Nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối thành phố cam ranh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

HOÀNG NGỌC TÚ

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
THÀNH PHỐ CAM RANH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

HOÀNG NGỌC TÚ

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
THÀNH PHỐ CAM RANH

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 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

Hoàng Ngọc Tú


TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN
PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ CAM RANH
Học viên: Hoàng Ngọc Tú

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số: 60.52.02.02

Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN

Khóa: K33NT

Tóm tắt - Theo dự thảo Quy hoạch điện VII, dự báo nhu cầu điện toàn quốc sẽ tăng bình
quân khoảng 11,5%/năm trong giai đoạn 2016 – 2020 và khoảng 7,4% đến 8,4%/năm trong

giai đoạn 2021 – 2030. Để đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng theo yêu cầu ngoài việc phát triển
nguồn, lưới phải thực hiện tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả. Công ty CP Điê ̣n lực
Khánh Hòa (KHPC) là đơn vi ̣ phân phố i điê ̣n đầ u tiên trong cả nước chuyển sang hoa ̣t đô ̣ng
theo mô hiǹ h công ty cổ phầ n. Do vậy, bài toán lớn đối với Công ty là vấn đề lợi nhuận gói
gọn từ khâu mua điện đến bán điện, trong đó vấn đề giảm tổn thất điện năng là hết sức quan
trọng. Từ các lý do trên, tác giả đề xuất đề tài nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện
năng lưới điê ̣n phân phối Thành phố Cam Ranh nhằm làm giảm chi phí sản xuất, tăng lợi
nhuận trong việc kinh doanh điện năng của Công ty CP Điện lực Khánh Hòa. Luận văn này
sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để mô phỏng, tiń h toán đánh giá tổn thất điện năng cho các
phương án vâ ̣n hành.
Từ khóa - tổn thất điện năng; tổn thất công suất; lưới điện phân phối; PSS/ADEPT

RESEARCH OF APPROACHES TO REDUCE THE ENERGY LOSS OF
POWER DISTRIBUTION GRID-LINE OF CAM RANH CITY
Abstract - According to the draft of "Electricity Plan VII", national demand for electricity
will increase by 11.5% annually in the period of 2016 - 2020 and from 7.4% to 8.4% annually
in period of 2021 - 2030. In order to supply the energy demand, besides maintaining
sustainability and stability of grid-line, we need to use energy in efficient and economical
way. KhanhHoa Power Company (KHPC) is the first electricity distribution company in
Vietnam to operate as a joint stock company. Therefore, the big difficulty is gaining profit by
trading electricity, in which the solution of reducing energy loss is very importantkeypoint.
With all of following concerns, the thesis presents the approach to reduce energy loss of
power distribution grid-line of Cam Ranhcity in purpose of minimizing production costs and
maximizing company profit. All models are simulated in PSS/ADEPT software to calculate
and estimate the energy loss for specific operations.
Keywords - energy loss; power loss; grid distribution; PSS/ADEPT.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN

TRANG TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ 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 ...................................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................................2
5. Bố cục của luận văn ....................................................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TTCS & TTĐN TRONG LĐPP ...........................4
1.1. Vai trò của LĐPP trong hệ thống điện....................................................................4
1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối .................................................................................4
1.2.1. Sơ đồ hình tia ...................................................................................................4
1.2.2. Sơ đồ mạch vòng ..............................................................................................5
1.3. Tổ n thấ t và nguyên nhân gây tổ n thấ t .....................................................................6
1.3.1. Tổ n thấ t kỹ thuâ ̣t ..............................................................................................6
1.3.2. Tổ n thấ t thương ma ̣i .........................................................................................8
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS & TTĐN trong HTĐ ................................8
1.4.1. Quan hệ giữa các phương pháp tính toán TTCS và TTĐN .............................8
1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS ............................................................9
1.4.2.1. Đường dây tải điện .......................................................................................9
1.4.2.2. Máy biến áp .............................................................................................10
1.4.2.3. Thiết bị bù ..................................................................................................11
1.4.2.4. Nhiệt độ ......................................................................................................11
1.4.2.5. Thay đổi cấu trúc và phương thức vận hành..............................................12
1.4.3. Các yế u tố ảnh hưởng đế n tri ̣số TTĐN .........................................................12
1.4.3.1. Biể u đồ phu ̣ tải và các yế u tố ảnh hưởng đế n TTĐN trong LĐPP ............12
1.4.3.2. Đô ̣ chính xác tính toán TTĐN trong điề u kiê ̣n vâ ̣n hành ..........................12

1.5. Tính toán TTCS trong quản lý vâ ̣n hành LĐPP ...................................................13
1.5.1. Cơ sở phương pháp ........................................................................................13
1.5.2. Phương pháp giải và các chương triǹ h tin
́ h toán............................................13
1.5.3. Phầ n mề m PSS/ADEPT .................................................................................15


1.6. Các phương pháp tính toán TTĐN trong LĐPP ...................................................16
1.6.1. Phương pháp dòng điện trung bình biǹ h phương...........................................17
1.6.2. Phương pháp thời gian tổ n thấ t ......................................................................18
1.6.3. Phương pháp đường cong tổ n thấ t .................................................................18
1.6.4. Phương pháp tính toán TTĐN theo quy định của EVN .................................20
1.7. Kết luận chương 1 .................................................................................................20
CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG.......................22
2.1. Cải ta ̣o lưới điê ̣n đang vâ ̣n hành ...........................................................................22
2.1.1. Phát triể n tru ̣c hê ̣ thố ng truyề n tải, thống nhất các cấp điện áp .....................22
2.1.2. Xây dựng các nhà máy và các tra ̣m biến áp ở các trung tâm phu ̣ tải .............22
2.1.3. Nâng cấp các đường dây LĐPP và biế n đổ i hê ̣ thố ng phân phố i mô ̣t pha
thành ba pha ………. .....................................................................................................22
2.1.4. Nâng cao hệ số công suất cosφ đường dây ...................................................23
2.1.5. Giảm tổ n thấ t trong các máy biế n áp phân phố i ............................................30
2.2. Cải thiê ̣n về điề u kiê ̣n vận hành ............................................................................30
2.2.1. Giảm tổ n thấ t thông qua điề u đô ̣ kinh tế trong hê ̣ thố ng................................30
2.2.2. Cung cấ p trực tiế p bằ ng điê ̣n áp cao trên các phu ̣ tải.....................................30
2.2.3. Giảm tổ n thấ t thông qua cải thiê ̣n hê ̣ số phu ̣ tải .............................................31
2.3. Giảm tổ n thấ t thương ma ̣i .....................................................................................31
2.4. Kết luận chương 2 .................................................................................................32
CHƯƠNG 3: HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ VẬN HÀNH, QUẢN LÝ
KINH DOANH ĐIỆN NĂNG LĐPP CAM RANH ..................................................33
3.1. Đặc điểm tự nhiên thành phố Cam Ranh ..............................................................33

