Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả kính tế lưới điện điện lực diên khánh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ NGỌC TUẤN

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
KINH TẾ LƯỚI ĐIỆN ĐIỆN LỰC DIÊN KHÁNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ NGỌC TUẤN

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
KINH TẾ LƯỚI ĐIỆN ĐIỆN LỰC DIÊN KHÁNH

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 2017

LỜI CAM ĐOAN

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

VÕ NGỌC TUẤN


TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH
ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ LƯỚI ĐIỆN
ĐIỆN LỰC DIÊN KHÁNH
Học viên: Võ Ngọc Tuấn Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60.52.02.02 Khóa: K33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt – Để nâng cao chất lượng điện năng, giảm tổn thất và nâng cao độ tin cậy
cung cấp điện của lưới phân phối, ta phải tăng cường công tác quản lý vận hành hệ
thống điện với các giải pháp cụ thể. Đảm bảo điều chỉnh điện áp vận hành tại các trạm
nguồn, trạm phân phối đúng qui định trong giới hạn cho phép và có những kết cấu lưới
phù hợp, đồng thời kết hợp với việc vận hành các điểm tụ bù, nâng cấp, kéo mới và
chuyển đấu nối một số đường dây trung áp phù hợp để phân bổ, chống đầy tải ở các
trạm 110kV và giảm tổn thất điện năng trên lưới điện. Thay đổi phương thức cắt điện
và bảo dưỡng thiết bị để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Do đó, để khắc phục những
tồn tại vừa nêu, đề tài đi sâu vào nghiên cứu phân tích các chỉ tiêu của lưới điện Diên
Khánh trong vận hành lưới điện, đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả vận
hành để nâng cao chất lượng điện năng, giảm tổn thất, nâng cao độ tin cậy cung cấp
điện. Từ đó làm cơ sở áp dụng cho các khu vực có lưới điện phân phối tương tự.
Từ khóa – Tụ bù; kết cấu lưới; nâng cao chất lượng điện năng; giảm tổn thất; nâng
cao độ tin cậy.

PROPOSED SOLUTIONS FOR ENHANCING ECONOMIC EFFICIENCY OF
DIEN KHANH ELECTRICITY
Abstract - In order to improve the quality of electricity, reduce losses and improve the
reliability of power supply of the distribution network, we must strengthen the
management of the operation of the power system with specific solutions. Ensure
operating voltage regulation at the source stations and distribution stations in accordance
with the prescribed limits and have appropriate grid structures and concurrently with the
operation of capacitor points, upgrades and scissors. New and switch to connect some
medium-voltage lines suitable to allocate, full load at 110kV substations and reduce power
losses on the grid. Modify power cut mode and equipment maintenance to improve power
supply reliability. Therefore, in order to overcome these shortcomings, the topic goes into
the research and analysis of Dien Khanh grid targets in grid operation, proposing solutions
to improve operation efficiency to improve Power quality, loss reduction, improve power
supply reliability. From there, the basis will be applied to areas with similar distribution
networks.
Key words - Capacitor; grid structure; improve power quality; reduce losses; improve
reliability.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
1. Lý do chọn đề tài....................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu................................................................................. 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu............................................................. 1

4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 2
5. Bố cục của luận văn .................................................................................. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
KINH TẾ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ................................................................. 3
1.1. TỔNG QUÁT LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ................................................ 3
1.2. CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ VẬN HÀNH
LĐPP ............................................................................................................... 4
1.3. BÙ CSPK VÀ BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA LẮP ĐẶT THIẾT BỊ BÙ ..... 5
1.3.1. Khái niệm công suất phản kháng ........................................................ 5
1.3.2. Sự tiêu thụ công suất phản kháng ....................................................... 6
1.3.3. Các biện pháp giảm thấp nhu cầu CSPK ............................................ 8
1.3.4. Các lợi ích thu được khi lắp đặt thiết bị bù ......................................... 8
1.3.5. Các bài toán bù CSPK......................................................................... 9
1.4. BÀI TOÁN QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH TỐI ƯU HTCCĐ ................ 10
1.5. BÀI TOÁN TÍNH TOÁN TTCS, TTĐN TRONG HTCCĐ .................. 10
1.6. BÀI TOÁN TÍNH TOÁN ĐTC LƯỚI PHÂN PHỐI ............................. 11
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1.................................................................................. 13
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN
ĐIỆN LỰC DIÊN KHÁNH .............................................................................. 14
2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC DIÊN
KHÁNH ......................................................................................................... 14
2.1.1. Khối lượng đường dây và TBA ........................................................ 14
2.1.2. Sơ đồ kết dây hiện tại ........................................................................ 14
2.1.3. Tình hình mang tải các xuất tuyến trung áp...................................... 16
2.2. PHỤ TẢI ĐIỆN ...................................................................................... 18


2.2.1. Đặc điểm phụ tải ............................................................................... 18
2.2.2. Yêu cầu của phụ tải ........................................................................... 19
2.3. PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH CƠ BẢN HIỆN TẠI ........................... 20

