Nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện năng lưới điện phân phối huyện di linh công ty điện lực lâm đồng

0

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

PHAN PHẠM PHÚ QUỐC BẢO

NGHIÊN CỨU GIẢM TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
HUYỆN DI LINH TỈNH LÂM ĐỒNG

Chuyên ngành:

Kỹ Thuật Điện

Mã số:

60.52.02.02

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS. Đinh Thành Việt

Đà Nẵng, Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn
của PGS.TS Đinh Thành Việt, tôi cũng xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn
trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc.
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

Phan Phạm Phú Quốc Bảo


TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
HUYỆN DI LINH – CÔNG TY ĐIỆN LỰC LÂM ĐỒNG
Graduate Student: Phan Phạm Phú Quốc Bảo
Code: 12744 –Course:K33

Major: Electrical Engineering
Bách Khoa Đà Nẵng University

Tóm tắt - Luận văn giới thiệu một số vấn đề về lý thuyết về tổn thất điện năng trên
lưới điện phân phối. Nghiên cứu hiện trạng lưới điện huyện Di Linh tỉnh Lâm Đồng và tính
toán tổn thất điện năng lưới điện khu vực huyện Di Linh – Công ty Điện lực Lâm Đồng bằng
phần mềm PSS/ADEPT. Từ đó, đưa ra các giải pháp nhằm giảm tổn thất điện năng lưới điện
cho khu vực huyện Di Linh. Các giải pháp giảm tổn thất điện năng như: tính toán tìm vị trí đặt
bù tối ưu cho lưới diện trung thế và lưới điện hạ thế, đồng thời đề xuất đầu tư sử dụng MBA
Amorphous thiết bị tiết kiệm năng lượng. Cuối cùng, phân tích kinh tế đánh giá hiệu quả đầu
tư.
Từ khóa –Tổn thất điện năng và các giải pháp giảm tổn thất điện năng.

STUDY SOLUTIONS TO REDUCE POWER LOSSESIN
DISTRIBUTION LINE GRID OF DI LINH

DISTRICT – LAMDONG POWER COMPANY
ABSTRACT –Firstly, this thesis to introduce some proplems theotry about of power losses
in the ditribution grid. Secondly, to study of the current status of Di Linh district electricity
grid of Lâm Đồng province and calculate of power losses in the power grid at Di Linh District
- Lam Dong Power Company by using PSS/ ADEPT software. After that, given solutions to
reduce power losses of Di Linh district area. Solutions to reduce power losses such as:
caculate to determine optimal position of capacitor for the medium voltage (MV) and low
voltage grid, as well as investment proposal using Amorphous transformer energy saving
devices (Amorphous transformer).
Finally, Analyze the economic of investment efficiency assessment.
Keywords – Power losses, solutions to reduce power losses


MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài: ............................................................................................... 1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu: ..................................................................... 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ..................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 2
5. Bố cục của luận văn: ........................................................................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI VÀ TỔN THẤT ĐIỆN
NĂNG .............................................................................................................................. 3
1.1. Đặc điểm của lưới điện phân phối ............................................................................ 3
1.1.1 Một số đặc điểm của lưới điện phân phối ...................................................... 3

1.1.2 Ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống điện ................... 3
1.1.3 Cấu trúc lưới điện .......................................................................................... 4
1.2 Thực trạng & đặc điểm của lưới phân phối của miền Nam. ..................................... 4
1.3 Vấn đề về tổn thất điện năng trong lưới phân phối ................................................... 5
1.3.1. Các định nghĩa .............................................................................................. 5
1.3.2. Vấn đề xác định tổn thất điện năng .............................................................. 5
1.3.3. Thiết bị đo điện năng .................................................................................... 5
1.3.3.1. Công tơ cơ điện: ........................................................................................ 6
1.3.3.2. Công tơ điện tử .......................................................................................... 6
1.3.4. Tổn thất điện năng trong hệ thống điện ........................................................ 7
1.3.4.1. Tổn thất điện năng các phần tử trong hệ thống điện ................................. 7
1.3.4.2 .Tổn thất trong MBA hai cuộn dây ............................................................. 8
1.4 Phân loại ttđn và các nguyên nhân gây TTĐN ........................................................ 11
1.4.1. Bản chất của tổn thất điện năng .................................................................. 11
1.4.2. Tổn thất kỹ thuật ......................................................................................... 12
1.4.3. Tổn thất thương mại: .................................................................................. 12
1.4.4. Các nguyên nhân gây tổn thất điện năng .................................................... 12
1.5. Các phương pháp xác định tổn thất điện năng ....................................................... 14
1.5.1. Xác định tổn thất điện năng theo phương pháp đo lường [1] ..................... 14
1.5.1.1. Phương pháp dùng công tơ đo điện năng: .............................................. 14


