Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối điện lực lâm hà, tỉnh lâm đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN HÀ LÂM

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC
LÂM HÀ, TỈNH LÂM ĐỒNG
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số

: 60.52.02.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN VINH TỊNH

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất cứ công trình nào.

Tác giả luận văn

Nguyễn Hà Lâm

TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH
ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN LÂM HÀ - TỈNH LÂM ĐỒNG
Học viên: Nguyễn Hà Lâm. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số:

. Khoá: 33. Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt - Để đáp ứng đủ nguồn điện cung cấp cho sự phát triển kinh tế - xã hội
nhanh chóng đòi hỏi ngành điện phải có những giải pháp thực hiện đầu tư phát triển nguồn,
lưới điện đủ để cung cấp cho phụ tải, cũng như đưa ra giải pháp vận hành tối ưu hệ thống
điện, ngoài ra phải đảm bảo về chất lượng và độ tin cậy. Tổn thất điện năng đang là mối
quan tâm hàng đầu của ngành điện nói chung, Công ty Điện lực Lâm Đồng và Điện lực
Lâm Hà nói riêng.
Điện lực Lâm Hà được hình thành trên cơ sở là Đơn vị quản lý lưới điện được tách từ
Điện lực quản lý khu vực 3 huyện Đức Trọng, Lâm Hà, Đơn Dương. Với lưới điện được
tiếp nhận từ lưới điện địa phương, được sử dụng qua nhiều năm mà chưa có sự cải tạo,
nâng cấp đồng bộ.
Tổn thất điện năng tại khu vực huyện Lâm Hà hiện đang là một trong những đơn vị
có tổn thất cao trong Công ty Điện lực Lâm Đồng.
PROPOSED SOLUTIONS TO REDUCE LIGHT OF DISTRIBUTION
ELECTRICITY OF LAM HA DISTRICT - LAM DONG PROVINCE
Summary - In order to meet sufficient power supply for rapid socio-economic
development, it is required that the power sector has solutions to invest in development of
power sources and grids to supply for the load. As such, it offers the optimum solution for
the operation of the power system, in addition to its quality and reliability. Power losses
are a major concern of the power sector in general, Lam Dong Power Company and Lam
Ha Power in particular.
Lam Ha Electricity was formed on the basis of the grid management unit which was
separated from the Electricity of the three districts Duc Trong, Lam Ha and Don Duong.

With grid received from the local grid, used over many years without renovation, upgraded
synchronously.
Power loss in Lam Ha district is currently one of the high loss units in Lam Dong
Power Company.


MỤC LỤC
TRANG BIA
LỜI CAM ĐOAN
TRANG TOM TẮT TIẾNG ANH
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VA KÝ HIỆU
DANH MỤC CAC HINH
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu: .....................................................................1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................2
5. Bố cục của luận văn ............................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG ...............................................................................................................3
1.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối ........................................................................3
1.2. Vai trò và ý nghĩa của bài toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng ...4
1.2.1. Tính toán TTCS và TTĐN trong bài toán thiết kế cung cấp điện ............4
1.2.2. Tính toán TTCS và TTĐN trong quản lý vận hành HTĐ .........................5
1.2.3. Những lưu ý khi tính toán TTCS và TTĐN ................................................5
1.2.4. Các phương pháp tính toán tổn thất điện năng trong lưới phân phối ....7
1.2.5. Các biện pháp giảm tổn thất điện năng ...................................................17
1.3. Kết luận chương 1 ..............................................................................................18
CHƯƠNG 2. HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LÂM HÀ ....20

2.1. Tổng quan về điện lực Lâm Hà ..........................................................................20
2.2. Hiện trạng về lưới điện phân phối và tổn thất điện năng trên lưới phân phối của
điện lực Lâm Hà ........................................................................................................21
2.2.1. Giới thiệu chung về lưới điện phân phối Điện lực Lâm Hà ............................21
2.2.2. Phương án cấp điện cho các phụ tải của huyện Lâm Hà ...............................22
2.2.3. Các thông số kỹ thuật lưới điện phân phối huyện Lâm Hà, tỉnh Lâm Đồng.......23
2.2.4. Tình trạng bù hiện tại ......................................................................................24
2.2.5. Đặc điểm của lưới điện hạ áp huyện Lâm Hà ................................................25
2.2.6. Chất lượng điện áp ..........................................................................................25
2.2.7. Tính chất phụ tải .............................................................................................25
2.2.8. Tình hình thực hiện giảm tổn thất và số liệu tổn thất qua các năm ................25


2.2.9. Đánh giá kết quả thực hiện giảm tổn thất điện năng của huyện Lâm Hà, tỉnh
Lâm Đồng trong thời gian vừa qua ...........................................................................26
2.2.10. Các yếu tố tác động đến tỷ lệ giảm tổn thất điện năng của lưới điện huyện
Lâm Hà, tỉnh Lâm Đồng............................................................................................30
2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2...................................................................................31
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH TỔN THẤT .............................................32
BẰNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ...........................................................................32
3.1. Giới thiệu chung về phần mềm PSS/ADEPT. ...................................................32
3.1.1. Giới thiệu phần mềm tính toán PSS/ADEPT ..................................................32
3.1.2. Các thông số ứng dụng của PSS/ADEPT........................................................33
3.1.3. Các công cụ cơ bản của phần mềm PSS/ADEPT ...........................................37
3.2. Tính toán tổn thất lưới điện huyện lâm hà, tỉnh Lâm Đồng ...............................39
3.2.1. Tính toán tổn thất chế độ vận hành hiện tại ...................................................39
3.2.2. Phụ tải của các xuất tuyến ..............................................................................40
3.3. Kết luận chương 3 ..............................................................................................42
CHƯƠNG 4. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN LÂM HÀ - TỈNH LÂM ĐỒNG..........43

