Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế trên lưới điện phân phối điện lực lạc dương, tỉnh lâm đồng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM HỒNG QUẢNG

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP
NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ
TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC
LẠC DƯƠNG, 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 với sự hướng
dẫn của TS Trần VinhTịnh.
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. Trích dẫn và hình ảnh minh họa
được sử dụng từ tài liệu tham khảo.

Tác giả luận văn

Phạm Hồng Quảng

TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH
ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ TRÊN LƯỚI
ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC LẠC DƯƠNG, TỈNH LÂM ĐỒNG

Học viên: Phạm Hồng Quảng

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số:
Khóa: K33LĐ
Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN
Tóm tắt - Cùng với sự tăng trưởng phụ tải; chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện
cho phụ tải ngày càng được cải thiện do được đầu tư từ nhiều nguồn vốn khác nhau… Tuy
nhiên, nguồn vốn được phân bổ có hạn nên chưa đáp ứng được tốc độ phát triển của phụ
tải. Mặt khác, trong năm năm gần đây, tỷ lệ tổn thất điện năng Công ty Điện lực Lâm Đồng
giao Điện lực Lạc Dương giảm trung bình mỗi năm là 0.5%, năm 2017 được giao giảm so
với năm 2016 là 0.66% và sẽ tiếp tục giảm trong những năm tiếp theo để hoàn thành lộ
trình giảm tổn thất của EVNSPC.Việc nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất công suất,
tổn thất điện năng; nâng cao chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện, giảm truyền
tải công suất phản kháng trên lưới điện nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế là những vấn đề
đang được ngành Điện nói chung và Công ty Điện lực Lâm Đồng nói riêng quan tâm hàng
đầu. Trong luận văn này, tác giả có sử dụng các phần mềm đo ghi từ xa, phần mềm
PSS/ADEPT để mô phỏng, đánh giá,phân tích nguyên nhân ảnh hưởng tới hiệu quả kinh tế
trên lưới điện, đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế trên ưới điện phân phối
Điện lực Lạc Dương, tỉnh Lâm Đồng.
Từ khóa: Tổn thất công suất, tổn thất điện năng, đo ghi từ xa, hiệu quả kinh tế.
PROPOSING SOLUTIONS FOR ECONOMIC EFFICIENCY IMPROVEMENT IN LAC
DUONG DISTRIBUTION POWER LINES, LAM DONG PROVINCE

Graduate Student: Phạm Hồng Quảng
Code:

Couse: LĐ

Major: Kỹ thuật điện
University – ĐHĐN

ABSTRACT - Along with the growth of power load; the power quality, the reliability of the
power supply to the load are increasingly improved due to the investment from various sources ..
However, Allocation financial is limitted, so that, it cannot satify with the growth speed of load. On
the other hand, in the last five years, the power losses rate of Lac Duong Power, which is assigned
by Lam Dong power company, has being decreased with an average number is 0,5% per year. Year
2017 is assigned lower than 2016 is 0,66% and will continuosly decrease in coming years to
complete Power losses reduction schedule of EVNSPC. The research of solutions to reduce power
losses, improve power quality and reliability of power supply, reduce reactive power transmission
on the grid to improve economic efficiency are the issues that are being considered by the EVN in
general and Lam Dong Power Company in particular. In this thesis, the author uses Remote meter
software, PSS/Adept software to simulate, estimate, analyse all the reasons affect to the economic
efficiency of the grid, propose solutions to improve the economic efficiency in the Power
distribution area of Lac Duong Power, Lam Dong province.
Key-words – Power loss, remote metering, economic efficiency


MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Lý do lựa chọn đề tài: .......................................................................................1
2. Đối tượng và phạm vi, mục đích nghiên cứu: ..................................................2
3. Phương pháp nghiên cứu: .................................................................................2
4. Bố cục của luận văn: .........................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI, TỔN THẤT CÔNG
SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG .......................................................................4
1.1. Vai trò của lưới điện phân phối. ...........................................................................4
1.2. Yêu cầu, đặc điểm của lưới điện phân phối. ........................................................4
1.2.1. Yêu cầu của lưới điện phân phối. ...............................................................4
1.2.2. Đặc điểm của lưới điện phân phối. .............................................................4
1.3. Ý nghĩa của vấn đề TTCS và TTĐN ....................................................................6
1.4. Tổn thất công suất trên lưới điện phân phối. .......................................................6
1.4.1. Tổn thất công suất trên đường dây: ............................................................6
1.4.2. Tổn thất công suất trong MBA: ..................................................................7
1.5. Tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối. .......................................................8
1.5.1. Tổn thất điện năng trên đường dây: ............................................................8
1.5.2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp: .......................................................8
1.6. Một số nguyên nhân gây tổn thất điện năng. .......................................................9
1.6.1. Tổn thất kỹ thuật:........................................................................................9
1.6.2. Tổn thất phi kỹ thuật: ...............................................................................10
1.7. Các phương pháp xác định tổn thất điện năng ...................................................10


1.7.1. Phương pháp xác định TTĐN theo đồ thị phụ tải: ...................................10
1.7.2. Phương pháp thời gian tổn thất công suất lớn nhất: .................................12
1.7.3. Phương pháp đường cong tổn thất[11] .....................................................13

