75

Năm 2015, tỉ lệ tổn thất là 4,33%. Trong những năm gần
đây, tỷ lệ tổn thất điện năng ở Điện lực Vạn Ninh đã giảm rất nhiều
do áp dụng các biện pháp giảm tổn thất điện năng có hiệu quả hơn.
Đây là sự cố gắng và là thành tích đáng ghi nhận của Điện Vạn Ninh.
Qua số liệu thống kê ta thấy, công tác thực hiện các biện
pháp giảm tổn thất điện năng ở Điện lực Vạn Ninh đã mang lại kết
quả hữu hiệu. Tỷ lệ tổn thất đã giảm đáng kể, luôn hoàn thành vượt
mức kế hoạch tổn thất Công ty giao, tiết kiệm cho ngành một khoản
tiền rất lớn.


9

Tại Điện lực Vạn Ninh, điện năng tổn thất chủ yếu vẫn là tổn
thất kỹ thuật. Trong những năm gàn đây, hệ thống điện từng bước
được nâng cấp, cải tạo nên tổn thất kỹ thuật đã giảm đáng kể từ
4,33% (năm 2015) xuống còn 3,75% (quý I năm 2017). Tuy nhiên,
đây chưa phải là con số thấp nhất. Do đó, Điện lực Vạn Ninh đang cố
gắng tìm ra những giải pháp hữu hiệu để giảm tỷ lệ tổn thất điện

năng xuống mức thấp nhất có thể và đặc biệt phấn đấu giảm tổn thất
thương mại tới 0. Nếu so với tỉ lệ tổn thất điện năng trên lưới của
toàn ngành năm 2016 của EVN thực hiện là 7,57%, trong đó tổn thất
Tổng Công ty Điện lực Miền Trung (EVNCPC) là 5,73%. Vậy tổn
thất kỹ thuật của Điện lực Vạn Ninh đã đạt được thành tích rất cao
trong công tác giảm tổn thất kỹ thuật. Trong giai đoạn hiện nay,
nguồn vốn đầu tư cho ngành Điện còn hạn hẹp nên Điện lực Vạn
Ninh thông qua biện pháp sắp xếp và quản lý tốt khách hàng để phấn
đấu giảm tổn thất thương mại tới mức thấp nhất (tới 0): Đây chính là
mục tiêu hàng đầu. Nếu điều kiện vốn và kỹ thuật cho phép thì có thể
kết hợp giảm tổn thất kỹ thuật.
Như vậy, ở Điện lực Vạn Ninh điện năng bị tổn thất chủ yếu
ở lưới hạ thế, tỷ lệ tổn thất ở lưới 22kV so với ở lưới hạ áp có thấp
hơn nhưng nhìn chung vẫn tương đối cao.
1.3.1. Hiệu quả sử dụng điện
+ Hộ gia đình khu vực sử dụng điện
+ Tác động của việc sử dụng điện với môi trường
Để giảm tác động của các máy phát điện trong môi trường,
năng lượng phải được quản lý hiệu quả. Hai yếu tố chính góp phần
vào sự tổn thất điện năng là tổn thất phi kỹ thuật và tổn thất kỹ thuật.
1.3.2. Tổn thất kỹ thuật


10

Là tổn thất mà nguyên nhân thuộc về các yếu tố chủ quan
của người quản lý, như tình trạng chất lượng lắp đặt hệ thống lưới
điện hạ áp, chất lượng công tơ điện, những sai sót trong nghiệp vụ
kinh doanh như: ghi chỉ số, làm hóa đơn, cập nhật chứng từ, việc lấy
cắp điện của các hộ tiêu dùng, nếu áp đặt giá sai cũng sẽ dẫn đến

những tổn thất thương mại.
Tổn thất kỹ thuật do dòng điện chạy trong một dây dẫn tạo ra
nhiệt và tác động đến điện trở, gây tổn thất điện năng:
- Tổn thất đồng.
- Tổn thất điện môi.
- Tổn thất do cảm ứng hay bức xạ
Những tổn thất này gọi là tổn thất kỹ thuật, do đó nó bao
gồm tổn thất trên đường dây trong lưới phân phối và tổn thất trong
máy biến áp.
Các loại tổn thất kỹ thuật (dây dẫn)
Các phương pháp tiếp cận để tính tổn thất
Tổn thất trong máy biến áp phân phối
1.3.3. Tổn thất phi kỹ thuật
Những tổn thất phi kỹ thuật và kỹ thuật của lưới điện phân
phối được kết nối và tính toán như tổn thất của lưới điện phân phối.
Vì vậy thật cần thiết để lấy lại giá trị ước tính của tổn thất kỹ thuật và
tổn thất phi kỹ thuật trong lưới. Những tổn thất phi kỹ thuật là không
thể tính toán, do đó tổn thất kỹ thuật phải được bắt nguồn và định
lượng cho lưới điện phân phối.
Hiện nay, tổn thất thương mại của Điện lực Vạn Ninh vẫn
còn lớn. Nguyên nhân dẫn tới tình trạng đó là :