4.1. Các giải pháp kỹ thuật ........................................................................................43
4.1.1. Giải pháp tính toán và lựa chọn vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu .............................43
4.1.2. Giải pháp tăng cường tiết diện dây dẫn đường trục chính tuyến 471
Lâm Hà ......................................................................................................................46
4.1.3. Giải pháp kiện toàn công tác tổ chức điều hành ............................................48
4.2. Kết luận chương 4 ..............................................................................................49
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................53
PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA. HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
- HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện.
- HTĐ: Hệ thống điện.
- LPP: Lưới điện phân phối.
- MBA: Máy biến áp.
- TBA: Trạm biến áp.
- TU: Máy biến điện áp đo lường.
- TI: Máy biến dòng điện đo lường.
- PA: Phương án.
- TTCS: Tổn thất công suất.
- TTĐN: Tổn thất điện năng.
- A : Tổn thất điện năng.
- P : Tổng thất công suất tác dụng.
- Q : Tổn thất công suất phản kháng.
-AC : Dây nhôm lõi thép.
- ACKP : Dây nhôm lõi thép có bọc mỡ.

- CV : Dây đồng bọc.
- C: Dây đồng trần
- CT: Công tơ
- EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam.
- EVN SPC: Tổng công ty Điện lực miền Nam.
- PCLĐ: Công ty Điện lực Lâm Đồng.
- CAPO: Xác định vị trí lắp đặt tụ bù tối ưu.
- TOPO: Xác định điểm dừng tối ưu (Tie Open Point Optimization)
- PSS/ADEPT: Power System Simulator/Adavanced Distribution Engineering
Productivity Tool.


DANH MỤC CÁC HÌNH

Số
hiệu

Tên hình

Trang

hình
1.1

Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa

8

1.2

Đồ thị phụ tải hình thang hóa

8

1.3

Biểu đồ TTCS và xác định TTĐN sử dụng
trong đường cong tổn thất

11

1.4

Họ đường cong tổn thất

14

1.5

Đường cong quan hệ giữa P và ΔP

14


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Để đáp ứng đủ nguồn điện cung cấp cho sự phát triển kinh tế - xã hội nhanh
chóng đòi hỏi ngành điện phải có những giải pháp thực hiện đầu tư phát triển

nguồn, lưới điện đủ để cung cấp cho phụ tải, cũng như đưa ra giải pháp vận hành tối
ưu hệ thống điện, ngoài ra phải đảm bảo về chất lượng và độ tin cậy. Tổn thất điện
năng đang là mối quan tâm hàng đầu của ngành điện nói chung, Công ty Điện lực
Lâm Đồng và Điện lực Lâm Hà nói riêng.
Điện lực Lâm Hà được hình thành trên cơ sở là Đơn vị quản lý lưới điện được
tách từ Điện lực quản lý khu vực 3 huyện Đức Trọng, Lâm Hà, Đơn Dương. Với
lưới điện được tiếp nhận từ lưới điện địa phương, được sử dụng qua nhiều năm mà
chưa có sự cải tạo, nâng cấp đồng bộ.
Tổn thất điện năng tại khu vực huyện Lâm Hà hiện đang là một trong những
đơn vị có tổn thất cao trong Công ty Điện lực Lâm Đồng.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:
a. Mục tiêu
Phân tích hiện trạng hệ thống lưới điện hiện hữu và đưa ra các giải pháp để
giảm tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối huyện Lâm Hà - tỉnh Lâm Đồng.
b. Nhiệm vụ
- Thu thập cơ sở dữ liệu về nguồn và phụ tải lưới phân phối trong phạm vi
nghiên cứu để phân tích.
- Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tính toán tổn thất điện năng đối với lưới
điện hiện hữu đang vận hành.
- Phân tích và đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện
phân phối do Điện lực Lâm Hà - Công ty Điện lực Lâm Đồng quản lý.
- Đánh giá hiệu quả đầu tư sau khi thực hiện các giải pháp đề xuất để kiến
nghị cho Công ty Điện lực Lâm Đồng.


2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối Điện lực
Lâm Hà.

- Phạm vi nghiên cứu: Lưới điện phân phối do Điện lực Lâm Hà - Công ty
Điện lực Lâm Đồng quản lý vận hành.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo
trình,…về vấn đề tính toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng, các
giải pháp giảm tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối.
- Phương pháp thực nghiệm: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn
thất công suất và tổn thất điện năng xác định được khu vực có máy biến áp non tải
hoặc quá tải nhằm hoán chuyển hay gắn mới máy biến áp có công suất phù hợp với
phụ tải theo mùa vụ.
- Đánh giá lại hiệu quả sau khi thực hiện các giải pháp giảm tổn thất điện
năng.
5. Bố cục của luận văn
Phần I. Mở đầu
Phần II. Nội dung chính
Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối.
Chương 2: Hiện trạng lưới điện phân phối Điện lực Lâm Hà
Chương 3: Tính toán xác định tổn thất bằng phần mềm PSS/ADPET.
Chương 4: Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới điện
phân phối huyện Lâm Hà.
Phần III: Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo
Phụ lục