1.7.4. Phương pháp dòng điện trung bình bình phương[10] ..............................15
1.7.5. Phương pháp xác định điện năng tiêu thụ. ...............................................16
1.7.6. Phương pháp sử dụng phần mềm ứng dụng. ............................................16
1.7.7. Phương pháp tính theo quy định của EVN. ..............................................17
1.8. Độ tin cậy cung cấp điện. ...................................................................................17
1.8.1. Các chỉ số về độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện phân phối bao gồm: ..
.....................................................................................................................17
1.8.2. Các chỉ số về độ tin cậy của lưới điện phân phối được tính toán như sau: ..
.....................................................................................................................18
1.9. Kết luận chương 1: .............................................................................................20
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC SẢN
XUẤT KINH DOANH CỦA ĐIỆN LỰC LẠC DƯƠNG .......................................21
2.1. Lịch sử hình thành và phát triển huyện Lạc Dương...........................................21
2.2. Giới thiệu về Điện lực Lạc Dương .....................................................................22
2.3. Hiện trạng về nguồn và lưới điện phân phối ......................................................24
2.3.1. Nguồn điện: ..............................................................................................24
2.3.2. Thành phần phụ tải: ..................................................................................24
2.3.3. Lưới trung áp: ...........................................................................................24
2.3.4. Lưới hạ áp: ................................................................................................25
2.4. Công tác đầu tư cho lưới điện. ...........................................................................26
2.5. Giá trị đầu tư cho công tác sửa chữa lưới điện. .................................................27
2.6. Phương pháp xác định tổn thất điện năng hiện tại đang áp dụng tại Điện lực ..27
2.6.1. Giới thiệu về các phần mềm hỗ trợ: .........................................................27
2.6.2. Phương pháp xác định TTĐN lưới điện trung áp: ....................................29
2.6.3. Phương pháp xác định TTĐN lưới điện hạ áp: ........................................30
2.6.4. Phương pháp xác định TTĐN toàn đơn vị: ..............................................31
2.7. Tình hình thực hiện nhiệm vụ giảm TTĐN .......................................................31
2.7.1. Kết quả thực hiện công tác giảm TTĐN. .................................................31

2.7.2. Kết quả thực hiện TTĐN của Điện lực theo phương pháp tính của EVN: ..
.....................................................................................................................32
2.7.3. Kết quả mô phỏng tính toán TTĐN của Điện lực bằng phần mềm..........33
2.8. Kết quả thực hiện chỉ tiêu độ tin cậy cung cấp điện. .........................................36
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƯỚI ĐIỆN ...................................................38
3.1. Phân tích TTĐN trên đường dây trung áp tuyến 471: .......................................38
3.1.1. Ảnh hưởng của NMTĐ Đạ khai đến TTĐN.............................................38
3.1.2. Ảnh hưởng của dây dẫn. ...........................................................................43
3.1.3. Ảnh hưởng của CSPK truyền tải trên lưới. ..............................................45
3.2. Phân tích nguyên nhân gây TTĐN hạ áp trên xuất tuyến 478/110kV SV: ........52
3.2.1. Tổn thất điện năng do dòng Io gây ra: ......................................................52
3.2.2. Xác định tổn thất điện áp trên đường dây có phụ tải 3 pha không cân
bằng.

.....................................................................................................................55

3.3. Ảnh hưởng của bù công suất phản kháng tới TTĐN. ........................................57
3.3.1. Giới thiệu chung: ......................................................................................57
3.3.2. Vị trí lắp đặt tụ: .........................................................................................59
3.3.3. Lựa chọn dung lượng tụ bù: .....................................................................63
3.3.4. Điều chỉnh dung lượng bù: .......................................................................63
3.3.5. Điều chỉnh điện áp: ...................................................................................64
3.3.6. Xác định dung lượng bù tối ưu phía hạ áp. ..............................................64
3.4. Kết luận: .............................................................................................................66
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ
VẬN HÀNH LƯỚI ĐIỆN ........................................................................................68
4.1. Các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế. ...........................................................68
4.1.1. Giải pháp tổ chức ......................................................................................68
4.1.2. Các giải pháp kinh doanh. ........................................................................69

4.1.3. Các giải pháp đầu tư. ................................................................................71
4.1.4. Các giải pháp kỹ thuật. .............................................................................71
4.1.5. Đánh giá hiệu quả. ....................................................................................72
4.1.6. Phân tích kinh tế tài chính. .......................................................................73


4.2. Kết luận chương 4: .............................................................................................77
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................80
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
- EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam.
- EVNSPC: Tổng Công ty Điện lực miền Nam
- PCLĐ: Công ty Điện lực Lâm Đồng
- 110/22kVS: Trạm 110/22kV Suối Vàng
- NMTĐĐK Nhà máy thủy điện Đạ Khai
- HTĐ: Hệ thống điện.
- HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện.
- HSTCC: Hiệu suất trạm công cộng.
- TTCS: Tổn thất công suất
- CSTD: Công suất tác dụng
- CSPK: Công suất phản kháng.
- TTĐN: Tổn thất điện năng
- KTKT: Kinh tế kỹ thuật
- KDDV: Kinh doanh dịch vụ.