11

 Việc sử dụng điện của một số khách hàng và của nhân
dân còn tùy tiện. Hiện tượng mất cắp điện trong quá trình truyền tải
và phân phối điện năng do tệ câu, móc điện còn xảy ra với nhiều thủ
đoạn khác nhau: quay ngược công tơ, làm công tơ chạy chậm lại, đấu
phụ tải trước công tơ. Số lượng công tơ chất lượng kém được sử

dụng còn tương đối nhiều, nên lượng điện năng tiêu thụ thực tế nhiều
khi không đúng với chỉ số công tơ.
 Công tác quản lý, theo dõi thực hiện hợp đồng mua bán
điện chưa chặt chẽ, dẫn đến việc tổng điều tra và ký lại hợp đồng
mua bán điện chưa được thực hiện đầy đủ vẫn còn tồn tại tình trạng
tên người sử dụng điện khác với tên người ký kết hợp đồng, thậm chí
tên phố, số nhà (địa chỉ) vẫn ghi như cũ từ những năm trước trong
khi hiện tại đã thay đổi, nhiều trường hợp khách hàng sử dụng không
đúng theo mục đích ghi trong hợp đồng.
 Một số khách hàng trên địa bàn dây dưa tiền điện, không
chịu thanh toán hoặc không có khả năng thanh toán.
1.4. Kết luận
Nội dung Chương 1 đã giới thiệu tổng quan một số vấn đề
cơ bản về lưới điện phân phối bao gồm: Định nghĩa, cấu trúc và vai
trò của lưới điện phân phối, đồng thời giới thiệu về hiện trạng lưới
điện tại Việt Nam. Vấn đề công suất phát ra phải được đưa đến và
tận dụng một cách hiệu nhất, không để lãng phí quá nhiều ảnh hưởng
đến kinh tế là một bài toán được rất nhiều đề tài nghiên cứu. Tổn hao
công suất là vấn đề ảnh hưởng đến chất lượng nguồn điện và kinh tế,
để giảm nó một trong những biện pháp khá hiệu quả là bù công suất
phản kháng cho lưới điện.


12

CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐỂ
GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI
2.1. Bù công suất phản kháng
2.1.1. Phương pháp bù công suất phản kháng

2.1.1.1. Các vấn đề chung trong việc bù công suất
phản kháng
Việc bù công suất phản kháng gồm hai loại:
- Bù cưỡng bức:
Còn được gọi là bù kỹ thuật một lượng công suất phản
kháng nhất định để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng, công
suất này được điều chỉnh để có thể thích ứng với các chế độ vận hành
khác nhau của lưới. Việc thực hiện bù này thường được thực hiện tại
các trạm biến áp thanh góp 220kV/110kV.
Một phần công suất bù, thường là phần cố định có thể
được phân tán xuống lưới truyền tải để giảm tổn thất trong lưới. Tuy
nhiên, phải hết sức cân nhắc vì như vậy, độ tin cậy của công suất bù
này sẽ bị giảm và để an toàn trong hệ thống điện phải tăng độ dự trữ
công suất phản kháng.
Ngoài ra, do vai trò của mình trong hệ thống nên không
thể không có công suất phản kháng lưu thông trên lưới. Tuy nhiên,
chính công suất phản kháng gây nên tổn thất trên lưới. Do đó, bù
cưỡng bức nhằm để giảm thiểu tổn thất trên lưới phân phối.
- Bù kinh tế: Nhằm giảm tổn thất điện năng và tổn thất điện
áp do đó nâng cao chất lượng điện áp và giảm tổn thất điện năng.
Như vậy, việc đặt tụ bù có một số lợi ích sau:


13

Giảm công suất tác dụng yêu cầu ở chế độ cực đại.
Giảm nhẹ tải MBA do giảm yêu cầu công suất phản
kháng do đó tăng tuổi thọ MBA.
Giảm tổn thất điện năng.
Cải thiện chất lượng điện áp trên lưới phân phối.