2.3.1. Các vị trí liên lạc giữa các xuất tuyến ............................................... 20
2.3.2. Các vị trí phân đoạn giữa xuất tuyến: ............................................... 20
2.4. DÙNG PHẦN MỀM PSS/ADEPT ĐỂ TÍNH TOÁN PHÂN BỐ CÔNG
SUẤT VÀ ĐIỆN ÁP CÁC NÚT ................................................................... 20
2.4.1. Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT ................................................... 20
2.4.1.1. Mô phỏng LĐPP trên chương trình PSS/ADEPT ..................... 21
2.4.1.2. Cài đặt tính toán phân bố công suất: ........................................... 25
2.4.1.3. Các modul ................................................................................... 29
2.4.2. Tính phân bố công suất ..................................................................... 34
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2.................................................................................. 47
CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ SỐ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP
ĐIỆN THEO THÔNG TƯ 32/2010 /TT-BCT ................................................. 48
3.1. TÍNH TOÁN CÁC CHỈ SỐ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN SAIDI,
SAIFI, MAIFI CỦA NĂM 2016.................................................................... 48
3.1.1. Đặc điểm về sự cố lưới điện ĐLDK ................................................. 48
3.1.2. Các chỉ tiêu độ tin cậy theo Thông Tư 32/2010/ TT-BCT ............... 48
3.1.3. Các số liệu đầu vào để phục vụ tính toán ......................................... 50
3.1.4. Kết quả tính toán các chỉ số độ tin cậy và nhận xét đánh giá ........... 53
3.2. PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN NHÂN ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ TIN
CẬY CỦA LƯỚI ĐIỆN ĐLDK .................................................................... 54
3.2.1. Các nguyên nhân do cắt điện công tác .............................................. 54
3.2.2. Nguyên nhân gây ra sự cố ................................................................. 55
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3.................................................................................. 56
CHƯƠNG 4. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH
LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC DIÊN KHÁNH .................................. 57
4.1. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY............................. 57
4.1.1. Giải pháp lập kế hoạch giảm thời gian cắt điện công tác ................. 57
4.1.2. Giải pháp ứng dụng tự động hóa lưới điện phân phối ...................... 57
4.1.3. Giải pháp về công tác tổ chức ........................................................... 58
4.1.4. Giải pháp ngăn ngừa các dạng sự cố thường gặp ............................. 58

4.2. TỐI ƯU VIỆC LẮP ĐẶT TỤ BÙ .......................................................... 59
4.2.1. Tình hình bù hiện trạng ..................................................................... 59
4.2.2. Tính toán bằng modul CAPO ........................................................... 59
4.2.3. Đề xuất phương án thực hiện ............................................................ 60


4.3. HIỆU QUẢ GIẢM TỔN THẤT SAU KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI
PHÁP.............................................................................................................. 61
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4.................................................................................. 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 66
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 (BẢN SAO).


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ĐZ

Đường dây

ĐLDK

Điện lực Diên Khánh

ĐTC

Độ tin cậy

TBA

Trạm biến áp

TT

Thông Tư

TTCS

Tổn thất công suất

TTĐN

Tổn thất điện năng

XT

Xuất tuyến


DANH MỤC CÁC BẢNG

Số

Tên bảng

hiệu

Trang

2.1

Suất đầu tư tụ bù trung áp cố định cFTA

30

2.2

Suất đầu tư tụ bù trung áp điều chỉnh cSTA

30

2.3

Phân bố công suất và tổn thất công suất của các xuất tuyến

45

4.1

Các vị trí tụ bù thay đổi

59

4.2

Phân bố công suất và tổn thất công suất của các xuất tuyến
sau khi thực hiện các giải pháp giảm tổn thất

61

4.3

So sánh tổn thất các Xuất tuyến trước và sau khi thực hiện các
giải pháp giảm tổn thất

62


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

Trang

1.1

Tam giác tổng trở

5

1.2

Tam giác công suất

6

2.1

Sơ đồ nguyên lý Điện Lực Diên Khánh

15

2.2

Sơ đồ áp dụng triển khai của PSS/ADEPT

21

2.3

Thiết lập thông số mạng lưới

22

2.4

Thanh công cụ Item

23

2.5

Thiết lập thông số nguồn

23

2.6

Thiết lập thông số tải

24

2.7

Thiết lập thông số dây dẫn

24

2.8

Thiết lập thông số nút

25

2.9

Hiển thị chi tiết từng bước lặp của PSS/ADEPT

26

2.10

Hộp thoại tạm ngừng tính toán của PSS/ADEPT

27

2.11

Hộp thoại thiết đặt các thông số kinh tế trung áp trong
CAPO

31

2.12

Hộp thoại thiết đặt thông số trong CAPO

33

2.13

Hộp thoại thông báo không có tụ bù nào để đặt lên lưới

33


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Địa bàn quản lý của Điện lực Diên Khánh trải dài trên một địa hình rất
phức tạp và khó khăn, bao gồm: 31 xã, 02 thị trấn của hai huyện Diên Khánh và
Khánh Vĩnh (18 xã và 01 thị trấn thuộc huyện Diên Khánh, 13 xã và 01 thị trấn
thuộc huyện Khánh Vĩnh) phía tây tỉnh Khánh Hòa . Đường dây trung áp:
573,989 km trong đó tài sản khách hàng là 113,4 km, Đường dây hạ áp:
437,382 km, Trạm biến áp phân phối: 690 TBA, tổng dung lượng 119.632,5