- LĐPP: Lưới điện phân phối.
- MBA: Máy biến áp.
- TBA : Trạm biến áp
- QLVH: Quản lý vận hành.
- QLKD: Quản lý kinh doanh.
- SXKD: Sản xuất kinh doanh
- ΔA: Tổn thất điện năng
- ΔP: Tổn thất công suất tác dụng.
- ΔQ: Tổn thất công suất phản kháng.
- GIS: Phần mềm quản lý kỹ thuật lưới điện phân phối.
- LĐHA: Lưới điện hạ áp.
-

LĐTA: Lưới điện trung áp.

- CTPĐ: Công ty phát điện.
- CTLĐCT: Công ty lưới điện cao thế.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số
hiệu

Tên bảng

Trang

2.1

Số liệu đường dây trung áp (km).

25

2.2

Số liệu đường dây hạ áp (km).

25

2.3

Số liệu MBA

26

2.4

Tốc độ tăng trưởng (đường dây, trạm biến áp)

26

2.5

Vốn đầu tư trong các năm từ năm 2011-2016

26

2.6

Vốn sửa chữa liện trong các năm từ năm 2011-2016

27

2.7

Kế hoạch/thực hiện tỷ lệ TTĐN.

31

2.8

Kết quả thực hiện giảm TTĐN trung áp.

32

2.9

Kết quả thực hiện giảm TTĐN hạ áp

32

2.10

Kết quả thực hiện TTĐN lũy kế đến hết tháng 12/2017

33

2.11

Thông số đầu nguồn và mô phỏng:

36

2.12

Kết quả tính toán tổn thất:

36

2.13

Lũy kế thực hiện độ tin cậy cung cấp điện 12 tháng năm 2016

36

2.14

Lũy kế thực hiện độ tin cậy cung cấp điện đến hết tháng 10 năm
2017

37

3.1

Bảng thông số các chế độ phát.

39

3.2

Bảng kết quả tính TTĐN các chế độ phát:

39

3.3

Kết quả xác định TTĐN khi NM phát 8,1MW

42

3.4

Kết quả xác định TTĐN khi NM phát 5,4MW

43

3.5

Kết quả xác định TTĐN khi NM phát 2,7MW

43

3.6

Thông số vận hành các điểm nút phụ tải.

44

3.7

Kết quả xác định TTĐN khi NM phát 8,1MW.

45

3.8

Kết quả xác định TTĐN khi NM phát 5,4MW

45

3.9

Bảng tổng hợp kết quả TTĐN chế độ vận hành hiện hữu và sau
khi tăng cường tiết điện dây dẫn từ 2xAC 70mm2 – AC185mm2

45

3.10

Thông số truy xuất từ chương trình đo ghi xa (PL 11,12,13,14 TSVH ngày 01.11/2017)

51

3.11

Thông số truy xuất từ chương trình đo ghi xa (PL-9,10 - TSVH
ngày 16.11/2017 và ngày 21.01/2018)

51

3.12

Bảng thông số vận hành TBA công cộng 3 pha.

52

3.13

Bảng xác định tổn thất do Io gây ra.

53


Số
hiệu

Tên bảng

Trang

3.14

Bảng xác định Cosφtb từ chỉ số Ap, Aq.

65

3.15

Thông số vận hành tụ bù hiện hữu:

65

4.1

TTĐN trước và sau khi thực hiện giải pháp:

72


DANH MỤC CÁC HÌNH

Số

Tên sơ đồ

hiệu

Trang

1.1

Sơ đồ hệ thống phân phối hình tia

5

1.2

Sơ đồ hệ thống phân phối mạch vòng

5

1.3

a. Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa

11

1.3

b. Đồ thị phụ tải hình thang hóa

11

1.4.

Xác định TTĐN bằng đường cong tổn thất

15

3.1

Đặc tính vận hành của máy phát điện.

47

3.2

Tổ hợp tụ điện và kháng điện có điều khiển bằng
Thyristor.

48

3.3

Bộ bù tổng hợp có điều khiển

49

3.4

Sơ đồ nguyên lý của SVC loại TSC - TCR

50

3.5

Đặc tính V-I của SVC

50

3.6

Sơ đồ vectơ dòng điện không đối xứng

55

3.7

Vị trí gắn bù trên đường dây có một phụ tải

58

3.8
3.9

Sơ đồ lưới điện có một phụ tải phân bố đều trên trục
chính
Sơ đồ lưới phân phối có 1 phụ tải

59
61


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Số hiệu

Tên biểu đồ

Trang

2.1

Thành phần phụ tải.

24

2.2

Biểu đồ phụ tải tuyến 474

33

2.3

Biểu đồ phụ tải tuyến 478

34

2.4

Biểu đồ phụ tải tuyến 480

34

2.5

Biểu đồ phụ tải tuyến 47:

35

2.6

Biểu đồ phụ tải tuyến 472 Suối Vàng

35

3.1

Biểu đồ phụ tải NMTĐ Đạ khai phát 3 tổ máy

42

3.2

Biểu đồ phụ tải NMTĐ phát 2 tổ máy

42

3.3

Biểu đồ phụ tải NMTĐ phát 1 tổ

43

3.4

Biểu đồ CSPK sau trước và sau khi lắp đặt kháng
bù ngang

52


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài:
Khi truyền tải điện năng từ thanh cái các nhà máy điện đến các hộ dùng điện,
phải qua các đường dây truyền tải, phân phối và các trạm biến áp. Một phần điện
năng bị tiêu hao do đốt nóng dây dẫn, tạo ra các trường điện từ và các hiệu ứng
khác, phần tiêu hao đó gọi là tổn thất điện năng. Giảm tổn thất điện năng làm giảm

nhiên liệu tiêu hao trong quá trình sản xuất điện, giảm chi phí xây dựng nguồn, lưới
góp phần làm giảm giá thành bán điện cho phụ tải[2].
Trong bối cảnh hiện nay, nguồn năng lượng không tái tạo ngày càng cạn kiệt,
vấn đề thiếu điện vào mùa khô, tăng giá điện đang được xã hội quan tâm một cách
sâu sắ[2]. Để giải quyết vấn đề này, đáp ứng đủ nguồn điện cho sự phát triển kinh tế
- xã hội đòi hỏi ngành Điện phải có các giải pháp thiết thực đầu tư nguồn, lưới để
cung cấp cho phụ tải. Bên cạnh đó, ngành Điện đang tích cực thực hiện thực hiện
nhiều biện pháp để giảm TTCS và TTĐN, nâng cao chất lượng điện năng, độ tin
cậy cung cấp điện phục vụ khách hàng.
Việc nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế là những vấn đề
đang được ngành Điện nói chung và Công ty Điện lực Lâm Đồng nói riêng quan
tâm, đầu tư. Giảm tổn thất điện năng, giảm truyền tải CSPK truyền tải trên lưới điện
nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế được Công ty Điện lực Lâm Đồng quan tâm hàng
đầu.
Trong những năm gần đây, trên địa bàn huyện Lạc Dương nhiều khu nông
nghiệp công nghệ cao phát triển, các khu dân cư mới được hình thành…, tốc độ
phát triển phụ tải trong các năm qua trên toàn Điện lực tăng trưởng đạt trên 10%.
Cùng với mức tăng trưởng phụ tải, chất lượng điện năng, độ tin cậy cung cấp điện
cho phụ tải ngày càng được cải thiện do được đầu tư từ nhiều nguồn khác nhau….
Tuy nhiên, nguồn vốn được phân bổ có hạn nên chưa đáp ứng được tốc độ phát
triển của phụ tải. Trong năm năm gần đây, tỷ lệ tổn thất điện năng Công ty Điện lực
Lâm Đồng giao cho đơn vị giảm trung bình mỗi năm là 0.5%, năm 2017 được giao
giảm so với năm 2016 là 0.66% và sẽ tiếp tục giảm trong những năm tiếp theo để
hoàn thành lộ trình giảm tổn thất của EVNSPC.
Phát tuyến 471 trạm 110kV Đà lạt 2 có bán kính cấp điện dài khoảng 40km, sử
dụng dây dẫn (2 x AC70mm2) cấp điện cho các xã Đạ Sar, Đạ Nhim, Đạ Chais
huyện Lạc Dương. Nhà máy thủy Điện Đạ Khai có công suất 8,1MW đấu nối vào
tuyến đường dây này tại vị vị trí trụ số 471/332, hàng tháng truyền tải ra trạm
110kV Đà Lạt 2 từ 3-3,5 triệu kWh, đã gây ra lượng TTĐN khoảng 2 triệu kWh
mỗi năm. Khi nhà máy này phát Pmax = 8,1MW đã nhận từ lưới trạm 110kV Đà Lạt

2

2 một lượng Qmax ≈2,4MVAr; trung bình một MW phát ra, nhà máy tiêu thụ 1/3
MVAr, đây cũng là nỗi trăn trở của đơn vị trong nhiều năm qua.
Xuất phát từ các lý do nêu trên, tôi chọn đề tài “ Đề xuất các giải pháp nâng
cao hiệu quả kinh tế trên lưới điện phân phối Điện lực Lạc Dương, tỉnh Lâm
Đồng” để thực hiện.
2. Đối tượng và phạm vi, mục đích nghiên cứu:
2.1. Đối tượng nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là LĐPP Điện lực Lạc Dương đang quản
lý vận hành, phân tích lưới điện hiện hữu, đưa ra các giải pháp nâng cao hiệu quả
kinh tế trên lưới điện.
2.2. Phạm vi nghiên cứu:
- Phân tích đặc điểm lưới điện hiện trạng của LĐPP Điện lực Lạc Dương, thu
thập cơ sở dữ liệu về nguồn và phụ tải trong phạm vi nghiên cứu.
- Nghiên cứu về mặt lý thuyết và thực tiễn các vấn đề liên quan đến giảm
TTĐN trong hệ thống điện phân phối.
- Các phần mềm đo ghi từ xa, mô phỏng đang áp dụng tại đơn vị trong quản
lý kinh doanh, quản lý kỹ thuật, quản lý vận hành.
2.3. Mục đích nghiên cứu:
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế trên lưới điện, các
giải pháp giảm tổn thất điện năng, đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế
trên lưới điện phân phối do Điện lực Lạc Dương quản lý.
3. Phương pháp nghiên cứu:
Sử dụng các phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, giáo trình, sách
báo,… về các phương pháp xác định tổn thất điện năng, tổn thất công suất và các
giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế trên lưới điện phân phối.