3.1.1. Vị trí địa lý – kinh tế ......................................................................................33
3.1.2. Điều kiện tự nhiên ..........................................................................................33
3.2. Giới thiệu về Điện lực Cam Ranh – Khánh Sơn ..................................................34
3.2.1. Lịch sử hình thành và phát triển .....................................................................34
3.2.2. Chức năng nhiệm vụ và tổ chức bộ máy của Điện lực ..................................34
3.2.2.1. Chức năng nhiệm vụ ..................................................................................34
3.2.2.2. Tổ chức bộ máy của Điện lực ....................................................................34
3.2.3. Khối lượng quản lý vận hành hệ thống điện ..................................................35
3.3. Tình hình tiêu thụ điện ..........................................................................................37
3.4. Tình hình thực hiện nhiệm vụ sản xuất kinh doanh..............................................38
3.4.1. Tình hình thực hiện các chỉ tiêu SXKD các năm 2014, 2015 và 2016 ..........38
3.4.2. Tình hình thực hiện TTĐN.............................................................................38
3.4.2.1. Khái niệm và cách tính tổn thất báo cáo (tổn thất hình bình hành) ...........38
3.4.2.2. Khái niệm chương trình hiệu suất khu vực (tổn thất hình chữ nhật) ........39


3.4.2.3. Phân tích TTĐN các năm 2014, 2015 và 2016 ..........................................41
3.5. Tính toán TTĐN hiện trạng LĐPP Cam Ranh bằng phần mềm PSS/ADEPT .....41
3.5.1. Cơ sở dữ liê ̣u phu ̣c vu ̣ tính toán .....................................................................41
3.5.2. Tính toán TTĐN trung áp ..............................................................................44
3.5.2.1. Sơ đồ lưới điện tính toán............................................................................44
3.5.2.2. Tính toán TTCS, TTĐN.............................................................................44
3.5.2.3. So sánh kết quả tính TTĐN bằng phần mềm PSS/ADEPT và TTĐN qua
công tác hiệu suất khu vực (HSKV) ..............................................................................50
3.6. Kết luận chương 3 .................................................................................................51
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM TTĐN LĐPP CAM RANH ............53
4.1. Các giải pháp tổ chức............................................................................................53
4.1.1. Kiện toàn công tác tổ chức .............................................................................53
4.1.2. Kiện toàn công tác quản lý kỹ thuật ...............................................................53
4.1.3. Kiện toàn công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối .............................54

4.1.4. Kiện toàn công tác quản lý kinh doanh ..........................................................56
4.2. Các giải pháp kỹ thuật ..........................................................................................57
4.2.1. Lắp đặt tụ bù trên lưới hạ áp ..........................................................................57
4.2.2. Chọn phương thức vận hành hợp lý lưới trung áp .........................................60
4.2.2.1. Cơ sở lựa chọn phương án kết lưới ............................................................60
4.2.2.2. Phương án kết lưới hiện tại ........................................................................60
4.2.2.3. Đề xuất phương án kết lưới .......................................................................61
4.2.2.4. Phân tích lựa chọn phương án kết lưới ......................................................66
4.2.2.5. Tiń h toán phương án vâ ̣n hành dựa trên kế t quả TOPO ............................66
4.3. Tính toán hiệu quả sau khi áp dụng các giải pháp ................................................67
4.3.1. Tính lượng tổn thất điện năng giảm hàng năm ..............................................67
4.3.1.1. Giải pháp bù hạ áp .....................................................................................67
4.3.1.2. Giải pháp kết lưới trung áp tối ưu ..............................................................67
4.3.2. Giá trị làm lợi hàng năm ................................................................................67
4.4. Kết luận chương 4 .................................................................................................68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 71
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 73
QUYẾT ĐINH
GIAO ĐỀ TÀ I (bản sao)
̣
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN (bản sao).


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
- CB – CNV: Cán bộ công nhân viên.
- CD: Cầu dao.
- DSM – Demand Side Management: Quản lý nhu cầu sử dụng điện năng.
- EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam.

- E28: Trạm biến áp 110kV Mỹ Ca - Cam Ranh - 2x25MVA.
- E. Nam Cam Ranh: Trạm biến áp 110kV Nam Cam Ranh - 16MVA.
- F9: Trạm biến áp trung gian 35kV Ba Ngòi - 2x6.300kVA.
- HTĐ: Hệ thống điện.
- HTCCĐ: Hệ thống cung cấ p điê ̣n.
- HSKV: Hiệu suất khu vực.
- KHPC: Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hòa.
- KTNL: Kiểm toán năng lượng.
- KDDV: Kinh doanh dịch vụ.
- LĐPP: Lưới điện phân phối.
- MBA: Máy biến áp.
- PA : Phương án
- QLVH: Quản lý vận hành.
- QLKD: Quản lý kinh doanh.
- SXKD: Sản xuất kinh doanh.
- TOPO – Tie Open Point Optimization: Xác định điểm dừng tối ưu.
- TTCS : Tổ n thấ t công suấ t.
- TTĐN : Tổ n thấ t điê ̣n năng.
- ΔA: Tổ n thấ t điê ̣n năng.
- ΔP: Tổ n thấ t công suất tác du ̣ng.
- ΔQ: Tổ n thấ t công suất phản kháng.


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu bảng

Tên bảng

Trang

2.1

Tủ tụ bù hạ áp

30

3.1

Tổng hợp khối lượng LĐPP quản lý

35

3.2

Thông số kỹ thuật trạm nguồn cấp điện Cam Ranh

36

3.3

Phân loại các TBA phân phối TP Cam Ranh

36

3.4

Cơ cấu điện năng theo 5 thành phần kinh tế thành phố
Cam Ranh 2016

37

3.5

Các chỉ tiêu SXKD thực hiện năm 2014, 2015 và 2016

38

3.6

Mô tả phương pháp tính TTĐN hình chữ nhật

40

3.7

TTĐN các năm 2014, 2015 và 2016 theo phương pháp
hình bình hành

41

3.8

TTĐN các năm 2014, 2015 và 2016 theo phương pháp
hình chữ nhật

41

3.9

Tính toán Tmax và  cho các xuất tuyến trung áp

45

3.10

Kết quả mô phỏng ΔP theo P

47

3.11

Tính toán điện năng tiêu thụ và tổn thất điện năng trong
ngày điển hình của XT 473-E28