KVA. Trong đó tài sản khách hàng 193 TBA, dung lượng 66.057,5 KVA.
Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, lưới điện phân phối cũng
không ngừng được nâng cấp mở rộng hoặc xây dựng mới, đi kèm theo là việc
phát triển nguồn và lưới để đáp ứng nhu cầu trên. Thực tế vận hành cho thấy,
sơ đồ kết lưới hiện nay chưa được tối ưu, một số vị trí tụ bù trung áp không còn
phù hợp do phụ tải thay đổi. Đồng thời hiện nay các chỉ số về độ tin cậy cung
cấp điện ngày càng được quan tâm và đưa vào chỉ tiêu thi đua của các Điện lực.
2. Mục đích nghiên cứu
Để nâng cao chất lượng điện năng, giảm tổn thất và nâng cao độ tin cậy
cung cấp điện của lưới phân phối, ta phải tăng cường công tác quản lý vận hành
hệ thống điện với các giải pháp cụ thể. Đảm bảo điều chỉnh điện áp vận hành
tại các trạm nguồn, trạm phân phối đúng qui định trong giới hạn cho phép và có
những kết cấu lưới phù hợp, đồng thời kết hợp với việc vận hành các điểm tụ
bù, nâng cấp, kéo mới và chuyển đấu nối một số đường dây trung áp phù hợp
để phân bổ, chống đầy tải ở các trạm 110kV và giảm tổn thất điện năng trên
lưới điện. Thay đổi phương thức cắt điện và bảo dưỡng thiết bị để nâng cao độ
tin cậy cung cấp điện.
Do đó, để khắc phục những tồn tại vừa nêu, đề tài đi sâu vào nghiên cứu
phân tích các chỉ tiêu của lưới điện Diên Khánh trong vận hành lưới điện, đề
xuất các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả vận hành để nâng cao chất lượng
điện năng, giảm tổn thất, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Từ đó làm cơ sở áp
dụng cho các khu vực có lưới điện phân phối tương tự.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Lưới điện phân phối 22KV Điện lực Diên
Khánh
- Phạm vi nghiên cứu:


2

+ Luận văn sẽ nghiên cứu vấn đề phân bố công suất, điện áp các nút trên
lưới điện, thay đổi các vị trí tụ bù hiện tại để vận hành hiệu quả, mô phỏng sơ
đồ lưới điện tính toán bằng phần mềm PSS/ADEPT.
+ Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả vận hành cho
lưới điện phân phối.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Dùng phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng và tính toán sơ đồ lưới
điện Điện lực Diên Khánh. Đánh giá kết quả phân tích các thông số U, P, Q tại
các nút phụ tải và công suất truyền tải trên đường dây.
- Tính toán các chỉ số của độ tin cậy bằng số liệu thực tế. Từ đó đưa ra
các giải pháp để cải thiện các chỉ số đó.
Đặt tên đề tài
Căn cứ vào mục đích, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu,
đề tài được đặt tên như sau: “Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế
lưới điện điện lực Diên Khánh.”
5. Bố cục của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục trong luận
văn gồm có các chương như sau :
Chương 1: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU
QUẢ KINH TẾ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI.
Chương 2: PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN
ĐIỆN LỰC DIÊN KHÁNH.
Chương 3: ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ SỐ ĐỘ TIN CẬY CUNG CẤP ĐIỆN
THEO THÔNG TƯ 32/2010 /TT-BCT.
Chương 4: CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ VẬN HÀNH.


3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ
KINH TẾ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.1. TỔNG QUÁT LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Hệ thống điện bao gồm các nhà máy điện, trạm biến áp, các đường dây
truyền tải và phân phối điện được nối với nhau thành hệ thống làm nhiệm vụ sản
xuất, truyền tải và phân phối điện năng.
Do phụ tải ngày càng phát triển với tốc độ ngày càng cao, vì vậy cần xây
dựng các nhà máy có công suất lớn. Vì lý do kinh tế và môi trường, các nhà máy
điện được xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu. Trong khi đó các trung tâm
phụ tải lại ở xa, do vậy phải dùng lưới điện truyền tải để chuyển tải điện năng đến
các hộ 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 xây dựng LĐPP.
LĐPP trung áp có các cấp điện áp 6, 10, 15, 22, 35KV phân phối điện cho
các trạm biến áp phân phối trung-hạ áp, lưới hạ áp cấp điện trực tiếp cho các phụ tải
hạ áp. LĐPP có nhiệm vụ chính trong việc đảm bảo chất lượng phục vụ phụ tải, vì
vậy việc nghiên cứu thiết kế, vận hành hệ thống LĐPP là hết sức quan trọng.
Khi thiết kế xây dựng LĐPP phải đảm bảo các chỉ tiêu:
- An toàn cho lưới điện và cho con người.
- Chi phí xây dựng lưới điện là kinh tế nhất.
- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện nhất, bằng các biện pháp như có thể có
nhiều nguồn cung cấp, có đường dây dự phòng, có nguồn thay thế như máy phát,
cấu trúc mạng kín vận hành hở …
- Vận hành dễ dàng, linh hoạt và phù hợp với việc phát triển lưới điện trong
tương lai.
- Đảm bảo chất lượng điện năng cao nhất về ổn định tần số và ổn định
điện áp.
- Đảm bảo chi phí vận hành, bảo dưỡng là nhỏ nhất.
LĐPP có thể thiết kế, vận hành trên không hoặc ngầm dưới đất. LĐPP
ngầm thường xây dựng khu vực thành phố có mật độ phụ tải cao để đảm bảo
mỹ quan, an toàn cung cấp điện.