3

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG

1.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối
Cấu trúc và phương thức vận hành lưới điện phân phối có ảnh hưởng lớn đến
các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của HTCCĐ, cụ thể là:
- Chất lượng cung cấp điện ảnh hưởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ.
- Tổn thất điện năng thường lớn gấp 3 đến 4 lần so với tổn thất điện năng ở
lưới truyền tải.
Khi thiết kế lắp đặt lưới điện phân phối đảm bảo các chỉ tiêu:
- An toàn cho lưới điện và con người; chi phí xây dựng lưới điện là kinh tế
nhất.
- Đảm bảo ít gây ra mất điện nhất, bằng các biện pháp cụ thể như có thể có
nhiều nguồn cung cấp, có đường dây dự phòng...
- Đảm bảo chất lượng điện năng cao nhất về ổn định tần số và ổn định điện áp.
Độ biến thiên điện áp cho phép là ± 5%Uđm. Đảm bảo chi phí duy tu, bảo dưỡng là
nhỏ nhất.
Cấu trúc lưới phân phối thường đa dạng, phức tạp. Số lượng nút, nhánh rất lớn
do đó việc tính toán lưới phân phối gặp nhiều khó khăn. Chế độ vận hành bình
thường của lưới phân phối là vận hành hở, hình tia hoặc xương cá. Để tăng cường
độ tin cậy cung cấp điện có thể sử dụng cấu trúc mạch vòng kín nhưng vận hành hở.
Các nghiên cứu và thống kê từ thực tế vận hành cho thấy rằng nên vận hành LPP
theo dạng hở bởi các lý do:
- Vận hành đơn giản.
- Trình tự phục hồi lai kết cấu lưới sau sự cố dễ dàng hơn.
Bên cạnh đó, phụ tải của LPP đa dạng và phức tạp, do các phụ tải sinh hoạt,
dịch vụ, tiểu thủ công nghiệp... cùng trong 1 hộ tiêu thụ. Điều đó dẫn đến khó khăn
cho việc tính toán và xây dựng các đồ thị phụ tải đặc trưng.


4

1.2. Vai trò và ý nghĩa của bài toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện

năng
1.2.1. Tính toán TTCS và TTĐN trong bài toán thiết kế cung cấp điện
Trong quá trình thiết kế quy hoạch hệ thống điện chúng ta thường sử dụng
hàm chi phí tính toán như một tiêu chí chính để lựa chọn phương án hợp lý. Hàm
chi phí tính toán được viết dưới dạng đơn giản:
Z = (avh +atc).Kđ +

A.g = Z1 +Z2

(1. 1)

Trong đó:
Z1: Thành phần phụ thuộc vào vốn đầu tư xây dựng mạng điện.

Z1 = (avh +atc).Kđ

(1. 2)

+ Kđ: Vốn đầu tư xây dựng mạng điện.
+ avh ,atc: Hệ số vận hành, hệ số hiệu quả vốn đầu tư.
Z2: thành phần phụ thuộc vào tổn thất điện năng của mạng.
Z2 =

A.g = Pmax.g. = 3R I

2

.g.

(1. 3)

max

+ Imax : Dòng điện cực đại đi trên nhánh (A)
+ R : Điện trở dây dẫn (

)

+ : Thời gian tổn thất công suất lớn nhất (h)
+ g: Giá tiền 1 kWh TTĐN (đ/kWh).
Biểu thức (1. 1) sẽ đạt cực tiểu khi phương án nối dây của mạng điện vừa có
vốn đầu tư nhỏ nhất vừa có phí tổn vận hành nhỏ nhất. Điều đó có nghĩa là Z1 (phụ
thuộc về mặt kinh tế) và Z2 (phụ thuộc về mặt kỹ thuật) phải đồng thời cực tiểu.
Nhưng điều đó luôn mâu thuẫn. Việc tăng giá trị Z1 sẽ làm giảm giá trị Z2 và ngược
lại. Vấn đề cần phải dung hòa giá trị của các quan hệ trên để sao cho lưới điện thiết
kế đạt được hiệu quả kinh tế - kỹ thuật. Muốn vậy phải giữ giá trị tổn thất công suất


5

trong một giới hạn cho phép. Khi so sánh lựa chọn phương án tối ưu chúng ta
thường sử dụng các số liệu tính toán ứng với chế độ phụ tải cực đại để lựa chọn tiết
diện dây, kiểm tra các điều kiện về mặt kỹ thuật. Các hệ số sử dụng trong tính toán
có thể được lấy từ các sổ tay thiết kế hoặc kinh nghiệm nên dẫn đến sai số, tuy vậy
điều đó không làm ảnh hưởng đáng kể đến kết quả lựa chọn phương án tối ưu.
1.2.2. Tính toán TTCS và TTĐN trong quản lý vận hành HTĐ
Các phần tử của lưới được thiết kế, xây dựng trên cơ sở đảm bảo các yêu cầu
kinh tế - kỹ thuật. Tuy nhiên trong quá trình vận hành do sự biến động của phụ tải
theo thời gian làm cho các thông số lưới thiết kế không còn phù hợp, dẫn đến các
chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của lưới có thể không đạt được mong muốn như thiết kế.

Từ thực tế đó xuất hiện bài toán vận hành nhằm mục đích hiệu chỉnh lại bài toán
thiết kế. Sự khác biệt giữa bài toán vận hành và bài toán thiết kế là trên cơ sở cấu
trúc lưới điện có sẵn, biết được các giá trị thông số vận hành, tiến hành tính toán
kiểm tra lại các thông số chế độ của lưới điện để xác định xem lưới đó có đảm bảo
các yêu cầu kỹ thuật và vận hành kinh tế nữa hay không. Trên cơ sở tính toán cho
phép phân tích tình trạng kỹ thuật của lưới điện, đề xuất các giải pháp kỹ thuật để
nâng cao hiệu quả kinh tế. Một trong những giải pháp cơ bản là giảm TTCS, TTĐN.
Dễ nhận thấy rằng khi TTĐN giảm một tỷ lệ dù rất nhỏ cũng mang lại hiệu quả kinh
tế. Muốn đạt được những điều đó cần phải có phương pháp tính toán chính xác
TTCS, TTĐN. Các thông tin nhận được sẽ là cơ sở phân tích các nguyên nhân gây
nên tổn thất từ đó cho phép đề xuất các phương pháp hợp lý, hiệu quả để giảm tổn
thất.
1.2.3. Những lưu ý khi tính toán TTCS và TTĐN
a. Đặc điểm tính toán TTCS và TTĐN
+ Đặc điểm tính toán TTCS, TTĐN trong quá trình thiết kế:
- Không đòi hỏi độ chính xác cao.
- Thiếu thông tin khi thực hiện tính toán (chưa có biểu đồ phụ tải, không có
phương thức vận hành cụ thể,…).