Cải thiện hệ số công suất.
Cân bằng tải.
Như vậy trong phạm vi bù, vấn đề giảm tổn thất và nâng cao
chất lượng điện năng là luôn được thực hiện và có kết quả song hành.
Tuy nhiên, khi thực hiện đặt tụ bù, lưu ý đến nguy cơ xảy ra cộng
hưởng và tự kích thích ở phụ tải dẫn đến nguy cơ quá áp trong chế độ
vận hành thấp.
Hiện nay có hai phương pháp đặt bù thường được thực hiện:
 Bù tập trung ở một số điểm trên lưới trung áp: Thường có
từ 1 đến 3 vị trí bù trên mỗi tuyến. Với phương pháp này giá thành rẻ
do công suất đơn vị lớn, thuận tiện cho việc lắp đặt, quản lý và vận
hành;
 Bù phân tán tại các Trạm biến áp phân phối hạ áp: Theo
phương pháp này, hiệu quả cao hơn do thực hiện bù sâu hơn, nhưng
nguy cơ cộng hưởng và tự kích thích rất cao (xảy ra khi công suất bù
ở chế độ min lớn hơn nhu cầu của phụ tải). Tuy nhiên, hầu hết các
thiết bị đều được trang bị thiết bị điều khiển tự động nên nguy cơ
trên là hầu như không xảy ra;
 Với sự phát triển của công nghệ và lĩnh vực tự động hóađiều khiển tự động- điện tử công suất, việc thực hiện điều chỉnh trên
tụ điện tiêu thụ hoặc phát công suất phản kháng, đóng cắt điện theo


14

điện áp đã trở thành hiện thực nhờ vào SVC (Static Var
Conpensator), TCR, TSC,….
Mục đích đầu tiên của một lý thuyết bù là giải thích mối
quan hệ giữa hệ thống cung cấp điện, phụ tải và thiết bị bù. Ba mục
tiêu chính của lý thuyết bù: sự điều chỉnh hệ số công suất, củng cố sự
điều áp, cân bằng phụ tải.

2.1.1.2. Lý thuyết cơ bản về bù trừ công suất phản
kháng
Một thiết bị bù công suất phản kháng thuần túy có thể hạn
chế sự thay đổi điện áp nguồn cung cấp mà nguyên nhân gây ra bởi
sự thay đổi công suất tác dụng và công suất phản kháng của tải miễn
là có thể điều khiển dễ dàng công suất phản kháng của thiết bị bù
trong một phạm vi vừa đủ (nói chung kể cả chậm sau và vượt trước).
Ở một tốc độ vừa đủ thì thiết bị bù có thể hoạt động như một bộ phận
điều áp lý tưởng. Cần phải thừa nhận rằng, chỉ có biên độ điện áp là
điều khiển được còn góc pha của nó thay đổi liên tục theo dòng điện
tải.
2.1.2. Một số phương pháp tính bù trên lưới phân phối vận
hành hở
Hiện nay, có nhiều phương pháp tính bù cho lưới phân phối,
mỗi phương pháp có một số giả thuyết nhất định để đơn giản hóa
việc tính toán và dĩ nhiên, khả năng áp dụng cũng bị ràng buộc với
các điều kiện giả định đó.
Trường hợp phụ tải tập trung và phân bố đều.
2.1.2.1. Giảm tổn thất điện năng nhờ lắp đặt 01 bộ tụ
điện


15

Việc chen thêm một bộ tụ điện trên xuất tuyến sơ cấp làm
phá vỡ tính liên tục của đường phân bố tải phản kháng, làm thay đổi
dạng phân bố của dòng phản kháng, và kết quả là giảm tổn thất.
2.1.2.2. Giảm tổn thất điện năng nhờ lắp đặt n bộ tụ
điện
Một số nguyên tắc chủ yếu có thể được dùng cho việc sử