1.5.1.2. Xác định tổn thất điện năng dựa trên mô phỏng [1] ............................... 15
1.6. Các biện pháp giảm tổn thất điện năng ................................................................. 23
1.6.1. Các giải pháp giảm TTĐN liên quan đến thiết kế và chế tạo thiết bị điện . 23
1.6.1.1. Giảm TTĐN trên đường dây: ................................................................... 23
1.6.1.2. Giảm TTĐN trong MBA: ......................................................................... 23
1.6.2. Các giải pháp giảm TTĐN trong quản lý vận hành .................................... 24
1.6.2.1. Các giải pháp trong quy hoạch và thiết kế HTĐ:.................................... 24
1.6.2.2. Bù công suất phản kháng trong vận hành HTĐ:[1] ................................ 24

1.6.2.3. Tối ưu hoá tái cấu trúc lưới điện:............................................................ 26
1.6.2.4. Nâng cao chất lượng điện năng: ............................................................. 27
Kết luận chương 1 ................................................................................................. 27
CHƯƠNG 2. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN
NĂNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN DI LINH TỈNH LÂM ĐỒNG ................ 28
2.1. Tổng quan về điện lực di linh ................................................................................. 28
2.1.1. Sơ lược về vị trí địa lý huyện Di Linh ......................................................... 28
2.1.1.1. Phòng kế hoạch kỹ thuật .................................................................................... 29
2.1.1.2. Phòng tổng hợp .................................................................................................. 29
2.1.1.3. Phòng kinh doanh .............................................................................................. 29
2.1.1.4. Phòng kế toán ..................................................................................................... 29
2.1.1.5. Đội quản lý vận hành ......................................................................................... 30

2.2. Hiện trạng về lưới điện phân phối và tình hình tổn thất điện năng trên lưới phân
phối của huyện di linh. .................................................................................................. 30
2.2.1. Nguồn cấp điện hiện tại cho huyện Di Linh ................................................ 30
2.2.2. Tình hình các xuất tuyến 22kV TBA 110/22KV 2x25 MVA Di linh ......... 30
2.2.2.1. Xuất tuyến 472.................................................................................................... 30
2.2.2.2. Xuất tuyến 474.................................................................................................... 31
2.2.2.3. Xuất tuyến 476.................................................................................................... 31
2.2.2.4. Xuất tuyến 478.................................................................................................... 32
2.2.2.5. Nhánh rẽ Đinh Trang Hòa tuyến 478 Bảo Lâm ................................................ 32

2.2.3. Tình hình quản lý vận hành đường dây và trạm biến áp phân phối: .......... 33
2.2.4. Đặc điểm phụ tải. ........................................................................................ 33
2.2.5. Phương thức vận hành cơ bản và tình hình tổn thất điện năng................... 35
2.2.6. Thống kê tình hình tổn thất điện năng các năm .......................................... 36
2.7. Tình hình tổn thất lưới hạ áp .................................................................................. 36
2.8. Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT tính toán tổn thất điện năng cho lưới trung áp
và các phần mềm hỗ trợ theo dõi và phân tích tính toán. .............................................. 37

2.8.1. Các phần mềm hỗ trợ theo dõi tính toán TTĐN ......................................... 37
2.8.1.1. Phần mềm giao nhận điện năng .............................................................. 37
2.8.1.2. Phần mềm đo ghi từ xa (MDAS). ............................................................. 37


2.8.1.3. Phần mềm quản lý khách hàng CMIS 2.0 ................................................ 37
2.8.2. Giới thiệu và sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn thất ......... 37
2.8.2.1. Giới thiệu chung ...................................................................................... 37
2.8.2.2. Các modul ................................................................................................ 38
2.8.2.3. Modul Load Flow..................................................................................... 38
2.8.2.4. Modul CAPO............................................................................................ 38
2.9. Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính phân bố công suất và tổn thất điện năng
lưới điện trung thế huyện Di Linh ................................................................................. 40
2.9.1. Các bước triển khai thực hiện tính toán bằng phần mềm ........................... 40
2.9.2. Kết quả tính toán ......................................................................................... 42
2.10. Nhận xét tổn thất điện năng năm 2017 cho lưới điện hiện hữu ........................... 46
2.10.1. Lưới trung thế ........................................................................................... 46
2.10.2. Các trạm biến áp ....................................................................................... 46
2.10.3. Lưới điện hạ thế ........................................................................................ 46
Kết luận chương 2 ................................................................................................. 46
CHƯƠNG 3. MỘT SỐ GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG47 TẠI ĐIỆN
LỰC DI LINH ............................................................................................................... 47
3.1. Biện pháp tổ chức kinh doanh giảm tổn thất điện năng ......................................... 47
3.1.1. Cải tiến nâng cao chất lượng công tác dịch vụ khách hàng ........................ 47
3.1.2. Về công tác quản lý hệ thống đo đếm ranh giới ......................................... 48
3.1.3. Công tác quản lý hệ thống đo đếm khách hàng .......................................... 48
3.1.4. Công tác quản lý tổn thất khu vực .............................................................. 48
3.1.5. Ứng dụng các phần mềm và công nghệ mới trong công tác giảm TTĐN .. 48
3.1.6. Nâng cao chất lượng công tác quản lý chỉ số điện năng............................. 48
3.1.7. Công tác phòng chống vi phạm sử dụng điện............................................. 48