- Phương pháp thực nghiệm: Sử dụng các phần mềm đang ứng dụng tại đơn vị
để thu thập thông số kỹ thuật, thông số vận hành; từ các kết quả thu thập được, phân
tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp.
- Đánh giá lại hiệu quả sau khi thực hiện các giải pháp giảm tổn thất điện
năng.
4. Bố cục của luận văn:
Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối, tổn thất công suất và tổn thất
điện năng.


3

Chương 2. Giới thiệu và đánh giá hiện trạng công tác SXKD của Điện lực
Lạc Dương.
Chương 3: Nghiên cứu, phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả kinh tế
trên lưới điện phân phối Điện lực Lạc Dương.
Chương 4: Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế, phân tích kinh
tế tài chính.


4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI, TỔN THẤT
CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
1.1. Vai trò của lưới điện phân phối.
Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây
truyền tải và phân phối được nối với nhau thành một hệ thống thống nhất làm nhiệm
vụ sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng [1].
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của phụ tải, rất nhiều các nhà máy điện
có công suất lớn được đầu tư xây dựng. Vì lý do kinh tế và môi trường, các nhà

máy thường được xây dựng ở những nơi gần nguồn nguyên 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 tải điện năng đến các hộ tiêu thụ. Đồng
thời, vì lý do kinh tế cũng như an toàn, người ta không thể cung cấp trực tiếp cho
các hộ tiêu thụ bằng lưới truyền tải có điện áp cao mà phải dùng LĐPP có cấp điện
áp thấp hơn để cấp điện cho một khu vực.
1.2. Yêu cầu, đặc điểm của lưới điện phân phối.
1.2.1. Yêu cầu của lưới điện phân phối.
Yêu cầu chính của lưới phân phối là đảm bảo cấp điện liên tục cho hộ tiêu thụ,
đảm bảo chất lượng điện năng nằm trong phạm vi cho phép, tổn thất điện năng thấp
nhất, vận hành dễ dàng, chi phí xây dựng kinh tế, an toàn cho con người và thiết bị…
1.2.2. Đặc điểm của lưới điện phân phối.
Lưới điện phân phối phân bố trên diện rộng, thường vận hành không đối
xứng và có tổn thất lớn. Vấn đề tổn thất trên lưới phân phối liên quan chặt chẽ đến
các vấn đề kỹ thuật của lưới điện từ giai đoạn thiết kế đến vận hành. Trên cơ sở các
số liệu về tổn thất có thể đánh giá sơ bộ chất lượng vận hành của lưới điện phân
phối.
Hệ thống phân phối thông dụng được phân loại như sau:
1.2.2.1. Hệ thống phân phối hình tia:
Hệ thống phân phối này chủ yếu được dùng trong những vùng có mật độ phụ
tải thấp như nông thôn hay các thị trấn nhỏ và còn được dùng rộng rãi ở những
vùng có mật độ phụ tải trung bình như ngoại ô và đô thị. Nó có chi phí xây dựng
thấp nhất nhưngtính linh hoạt và liên tục cung cấp điện bị hạn chế [3]. Từ trạm
nguồn có nhiều xuất tuyến đi ra cấp điện cho từng nhóm trạm phân phối. Trục chính
của các xuất tuyến này được phân đoạn để tăng độ tin cậy cung cấp điện. Thiết bị
phân đoạn có thể là cầu chì, dao cách ly, máy cắt hoặc các Recloser có thể tự đóng
lập lại. Giữa các trục chính của một trạm nguồn hoặc giữa các trạm nguồn khác


5

nhau có thể được nối liên thông với nhau để dự phòng khi sự cố, cắt điện công tác
trên đường trục hay các trạm biến áp nguồn. Máy cắt và dao cách ly liên lạc được
mở trong khi làm việc để vận hành hở.
Các phụ tải điện sinh hoạt 0,2kV - 0,4kV được cung cấp từ các trạm biến áp
phân phối. Mỗi trạm biến áp phân phối là sự kết hợp giữa cầu chì, máy biến áp và tủ
điện phân phối hạ áp. Đường dây hạ áp 0,2kV - 0,4kV của các trạm biến áp phân
phối này thường có cấu trúc hình tia.

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống phân phối hình tia

1.2.2.2. Sơ đồ mạch vòng.
Mạch vòng kín để đảm bảo liên lạc thường xuyên và chắc chắn giữa các nhà
máy điện với nhau và với phụ tải. Lưới điện có nhiều mạch vòng kín để khi ngắt
điện bảo vệ đường dây hoặc sự cố 1 đến 2 đường dây vẫn đảm bảo liên lạc hệ
thống[1].

Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống phân phối mạch vòng


6

Các xuất tuyến được cấp điện trực tiếp từ các trạm khác nhau và trên mỗi
tuyến đều có 2 máy cắt đặt ở hai đầu. Các trạm biến áp phân phối được đấu liên
thông, mỗi máy biến áp đều có 2 dao cách ly đặt ở hai phía. Đối với các hộ tiêu thụ
đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao thì sơ đồ lưới phân phối thường được áp dụng
kiểu sơ đồ dạng này.
1.3. Ý nghĩa của vấn đề TTCS và TTĐN
Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn và máy biến áp, vì chúng có điện trở và
điện kháng nên bao giờ cũng có một tổn thất nhất định về công suất tác dụng ∆P và

công suất phản kháng ∆Q. Tổn thất phản kháng ∆Q tuy không ảnh hưởng trực tiếp
đến phí tổn về nhiên liệu, nhưng gây ra tình trạng không đủ công suất phản kháng
để cung cấp cho các hộ dùng điện. Như vậy lại phải trang bị thêm một số các thiết
bị khác để phát công suất phản kháng như tụ điện, máy bù đồng bộ. Kết quả là chi
phí đầu tư về thiết bị tăng cao, làm giá thành tải điện cũng tăng cao lên [2].
Khi truyền tải điện năng từ thanh cái nhà máy điện đến các hộ dùng điện, ta
phải dùng dây dẫn và máy biến áp, nên một phần điện năng bị tiêu hao do đốt nóng
dây dẫn, do tạo ra các trường điện từ và các hiệu ứng khác. Phần tiêu hao đó gọi là
tổn thất điện năng. Lượng điện năng tiêu hao đó biến thành nhiệt làm nóng dây dẫn
và máy biến áp, cuối cùng tỏa ra không khí, không mang lại một hiệu quả nào.
Nhưng lượng điện năng tổn thất đó cũng phải do nhà máy điện cung cấp nên vốn
đầu tư nguồn phát cao. Ngoài ra, tổn thất càng lớn thì phải thêm chi phí nhiên liệu,
than, dầu, nước…, do đó giá thành sản xuất điện cao, dẫn đến giá bán điện cao gây
bất lợi cho việc phát triển kinh tế và phục vụ dân sinh.
Việc nghiên cứu tổn thất công suất và tổn thất điện năng rất quan trọng, vì có
nắm vững cơ sở lý luận mới có thể tính đúng được tổn thất công suất và tổn thất
điện năng, định được giá thành trong lúc thiết kế và tìm ra được giải pháp nâng cao
hiệu quả kinh tế. Vấn đề này luôn luôn mang tính thời sự và cấp bách đối với người
thiết kế cũng như ngưới quản lý vận hành lưới điện [2].
1.4. Tổn thất công suất trên lưới điện phân phối.
1.4.1. Tổn thất công suất trên đường dây:
Tổn thất công suất trên lưới điện phân phối bao gồm tổn thất công suất tác
dụng và tổn thất công suất phản kháng. Tổn thất công suất phản kháng ít ảnh
hưởng đến tổn thất điện năng. Tổn thất công suất tác dụng ảnh hưởng đáng kể đến
tổn thất điện năng.
Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây dẫn điện xoay chiều 3 pha được
xác định theo công thức:


7

P2 Q2
R *10
U2

P 3RI 2

3

S2
R *10
U2

3

(kW)

(1.1)

Trong đó:
I là dòng điện toàn phần chạy trên đường dây;
R là điện trở của dây dẫn
Tổn thất công suất phản kháng trên đường dây được xác định:
Q 3 XI

2

P2 Q2
X *10 3
2

U

S2
X *10 3
2
U

(1.2)

(kVAr)
Trong đó:
P, Q, S là công suất tác dụng, CSPK và công suất toàn phần của
dường dây, đơn vị tính là: kW, kVAr, kVA.
U: điện áp dây của mạng điện (kV).
R, X: điện trở và điện kháng của đường dây ( ).
Nếu P, Q lấy bằng MW, MVAr thì bỏ 10-3 trong công thức trên[1].
1.4.2. Tổn thất công suất trong MBA:
TTCS trong MBA gồm hai thành phần:
+ Thành phần tổn thất không phụ thuộc vào phụ tải: Là tổn thất trong lõi thép
của MBA, còn gọi là tổn thất không tải. Tổn thất không tải chỉ phụ thuộc vào cấu
tạo của MBA. Tổn thất không tải được xác định theo các số liệu kỹ thuật của MBA:
S0

P0

Trong đó: Q0

(1.3)

j Q0

i0 % * Sdm
100

i0%: dòng điện không tải tính theo %.
P0, Q0: TTCS tác dụng, tổn thất CSPK khi không tải.
+ Thành phần tổn thất phụ thuộc vào phụ tải: Là tổn thất công suất tải qua
MBA, gọi là tổn thất đồng hay tổn hao ngắn mạch.
Với MBA hai cuộn dây, tổn thất đồng được xác định:
2

PCu

3I RB

QCu

3I 2 X B

P2 Q2
RB
U2

P 2 Q2
XB
U2

2

(1.4)

Un % * S 2
100* Sdm

(1.5)

S
Pn
S dm


8

Trong trường hợp có n MBA giống nhau vận hành song song thì TTCS trong
n MBA được xác định:
P

Q

Pn S
n S dm

2

Un % * S 2
100* n * Sdm

(1.6)
n * P0

n * Q0

(1.7)