4

1.2. CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ VẬN HÀNH
LĐPP
LĐPP có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống điện,
cụ thể là:
- Chất lượng cung cấp điện ảnh hưởng trực tiếp đến các hộ tiêu thụ.
- Tổn thất điện năng thường gấp 3 – 4 lần so với lưới điện truyền tải.
- Giá đầu tư xây dựng chiếm tỷ trọng lớn: nếu chia theo tỷ lệ vốn đầu tư
mạng cao áp là 1 thì mạng phân phối trung áp thường 1,5 – 2 lần và mạng phân phối
hạ áp thường 2 – 2,5 lần.
- Xác suất ngừng cung cấp điện do sự cố, sửa chữa bảo quản theo kế hoạch,
cải tạo, đóng điện trạm mới trên LĐPP cũng nhiều hơn lưới điện truyền tải.
Vì vậy việc nghiên cứu các biện áp nâng cao hiệu quả kinh tế vận hành
LĐPP sẽ đem lại lợi ích rất lớn. Các biện pháp này hầu hết nhằm mục đích giảm chỉ
tiêu tổn thất công suất, tổn thất điện năng. Để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế thì các bài
toán điển hình sau đây thường được quan tâm giải quyết:
- Bài toán tối ưu hoá cấu trúc sơ đồ lưới, tiêu chuẩn hoá tiết diện dây dẫn và
công suất trạm.
- Bài toán điều khiển vận hành nhằm giảm tổn thất, nâng cao chất lượng
điện năng và độ tin cậy cung cấp điện.
- Bài toán đặt thiết bị bù tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế cung
cấp điện.
Trong đó, bài toán đặt thiết bị bù tối ưu là một trong những biện pháp kỹ
thuật giải quyết hiệu quả tổng hợp nhất. Tuy nhiên, bài toán bù CSPK trong LĐPP
là bài toán phức tạp vì:
- LĐPP có cấu trúc phức tạp, một trạm trung gian có nhiều trục chính, mỗi
trục cấp điện cho nhiều trạm phân phối. Cấu trúc LĐPP liên tục phát triển theo thời

gian và không gian.
- Chế độ làm việc của phụ tải không đồng nhất và tăng trưởng
không ngừng.
- Thiếu thông tin chính xác về đồ thị phụ tải phản kháng.
- Công suất tụ là biến rời rạc.


5

Trước các khó khăn đó, để có thể giải quyết được bài toán bù, phải phân
chia bài toán bù thành các bài toán nhỏ hơn và áp dụng các giả thiết giản ước khác
nhau. Các giả thiết giản ước phải đảm bảo không làm sai lệch quá mức đến kết quả
tính toán, nó phải đảm bảo lời giải phải gần với lời giải tối ưu lý thuyết. Các giả thiết
giản ước được thừa nhận rộng rãi và có thể được áp dụng là:
- Bài toán bù được giải riêng cho từng xuất tuyến trung áp.
- Giả thiết đồ thị phụ tải của các trạm phân phối trong cùng xuất tuyến trung
áp là như nhau và giống như đồ thị phụ tải đo được ở đầu xuất tuyến trung áp. Đồ
thị phụ tải phản kháng có thể được đặc trưng bởi CSPK trung bình Qtb hay hệ số sử
dụng CSPK Ksd = Qtb/Qmax và thời gian sử dụng CSPK Tqmax .
- Bài toán so sánh các phương án bù tối ưu trong cùng một xuất tuyến sẽ
được thực hiện cùng một chế độ phụ tải.
- Coi Qb không phụ thuộc điện áp và lợi ích do bù không đổi trong suốt
thời gian vận hành.
- Giả thiết suất đầu tư tụ bù có quan hệ tuyến tính với công suất cụm tụ.
Bài toán bù CSPK trong LĐPP giải quyết được nhiều vấn đề cơ bản trong
công tác tối ưu hoá hệ thống cung cấp điện, trong đó tính tổng quát của bài toán
được xét trên nhiều phương diện khác nhau. Luận văn sẽ nghiên cứu giải quyết bài
toán đặt thiết bị bù để nâng cao hiệu quả kinh tế và tối ưu vận hành cung cấp điện.
1.3. BÙ CSPK VÀ BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA LẮP ĐẶT THIẾT BỊ BÙ
1.3.1. Khái niệm công suất phản kháng

Một mạch điện có tải là điện trở R và điện kháng X được cung cấp bởi điện
áp: u = Um sin t như hình vẽ 1-1:
Z

X
R

Hình 1.1. Tam giác tổng trở
Dòng điện i lệch pha với u một góc :

i = Im sin( t - )

hay
i = Im (sin t cos - sin
i’ = Im cos

cos t) = i’ + i”

sin t và i” = Im sin

cos t = - Im sin

sin( t- /2)


6

Như vậy dòng điện i là tổng của hai thành phần:
+ i’ có biên độ Im cos cùng pha với điện áp
+ i” có biên độ Im sin chậm pha so với điện áp một góc /2.

Công suất tương ứng với hai thành phần i’ và i” là:
P = U.I cos gọi là công suất tác dụng
Q = U.I sin gọi là CSPK
Từ tam giác tổng trở hình 1-1 ta có thể viết:
P = U.I cos

= (Z.I).(I.cos ) = Z.I2.R/Z = R.I2

Q = U.I sin

= (Z.I).(I.sin ) = Z.I2.X/Z = X.I2

Vậy CSPK của một nhánh nói lên cường độ của quá trình dao động
năng lượng.
Ta có thể biểu diễn quan hệ S, P, Q như hình 1-2:
U.I cos

U.I

P

U

U.I sin

Q
S
Hình 1.2. Tam giác công suất
Các thành phần mang tính điện kháng hay điện dung trong mạng điện sẽ sử
dụng CSPK.