3.1.8. Công tác đào tạo, tuyên truyền ................................................................... 49
3.2. Biện pháp kỹ thuật để giảm tổn thất điện năng ...................................................... 49
3.2.1. Các giải pháp lâu dài ................................................................................... 49
3.2.1.1. Giải pháp quản lý vận hành..................................................................... 49
3.2.1.2. Giải pháp quản lý phụ tải phát triển mới ................................................ 50
3.2.1.3. Giải pháp áp dụng công nghệ vào quản lý vận hành .............................. 50
3.2.2. Giải pháp lắp đặt tụ bù cho đường dây trung thế........................................ 50
3.2.2.1. Tình hình bù hiện tại của lưới điện trung thế các phát tuyến như sau: .. 50
3.2.2.2. Tính toán việc lắp đặt tụ bù bằng mô đun CAPO .................................... 51
3.2.3. Giải pháp giảm tổn thất cho trạm biến áp công cộng: ................................ 54
3.2.3.1. Lợi ích tổn thất không tải P0 .................................................................... 55
3.2.3.2. Lợi ích công suất được phát triển phụ tải thêm so với máy cũ là: .......... 55
3.2.4. Giải pháp giảm tổn thất hạ thế cho các trạm có tổn thất cao trên 5% ........ 56


3.2.5. Giải pháp giảm tổn thất hạ thế cho các trạm biến áp có tổn thất hạ thế cao57
3.3. Đánh giá hiệu quả thực hiện ................................................................................... 59
3.3.1. Hiệu quả giảm tổn thất điện năng như sau: ................................................ 59
3.3.2. Phân tích hiệu quả kinh tế ........................................................................... 59
3.3.3. Tính toán kinh tế việc áp dụng giải pháp kỹ thuật giảm TTĐN ................. 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 64
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 BẢNG
Số
Tên bảng

hiệu
1.1. Tiêu hao công suất của công tơ.
1.2. Sai số cho phép theo dòng điện tải.
1.3.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.
3.14.

Quan hệ giữa Tmax và t .[1]
Điện năng sử dụng theo các thành phần kinh tế năm 2014- 2017
Thống kê tình hình tổn thất năm 2014-2017

Tổng điện năng nhận, thương phẩm, tổn thất lưới hạ áp
Thống kê các hệ số Relative Duration (pu) các phát tuyến
Phân bố công suất đầu tuyến của các xuất tuyến tháng 9 như sau:
Tổng hợp tổn thất các phát tuyến huyện di linh tháng 9
Tổng hợp kết quả tính toán tổn thất công suất đdtt & tba trên lưới
điện 22kv tháng 9
Kết quả tính toán ttđn lưới điện trung thế huyện di linh năm 2017
Tình hình bù hiện tại của lưới điện trung thế
Bảng kết quả tính toán tổn thất trước khi bù
Kết quả phân bố công suất sau khi bù
Tổng hợp lợi ích tổn thất điện năng sau khi chạy bù CAPO
Bảng tổng hợp đề xuất phương án lắp tụ bù
So sánh tổn thất MBA Amorphous và MBA thông thường
Lợi ích công suất được phát triển phụ tải thêm
Thống kê tổn thất điện năng lưới hạ thế
Lợi ích tổn thất công suất sau khi bù công suất phản kháng
Giá trị làm lợi sau khi lắp tụ bù
Chi phí giảm được nhờ giảm tổn thất
Tổng hợp tổn thất CS Điện lực Di linh sau khi thực hiện giải pháp
Kết quả tính toán tổng chi phí đầu tư
Phân tích tài chính dự án

Trang
7
7
21
35
36
36
41

42
44
44
45
50
51
53
53
54
55
55
56
58
58
59
59
60
61


DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu
hình
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.