Trong đó: S là công suất tải qua MBA (kVA), Pn, P0, tổn thất ngắn mạch
và tổn thất không tải MBA (kW)[2].
1.5. Tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối.
Lưới điện phân phối phân bố trên diện rộng, thường vận hành không đối
xứng, có lượng tổn thất cao hơn lưới truyền tải nên gây ra tổn thất lớn về kinh tế và
ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối là
lượng điện năng tiêu hao trong quá trình phân phối điện khi nhận điện từ các trạm
biến áp 110kV đến các khách hàng sử dụng điện. Tổn thất điện năng phụ thuộc vào
lượng điện năng truyền tải, khả năng mang tải của lưới điện và vai trò của công tác
quản lý. Tổn thất điện năng còn được gọi là điện năng dùng để truyền tải và phân
phối điện.
1.5.1. Tổn thất điện năng trên đường dây:
Một phần năng lượng bị mất đi trong quá trình truyền tải gọi là TTĐN. Trên
đường dây, với phụ tải cố định và có tổn thất tác dụng P, TTĐN A trong thời
gian t bằng:
A = Pxt = 3RI2t (kWh)

(1.8)

Trong thực tế, dòng điện phụ tải luôn thay đổi theo thời gian, nên TTCS P
cũng thay đổi theo. Nếu phụ tải thay đổi theo thời gian thì TTĐN A được tính theo
công thức[1]:
t

A 3R I 2 dt (kWh)

(1.9)

0

TTĐN cả năm:
8760

I 2 dt (kWh)

A 3R

(1.10)

0

1.5.2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp:
TTĐN trong MBA gồm hai phần: phần không phụ thuộc vào phụ tải xác
định theo thời gian làm việc của MBA và phần phụ thuộc vào phụ tải xác định theo
thời gian TTCS cực đại τ[2].


9

A

P0 * t

Pmax *

P0 * t

Pn

2
Smax
2
Sdm

(1.11)

Trong đó: t là thời gian làm việc của MBA, nếu thời gian MBA làm việc cả
năm thì t = 8760 h.
Smax phụ tải cực đại của MBA.
Nếu có n MBA như nhau vận hành song song thì TTĐN trong n máy là :
An

n P0 * t

Pn

2
Smax
2
n * Sdm

(1.12)

1.6. Một số nguyên nhân gây tổn thất điện năng.
1.6.1. Tổn thất kỹ thuật:
Là tổn thất sinh ra do tính chất vật lý của quá trình tải điện, tổ thất này phụ
thuộc vào tính chất của dây dẫn và vật liệu cách điện, điều kiện môi trường, dòng

điện và điện áp…
Quá tải dây dẫn: Làm tăng nhiệt độ, tăng trở kháng của dây dẫn
Vận hành không cân bằng: Làm tăng tổn thất trên dây trung tính, trên dây
pha, làm tăng tổn thất trong máy biến áp; Có thể gây quá tải trên dây pha có dòng
điện lớn, gây tổn thất trên pha này.
Tổn thất dòng rò: Cách điện của các thiết bị không đảm bảo, không được
kiểm tra bảo dưỡng định kỳ dẫn đến phóng điện qua cách điện của thiết bị gây ra
tổn thất điện năng.
Máy biến áp quá tải: Dòng điện tăng cao làm phát nóng cuộn dây gây nên
tổn thất đồng và gây sụt áp làm tăng tổn thất trên lưới điện hạ áp.
Lắp đặt dung lượng bù không hợp lý, vận hành cosφ thấp dẫn đến làm tăng
dòng điện truyền tải công suất phản kháng.
Các thành phần sóng hài bậc cao, dòng thứ tự nghịch, thứ tự không gây phát
nóng thiết vị làm tăng tổn thất điện năng.
Nối đất: Nối đất làm việc và nối đất lặp lại không đảm bảo gây tổn thất do
không hạn chế được dòng điện trên dây trung tính.
Tiếp xúc xấu: Các mối nối không đảm bảo gây phát nhiệt gây tổn thất điện
năng, các mối nối không được bọc hóa tao điều kiện cho khách hàng sử dụng điện
bất hợp pháp.
Tính toán phương thức vận hành chưa hợp lý, buộc phải vận hành phương
thức bất lợi do sự cố lưới điện…


10

Sụt áp: Bán kính cấp điện dài, tiết diện dây dẫn nhỏ, nấc phân áp máy biến
áp chưa phù hợp dẫn đến tăng dòng điện tải trên dây dẫn làm tăng tổn thất điện
năng.
Sứ cách điện, các thiết bị đo đếm, bảo vệ… không được bảo dưỡng dẫn đến
phóng điện qua cách điện gây tổn thất điện năng.

Hành lang lưới điện bị vi phạm, cây cối va quẹt vào đường dây gây ra dòng
rò hoặc sự cố gây ra tổn điện năng
Máy biến áp non tải: Máy biến áp vận hành non tải gây lãng phí công suất
đặt, gây tổn hao không tải lớn hơn nhu cầu điện năng sử dụng.
1.6.2. Tổn thất phi kỹ thuật:
Tổn thất thương mại bao gồm các dạng tổn thất như sau: Hệ thống đo đếm
không hoàn chỉnh; sai sót do khâu quản lý, nghiệp vụ kinh doanh; khách hàng sử
dụng điện không đúng hợp đồng, mục đích sử dụng điện… Nếu tổn thất điện năng
trên 15% cần nghĩ ngay đến thành phần TTĐN kinh doanh, khi đó cần tiến hành
tính toán thành phần tổn thất kỹ thuật để đánh giá mức độ của tổn thất kinh
doanh[2].
1.7. Các phương pháp xác định tổn thất điện năng
1.7.1. Phương pháp xác định TTĐN theo đồ thị phụ tải:
Giả sử quy luật biến thiên của dòng điện như Hình 1.3a và 1.3b, hệ tọa độ
I-t.
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 1.3a) hay
hình thang (Hình 1.3b).
Biểu thức dưới dấu tích phân trong trường hợp thứ nhất sẽ bằng:
T