6

- Phương pháp tính thường được sử dụng sao cho dễ dàng, nhanh chóng. Do
đó có thể áp dụng các phương pháp đơn giản, độ chính xác vừa phải.
+ Đặc điểm tính toán TTCS, TTĐN trong quản lý vận hành:
- Yêu cầu độ chính xác cao.
- Có đủ thông tin để tính toán như biểu đồ phụ tải, trạng thái các trang thiết bị
bù, đầu phân áp làm việc của máy biến áp…
- Có thời gian nghiên cứu tính toán so sánh với các số liệu thống kê đo lường.
Do đó cần áp dụng các phương pháp chính xác, xét được đầy đủ các yếu tố.

b. Lựa chọn và xây dựng phương pháp tính toán TTCS và TTĐN
Do đặc trưng của phụ tải điện, lưới điện của từng Quốc gia khác nhau nên việc
sử dụng sử phương pháp tính toán TTĐN của từng nước sẽ khác nhau, không thể áp
dụng một cách áp đặt phương pháp tính toán của nước này cho nước khác. Đối với
lưới điện Việt Nam trong quá trình tư vấn thiết kế do thiếu hoặc không đầy đủ số
liệu đầu vào như biểu đồ phụ tải, thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax, thời
gian TTCS cực đại τ, mật độ dòng điện kinh tế, các quy định về chất lượng điện áp,
giá trị giới hạn cho phép về tổn thất… nên thường lấy theo số liệu của nước ngoài
dẫn đến sai số ngay từ khâu thiết kế, mặt khác do chưa chủ động được vấn đề tài
chính nên khó giải quyết đồng bộ các yêu cầu kỹ thuật. Điều đó có thể làm xấu chỉ
tiêu kinh tế - kỹ thuật khi đưa lưới điện vào vận hành.
Trong quá trình quản lý vận hành lưới điện để xác định chính xác các thông số
vận hành, các chỉ tiêu kỹ thuật chưa có đầy đủ thông số. Các phương tiện đo đếm
thiếu hoặc không đồng bộ, các công cụ và phương pháp tính toán để đánh giá TTCS
và TTĐN chưa hợp lý. Các đơn vị điện lực quản lý vận hành lưới điện thường sử
dụng các chương trình tính toán của nước ngoài mà đa số các chương trình tính đó
không phù hợp cho bài toán vận hành. Do đó không xác định được chính xác giá trị
tổn thất, thường giá trị tổn thất quy định cho từng đơn vị chỉ mang ý nghĩa chỉ tiêu
kế hoạch cho nên không phân tích được chính xác các nguyên nhân dẫn đến tổn thất
trong lưới, đây là vấn đề quan tâm hàng đầu trong công tác quản lý vận hành lưới
điện.


7

1.2.4. Các phương pháp tính toán tổn thất điện năng trong lưới phân phối
a. Tính toán TTĐN trong các bài toán thiết kế
Khi tính toán thiết kế, với yêu cầu độ chính xác không cao, có thể áp dụng
nhiều tính gần đúng. Trên cơ sở giải thiết đã xác định được TTCS ứng với chế độ
phụ tải cực đại ∆Pmax .Tổn thất điện năng được tính theo công thức đơn giản sau:

Với cách tính này chỉ cần xác định 2 đại lượng ∆Pmax và

. Trị số ∆Pmax có

thể xác định theo các chương trình tính toán đã nêu hoặc theo các cách tính gần
đúng. Khó khăn chính là xác định
giá trị của

. Thường trong tính toán của chúng ta hiện nay

được xác định theo biểu thức sau:

- Công thưc kinh điển:
(0,124 Tmax .10 4 ).8760

(1.5)

- Công thức Kenzevits:
2.Tmax

8760

8760 Tmax
Pmin
(1
)
Tmax 2.Pmin
Pmax
1
8760

Pmax

(1.6)

- Công thức Vanlander:

8760[(0,13.

Tmax
T
) (0,87. max ) 2 ]
8760
8760

(1.7)

- Tra đường cong tính toán:
f (Tmax .cos )

(1.8)

Các công thức trên chỉ là gần đúng, lấy theo thực nghiệm và tiệm cận hóa, nhất
là được xác định trên những lưới điển hình, có cấu trúc tiêu chuẩn của nước ngoài.
Điều này có thể không phù hợp với điều kiện của LPP Việt Nam.
b. Tính toán TTĐN trong hệ thống cung cấp điện
Về lý thuyết TTĐN trên mỗi nhánh của mạng phân phối được xác định theo
công thức sau:
t

A 3.R I 2 (t ).dt

0

(1.9)


8

Trong đó:
It là dòng hiệu dụng chạy trong nhánh có điện trở R, biến thiên theo thời gian
tương ứng với sự thay đổi của biểu đồ phụ tải. Tại mỗi thời điểm dòng It phụ thuộc
các thông tin trạng thái các phần tử hệ thống, vào chế độ phụ tải các nút xác định
theo hệ phương trình chế độ xác lập. Vấn đề được quan tâm là xác định TTĐN tổng
theo các thông tin trạng thái thực hệ thống.
c. Các phương pháp kinh điển
- Phương pháp phân tích đồ thị
Giả sử cho được quy luật biến thiên của dòng điện như hình 1-1 với hệ tọa độ I(t).