dụng các bộ tụ như sau:
- Vị trí lắp đặt của các bộ tụ cố định phải được tính trên cơ
sở tải phản kháng trung bình.
- Chỉ có một vị trí cho mỗi kích cỡ tụ để đạt được giảm tổn
thất tối đa.
- Một bộ tụ điện lớn có thể đạt được tất cả các tiết kiệm
như 2 hoặc nhiều bộ tụ có cùng kích cỡ.
- Khi nhiều vị trí lắp đặt dùng các bộ tụ bù ngang cố định
các bộ tụ phải có cùng dung lượng để việc lắp đặt đạt hiểu quả kinh
tế.
- Đối với một xuất tuyến có các phụ tải phân bố đều, bộ tụ
có kích thước bằng 2/3 tải phản kháng tổng và được lắp đặt ở
khoảng cách 2/3 kể từ nguồn sẽ cho độ giảm tổn thất 89%.
- Kết quả của quy tắc 2/3 là rất đặc biệt hữu dụng khi hệ số
tải phản kháng cao, nó chỉ được áp dụng khi sử dụng tụ bù ngang
cố định.
- Nhìn chung, đối với các hệ số tải phản kháng thấp, một
vài tổ hợp các tụ điện đóng cắt và cố định cho giảm tổn thất điện
năng lớn nhất.


16

Nhìn chung, đối với các hệ số tải phản kháng thấp, một vài
tổ hợp các tụ điện đóng cắt và cố định cho giảm tổn thất điện năng
lớn nhất.
2.1.3. Phân tích kinh tế bài toán bù công suất phản kháng
2.1.3.1. Tiền lãi NPV và thời gian thu hồi vốn đầu tư
(Thv)
2.1.3.2. Phương pháp tính độ giảm TTĐN (DA)

2.1.4. Mô hình bài toán bù
2.1.4.1. Hàm mục tiêu
S = F1[ n,l,Qbi , Tbi ,Qbi(t) ] + F2[ n, li, Qbi] + F3(Qbi)
+ F4(Qb) – F5(n,Qbi) – F6[n, Qbi, Tbi]
Ý nghĩa của các thành phần như sau:
F1[ n,l,Qbi , Tbi ,Qbi(t) là lợi ích thu được do giảm tổn thất
điện năng so với trước khi đặt bù: F1[ n, l, Qbi , Tbi ,Qbi(t) =CA.DA
Trong đó CA là chi phí biên cho 1kWh tổn thất điện năng.
DA là độ giảm tổn thất điện năng so với trước khi bù. DA phụ
thuộc cấu trúc lưới, đồ thị phụ tải công suất phản kháng, cấu trúc
trạm bù, số lượng, vị trí, chế độ vận hành tụ bù [4].
F2[n, li, Qbi] là lợi ích thu được trên hệ thống điện do
giảm được yêu cầu công suất tác dụng ở thời điểm đỉnh của phụ
tải do giảm được tổn thất công suất tác dụng do bù [4].
2.1.4.2. Các hạn chế
Theo hãng ABB [14,16] đối với lưới điện có độ không
sin cao, để tránh cộng hưởng, công suất bù ở thanh cái hạ áp bị
hạn chế bởi công thức sau:
𝑄𝑏 <

𝑆đ𝑚 .100%
%
𝑉 2 .𝑈𝑁

Trong đó V là số của sóng hài bậc cao được xét đến.


17

2.2. Kết luận

Mục tiêu của việc bù công suất phản kháng để giảm tổn thất
công suất đãn đến giảm tổn thất điện năng, nâng cao hiệu quả kinh
tế.
Về phương thức bù lưới điện phân phối: Thực hiện điều
chỉnh điện áp, các biện pháp vận hành tối ưu lưới điện phân phối,
nâng cao hệ số công suất. Dùng tụ điện tĩnh bù ngang, kết hợp bù cố
định với bù điều chỉnh theo chế độ làm việc.
Về trình tự thực hiện bù lưới điện phân phối: Đầu tiên tính
toán bù tự nhiên (điều chỉnh điện áp….). Tiếp theo tính toán bù kinh
tế, việc bù này chỉ thực hiện khi lợi ích kinh tế mà nó mang lại phải
lớn hơn chi phí lắp đặt và vận hành tụ bù. Cuối cùng tính toán quy
hoạch bù để có kế hoạch chuẩn bị đầu tư lắp đặt bù cho lưới điện
phân phối.
Về bù kinh tế: Dung lượng bù tối ưu tại nút j theo phương
pháp phân tích động theo dòng tiền tệ.
Về bù hạ áp: Trong thẻ CAPO của chương trình
PSS/ADEPT cài đặt module tụ bù hạ áp cố định 300kVAr và
module tủ tụ bù hạ áp điều chỉnh là 300kVar để tính toán bù phía
hạ áp cho lưới điện phân phối.