1.3.2. Sự tiêu thụ công suất phản kháng
CSPK được tiêu thụ ở động cơ không đồng bộ, máy biến áp, trên đường
dây tải điện và mọi nơi có từ trường. Yêu cầu CSPK chỉ có thể giảm đến tối thiểu
chứ không thể triệt tiêu được, vì nó cần thiết để tạo ra từ trường, yếu tố trung gian
trong quá trình chuyển hoá điện năng.
Sự tiêu thụ CSPK được phân chia như sau:
- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60 đến 65%


7

- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 22 đến 25 %
- Đường dây tải điện và các phụ tải khác tiêu thụ khoảng 10%.
a) Động cơ không đồng bộ là thiết bị tiêu thụ CSPK chính trong lưới điện.
CSPK tiêu thụ trong động cơ không đồng bộ gồm có 2 thành phần:
- Một phần nhỏ CSPK được sử dụng để sinh ra từ trường tản trong mạch
điện sơ cấp và thứ cấp, được tính theo công thức sau:

Q

P
tg
Pdm . dm

dm

1
cos

dm

Io
I dm

Trong đó:

+ P là công suất tải thực tế của động cơ.
+ Pđm, cos

đm, Iđm

là công suất, hệ số công suất, dòng điện định mức

của động cơ.
+

đm

là hiệu suất của động cơ theo định mức.

+ Io là dòng điện không tải.
- Phần lớn công suất còn lại dùng để sinh ra từ trường khe hở, được
tính theo công thức: Q

Io
I dm

Pdm
dm cos

dm

b) Máy biến áp tiêu thụ CSPK nhỏ hơn động cơ không đồng vì không
có khe hở không khí. CSPK tiêu thụ trong máy biến áp gồm có 2 thành phần:
- Một phần CSPK dùng để từ hoá lõi thép không phụ thuộc vào tải,
được tính theo công thức :

Qo

io % S dm
100

Trong đó:

+ Sđm là công suất định mức của máy biến áp.
+ io là dòng điện không tải tính theo % của dòng điện định mức máy
biến áp.
- Một phần CSPK khác dùng để tản từ trong máy biến áp, thành phần
này phụ thuộc tải, được tính theo công thức:
với:
+ là hệ số mang tải của máy biến áp.

Qtt

2

uN %
S dm
100

8

+ uN% là điện áp ngắn mạch phần trăm.
c) Đèn huỳnh quang: các đèn huỳnh quang vận hành có một chấn lưu
để hạn chế dòng điện. Tuỳ theo điện cảm của chấn lưu, hệ số công suất nằm trong
khoảng 0,3- 0,5; Tuy CSPK tiêu thụ trong đèn nhỏ, nhưng số lượng đèn sử dụng
nhiều, nên tổng CSPK tiêu thụ khá lớn. Ngày nay các đèn huỳnh quang hiện đại có
bộ khởi động điện tử, hệ số công suất gần bằng 1, tuy nhiên các bộ khởi động điện
tử này sinh ra các sóng hài.
1.3.3. Các biện pháp giảm thấp nhu cầu CSPK
Trong thực tế áp dụng những phương pháp mà không dùng thiết bị chuyên
bù để giảm thiểu nhu cầu tiêu thụ CSPK.
- Điều chỉnh quá trình công nghệ cho việc nâng cao hệ số cos φ.
- Sử dụng những động cơ đồng bộ trong những trường hợp có thể.
- Nghiên cứu và thực hiện các biện pháp điều hòa phụ tải, nâng cao hệ số
cao thấp điểm, hệ số điều kín phụ tải đảm bảo cho các đường dây và trạm biến áp
không bị non tải, không tải hay quá tải.
- Nghiên cứu sắp xếp, điều chỉnh quá trình sản xuất trong xí nghiệp để đảm
bảo cho các thiết bị tiêu thụ điện (động cơ, máy biến áp, máy hàn,…) không bị
thường xuyên không tải hoặc non tải.
- Sử dụng các thiết bị có hiệu suất cao.
- Nghiên cứu các phương thức vận hành tối ưu.
Trong những năm gần đây, người ta lại càng quan tâm đến vấn đề vận hành
tối ưu của HTĐ, sử dụng các thiết bị điện có hiệu suất cao giảm mức tiêu thụ năng
lượng, tăng cường quản lý việc tiêu thụ và sử dụng điện năng.
1.3.4. Các lợi ích thu được khi lắp đặt thiết bị bù
- Giảm được CSTD yêu cầu ở chế độ cực đại của HTĐ do đó giảm được dự
trữ CSTD của HTĐ.
- Giảm nhẹ tải cho các máy biến áp trung gian và các đường trục trung áp

do giảm chuyển tải CSPK.
- Giảm được TTĐN.
- Cải thiện chất lượng điện áp cung cấp cho các phụ tải.
- Cải thiện hệ số công suất.