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa

Hình 1.2:Đồ thị phụ tải hình thang hóa

Chia trục hoành (t) thành n đoạn bằng nhau với độ dài ∆t. Như vậy việc xác
định TTĐN được thay bằng việc tính diện tích các hình chữ nhật (Hình 1.1) hay
hình thang (Hình 1. 2).
Biểu thức dưới dấu tích phân trong trường hợp thứ nhất sẽ bằng:
t

n
2

2
t

I (t ).dt

I . t
t 1

0

1
t

n

I t2 .t

(1.10)

1

Trường hợp thứ hai:
t

I 2 (t ).dt
0

n 1
t 2 2
( I 0 I n 2 It2 )

2n
t 1

(1.11)

Khi I0 = In công thức (1. 11) sẽ nhận được dạng (1. 10). Theo phương pháp
này TTĐN được xác định theo công thức:


9

A 3.R.

t
n

n

I t2 .10

3

(1.12)

t 1

Hoặc
A 3.R.

n 1

t 2
(I0
2n

I n2 2

I t2 ).10

3

t 1

(1.13)

Trong đó thứ nguyên của I [A], S[KVA], U[KV].
Về lý thuyết phương pháp tích phân đồ thị đảm bảo độ chính xác cao, tuy
nhiên rất khó thực hiện. Vấn đề là không thể có đủ thông tin đo cũng như tính toán
ở mỗi thời điểm của dòng điện trên tất cả các nhánh của hệ thống điện.
- Phương pháp dòng điện trung bình bình phương
Giả sử rằng dọc theo đường dây hệ thống truyền tải dòng điện Itb không đổi ở
trong khoảng thời gian t, s gây nên tổn thất đúng bằng trị số dòng điện biến thiên
trong khoảng thời gian đó ứng với đồ thị phụ tải nghĩa là:
T

A 3RItbbp 2T

3R. It2dt

(1.14)

0

Như vậy dòng điện trung bình bình phương sẽ là:
T

I t2 .dt
I tbbp

(1.15)

0

T

Tích phân ở biểu thức (1.14, 1.15) được tính theo biểu thức (1.11 , 1.12). Nếu
đã biết giá trị dòng điện Itbbp thì TTĐN trên đường dây [KWh] tính theo biểu thức:
2
A 3Itbbp
.RT .10

Trong đó:

3

(1.16)

- R: Điện trở tác dụng của đường dây [Ω].

- T: Thời gian tính toán [h].

Lưới phân phối thường sử dụng phương pháp này và cho kết quả gần đúng.
Giá trị Itb có thể tính gần đúng theo công thức kinh nghiệm Dalesxky:
Itbbp

Imax (0,12 Tmax .10 4 )

(1.17)


10

Hoặc theo dòng điện cực đại và thời gian TTCS cực đại τ:
I tbbp

I max

T

(1.18)

Giá trị các đại lượng τ, Tmax được xác định phụ thuộc vào tính chất phụ tải
hoặc qua các số liệu thống kê. Phương pháp này chỉ đúng khi chúng ta xác định
được chính xác các giá trị trên.
- Phương pháp thời gian tổn thất
Theo phương pháp này, TTĐN được xác định theo biểu thức:
T
2
A 3R It2 .dt 3RI max
.

(1.19)

0

Để xác định TTĐN theo công thức (1. 19) cần phải xác định τ, τ được xác định
nhờ mối quan hệ giữa Tmax và cosφ. Quan hệ τ =f (Tmax, cosφ) có nhiều phương
pháp xây dựng khác nhau. Mỗi đường cong biểu diễn quan hệ đó được xây dựng
theo một số điều kiện khác nhau như không tính đến dáng điệu đồ thị phụ tải, hay
không xét đến sự biến đổi hệ số công suất. Hoặc chúng ta có thể xác định τ bằng các
công thức kinh nghiệm (1.5, 1.6, 1.7, 1.8). Tuy nhiên sử dụng trong điều kiện vận
hành là không hợp lý, bởi vì giá trị trung bình của sai số khi đánh giá tổn thất theo
cách tính này tương đối lớn, sai số nằm trong khoảng (10-25) %. Khi đánh giá
TTĐN trong điều kiện

vận hành chỉ cho phép sai số trung bình không vượt quá

5%. Khi tính toán τ cần phải chú ý đến dạng của đồ thị phụ tải tác dụng và phản
kháng theo thời gian trong ngày và năm.
Ngoài ra còn nhận thấy rằng cơ sở để xác định τ lại là Tmax và cos φ cũng rất
bất định. Cosφ trong lưới rất không đồng nhất nên chỉ có thể chấp nhận trị số trung
bình. Còn Tmax = A/Pmax lại càng bị phụ thuộc nhiều vào cách lấy mẫu thống kê.
Sai số của Pmax khi thiết lập đồ thị phụ tải trong phạm vi khá lớn là điều có thể xảy
ra.
d. Phương pháp đường cong tổn thất
- Đường cong tổn thất công suất trong lưới cung cấp điện


11

Hoạt động của hệ thống cung cấp điện ít nhiều mang tính ngẫu nhiên và bất

định. Tuy nhiên tính quy luật và có điều khiển vẫn là chủ đạo. Chẳng hạn đồ thị phụ
tải mang tính ngẫu nhiên nhưng hình dáng khá ổn định. Vì vậy, một phương thức
vận hành tương ứng với một cấu trúc, một phương án điều khiển đã lựa chọn thì các
đặc trưng tổn thất cũng có thể coi là xác định, có thể xét đường cong quan hệ:
P

f (P )

Trong đó: ∆P∑: Tổng TTCS trong lưới.
P∑: Tổng công suất thanh cái của mạng lưới cung cấp điện.
Đường cong hình 1.3 có thể xây dựng bằng đo đạc hoặc tính toán. Tuy nhiên
phép đo thực tế rất phức tạp, bởi đòi hỏi phải xác định đồng thời trị số công suất
của tất cả các nút phụ tải và nguồn cung cấp. Bằng tính toán, đường cong có thể xây
dựng như sau:
Giả thiết biết dạng biểu đồ phụ tải và cosφ của tất cả các nút (hoặc nhóm nút)
phụ tải.