48

3.12

TTCS & TTĐN lưới hiện tại

49

3.13

Tổn thất điện năng trung áp theo HSKV năm 2016

50

3.14

So sánh TTĐN trung áp năm 2016

51

4.1

Tổng hợp dung lượng bù và vốn đầu tư

58

4.2

Tổng hợp các chỉ tiêu của giải pháp lắp bù hạ áp

59

4.3

TTĐN theo kết lưới 35-22kV hiện tại

61

4.4

TTĐN theo kết lưới 35 - 22kV theo phương án 1 (giữ
nguyên F9 vận hành 2 MBA)

62

4.5

TTĐN theo kết lưới 22kV theo PA 2

65

4.6

Tổng hợp các chỉ tiêu của các PA

66


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình

Tên hình

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

Sơ đồ thay thế đơn giản của đường dây

9

1.4

Sơ đồ thay thế đơn giản của đường dây với 1 phụ tải

9

1.5

Sơ đồ thay thế đơn giản của máy biến áp

10

1.6

Sơ đồ thuật toán của phương pháp Newton

14

1.7

Đồ thị phụ tải

16

1.8

Xây dựng biể u đồ TTCS và xác đinh
̣ TTĐN bằng đường cong
tổ n thấ t

20

3.1

Đồ thị phụ tải điển hình LĐPP thành phố Cam Ranh

44

3.2

Đồ thị phụ tải ngày điển hình của XT 473-E28

46

3.3

Đường cong tổn thất của XT 473-E28

47

3.4

Đồ thị tổn thất công suất trong ngày điển hình của XT 473-E28

48

4.1

Biểu đồ vectơ điều chỉnh hệ số công suất

58


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm vừa qua, cùng với tốc độ tăng trưởng GDP trung bình hàng
năm đạt khoảng 7,5%, nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng với tốc độ trung bình là 15%.
Theo dự thảo Quy hoạch điện VII, dự báo nhu cầu điện toàn quốc sẽ tăng bình quân
khoảng 11,5%/năm trong giai đoạn 2016 – 2020 và khoảng 7,4% đến 8,4%/năm trong
giai đoạn 2021 – 2030.
Để đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng theo yêu cầu ngoài việc phát triển nguồn, lưới
phải thực hiện tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả. Điều này cũng đã được
Chính phủ thể chế hoá trong Luật điện lực ban hành tháng 6 năm 2005 và mới đây
Quốc hội thông qua Luật “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả”, chính thức có
hiệu lực từ ngày 01/01/2011. Trong đó ngành điện phải tập trung nghiên cứu các giải
pháp tiết kiệm điện năng trong ngành mình thông qua công tác giảm TTĐN trong tất
cả các khâu: Sản xuất, truyền tải và phân phối.
Công ty CP Điê ̣n lực Khánh Hòa (KHPC) là đơn vi ̣phân phố i điê ̣n đầ u tiên trong
cả nước chuyển sang hoa ̣t đô ̣ng theo mô hiǹ h công ty cổ phầ n. Do vậy, bài toán lớn
đối với Công ty là vấn đề lợi nhuận gói gọn từ khâu mua điện đến bán điện, tập trung

vào các vần đề: giảm chi phí sản xuất (giảm tổn thất điện năng), giảm giá mua điện
(triển khai áp dụng DSM, tính toán phương thức nhận nguồn hợp lý), nâng cao giá bán
điện bình quân (tăng cường áp giá)…trong đó vấn đề giảm tổn thất điện năng là hết
sức quan trọng.
Cùng với tốc độ tăng trưởng điện năng cao trong cả nước, tốc độ tăng trưởng
điện năng tỉnh Khánh Hoà luôn ở mức cao. Để đáp ứng tốc độ tăng trưởng trên, hàng
năm, Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hòa đã tập trung nguồn vốn lớn để thực hiện
công tác đầu tư xây dựng mới, cải tạo nâng cao năng lực cấp điện của LĐPP hiện có.
Từ thực tế trên, trong công tác quản lý vận hành LĐPP, vấn đề tính toán, phân tích các
biện pháp tổ chức, các biện pháp kỹ thuật nhằm giảm A luôn có ý nghĩa rất quan
trọng.
Xuất phát từ các lý do nêu trên, đề tài “Nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất
điện năng lưới điê ̣n phân phối Thành phố Cam Ranh” được đề xuất nghiên cứu.
Đây cũng là một vấn đề thường xuyên được các cán bộ quản lý, kỹ sư tại các Điện lực
trực thuộc Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hòa quan tâm nghiên cứu.


2
2. Mục đích nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là phải chỉ ra được các vấn đề sau:
- Phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp tính toán tổn thất điện năng trên
lưới phân phối. Chọn phương pháp tính thích hợp để áp dụng tính toán đối với lưới
điện phân phối TP Cam Ranh – Tỉnh Khánh Hòa.
- Thu thập cơ sở dữ liệu về nguồn và phụ tải lưới phân phối các khu vực thuộc
phạm vi nghiên cứu để xây dựng đồ thị phụ tải điển hình đă ̣c trưng cho lưới phân
phố i TP Cam Ranh.
- Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT tin
́ h toán đánh giá tổn thất điện năng cho
phương án vâ ̣n hành hiê ̣n ta ̣i. So sánh, phân tích, nhận xét kết quả tính toán với kết
quả tính toán tổn thất điện năng báo cáo hiện đang áp dụng.

- Nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong công tác quản lý vận
hành lưới điện phân phối. Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên lưới
điện phân phối TP Cam Ranh. Tính toán hiệu quả đầu tư sau khi thực hiện các giải
pháp nhằm kiến nghị lộ trình đầu tư hàng năm phục vụ mục đích tối ưu hóa lợi
nhận trong hoạt động kinh doanh điện năng tại Công ty cổ phần Điện lực Khánh
Hòa.
3. Đối tượng và phạm vi ngiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các phương pháp tính toán tổn thất công suất,
tổn thất điện năng trên lưới phân phối và các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong
công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối.
Áp dụng đối tượng nghiên cứu trên cho một lưới điện cụ thể là lưới điện phân
phối khu vực Thành Phố Cam Ranh.
4. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm:
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo
trình,…viết 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 cung cấp điện điện.
- Phương pháp thực nghiệm: Áp dụng các lý thuyết đã nghiên cứu, sử dụng phần
mềm PSS/ADEPT để thao tác tính toán tổn thất công suất và tổn thất điện năng,
bù tối ưu công suất phản kháng nhằm đánh giá hiệu quả công tác quản lý vận hành
lưới phân phối hiện tại và lưới điện sau khi áp dụng các giải pháp giảm tổn thất
điện năng.


3
5. Bố cục của luận văn
Bố cục luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận chung, nội dung của luận văn
được biên chế thành 4 chương như sau:
- Chương 1: Tổng quan về TTCS & TTĐN trong LĐPP.
- Chương 2: Các giải pháp giảm tổn thất công suất, giảm tổn thất điện năng trên

lưới phân phối.
- Chương 3: Đánh giá hiện trạng công tác quản lý vận hành, quản lý kinh doanh
điện năng trên LĐPP Cam Ranh.
- Chương 4: Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng trong công tác quản
lý vận hành LĐPP Cam Ranh.