9

- Cân bằng tải.
- Trì hoãn hoặc giảm bớt chi phí tài chính cho việc cải tạo, phát triển lưới.
1.3.5. Các bài toán bù CSPK
Việc đặt thêm các thiết bị tạo ra CSPK tại gần nơi tiêu thụ sẽ làm giảm được
sự truyền CSPK trên đường dây. Đó chính là các thiết bị bù CSPK. Các thiết bị bù
CSPK được dùng phổ biến nhất là các tụ điện tĩnh và các máy bù đồng bộ. Sự phát
triển của kỹ thuật đã cho phép gần đây người ta chế tạo những phương tiện bù điều
chỉnh nhanh trong phạm vi rộng đó là thiết bị bù dọc và bù ngang có điều khiển
(SVC, TSVC). Các thiết bị này chủ yếu được sử dụng trong lưới truyền tải. Các thiết
bị bù được đặt phục vụ các mục đích khác nhau, có thể phân ra làm hai loại chính:
bù kỹ thuật và bù kinh tế.
- Bù kỹ thuật: chủ yếu nhằm đảm bảo chất lượng điện năng và độ tin cậy
cho HTĐ. Trong nhiều HTĐ cần bù một lượng CSPK nhất định để đảm bảo cân
bằng CSPK do thiếu hụt giữa nguồn phát và nơi tiêu thụ. Đó cũng còn là điều kiện
cần để đảm bảo ổn định hệ thống (tránh bị sụp đổ điện áp do mất ổn định). Bù công
suất trên lưới hệ thống gắn liền với việc điều chỉnh điện áp. Sử dụng các phương
tiện bù còn là một biện pháp phối hợp hiệu quả để điều chỉnh điện áp. Các thiết bị
bù đóng vai trò các nguồn phát CSPK được phân bố trong HTĐ, nhờ đó cân bằng
CSPK có thể đảm bảo theo từng khu vực, có thể điều chỉnh được theo sự biến động
theo biểu đồ phụ tải ngày đêm.
- Bù kinh tế: có mục tiêu rõ ràng là nâng cao hiệu quả kinh tế của mạng
điện. Nếu chi phí vào thiết bị bù nhỏ hơn lợi ích thu được do giảm TTĐN giảm đầu

tư công suất nguồn và trạm thì nên đặt thiết bị bù kinh tế. Như vậy, bù kinh tế là
không bắt buộc và chỉ bù khi có hiệu quả kinh tế cao.
Do tính phức tạp của LPP có số lượng nút, nhánh lớn nên bài toán bù tối ưu
CSPK trong LPP trong đa số trường hợp chỉ giải quyết một cách cục bộ, việc giải
quyết bài toán phổ biến ở những dạng sau:
1- Lựa chọn công suất và vị trí thiết bị bù ở LPP khi tính toán sự thay đổi
tổn thất chỉ ở trong nó.
2- Lựa chọn công suất và vị trí thiết bị bù ở LPP có tính đến hiệu quả giảm
TTSC và TTĐN ở cấp điện áp cao. Cách giải quyết này có thể sử dụng khi thiết kế
mạng điện có nhiều cấp điện áp khác nhau.


10

3- Lựa chọn công suất và vị trí thiết bị bù trong mạng điện khi đã tính đến
sự giảm tổn thất chính ở mạng cung cấp.
Bài toán bù khi lựa chọn thiết bị bù phát triển theo 2 xu hướng:
- Lựa chọn thiết bị bù trong điều kiện thiết kế, khi đó thiết bị bù và những
phần tử của mạng được lựa chọn đồng thời.
- Lựa chọn thiết bị bù trong điều kiện vận hành, khi mà các thông số của
các phần tử mạng và chế độ vận hành đã biết.
Tuy nhiên trong trường hợp lưới phân phối và lưới hệ thống thuộc các chủ
thể quản lý khác nhau thì bài toán bù là bài toán riêng của lưới phân phối khi đó
trong hàm mục tiêu chủ yếu chỉ xét đến thành phần hiệu quả kinh tế do giảm tổn
thất điện năng mang lại.
1.4. BÀI TOÁN QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH TỐI ƯU HTCCĐ
- Sự phát triển cao của kỹ thuật truyền thông. Nhờ hệ thống kỹ thuật số xử
lý qua các máy tính hiệu năng cao một khối lượng khổng lồ các thông tin có thể thu
thập, truyền tải, hiển thị và lưu trữ phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau trong đó
có các bài toán quản lý tối ưu HTCCĐ.

- Kỹ thuật thông tin và điều khiển xa cho phép thực hiện điều khiển tập
trung và trực tiếp các trang thiết bị thuộc hệ thống. Hệ thống điều khiển phụ tải bằng
sóng là một ví dụ về xu hướng phát triển mới của kỹ thuật điều khiển trực tiếp từ xa
các trang thiết bị của HTCCĐ.
- Kỹ thuật máy tính với tốc độ tính toán cao, dung lượng bộ nhớ lớn cho
phép phát triển kỹ thuật tính toán, xây dựng các phần mềm chuyên dụng QLVH tối
ưu các HTCCĐ.
Các thao tác điều khiển sơ đồ, chuyển đổi trạng thái vận hành của các thiết
bị bù, thay đổi đầu phân áp, thay đổi số lượng các thiết bị vận hành song song…
nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cao trong sự biến thiên liên tục của biểu đồ phụ tải
đang được xét đến như một nhiệm vụ tự nhiên trong hoạt động của các HTCCĐ.
1.5. BÀI TOÁN TÍNH TOÁN TTCS, TTĐN TRONG HTCCĐ
Một trong những vấn đề cần đặc biệt quan tâm trong công tác QLVH lưới
điện phân phối là xác định được lượng tổn thất kỹ thuật công suất và điện năng.
Để giảm TTCS cũng như TTĐN trong lưới điện có rất nhiều biện pháp. Tuy
nhiên muốn làm được điều đó cần phải tính toán chính xác TTCS, điều này có thể
thực hiện được nhờ các chương trình giải tích mạng điện hiện nay khá phổ biến.