Hình 1.3: Biểu đồ TTCS và xác định TTĐN sử dụng trong đường cong tổn thất

Coi thanh cái cung cấp là nút cân bằng, tính toán phân bố dòng và xác định
TTCS tổng PΣ ứng với mỗi thời điểm của biểu đồ phụ tải (ví dụ theo giờ trong
ngày). Kết quả nhận được cho phép xây dựng đoạn đường cong TTCS từ PΣmin
đến PΣmax của biểu đồ phụ tải thanh cái. Rõ ràng đường cong xây dựng được có
tính xác định cao nếu thực tế cosφ và tỷ lệ công suất giữa các nút ít thay đổi. Đây là


12

giả thiết duy nhất và có thể chấp nhận được với phương pháp xây dựng đường cong
tổn thất. Khi cấu trúc lưới và phương thức vận hành thay đổi, một họ đường cong

tương ứng cần được xây dựng.
Với một cấu trúc lưới và một phương thức vận hành hoàn toàn xác định (khi
đó s tồn tại một đường cong tổn thất duy nhất) dễ dàng có thể xác định được TTĐN
tổng trong ngày thông qua biểu đồ tổng công suất thanh cái.
Trên hình 1.3 trình bày quá trình xây dựng biểu đồ TTCS và xác định TTĐN
nhờ sử dụng đường cong tổn thất. Diện tích của biểu đồ TTCS chính là TTĐN và có
thể tính theo phương pháp tích phân đồ thị:
n

A

(1.21)

Pi . ti
i 1

Hoặc có thể xác định TTĐN bằng phương pháp tính toán. Do TTCS gồm có 2
thành phần là tổn thất tải và tổn thất không tải, tại mỗi thời điểm vận hành ta có biểu
thức xác định TTCS:
Pi

Pkt

Pt

(1.22)

Từ đó TTĐN được tính như sau:
t

A

[ P0i

Pti (t )].dt

( P0i

Pti ). t

(1.23)

0

TTĐN trong 1 ngày (24h) s là:
24

A

A0

Ati
i 0

(1.24)

Với: + A0: TTĐN không tải, không phụ thuộc vào sự biến động của phụ tải,
phụ thuộc vào tổn hao không tải của các máy biến áp trong lưới là chính.
+ At: TTĐN tải, phụ thuộc vào sự biến thiên công suất tiêu thụ của tải theo
thời gian cũng như cấu trúc của lưới điện.

Độ chính xác của đường cong hay nói đúng hơn là độ phù hợp của đường cong
với thực tế phụ thuộc vào mức độ đầy đủ của các thông tin có được. Chẳng hạn, khi
không có biểu đồ phụ tải các nút mà chỉ biết phân bố phụ tải các nút ở một vài thời


13

điểm quan sát. Khi có đường cong vẫn có thể xây dựng được bằng cách thay đổi tỷ
lệ công suất các nút và giữ nguyên cosφ phép tính khá đơn giản, nhưng độ chính
xác chỉ đủ cao khi dạng của biểu đồ phụ tải các nút và cosφ ít thay đổi. Sự quan sát
thống kê lâu năm tại một lưới cung cấp điện có thể cho phép chính xác hóa dần
đường cong tổn thất xây dựng cho lưới. Cần lưu ý rằng điểm khởi đầu của đường
cong tổn thất không đi qua gốc tọa độ, bởi vì ngay cả khi không tải trong lưới điện
đã tồn tại một lượng tổn hao không tải nhất định.
- Phương pháp tính toán để xây dựng đường cong tổn thất
Từ những phân tích trên, ta thấy rằng để xây dựng được các đường cong tổn
thất phải tiến hành tính toán phân bố công suất cho lưới cung cấp điện với nhiều giá
trị khác nhau về công suất của phụ tải. Bằng cách cho giá trị công suất của các phụ
tải tay đổi từ Pmin cho đến Pmax, giá trị Pmax ở đây là trị số công suất của các phụ
tải sau khi đã tính toán với hệ số đồng thời. Ứng với mỗi giá trị công suất ta phải
tính toán phân bố, xác định trị số tổn thất.
Sau khi kết thúc quá trình tính toán, ta s có được các cặp giá trị của Ptc và
∆P∑, với các cặp giá trị này, ta xây dựng đường cong tổn thất cho lưới cung cấp
điện. Có thể giải tích hóa đường cong bằng các phép xấp xỉ, tiệm cận, trên cơ sở đó
xây dựng các công cụ thuận tiện dạng chương trình máy tính để phân tích TTĐN
trong quản lý cận hành HTCCĐ.
- Ứng dụng của đường cong tổn thất trong thiết kế, vận hành hệ thống cung
cấp điện
Phương pháp đường cong tổn thất khắc phục được một phần các nhược điểm
của các phương pháp tính TTĐN đã nêu trên, đồng thời cũng chú ý tới tính thuận

tiện khi sử dụng. Ngoài việc xác định trực tiếp TTĐN, từ đường cong TTCS và biểu
đồ phụ tải điển hình, còn có thể xác định được các đại lượng đặc trưng sau đây:
- Trị số TTCS lớn nhất ∆Pmax.
- Thời gian TTCS lớn nhất (tính theo số giờ trong năm):
A
.365
Pmax