4

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ TTCS & TTĐN TRONG LĐPP
1.1. Vai trò của LĐPP trong hệ thống điện
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. Tuỳ theo mục đích nghiên cứu mà hệ thống điện
được chia thành các phần hệ thống tương đối độc lập nhau.
Hệ thống điện phát triển không ngừng trong không gian, theo thời gian và 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. Tuy nhiên vì lý do kinh tế và môi trường mà 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.
Chính vì lẽ đó LĐPP sẽ làm nhiệm vụ phân phối điện năng cho một địa phương (thành
phố, quận, huyện, lỵ…) có bán kính cung cấp điện nhỏ, thường dưới 50km.
1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối
Do vai trò là cung cấp điện trực tiếp đến khách hàng của một địa phương nhỏ nên
LĐPP thường có điện áp trung áp 6, 10, 15, 22, 35kV phân phối điện cho các trạm

phân phối trung, hạ áp. Lưới hạ áp 220/380V sẽ nhận điện từ các trạm biến áp trung áp
này cấp điện cho các phụ tải hạ áp. Thông thường LĐPP trung áp được nhận điện từ:
- Thanh cái thứ cấp các trạm biến áp 110, 220kV.
- Các trạm biến áp trung gian 35/6kV, 35/10kV, 35/15kV hoặc 35/22kV.
- Thanh cái nhà máy điện, trạm phát diezen, …
Sơ đồ cấp điện của lưới điện phân phối có các dạng cơ bản sau:

1.2.1. Sơ đồ hình tia
Đây là loại sơ đồ đơn giản và thông dụng nhất (Hình 1.1). 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 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.


5
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. Sơ đồ mạch vòng

Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống phân phối mạch vòng
Thường được áp dụng cho lưới điện phân phối đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện

và chất lượng điện năng cao (Hình 1.2). 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 và mỗi máy biến áp đều có 2 dao cách ly đặt ở hai phía.
Máy biến áp được cấp điện từ phía nào cũng được. Sơ đồ mạch vòng dạng này thường
được áp dụng cho lưới điện phân phối dùng cáp trung thế.


6
Trong thực tế, lưới điện phân phối tại Việt Nam là sự phối hợp của hai loại sơ đồ
trên. Chúng bao gồm nhiều trạm trung gian được nối liên thông với nhau bởi một
mạng lưới đường dây phân phối tạo thành nhiều mạch vòng kín. Đối với các khu vực
đòi hỏi độ tin cậy cung cấp điện cao thì sơ đồ lưới phân phối thường được áp dụng
kiểu sơ đồ dạng thứ hai.
Tuy có kết cấu mạch vòng nhưng hầu hết LĐPP luôn vận hành hở (hay vận hành
hình tia).
Tuy nhiên khi vận hành hở LĐPP như vậy thì tổn thất công suất, tổn thất điện
năng và chất lượng điện áp luôn luôn kém hơn khi LĐPP được vận hành kín. Để khắc
phục tình trạng này và tạo tính linh hoạt trong các LĐPP vận hành hở, cần phải xác
định các trạng thái đóng cắt của các dao cách ly phân đoạn như thế nào để cực tiểu hóa
tổn thất công suất, điện năng hay một hàm chi phí F định trước.
Trong công tác vận hành, LĐPP được điều khiển thống nhất cho phép vận hành
kinh tế trong trạng thái bình thường và rất linh hoạt trong tình trạng sự cố đảm bảo độ
tin cậy cao. Với sự trợ giúp của máy tính và hệ thống SCADA/EMS, điểm mở lưới để
vận hành hở được thay đổi thường xuyên trong quá trình vận hành khi đồ thị phụ tải
thay đổi. Khi xảy ra sự cố, máy tính cũng tính ngay cho phương án vận hành thay thế
tốt nhất và nhân viên vận hành sẽ thực hiện các sơ đồ tối ưu bằng các thiết bị điều
khiển từ xa.
Trong trường hợp không có các thiết bị điều khiển và đo lường từ xa thì vẫn có
thể vận hành kinh tế nhưng theo mùa trong năm. Người ta tính chọn sơ đồ vận hành tối
ưu cho khoảng thời gian trong đó phụ tải gần giống nhau (thường là trong từng mùa do

điều kiện khí hậu các ngày giống nhau), sau đó thao tác các thiết bị phân đoạn để thực
hiện [1].
1.3. Tổn thấ t và nguyên nhân gây tổ n thấ t
Tổn thất điê ̣n năng trên LĐPP có thể phân ra các thành phầ n tổn thất kỹ thuật và
tổn thất phi kỹ thuật hay còn go ̣i là tổn thất thương mại.

1.3.1. Tổn thấ t kỹ thuật
Tổn thất kỹ thuật là tiêu hao điện năng tất yếu xảy ra trong quá trình truyền tải và
phân phối điện. Do dây dẫn, máy biến áp, thiết bị trên lưới đều có trở kháng nên khi
dòng điện chạy qua gây tiêu hao điện năng do phát nóng máy biến áp, dây dẫn và các
thiết bị điện. Ngoài ra đường dây dẫn điện cao áp từ 110 kV trở lên còn có tổn thất
vầng quang; dòng điện qua cáp ngầm, tụ điện còn có tổn thất do điện môi, đường dây
điện đi song song với đường dây khác như dây chống sét, dây thông tin... có tổn hao
điện năng do hỗ cảm.
Tổn thất kỹ thuật trên lưới điện bao gồm TTCS tác dụng và TTCS phản kháng.
TTCS phản kháng do từ thông rò, gây từ trong các máy biến áp và cảm kháng trên


7
đường dây. TTCS phản kháng chỉ làm lệch góc và ít ảnh hưởng đến TTĐN. TTCS tác
dụng có ảnh hưởng đáng kể đến TTĐN. Tổn thất kỹ thuâ ̣t có các nguyên nhân chủ yếu
như sau:
- Đường dây quá dài, bán kính cấp điện lớn, tiết diện dây dẫn quá nhỏ, đường dây
bị xuống cấp, không được cải tạo nâng cấp, trong quá triǹ h vâ ̣n hành làm tăng
nhiê ̣t đô ̣ dây dẫn, điê ̣n áp giảm dưới mức cho phép và tăng TTĐN trên dây dẫn.
- Máy biến áp vâ ̣n hành non tải hoă ̣c không tải sẽ không phù hơ ̣p với hệ thống
đo đế m dẫn tới TTĐN cao.
- Máy biến áp vâ ̣n hành quá tải do dòng điê ̣n tăng cao làm phát nóng cuô ̣n dây và
dầ u cách điê ̣n của máy dẫn đế n tăng tổ n thấ t điê ̣n năng trên máy biến áp đồ ng thời
gây su ̣t áp và làm tăng TTĐN trên lưới điê ̣n phiá ha ̣ áp.