11

Việc tính toán tổn thất công suất, điện năng được đề cập nhiều trong các sách giáo
khoa chuyên ngành và các chuyên đề nghiên cứu, các tác giả đề xuất các phương
pháp tính khác nhau, xét các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất với mục tiêu nâng cao
độ chính xác kết quả tính toán.
Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu đó nếu áp dụng cho điều kiện cụ thể sẽ
gặp nhiều khó khăn và có thể sai số sẽ lớn do đặc trưng của lưới điện cũng như phụ
tải ở mỗi nước khác nhau. Do đó việc phân tích nguyên nhân TTĐN và hướng khắc
phục sẽ không triệt để. Các biện pháp giảm TTCS, TTĐN được phân làm 2 nhóm
đó là: các biện pháp tổ chức là những biện pháp giảm tổn thất không yêu cầu nhiều

vốn đầu tư và các biện pháp kỹ thuật là những biện pháp giảm tổn thất yêu cầu
nhiều vốn đầu tư.
Việc tính toán chính xác TTCS và TTĐN sẽ cho phép hợp lý hóa cấu trúc và
chế độ vận hành của mạng bằng cách sử dụng các biện pháp để giảm tổn thất. Để đi
sâu các biện pháp đó cần tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất và
các biện pháp khắc phục, đưa ra các biện pháp hiệu quả nhất để giảm tổn thất.
1.6. BÀI TOÁN TÍNH TOÁN ĐTC LƯỚI PHÂN PHỐI
Do độ tin cậy của hệ thống nguồn phát và truyền tải ảnh hưởng lớn đến an
toàn vận hành của hệ thống điện nên luôn được nhiều sự quan tâm và đầu tư hơn so
với độ tin cậy của LPP. Tuy nhiên, độ tin cậy của LPP lại ảnh hưởng trực tiếp đến
việc cung cấp điện cho khách hàng chính là mục đích cuối cùng của việc kinh doanh
điện năng.
Theo quy định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam độ tin cậy được đánh giá
thông qua chỉ tiêu suất sự cố (SSC), được phân loại theo chỉ tiêu suất sự cố thoáng
qua và vĩnh cửu đối với các loại sự cố đường dây và trạm biến áp. Sự cố thoáng qua
được quy định khi thời gian ngừng cấp điện do sự cố không quá 20 phút. Sự cố vĩnh
cửu được quy định khi thời gian ngừng cấp điện do sự cố từ 20 phút trở lên. Các chỉ
tiêu suất sự cố trên là không tính đến các sự cố do ảnh hưởng của các cơn bão lớn,
các đợt lũ lụt trên địa bàn.
Tuy nhiên, việc đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối theo một chỉ tiêu duy
nhất là cường độ mất điện trung bình (suất sự cố) như trên chỉ mới xem xét mức độ
hư hỏng của các phần tử cấu thành nên lưới điện phân phối chứ chưa xét đến ảnh
hưởng của việc cô lập các phần tử này đến việc ngừng cấp điện của hệ thống, chưa
đánh giá được đầy đủ mức độ thiệt hại ngừng điện từ góc độ người cung cấp cũng
như người sử dụng dịch vụ. Dẫn đến không đánh giá được toàn diện độ tin cậy của
lưới điện, không phản ánh được độ tin cậy cung cấp điện. Từ đó khó có thể đưa ra


12

một chính sách, hoặc kế hoạch đầu tư nâng cao độ tin cậy của lưới điện một cách
thích hợp, hài hòa lợi ích giữa ngành Điện và khách hàng nhằm đem lại lợi ích cao
nhất cho toàn xã hội.
Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đánh giá độ tin cậy lưới điện phân phối
thông qua các chỉ tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn IEEE 1366: Luật về lưới điện phân
phối của Philipin; Luật về lưới điện phân phối của Úc; các nước như Mỹ, Thái Lan,
Malaysia v.v... đều sử dụng các tiêu chuẩn này.
Ở nước ta, Bộ Công Thương đã ban hành Thông tư số 32/2010/TT-BCT
ngày 30/7/2010 quy định hệ thống điện phân phối. Các tiêu chuẩn vận hành lưới
phân phối theo thông tư này cũng sử dụng các chỉ tiêu độ tin cậy theo tiêu chuẩn
IEEE 1366. Hàng năm, Tập đoàn Điện lực Việt Nam có trách nhiệm tống hợp các
tính toán độ tin cậy cho năm tiếp theo của các Đơn vị phân phối điện để trình Cục
Điều tiết Điện lực xem xét, phê duyệt. Trên cơ sở các chỉ tiêu độ tin cậy lưới phân
phối do Cục Điều tiết Điện lực phê duyệt cho từng Đơn vị phân phối, các Đơn vị
phân phối tính toán giá phân phối điện cho Đơn vị mình. Thông tư này có hiệu lực
từ ngày 15/9/2010 và trong thời hạn 2 (hai) năm, đối với các khu vực lưới điện phân
phối chưa đáp ứng các tiêu chuẩn quy định tại thông tư này phải có trách nhiệm đầu
tư, nâng cấp lưới điện để đáp ứng.