(1.25)


14

- Tỷ lệ TTCS nhỏ nhất tính theo phần trăm: ∆P%min.
P

P2
a
P1

Hình 1.4: Họ đường cong tổn thất Hình 1.5: Đường cong quan hệ giữa P và ΔP

Có một trị số công suất tổng thanh cái tương ứng với tỷ lệ TTCS của HTCCĐ
nhỏ nhất (Pa) như Hình 1.5. Vận hành công suất xung quanh giá trị này tổn thất
điện năng sẽ có trị số nhỏ. Khi công suất lớn hơn Pa tỉ lệ tổn thất tăng do lưới làm
việc quá tải, sụt áp lớn. Khi công suất nhỏ hơn Pa tỉ lệ tổn thất cũng tăng do tổn
thất không tải lớn. Khi thay đổi phương thức vận hành có thể xây dựng một họ
đường công tổn thất như Hình 1.4.
Xây dựng được các đường cong tổn thất thì có thể có được một công cụ rất
hiệu quả để giải các bài toán khác nhau, có liên quan đến tính kinh tế kỹ thuật khi

thiết kế, vận hành mạng lưới cung cấp điện. Nói chung, đường cong xây dựng được
có dạng như trên Hình 1.4. Tồn tại một tiếp tuyến từ góc tọa độ tới đường cong (tại
điểm a Hình 1.5). Hệ số góc của tiếp tuyến thể hiện tỉ lệ tổn thất ít nhất có được đối
với lưới cung cấp điện trong phương thức đang vận hành. Hiệu quả tối ưu này ứng
với một miền hẹp của biểu đồ phụ tải (xung quanh công suất Pa).
Khi phụ tải thấp, tỉ lệ tổn thất tăng do tổn hao không tải, còn khi phụ tải cao, tỉ
lệ tổn thất cũng tăng do tải qua các trạm biến áp tăng và sụt áp quá lớn trên các
đường dây. Như vậy phân tích biểu đồ phụ tải có thể dễ dàng đánh giá được tổn thất
đang ở trạng thái nào. Khi đó ứng với mỗi trường hợp cách xử lý giảm tổn thất s
khác nhau. Trường hợp đầu, tổn thất có thể giảm được bằng cách tối ưu hóa số
lượng các máy biến áp làm việc để giảm tổn thất không tải. Trường hợp sau, cần


15

nghĩ đến các khả năng cải thiện cosφ, đặt thêm thiết bị bù, nâng cao khả năng tải
của các phần tử mạng điện, tối ưu hóa sơ đồ vận hành mạng điện…
Để đánh giá hiệu quả các biện pháp kỹ thuật, có thể xem xét sự biến dạng của
đường cong. Hiệu quả của biện pháp kỹ thuật phải được thể hiện là TTĐN ứng với
toàn biểu đồ phụ tải thấp nhất (xác định theo phương pháp đã nêu). Khi thay đổi
phương thức vận hành (phân loại lưới, chuyển đổi đầu phân áp các trạm, đóng cắt
dung lượng bù…) có thể xây dựng được một họ các đường cong tổn thất (Hình 1-4).
Sử dụng họ đường cong có thể xác định được thời điểm và phương án chuyển đổi
phương thức vận hành hợp lý nhất (về phương diện giảm tổn thất). Chẳng hạn,
chuyển đổi phương thức vận hành theo các điểm phân bố công suất P1, P2, trên
Hình 1-4 có thể đảm bảo được TTCS luôn đi theo đường bao phía dưới của họ
đường cong. Khi đó TTĐN tổng sẽ là nhỏ nhất.
Đường cong còn đặc biệt tiện lợi khi đánh giá hiệu quả các phương tiện bù.
Bởi vì các đường cong TTCS khi có và không có bù cho phép xác định độ giảm
TTĐN tổng hàng năm, một chỉ tiêu chủ yếu so sánh hiệu quả kinh tế.

e. Phương pháp sử dụng phần mềm để tính toán tổn thất
Hiện nay có rất nhiều phần mềm để tính toán các chế độ trong hệ thống điện
như: PSS/ADEPT, PSS/E, POWERWORLD, CONUS, ETAP...các phần mềm đều
có nhiều chức năng và phạm vi ứng dụng của mỗi phần mềm khác nhau. Phần mềm
PSS/ADEPT áp dụng cho lưới điện cao thế đến hạ thế với số lượng nút không giới
hạn và đã được sử dụng tính toán cho lưới phân phối khá phổ biến. Hiện nay các
Công ty Điện lực nói chung và Công ty Điện lực Lâm Đồng nói riêng đang sử dụng
phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất công suất, tính toán bù...Phần mềm
PSS/ADEPT giúp phân tích và tính toán lưới phân phối. Trong đó, tính toán và hiển
thị các thông số về dòng (I), công suất (P, Q) của từng tuyến dây, đánh giá tình
trạng mang tải của tuyến đường dây thông qua chức năng Load Flow Analysis
(phân bố công suất). Cho biết các thông số về tổn thất công suất của từng tuyến
đường dây để từ đó có phương án bù công suất phản kháng nhằm làm giảm tổn thất
công suất của từng tuyến thông qua chức năng CAPO.