1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
1.11.
1.12.
1.13.
1.14.
1.15.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.

Tên hình
Tổn thất công suất và tổn thất điện năng
Cấu trúc nguyên lý của công tơ điện cơ
Sơ đồ thay thế MBA hai cuộn dây
Sơ đồ thay thế MBA hai cuộn dây khi điện áp ≤ 220kV
Sơ đồ thay thế đường dây lưới điện phân phối
Sơ đồ thay thế hai đoạn đường dây và hai phụ tải
Đo điện năng vào ra các phần tử.
Đo điện năng vào ra một lưới điện
Lưới điện với các điểm đo ĐTPT điển hình.
Lưới trung áp và vị trí lấy ĐTPT điển hình.
Đồ thị phụ tải dạng bậc thang.
Tính toán TTĐN sử dụng đường cong tổn thất.

Tổn thất công suất và TTĐN
Quan hệ thực nghiệm giữa LF và LsF
Bù CSPK tại phụ tải
Biểu đồ phụ tải ngày trung bình đầu xuất tuyến 472
Biểu đồ phụ tải ngày trung bình đầu xuất tuyến 474 (473
cũ)
Biểu đồ phụ tải ngày trung bình đầu phát tuyến 476
Biểu đồ phụ tải ngày trung bình đầu xuất tuyến 478
Biểu đồ phụ tải ngày trung bình đầu xuất tuyến NR Đinh
Trang Hòa
Biểu đồ tiêu thụ điện của năm thành phần phụ tải
Các bước triển khai thực hiện tính toán phần mềm

Trang
5
6
8
8
10
10
14
15
16
17
17
20
20
22
24
31

31
32
32
33
34
40


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Ngày nay, cùng với nền kinh tế hội nhập của thế giới và sự phát triển mạnh mẽ
của các lĩnh vực khoa học công nghệ kỹ thuật đòi hỏi ngành điện cần có những giải
pháp thực hiện đầu tư phát triển nguồn, lưới điện đủ để cung cấp cho phụ tải, cũng như
đưa ra giải pháp vận hành tối ưu hệ thống điện, đảm bảo về chất lượng và độ tin cậy.
Trong đó giảm tổn thất điện năng là tiêu chí được quan tâm hàng đầu của Tổng Công
ty Điện lực miền Nam nói chung, Công ty Điện lực Lâm Đồng và các Điện lực trực
thuộc nói riêng.
Là một đơn vị quản lý vận hành và kinh doanh điện năng trực thuộc Tổng công
ty Điện lực miền Nam, Công ty Điện lực Lâm Đồng và các Điện lực trực thuộc có
nhiệm vụ phải thực hiện đạt các chỉ tiêu kế hoạch gồm chỉ tiêu giảm tổn thất điện
năng, giảm tổng chi phí sản xuất, đồng thời phải vận hành lưới điện tin cậy là những
mục tiêu quan trọng hàng đầu của Công ty. Hiện nay, Tổng Công ty Điện lực miền
Nam đã xây dựng đề án lộ trình giảm tổn thất điện năng giai đoạn 2016-2020, trong đó
giao cho Công ty Điện lực Lâm Đồng thực hiện đến năm 2020 phấn đầu giảm tỷ lệ tổn
thất điện năng là 4,7%. Trong khi đó, lưới điện phân phối các huyện của Công ty Điện
lực Lâm Đồng được xây dựng từ trước năm 1975, hằng năm đều được đầu tư sửa chữa
nâng cấp, xây dựng mới, tuy nhiên do nguồn vốn được phân bổ có hạn nên hệ thống
lưới điện phân phối hiện hữu chưa đáp ứng với tốc độ phát triển và nhu cầu sử dụng
điện của địa phương, dẫn đến các tuyến đường dây và trạm biến áp bị quá tải, tổn thất

điện năng cao. Vì vậy để đảm bảo thực hiện đạt tỷ lệ tổn thất điện năng trong các năm
tới theo kế hoạch được giao, cần phải có các giải pháp hữu hiệu để giảm tổn thất điện
năng.
Từ những lý do nêu trên nên tôi chọn đề tài “ Nghiên cứu giảm tổn thất điện
năng lưới điện phân phối huyện Di Linh tỉnh Lâm Đồng” để thực hiện.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:
3.1 Mục tiêu:
- Nghiên cứu hệ thống lưới điện hiện hữu và đưa ra các giải pháp để giảm tổn
thất điện năng, đề xuất các giải pháp vận hành tin cậy và hiệu quả trên lưới điện phân
phối huyện Di Linh tỉnh Lâm Đồng.
3.2 Nhiệm vụ:
- Thu thập cơ sở dữ liệu về nguồn và phụ tải lưới phân phối trong phạm vi nghiên
cứu để phân tích.
- Sử dụng phần mền PSS/ADEPT tính toán tổn thất điện năng đối với lưới điện
hiện hữu đang vận hành.
Phân tích và đề xuất các giải pháp vận hành hiệu quả cho lưới điện phân phối
huyện Di Linh tỉnh Lâm Đồng.