- Tổ n thấ t do thiế t bi ̣ cũ, la ̣c hâ ̣u: các thiế t bi ̣ cũ thường có hiê ̣u suấ t thấ p, máy
biến áp là loại có tỷ lệ tổn thất cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt dẫn đến sau một
thời gian vâ ̣n hành tổn thất có xu hướng tăng lên.
- Nhiều thành phần sóng hài của các phụ tải công nghiệp tác động vào các cuộn
dây máy biến áp làm tăng TTĐN.
- Tổ n thấ t dòng rò: Sứ cách điê ̣n, chố ng sét van và các thiế t bi ̣ không đươ ̣c kiể m
tra, bảo dưỡng hơ ̣p lý dẫn đế n dòng rò, phóng điê ̣n.
- Đố i với hệ thống nố i đấ t trực tiế p, lă ̣p la ̣i không tố t dẫn đế n TTĐN sẽ cao.
- Hành lang tuyế n không đảm bảo: không thực hiê ̣n tố t viê ̣c phát quang, cây mo ̣c
cha ̣m vào đường dây gây dòng rò hoă ̣c sự cố.
- Hiê ̣n tươ ̣ng quá bù, hoă ̣c vi tri
̣ ́ và dung lươ ̣ng bù không hơ ̣p lý.
- Tiń h toán phương thức vâ ̣n hành không hơ ̣p lý, để xảy ra sự cố dẫn đế n phải sử
du ̣ng phương thức vâ ̣n hành bấ t lơ ̣i và TTĐN tăng cao.
- Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng tổn thất trên dây trung tin
́ h, dây
pha và cả trong máy biến áp, đồ ng thời cũng gây quá tải ở pha có dòng điện lớn.
- Vận hành với hệ số cosφ thấp do phụ tải có hệ số cosφ thấp, thực hiê ̣n lắ p đă ̣t
và vâ ̣n hành tu ̣ bù không phù hơ ̣p. Cosφ thấp dẫn đế n tăng dòng điện truyề n tải hệ
thống và tăng TTĐN.
- Các điể m tiế p xúc, các mố i nố i tiế p xúc kém nên làm tăng nhiê ̣t đô ̣, tăng TTĐN.
- Hiê ̣n tươ ̣ng vầ ng quang điê ̣n: đố i với đường dây điê ̣n áp cao từ 110kV trở lên
xuấ t hiê ̣n hiê ̣n tươ ̣ng vầ ng quang điê ̣n gây TTĐN.
- Chế đô ̣ sử du ̣ng điê ̣n không hơ ̣p lý: công suất sử du ̣ng của nhiề u phụ tải có sự
chênh lê ̣ch quá lớn giữa giờ cao điể m và thấ p điể m.


8

1.3.2. Tổn thấ t thương ma ̣i

Tổn thất thương ma ̣i phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình quản lý hành chính,
hệ thống công tơ đo đếm và ý thức của người sử dụng. Tổn thất thương ma ̣i cũng một
phần chịu ảnh hưởng của năng lực và công cụ quản lý của bản thân các công ty điện
lực, trong đó có phương tiện máy móc, máy tính, phần mềm quản lý.
Tổn thất thương mại bao gồm các dạng tổn thất như sau:
- Các thiế t bi ̣ đo đế m như công tơ, TU, TI không phù hơ ̣p với tải có thể quá lớn
hay quá nhỏ hoă ̣c không đa ̣t cấ p chin
́ h xác yêu cầ u, hê ̣ số nhân của hệ thống đo
không đúng, các tác đô ̣ng làm sai lê ̣ch ma ̣ch đo đế m điê ̣n năng, gây hỏng hóc công
tơ, các ma ̣ch thiế t bi ̣đo lường, …
- Sai sót khâu quản lý: TU mấ t pha, TI, công tơ hỏng chưa kip̣ xử lý, thay thế kịp
thời, không thực hiê ̣n đúng chu kỳ kiể m đinh
̣ và thay thế công tơ đinh
̣ kỳ theo quy
đinh
̣ của Pháp lê ̣nh đo lường, đấ u nhầ m, đấ u sai sơ đồ đấ u dây, … là các nguyên
nhân dẫn đế n đo đế m không chính xác gây TTĐN.
- Sai sót trong nghiê ̣p vu ̣ kinh doanh: đo ̣c sai chỉ số công tơ, thố ng kê tổ ng hơ ̣p
không chính xác, bỏ sót khách hàng, …
- Không thanh toán hoặc chậm thanh toán hóa đơn tiền điện.
- Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng.
- Sai sót trong khâu tiń h toán xác đinh
̣ tổ n thấ t kỹ thuâ ̣t.
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS & TTĐN trong HTĐ

1.4.1. Quan hệ giữa các phương pháp tính toán TTCS và TTĐN
Đây chính là nội dung phức tạp và gây nhiều tranh cãi nhất. Khi tính toán thiết
kế, với yêu cầu rất thấp, độ chính xác không cao có thể áp dụng nhiều cách tính gần
đúng ngay cả khi rất thiếu thông tin. Trên cơ sở giả thiết đã xác định được Pmax là
TTCS ứng với chế độ phụ tải cực đại, khi đó TTĐN sẽ là:

A = Pmax.

(1.1)

Cách tính này chỉ cần xác định 2 đại lượng Pmax và . Trị số Pmax có thể xác
định chính xác được. Thường trong tính toán của chúng ta hiện nay giá trị của  (khó
khăn chính là không thể tính đúng được) thường được xác định theo các biểu thức sau:
- Công thức kinh điển:
 = (0.124 + Tmax.10-4)2.8760

(1.2)

- Công thức Kenzevits:

  2Tmax  8760 

8760  Tmax
T
2P
1  max  min
8760 Pmax


P 
1  min 
 Pmax 

(1.3)

9
- Công thức Valander:
2

Tm ax  
Tm ax  
  8760 . 0,13 .
   0,87 .
 
8760  
8760  


(1.4)

- Tra đường cong tính toán:
 = f(Tmax,cos)

(1.5)

Các công thức trên đều chỉ tính gần đúng, lấy theo thực nghiệm và tiệm cận hoá.
Đối với lưới điện phân phối hiện nay do thiếu thông tin nên có thể áp dụng các công
thức trên để xác định TTĐN trong sai số có thể chấp nhận được.