16

Phần mềm PSS/ADEPT được phát triển dành cho các kỹ sư ngành điện. Nó
được sử dụng như một công cụ để thiết kế và phân tích lưới điện phân phối.
PSS/ADEPT cũng cho phép chúng ta thiết kế, chỉnh sửa và phân tích sơ đồ lưới và
các mô hình lưới điện một cách trực quan theo giao diện đồ họa với số nút không
giới hạn.
Các chức năng của phần mềm PSS/ADEPT bao gồm:
- Tính phân bố công suất (Load Flow - module có sẵn) phân tích và tính toán
điện áp, dòng điện, công suất trên từng nhánh và từng phụ tải cụ thể.
- Tính ngắn mạch (All Fault- module có sẵn): tính toán ngắn mạch tại tất cả
các nút trên lưới, bao gồm các loại ngắn mạch như ngắn mạch 1 pha, 2 pha và 3
pha.
- Tính toán TOPO (Tie Open Point Optimization), phân tích điểm dừng tối ưu:

tìm ra những điểm có tổn hao công suất nhỏ nhất trên lưới và đó chính là điểm dừng
lưới trong mạng vòng 3 pha.
- Tính toán CAPO (Optimal Capacitor Placement), đặt tụ bù tối ưu: tìm ra
những điểm tối ưu để đặt các tụ bù cố định và tụ bù ứng động sao cho tổn thất công
suất trên lưới là nhỏ nhất.
- Tính toán các thông số của đường dây (Line Properties Culculator): tính toán
các thông số của đường dây truyền tải.
- Tính toán phối hợp và bảo vệ ( Protection and Coordination).
- Tính toán phân tích sóng hài (Hamornics): phân tích các thông số và ảnh
hưởng của các thành phần sóng hài trên lưới.
- Tính toán phân tích độ tin cậy trên lưới điện (DRA- Distribution Reliability
Analysis): tính toán các thông số độ tin cậy trên lưới điện như SAIFI, SAIDI,
CAIFI, CAIDI…
Trong phạm vi luận văn này, tác giả chỉ sử dụng 2 modul trong phần mềm
PSS/ADEPT để tính toán là: Tính phân bố công suất (Load Flow), tính toán việc lắp
đặt tụ bù (CAPO).


17

1.2.5. Các biện pháp giảm tổn thất điện năng
Ta có thể chia các nhóm giải pháp giảm tổn thất điện năng thành 2 nhóm
chính: Nhóm biện pháp kỹ thuật và nhóm biện pháp tổ chức. Trong đó, nhóm các
biện pháp kỹ thuật đòi hỏi vốn đầu tư còn nhóm các biện pháp tổ chức không đòi
hỏi vốn đầu tư.
a. Nhóm biện pháp kỹ thuật
Nhóm giải pháp này đòi hỏi phải có vốn đầu tư và gồm có:
+ Nâng cao điện áp định mức của lưới điện nếu thấy phụ tải tăng trưởng mạnh
về giá trị cũng như khoảng cách, với cấp điện áp cũ không đáp ứng được.
+ Bù kinh tế trong mạng điện phân phối bằng tụ điện.

+ Hoàn thiện cấu trúc lưới điện có thể vận hành với tổn thất nhỏ nhất.
+ Cải tiến kết cấu và dùng vật liệu chất lượng cao để sản xuất các thiết bị điện
có tổn thất nhỏ.
b. Nhóm biện pháp tổ chức
Nhóm giải pháp pháp này không đòi hỏi vốn đầu tư nhiều và gồm có:
+ Điều chỉnh điện áp vận hành ở mức cao nhất có thể.
+ Phân bố tối ưu công suất phản kháng trong hệ thống điện làm cho dòng công
suất phản kháng vận chuyển hợp lý trên các đường dây cho tổn thất nhỏ nhất.
+ Nâng cao hệ số công suất cosφ của các thiết bị dùng điện trong xí nghiệp.
+ Vận hành kinh tế các trạm biến áp.
+ Giảm độ không đối xứng giữa các pha của mạng hạ áp vì khi không cân
bằng thì ngoài tổn thất trong các pha còn có tổn thất trong dây trung tính.
+ Vận hành kinh tế mạng điện trung, hạ áp nếu cấu trúc lưới cho phép.
+ Chọn đúng công suất máy biến áp phù hợp với yêu cầu của phụ tải, tránh
hiện tượng máy biến áp quá non tải.
+ Kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên mạng điện.
-

Phân tích ảnh hưởng của công suất phản kháng (Q) đến tổn thất điện năng


18

Phụ tải
thấp.
suất tải trên đường dây càng lớn tạo ra tổn thất công suất tác dụng và phản kháng
đáng kể.
Xét mạng điện với phụ tải P + jQ như sau:

- Sau khi bù công suất phản kháng:

Đặt thiết bị bù công suất phản kháng để phát ra một lượng công suất phản
kháng là Qbù thì công suất phản kháng trên đường dây giảm xuống Q - Qbù.
Tổn thất công suất tác dụng sau khi bù: P

P 2 (Q Qbu )2
R
U2

Tổn thất công suất phảng kháng sau khi bù:
Q

P 2 (Q Qbu )2
X
U2

Như vậy, sau khi bù công suất phản kháng s giảm được tổn thất công suất tác
dụng và tổn thất điện năng trong hệ thống điện.
1.3. Kết luận chương 1
Tổn thất điện năng trong hệ thống điện là lượng điện năng bị mất trong quá
trình truyền tải và phân phối từ thanh cái các nhà máy điện qua hệ thống lưới điện
truyền tải, lưới điện phân phối đến các hộ sử dụng điện.
Việc nghiên cứu, áp dụng các giải pháp để giảm tỷ lệ tổn thất điện năng xuống
mức hợp lý đã và đang là mục tiêu của ngành điện. Giảm tổn thất điện năng có ý
nghĩa rất lớn trong vận hành lưới điện, nó bao gồm các biện pháp cần đầu tư và