18

CHƯƠNG 3
ỨNG DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PSS/ADEPT TÍNH TOÁN
BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG ĐƯỜNG DÂY 22 kV
VẠN NINH
3.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT
PSS/ADEPT

(Power

System

Simulator/Advanced

Distribution Engineering Productivity Tool) là phần mềm tính toán
và phân tích LĐPP được xây dựng và phát triển bởi nhóm phần mềm
A Shaw Group Company, Power Technologies Internatinal (PTI)
thuộc

Siemens

Power

Transmission

&

PSS/APEDT là một module trong phần mềm PSS

Distribution,
TM

Inc.

[11,15]

Theo thống kê của công ty phần mềm PTI hiện nay trên thế
giới có tới 136 quốc gia sử dụng phần mềm này phục vụ cho công

tác tính toán và vận hành LĐPP của các điện lực.
PSS/ADEPT [11,15] làm việc với mô hình hệ thống ba pha,
bốn dây với dạng tổng quát. Hệ thống được mô tả với các thành phần
tổng trở cân bằng thứ tự thuận và thứ tự không. Các phần tử trong hệ
thống điện được mô phỏng bao gồm như sau:
- Các nút (tải, nguồn).
- Nguồn ba pha cân bằng và không cân bằng.
- Đường dây và thiết bị đóng, cắt.
- Máy biến áp.
- Động cơ và máy phát.
- Phụ tải.
Các phần tử đường dây, thiết bị đóng, cắt và máy biến áp của
hệ thống hình thành kết nối giữa các nút. Nguồn, tải và các tụ shunt


19

được gắn tại nút. Ba pha của hệ thống là được đặt tên là A, B và C.
Tất cả cả ba pha, hai pha, hay một pha có thể thể hiện trong mỗi
đường dây hay MBA. Vì vậy ta có thể mô hình một phát tuyến phân
phối từ một nguồn ba pha, với mạch chính ba pha, với các nhánh rẽ
hai và một pha và với tải ba pha. Nếu hệ thống nối đất tại trung tính
thì PSS/ADEPT giả thiết rằng dây trung tính liên tục, được kết nối
tốt và được kết nối tới tát cả nút. Hệ thống không nối đất có thể được
mô hình trong PSS/ADEPT bằng các quy cách kỹ thuật thích hợp
của MBA và các tổng trở đường dây và quy cách kỹ thuật thích hợp
của các loại tải.
3.2. Các bước thực hiện trong phần mềm PSS/ADEPT
Chu trình triển khai phần mềm PSS/ADEPT theo bốn bước
cơ bản sau:

Thiết lập thông số mạng lưới
Program, network settings
Tạo sơ đồ
Creating diagrams
Chạy 8 bài toán phân tích
Power System Analysis

BÁO CÁO
Reports, diagrams
Hình 3.1.Chu trình triển khai của phần mềm PSS/ADEPT


20

3.2.1. Bước 1 thiết lập thông số của mạng điện
3.2.1.1. Xác định thư viện dây dẫn
Khai báo cho phần mềm PSS/ADEPT biết thư viện thông số
các tuyến dây của lưới điện áp dụng.
3.2.1.2. Xác định thông số thuộc tính của lưới điện
Bước này nhằm khai báo cho phần mềm PSS/ADEPT thiết
lập ngay từ đầu các thuộc tính của lưới điện như: Điện áp quy ước là
điện áp pha hay điện áp dây và trị số, tần số, công suất biểu kiến cơ
bản.
Vào menu File\Network Properties (hộp thoại Network
Properties) để xác định các thông số này.
3.2.1.3. Xác định hằng số kinh tế của lưới điện
Bước này nhằm khai báo cho phần mềm PSS/ADEPT thiết
lập các giá trị hằng số kinh tế ngay từ đầu của lưới điện như: Giá
điện năng tiêu thụ (đơn vị tiền/kWh); Giá điện năng phản kháng tiêu
thụ (đơn vị tiền/kVArh); Giá công suất thực lắp đặt (đơn vị tiền/kW);

Giá công suất phản kháng lắp đặt (đơn vị tiền/kVAr); tỉ số trượt giá
(pu/year); tỉ số lạm phát (pu/year); Thời gian tính toán (years); Giá
lắp đặt cho tụ bù cố định và ứng động; Tỉ giá bảo trì tụ bù cố định và
ứng động. Giá trị mặc định của phần mềm PSS/ADEPT cho lưới
điện như sau:
3.2.2. Bước 2 tạo sơ đồ cho lưới điện
Vẽ sơ đồ lưới điện cần tính toán vào chương trình
PSS/ADEPT.
3.2.3. Bước 3 chạy các chức năng tính toán