1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS
Mỗi phần tử của hệ thống có những đặc điểm riêng, do đó tổn thất của chúng là
không giống nhau. Để tính được TTCS trong mạng, ta phải tiến hành mô hình hóa các
phần tử của hệ thống điện, cụ thể là phải mô hình hóa đường dây tải điện và máy biến
áp, trên cơ sở đó, ta đưa ra công thức tính TTCS & TTĐN cho từng phần tử. Trong
phần này chúng ta chỉ xét các quá trình xảy ra với LĐPP có cấp điện áp 35kV trở

xuống, tổn thất chủ yếu do tỏa nhiệt và quá trình biến đổi điện từ gây nên.
Mỗi phần tử của hệ thống điện được đặc trưng bằng các thông số, các thông số
này xác định bằng các tính chất vật lý, sơ đồ nối các phần tử và nhiều điều kiện giản
ước khác.
1.4.2.1. Đường dây tải điện
Bỏ qua sự rò rỉ qua sứ, tổn thất vầng quang vì các đại lượng này rất bé. Sơ đồ
đơn giản của một đoạn đường dây là tổng trở Z như Hin
̀ h 1.3.
Ta xét trường hợp đơn giản đường dây với một phụ tải như Hình 1.4.
I1

Z12

I2

1

2
V1

V2

Hình 1.3. Sơ đồ thay thế đơn giản của đường dây
Z12
S1=P1-jQ1
S2= P2- jQ2
Hình 1.4. Sơ đồ thay thế đơn giản của đường dây với 1 phụ tải


10

Từ sơ đồ này ta có công thức xác định công suất toàn phần như sau:
S=



3UI

(1.6)

Trong đó:


 U là số phức liên hợp của điện áp dây.
 I là số phức dòng điện dây.
TTCS tác dụng và phản kháng được xác định như sau:
S = P - jQ = (S22/U22)R -j(S22/U22) X
P = (P22+ Q22)R/U22 ; Q =(P22+ Q22)X/U22

(1.7)

Từ các biểu thức trên ta thấy TTCS phụ thuộc vào số liệu đầu hay số liệu cuối
đường dây, tương ứng với điện áp và công suất tại điểm đó.
1.4.2.2. Máy biến áp
Ta có sơ đồ tương đương của 1 máy biến áp như Hiǹ h 1.5. Trên sơ đồ này, tất cả
các đại lượng trên đã được qui đổi sang phía 1.
K 2 Z2

Z1
1

I1
V1

Zm

I2
V2

2

Hình 1.5. Sơ đồ thay thế đơn giản của máy biến áp
Có thể phân TTCS trong các MBA thành 2 thành phần, đó là thành phần phụ
thuộc vào tải và thành phần không phụ thuộc vào phụ tải. Thành phần không phụ
thuộc vào phụ tải là tổn thất trong lõi thép máy biến áp hay còn gọi là tổn thất không
tải. Tổn thất không tải được xác định theo các số liệu kỹ thuật máy biến áp.
S0 = P0 + jQ0
Q0 = I0Sdm/100
Trong đó:
 I0 là dòng điện không tải tính theo phần trăm.
 P0 , Q0 là tổn thất công suất tác dụng và phản kháng khi không tải.
Thành phần tổn thất phụ thuộc vào công suất tải qua máy biến áp hay thường gọi
là tổn thất đồng, có thể xác định tổn thất đồng trong máy biến áp hai cuộn dây theo
công thức:


11

( P 2  Q 2 ) Rb
Pcu = 3I Rb =

= Pn (S/Sdm)2
U2
2

(P  Q ) Xb
= (Un.S2)/100.Sdm
U2
2

Qcu = 3I2Xb =

(1.8)

2

Trong đó :
 Sdm : công suất định mức máy biến áp.
 S

: công suất tải của máy biến áp.

 Pn : tổn thất ngắn mạch.
Trong trường hợp có n máy biến áp giống nhau làm việc song song thì tổn thất
công suất trong n máy bằng:
P  n.Po 

Pn .S2
2
n.Sâm

U %.S2
Q  n.Qo  n
100n.Sâm

(1.9)

1.4.2.3. Thiết bị bù
TTCS trong tụ điện gồm tổn thất trong phần cách điện và phần kim loại. Khó
khăn cơ bản nhất khi chế tạo tụ điện là giải quyết vấn đề kỹ thuật trong lĩnh vực truyền
nhiệt. Nhiệt lượng sinh ra do tổn hao trong cách điện. Do vậy các tụ điện được chế tạo
với điện dung không lớn. Công suất cần thiết của các cụm tụ bù được lựa chọn bằng
cách nối tiếp hay song song các tụ riêng biệt. Tổn thất công suất tác dụng trong tụ điện
có thể lấy tỷ lệ thuận với công suất định mức của chúng, tức là:
Ptụ = pr tụ * Qđm tụ

(1.10)

Ở đây pr tụ là TTCS trong tụ tính bằng kW/kVAr
- Đối với tụ 6 -10 KV :  prtụ = 0,003 kW/kVAr
- Đối với tụ  1000 kV :  prtụ = 0,0004 kW/kVAr
Ngày nay với kỹ thuật và công nghệ cao các tụ điện được chế tạo có TTCS rất
nhỏ.
1.4.2.4. Nhiệt độ
Khi tính toán TTCS và TTĐN xem điện trở tác dụng của đường dây là không
đổi. Nhưng thực tế, điện trở thay đổi theo nhiệt độ của dây dẫn:
Rd = R0 [1+(đm-20)]
Trong đó:
 R0 : Điện trở của dây dẫn ở 200C

(1.11)

12
  : Hệ số nhiệt điện trở, đối với dây nhôm lõi thép  = 0,004.
Giá trị thực tế của điện trở có thể tăng hoặc giảm so với giá trị điện trở tính toán.
Sự thay đổi của điện trở dẫn đến TTCS thay đổi. Nhiệt độ dây dẫn đường dây trên
không được xác định theo 03 điều kiện cơ bản: dòng điện tải, nhiệt độ không khí làm
mát và tốc độ gió. Khi phụ tải của dây dẫn cao (lớn hơn 60 - 70 % phụ tải cho phép
theo điều kiện đốt nóng), TTCS và TTĐN có thể tăng khoảng 6 - 10%.
1.4.2.5. Thay đổi cấu trúc và phương thức vận hành
Thực tế cấ u trúc lưới điê ̣n thường ở tra ̣ng thái đô ̣ng, do trong quá trình làm viê ̣c
thường xảy ra các tra ̣ng thái vâ ̣n hành khác nhau, như đóng cắ t các đường dây, trạm
biế n áp bi ̣ sự cố, tiế n hành sửa chữa đinh
̣ kỳ hoă ̣c để nâng cao tiń h kinh tế của lưới
điê ̣n, … Ứng với mỗi tra ̣ng thái, phương thức vâ ̣n hành khác nhau, phân bố công suất
trong lưới sẽ thay đổ i, khi đó giá tri ̣TTCS sẽ thay đổ i tương ứng. Trong quá trin
̀ h tiń h
toán, chúng ta phải xét đế n đầ y đủ các tiǹ h tra ̣ng vâ ̣n hành có thể có. Trên cơ sở tính
toán sẽ xác đinh
̣ đươ ̣c cấ u trúc tố i ưu của lưới trong chế đô ̣ vâ ̣n hành đă ̣c trưng có lơ ̣i
nhấ t về khía ca ̣nh tổ n thấ t.