I t2 .dt
o

n
t 1

I t2 . t

t

n

n
1

I t2 .t

(1.13)


11

Hình 1.3: a. Đồ thị phụ tải chữ nhật hóa

Hình 1.3:b. Đồ thị phụ tải hình thang hóa

Trường hợp thứ hai:
T
2
t
o

.dt

t
2n

2
o

n 1

2
n

2

(1.14)

2
t

t 1

Khi I0 = In công thức (1.14) sẽ nhận được dạng (1.13)
Theo phương pháp này TTĐN [kWh] được xác định theo công thức:

A 3R.

t n 2
It .10
nt 1

(1.15)

3

Hoặc:

t

A 3R.
I 02
2n

I

2
n

n 1

2

I t2 .10

3

(1.16)

t 1

Trong đó thứ nguyên của I [A], S[kVA], U[kV]
Phương pháp tích phân đồ thị có độ chính xác cao, nhưng khó thực hiện.
Khi tính toán thực tế không sử dụng đồ thị phụ tải năm mà sử dụng đồ thị phụ tải
ngày đặc trưng. Việc tính toán TTĐN không đảm bảo được chính xác vì trong hệ
thống luôn có sự thay đổi thường xuyên và không thường xuyên của những ngày
khảo sát [1].


12

1.7.2. Phương pháp thời gian tổn thất công suất lớn nhất:
a. Phương pháp τ:
Đây là một trong các phương pháp đơn giản và sử dụng thuận tiện nhất. Trong
các trạng thái, ta chọn trạng thái có tổn thất công suất lơn nhất, và ta tính tổn thất
công suất ở trạng thái này gọi là ∆Pmax. Tổn thất điện năng trong một năm bằng tích
số của ∆Pmax với thời gian tổn thất công suất lớn nhất .
Thời gian sử dụng công suất lớn nhất Tmax là thời gian mà hộ tiêu thụ là việc
với phụ tải cực đại Pmax thì điện năng nó tiêu thụ bằng điện năng tiêu thụ thực tế
trong năm[2].
(1.17)

8760

A PmaxTmax

Pt dt
0

Trong đó:
(1.18)

8760

Pt 2 dt
0

Tmax

Pmax

(h)

Thời gian TTCS lớn nhất τ: là thời gian mà trong đó nếu mạng điện liên tục
tải một lượng công suất lớn nhất Pmax (hay Imax) thì sẽ gây TTĐN trong mạng điện
vừa đúng bằng TTĐN thực tế của mạng điện sau một năm vận hành.
A

P1.t1

P2 .t2 ...

Pn .tn

Pmax.

(1.19)

8760

3RI

2
max

3R I t2 dt
0

Trong đó:
(1.20 )

8760

I t2 dt
0
2
I max

Giá trị τ phụ thuộc vào đồ thị phụ tải và tính chất hộ tiêu dùng điện.
Để xác định người ta thường áp dụng các công thức sau:
- Công thức kinh điển:
(0,124 Tmax10 4 ) 2 8760

(1.21)

- Công thức Valander:
Tmax
T
0,87 max
8760
8760

- Công thức Kenzevits:

2

(1.22)


13

(1.23)

8760.Tmax
P
1 min
Tmax 2 Pmin
Pmax
1
8760 Pmax

Tmax

- Để nâng cao độ chính xác khi thời gian tính toán bé ta dùng công thức:
T Tmax
P
T
1 min
T
2 Pmin
Pmax
1 max
T
Pmax

2Tmax

2

(1.24)

Tra đường cong = f(Tmax, cos ), các đường cong này đã được tính toán với
một số biểu đồ điển hình của phụ tải, với những Tmax, cos khác nhau (thắp sáng,
phụ tải công nghiệp, phụ tải sinh hoạt, …). Trong đó quy ước là cos suốt năm
không thay đổi, điện trở đường dây không phụ thuộc vào nhiệt độ.
- Các công thức để xác định τ đều là gần đúng, lấy theo thực nghiệm và tiệm
cận hoá, và nhất là xác định được dựa trên cơ sở lưới điển hình, có cấu trúc tiêu
chuẩn. Với lưới điện Việt Nam sẽ không phù hợp. Ngoài ra nhận thấy rằng, cơ sở để
xác định lại là Tmax và cos cũng rất bất định. Cos 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[2].
b. Phương pháp

p

và

q [2]:

Thời gian tổn thất công suất lớn nhất được tách ra làm hai phần p và q.
Phương pháp này làm chính xác hơn trị số tổn thất điện năng cần tìm, nhưng phải
có thêm thông tin về đồ thị của công suất phản kháng Q.
A

Pp .

p

Pq .

q

(1.25)

∆Pp, ∆Pq là thành phần tổn thất công suất tác dụng do P và do Q gây ra.
p

và

q

là thời gian tổn thất do công suất tác dụng và công suất phản kháng

đi qua
1.7.3. Phương pháp đường cong tổn thất[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. Nói riêng, 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 conng tổn thất 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