21

Có 8 phân hệ tính toán trong phần mềm PSS/ADEPT. Để
thực hiện giải bài toán xác định vị trí bù tối ưu ta cần thiết lập các tùy
chọn trong hộp thoại Option.
Chọn thẻ Analysis Options ta chọn thẻ CAPO.
3.2.4. Bước 4 lập báo cáo
Sau khi chạy xong một trong các chức năng tính toán trên,
bạn có thể xem kết quả tính toán phân tích của phần mềm tại 3 vị trí
như sau:
- Xem hiển thị kết quả phân tích ngay trên sơ đồ.
- Xem kết quả tính toán trên cửa sổ progress view.
- Xem kết quả tính toán chi tiết từ phần report của phần
mềm PSS/ADEPT.
3.2.4.1. Xem hiển thị kết quả phân tích ngay trên sơ đồ
Trong phần mềm PSS/ADEPT ta có thể xem ngay
các kết quả tính toán tại vị trí các nút, tải…trên sơ đồ lưới điện.
3.2.4.2. Xem hiển thị kết quả tính toán trên cửa sổ
Progress View

3.2.4.3. Xem hiển thị kết quả tính toán chi tiết từ phần
report của phần mềm PSS/ADEPT
Hiển thị các report [11,15] chứa các kết quả tính
toán sau khi thực hiện giải một bài toán phân tính, từ đây ta có thể in
ấn các kết quả này một cách dễ dàng thông qua File\Print.
3.3. Ứng dụng chương trình PSS/ADEPT tính toán bài toán chọn
vị trí bù công suất phản kháng tối ưu cho các xuất tuyến 22kV
Huyện Vạn Ninh


22

3.3.1. Giới thiệu về lưới điện phân phối Huyện Vạn Ninh
3.3.1.1. Các thông số của đường dây
Đường dây 22kV có tổng chiều dài 162,4 km, mức tăng
trưởng phụ tải bình quân hàng năm sau khi đi vào hoạt động là
6%/năm, vòng đời tính toán cho đường dây là 20 năm; Số năm phụ
tải tăng là 7 năm. Giá thành xây dựng đường dây được tính tại thời
điểm tháng 3 năm 2015.
Khi thiết kế sơ đồ, chúng ta tiến hành xác định các nút, sau
đó nối các nút bằng đường dây, máy biến áp, phụ tải…, chú ý khi vẽ
chúng ta tiến hành vẽ từ nguồn đi về tải, nếu vẽ ngược lại thì khi xuất
kết quả công suất trên đoạn đó sẽ bị âm.
3.3.2. Thiết lập thông số của đường dây và máy biến áp
a/ Thông số đường dây
b/ Thông số máy biến áp
c/ Thông số phụ tải
d/ Thông số nguồn
e/ Thông số Switch
3.3.3. Xác định dung lượng, vị trí bù tối ưu kinh tế trên các

xuất tuyến 22kV Huyện Vạn Ninh
Xây dựng đồ thị phụ tải
Xác định vị trí và dung lượng bù kinh tế
Bù trung áp


23

Bảng 3.1. Tổn thất công suất trước và sau khi bù
Tổn thất

Giảm tổn thất

Trước khi bù

Sau khi bù

ΔP (kW)

794.36

767.38

26.97

ΔQ (kVAr)

2243.57

2205.42

38.15

Bù ở lưới hạ áp
Bảng 3. 2. Tổn thất công suất trước và sau khi bù
Tính toán kinh tế các phương án bù.
Tổn thất

Trước khi bù

Sau khi bù

ΔP (kW)

794.36

787.66

6.70

ΔQ (kVAr)

2243.57

2233.93

9.64

Giảm tổn thất

3.4. Kết luận:
Số tiền tiết kiệm được quy về hiện tại vòng 5 năm khi bù hạ
áp là lớn hơn nhiều so với bù trung áp. Vì vậy phương án bù ở hạ áp
là hiệu quả hơn. Tuy nhiên vị trí bù ở hạ áp là rất lớn, rất khó cho
quá trình vận hành và kiểm soát, vì vậy thực tế vận hành chúng ta
nên cân nhắc nên bù hạ áp lớn hơn hay trung áp hơn.