1.4.3. Các yế u tố ảnh hưởng đế n tri ̣số TTĐN
Các yế u tố ảnh hưởng đế n TTCS đề u ảnh hưởng đế n TTĐN. Ngoài ra TTĐN còn
phu ̣ thuô ̣c vào biể u đồ phu ̣ tải, đă ̣c tiń h của các hô ̣ tiêu thu ̣ điê ̣n, cấ u trúc lưới và
phương thức vâ ̣n hành. Viê ̣c sử du ̣ng các giải pháp kỹ thuâ ̣t cũng như khuyế n khić h
kinh tế trong vấ n đề sử du ̣ng điê ̣n năng đố i đố i với các phụ tải như: quản lý nhu cầ u
điê ̣n năng, mua bán điê ̣n bằ ng công tơ nhiề u giá, tin
́ h toán, điề u khiể n tố i ưu phương
thức vâ ̣n hành… sẽ cho phép giảm đáng kể TTĐN trong ma ̣ng điê ̣n, điề u đó sẽ mang

la ̣i hiệu quả tổ ng hơ ̣p cho công tác quản lý vâ ̣n hành lưới điê ̣n.
1.4.3.1. Biểu đồ phụ tải và các yế u tố ảnh hưởng đế n TTĐN trong LĐPP
Mỗi hô ̣ tiêu thu ̣ đươ ̣c đă ̣c trưng bằ ng mô ̣t biể u đồ phu ̣ tải, trên đó cho chúng ta
biế t các thông số như Pmax, Pmin, Tmax tỷ số giữa Pmax /Pmin . Dễ dàng thấ y TTĐN phu ̣
thuô ̣c nhiề u vào dáng điê ̣u của biểu đồ phu ̣ tải, sự chênh lê ̣ch của phu ̣ tải giữa cao và
thấ p điể m, Tmax và thời gian TTCS cực đa ̣i τ. Để giảm TTĐN cầ n tìm cách san bằ ng đồ
thi ̣ phu ̣ tải. Giảm sự chênh lê ̣ch phu ̣ tải giữa cao điể m và thấ p điể m bằ ng cách khuyế n
khić h sử du ̣ng điê ̣n vào các giờ thấ p điể m, tăng Tmax,…Tấ t cả những vấ n đề trên sẽ
làm thay đổ i đồ thi ̣phu ̣ tải theo chiề u hướng có lơ ̣i cho viê ̣c giảm tổ n thấ t.
1.4.3.2. Độ chính xác tính toán TTĐN trong điề u kiê ̣n vận hành
Khi giảm đươ ̣c mô ̣t vài phầ n trăm TTĐN trong quá trình vâ ̣n hành sẽ làm lơ ̣i
hàng ngàn tỉ đồng trong kinh doanh điện năng. Do đó nâng cao đô ̣ chin
́ h xác tin
́ h toán
TTĐN trong điề u kiê ̣n vâ ̣n hành có ý nghiã vô cùng quan tro ̣ng trong viê ̣c quản lý vâ ̣n
hành lưới điê ̣n. Vấ n đề ở đây là cầ n phải cho ̣n đươ ̣c phương pháp tính toán hơ ̣p lý.
Nế u giải quyế t đươ ̣c vấ n đề này thì sẽ có đươ ̣c công cu ̣ tố t, trên cơ sở đó cho phép


13
phân tić h đươ ̣c các nguyên nhân gây nên tổ n thấ t và đề xuấ t những biê ̣n pháp giảm tổ n
thấ t hớp lý, mang la ̣i hiê ̣u quả kinh tế - kỹ thuâ ̣t cao.
Đồ thi ̣phu ̣ tải điê ̣n biế n thiên theo sự thay đổ i của phu ̣ tải thường mang tin
́ h ngẫu
nhiên. Tuy vâ ̣y vẫn có những quy luâ ̣t nhấ t đinh.
̣ Để tin
́ h toán chính xác đươ ̣c TTĐN
chúng ta cầ n phải xây dựng đươ ̣c đồ thi ̣ phu ̣ tải điể n hin
̀ h đă ̣c trưng theo ngày, theo
mùa của phu ̣ tải. Đây là mô ̣t vấ n đề khó thực hiê ̣n trong LĐPP do số lươ ̣ng các hô ̣ tiêu

thu ̣ điê ̣n quá lớn. Tuy nhiên điề u này trong mô ̣t tương lai gầ n có thể thực hiê ̣n đươ ̣c
khi hê ̣ thố ng SCADA/EMS đươ ̣c đưa vào sử du ̣ng sẽ cho phép chúng ta thu thâ ̣p đươ ̣c
các số liê ̣u để xây dựng đồ thi ̣ phụ tải. Khi đó viê ̣c tiń h toán TTĐN sẽ dễ thực hiê ̣n
chiń h xác hơn.
1.5. Tính toán TTCS trong quản lý vâ ̣n hành LĐPP

1.5.1. Cơ sở phương pháp
Khi tính toán thiế t kế LĐPP, do yêu cầ u đô ̣ chính xác không cao người ta thường
sử du ̣ng phương pháp gầ n đúng khi tính phân bố công suấ t cũng như tổ n thấ t trong
ma ̣ng theo điê ̣n áp đinh
̣ mức. Cách tính này không thể sử du ̣ng để phân tić h tổ n thấ t
các lưới điê ̣n cu ̣ thể cả khi vâ ̣n hành, nhấ t là khi muố n đánh giá hiê ̣u quả tố i ưu của các
giải pháp kỹ thuâ ̣t tác đô ̣ng vào lưới điê ̣n do không xét đế n đô ̣ su ̣t áp của lưới, hiệu quả
của viê ̣c điề u chin̉ h điê ̣n áp, hiệu quả của các phương tiê ̣n bù. Do đó cầ n phải lựa cho ̣n
phương pháp tính toán có thể xét đế n đầ y đủ các yế u tố ta ̣o nên đô ̣ chính xác thỏa
đáng.