13

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
LĐPP cung cấp điện năng trực tiếp cho phụ tải nên yêu cầu chất lượng điện
năng cao nhất. Mặt khác LĐPP có nhiều ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật
của hệ thống điện, nên việc nghiên cứu thiết kế, vận hành tối ưu LĐPP sẽ đem lại lợi
ích rất lớn. Có nhiều biện pháp nâng cao hiệu quả kinh tế vận hành LĐPP, trong đó
biện pháp bù CSPK là một trong những phương pháp có hiệu quả tổng hợp nhất.
Do vậy, vấn đề nghiên cứu, tính toán bù CSPK trong LĐPP để đáp ứng cho
phụ tải nhằm mang lại hiệu quả trong công tác quản lý vận hành lưới điện cũng như

nâng cao chất lượng cung cấp điện năng cho khách hàng là một trong những mục
tiêu lớn mà ngành Điện đã và đang đặt ra.


14

CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LƯỚI ĐIỆN
ĐIỆN LỰC DIÊN KHÁNH
2.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ĐIỆN LỰC DIÊN KHÁNH
2.1.1. Khối lượng đường dây và TBA
Địa bàn quản lý của Điện lực Diên Khánh trải dài trên một địa hình rất
phức tạp và khó khăn, bao gồm: 31 xã, 02 thị trấn của hai huyện Diên Khánh và
Khánh Vĩnh (18 xã và 01 thị trấn thuộc huyện Diên Khánh, 13 xã và 01 thị trấn
thuộc huyện Khánh Vĩnh) phía tây tỉnh Khánh Hòa . Đường dây trung áp:
573,989 km trong đó tài sản khách hàng là 113,4 km, Đường dây hạ áp:
437,382 km, Trạm biến áp phân phối: 690 TBA, tổng dung lượng 119.632,5
KVA. Trong đó tài sản khách hàng 193 TBA, dung lượng 66.057,5 KVA. Sản
lượng của Điện lực Diên Khánh năm 2016 là 165.330.376 kWh, Chiếm 1/10
tổng sản lượng toàn Công ty Điện lực Khánh Hòa. Phụ tải điện của Điện lực
Diên Khánh gồm nhiều thành phần từ sinh hoạt thành thị, nông thôn, công
nghiệp, dịch vụ, nông nghiệp… với tổng số 47.405 khách hàng. Công suất phụ
tải cực đại: Pmax = 26 MW.
2.1.2. Sơ đồ kết dây hiện tại
Lưới điện Diên Khánh nhận điện từ điện lưới Quốc Gia qua 2 TBA
110kV (E30, E32) và 1 TBA 220kV E29 (Vĩnh Phương-Nha Trang). 2 Trạm
do Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hòa quản lý gồm: E30 (Suối Dầu), E32
(Diên Khánh).
Chế độ vận hành bình thường của lưới phân phối là vận hành hở dạng
hình tia và dạng xương cá. Để tăng cường độ tin cậy lưới điện phân phối của

Điện lực Diên Khánh có nhiều đường dây liên kết thành mạng vòng kín nhưng
vận hành hở, các xuất tuyến kết với nhau bằng dao cách ly liên lạc. Vì có lắp
đặt mạch vòng nên độ tin cậy cung cấp điện tốt hơn nhưng lại gây khó khăn về
vấn đề bảo vệ rơle và việc quản lý vận hành. Do đặc thù lịch sử để lại nên các
xuất tuyến cấp điện cho phụ tải dân dụng và sinh hoạt có bán kính cấp điện lớn,
nhiều nhánh rẽ nên tổn thất điện năng cao, xác suất xảy ra sự cố lớn làm mất
điện trên diện rộng (như các Phường ở trung tâm Diên Khánh được cấp điện
bằng xuất tuyến 471F6B, 473F6B, các xã miền núi Khánh Vĩnh được cấp điện
bằng xuất tuyến 471F6C).
Sơ đồ nguyên lý các xuất tuyến của ĐLDK được trình bày ở Hình 2.1


15

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KẾT LƯỚI TỔNG THỂ LƯỚI ĐIỆN KHU VỰC DIÊN KHÁNH
TC 35KV

TRẠM E29

TRẠM E27

TC 22KV

TRẠM E30

TC 22KV

TC 22KV

KCN DIÊN PHÚ

KCN DIÊN PHÚ
DIÊN AN

DIÊN AN
DIÊN TOÀN
SUỐI TÂN

DIÊN HÒA
DIÊN LẠC
DIÊN BÌNH

TÁCH LƯỚI
DIÊN ĐỒNG

NƯỚC KHOÁNG DIÊN TÂN

XT 471 F6C

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý Điện Lực Diên Khánh

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐIỆN LỰC KHÁNH HÒA
ĐIỆN LỰC DIÊN KHÁNH-KHÁNH VĨNH

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

Phó giám đốc

KẾT LƯỚI TỔNG THỂ LƯỚI ĐIỆN
KHU VỰC DIÊN KHÁNH

TP kỹ thuật

Trần Quốc Huy
Võ Quảng Ninh

Kiểm tra

Nguyễn Đức

Người vẽ

Hồ Song Chinh

Cập nhật

Hồ Song Chinh

Tỉ lệ

Giai đoạn

Thời gian

QLKT

12/2016

SĐNL