1.5.2. Phương pháp giải và các chương trình tính toán
Trên Hình 1.6 là sơ đồ khối các bước tính toán của phép lặp Newton trong các
phương trình tính toán.
Khối chính của phương trình là tính giá trị của các hàm và các đạo hàm riêng cho
ma trận Jacôbi. Khối quan trọng khác là giải hệ phương trình đại số tuyến tính ở mỗi
bước lặp. có thể áp dụng thuật toán giải hệ phương trình khác nhau cho khối này, ví du ̣
phương pháp loại trừ Gauss. Tiêu chuẩn hội tụ được dùng là ε(i) < ESP hoặc trị số công
suất không cân bằng ở nút k bất kỳ nhỏ hơn giá trị cho trước, thực chất là: Wk(X(i)) <
ESP. Trị số ESP cho trước theo yêu cầu của bài toán. Số phép lặp được khống chế
không vượt quá số N nào đó, thông thường N ≤ 10.
Ưu điểm quan trọng của phương pháp Newton là có tốc độ hội tụ rất nhanh, do
đó nếu hội tụ thì thời gian tương đối ngắn. Ngoài ra nếu tìm được X(o) đủ gần với
nghiệm thì chắc chắn sẽ hội tụ. Điều kiện này là hết sức khó khăn với nhiều bài toán.

Tuy nhiên với hệ thống điện, việc xác định X(o) luôn luôn có thể được chọn là các
đại lượng định mức làm việc của lưới điện (ví dụ như điện áp định mức tại các nút).
Nếu lưới điện được thiết kế đúng thì thông số vận hành (cũng là nghiệm của hệ
phương trình) sẽ không bị lệch quá xa trị số định mức (± 10%), do đó phương pháp


14
Newton tỏ ra thích hợp để giải hệ phương trình chế độ xác lập của hệ thống cung cấp
điện.
Chọn xấp xỉ đầu X(0)

i=0

Tính ma trận Jacôbi
W’(X(i))

Chọn xấp xỉ đầu X(0)

Giải hệ PTĐSTT
W’(X(i)) (i) = -W(X(i))

Tính nghiệm xấp xỉ
X(i+1) = X(i) + (i)

(i)P
In kết quả

i=i+1

i>
N
Dừng máy
(Không hội tụ)

Hình 1.6. Sơ đồ thuật toán của phương pháp Newton
Một số trường hợp riêng như khi HTĐ có đường dây siêu cao áp hay các chế độ
sự cố, … phương pháp có thể không có lời giải (do phân kỳ), tuy nhiên thường dễ có
khả năng xử lý để lựa chọn được giá trị ban dầu X(o) thích hợp.
Xác đi ̣nh TTCS trong điề u kiê ̣n vận hành bằ ng chương trình tính toán
Viê ̣c tiń h toán chính xác TTCS trong lưới điê ̣n hiê ̣n nay đươ ̣c thực hiê ̣n tương
đố i dễ dàng nhờ các chương triǹ h tính toán giải tić h ma ̣ng điê ̣n. Vấ n đề ở đây là:
- Cầ n mô tả đầ y đủ các yế u tố khi thiế t lâ ̣p sơ đồ tin
́ h toán.
- Cầ n lựa cho ̣n chương trình tiń h toán thić h hơ ̣p.


15
Nô ̣i dung yêu cầ u thứ nhấ t sẽ đảm bảo khi không bỏ sót thành phầ n nào trong
thông số của ma ̣ng điê ̣n. Yêu cầ u thứ hai dễ dàng đươ ̣c đáp ứng trong điề u kiê ̣n phát
triể n tin ho ̣c như hiê ̣n nay. Với nhiề u chương triǹ h giải tić h lưới điê ̣n hiê ̣n đa ̣i cho phép
tính toán với số lươ ̣ng biế n lớn, đô ̣ chính xác cao, ví du ̣ có thể sử du ̣ng chương trình
Matlab, Conus, PSS/ADEPT.

1.5.3. Phần mềm PSS/ADEPT
Khi tính toán thiế t kế lưới phân phố i, do yêu cầ u đô ̣ chính xác không cao người
ta thường sử du ̣ng phương pháp gầ n đúng khi tính phân bổ công suấ t cũng như tổ n thất
trong ma ̣ng theo điê ̣n áp đinh
̣ mức. Cách tính này không thể sử du ̣ng để phân tích tổ n
thấ t các lưới điê ̣n cu ̣ thể khi vâ ̣n hành, nhấ t là khi muố n đánh giá hiệu quả tố i ưu của

các giải pháp kỹ thuâ ̣t tác đô ̣ng vào lưới điê ̣n khi xét đế n su ̣t áp của lưới, hiệu quả của
viê ̣c điề u chin̉ h điê ̣n áp, hiệu quả của các phương tiê ̣n bù. Đố i với lưới phân phối số
lươ ̣ng đường dây, máy biến áp khá lớn. Do đó cầ n phải lựa cho ̣n phầ n mề m tính toán
đủ ma ̣nh cho phép tính với số lươ ̣ng biế n lớn và phù hơ ̣p có thể xét đế n đầ y đủ các yếu
tố để ta ̣o nên đô ̣ chính xác thỏa đáng đố i với lưới phân phố i.
Hiện nay để tính toán các chế độ hệ thống điện có thể sử dụng nhiều phần mềm
khác nhau: PSS/E, PSS/ADEPT, POWERWORLD SIMULATOR, CONUS... Mỗi
phần mềm đề u có một số chức năng và phạm vi ứng dụng khác nhau, trong đó
PSS/ADEPT thường được sử dụng tính toán cho lưới phân phối.
PSS/ADEPT viết tắt từ tên gọi Power System Simulator/Advanced Distribution
Engineering Productivity Tool. Đây là phần mềm của hãng Shaw Power Technologies
được xây dựng như là một công cụ để thiết kế, phân tích, tính toán qui hoạch lưới điện
phân phối. PSS/ADEPT cho phép ta thiết kế, sửa chữa và phân tích các sơ đồ và mô
hình của hệ thống điện một cách trực quan bằng giao diện đồ hoạ với số nút không hạn
chế.
Các chức năng của PSS/ADEPT như sau:
- Tính toán về phân bố công suất: Cho ta kết quả về trị số điện áp và góc pha tại
các nút; dòng điện, công suất, tổn thất công suât tác dụng, tổn thất công suất phản
kháng dưới dạng tổng hay từng pha trên từng đoạn dây dẫn, thiết bị đóng cắt, máy
biến áp, phụ tải, … Các kết quả này được thể hiện dưới dạng bảng hoặc trực tiếp
trên giao diện đồ họa.
- Phân tích điểm dừng tối ưu TOPO (viết tắt từ tên gọi Tie Open Point
Optimization): Xác định trạng thái đóng cắt trên thiết bị 3 pha hình tia sao cho tổn
thất công suât thấp nhất dựa trên nguyên tắc dòng công suất chạy qua thiết bị đóng
cắt là bé nhất.
- Tối ưu vị trí lắp đặt tụ bù CAPO (viết tắt từ tên gọi Optimal Capacitor
Placement): tính toán lắp đặt các tụ bù tại các vị trí thích hợp để TTCS là bé nhất.