2
- Đánh giá hiệu quả đầu tư sau khi thực hiện các giải pháp đề xuất để kiến nghị
cho Điện lực Di Linh thực hiện.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu là các phương pháp tính toán tổn thất công suất, tổn thất
điện năng trên lưới điện phân phối và các giải pháp giảm tổn thất điện năng và giải
pháp giảm tổn thất vận hành tin cậy.
- Phạm vi nghiên cứu: Lưới điện phân phối do Công ty Điện lực Di Linh quản lý
vận hành.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu, sách báo, giáo
trình,…về vấn đề tính toán xác định tổn thất công suất và tổn thất điện năng, các giải
pháp giảm tổn thất điện năng trong lưới điện phân phối.
- Phương pháp thực nghiệm: Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán tổn
thất công suất và tổn thất điện năng để xác định các vị trí bù tối ưu công suất phản
kháng và các giải pháp khác…
- Đánh giá lại hiệu quả sau khi thực hiện các giải pháp để vận hành hiệu quả.
5. Bố cục của luận văn:
Phần I. Mở đầu
Phần II. Nội dung chính
Chương 1: Tổng quan về lưới điện phân phối và tổn thất điện năng.
Chương 2: Đánh giá hiện trạng công tác quản lý vận hành lưới điện phân phối do
Điện lực Di Linh quản lý.
Chương 3: Đề xuất các giải pháp giảm tổn thất điện năng nâng cao hiệu quả vận
hành trên lưới điện phân phối huyện Di Linh.
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.


3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
1.1 Đặc điểm của lưới điện phân phối
1.1.1 Một số đặc điểm của lưới điện phân phối
Lưới điện phân phối (LĐPP) là lưới điện chuyển tải điện năng trực tiếp từ
các trạm biến thế trung gian (thường là các trạm: 110/22 kV, 110/35/22 kV,
35/22 kV) đến khách hàng. Đường dây truyền tải thường được vận hành mạch
vòng hay mạch tia, còn các đường dây phân phối luôn được vận hành hở trong
mọi trường hợp. Nhờ cấu trúc vận hành hở mà hệ thống relay bảo vệ chỉ cần sử

dụng loại relay quá dòng. Để tái cung cấp điện cho khách hàng sau sự cố, hầu
hết các tuyến dây đều có các mạch vòng liên kết với các đường dây kế cận được
cấp điện từ một trạm biến áp trung gian khác hay từ chính trạm biến áp có
đường dây bị sự cố. Việc khôi phục lưới được thực hiện thông qua các thao tác
đóng/cắt các cặp khoá điện nằm trên các mạch vòng, do đó trên lưới phân phối
có rất nhiều khoá điện. Một đường dây phân phối luôn có nhiều loại phụ tải khác
nhau (ánh sáng sinh hoạt, thương mại dịch vụ, công nghiệp …) và các phụ tải
này được phân bố không đồng đều giữa các đường dây. Mỗi loại tải lại có thời
điểm đỉnh tải khác nhau và luôn thay đổi trong ngày, trong tuần và trong từng
mùa. Vì vậy, trên các đường dây, đồ thị phụ tải không bằng phẳng và luôn có sự
chênh lệch công suất tiêu thụ. Điều này gây ra quá tải đường dây và làm tăng
tổn thất trên lưới điện phân phối. Để chống quá tải đường dây và giảm tổn thất,
các điều độ viên sẽ thay đổi cấu trúc lưới điện vận hành bằng các thao tác
đóng/cắt các cặp khoá điện hiện có trên lưới. Vì vậy, trong quá trình thiết kế, các
loại khoá điện (Recloser, LBS, DS…) sẽ được lắp đặt tại các vị trí có lợi nhất để
khi thao tác đóng/cắt các khoá này vừa có thể giảm chi phí vận hành và vừa
giảm tổn thất năng lượng.
Bên cạnh đó, trong quá trình phát triển, phụ tải liên tục thay đổi, vì vậy xuất hiện nhiều mục
Cấu trúc vận hành hở
Tất cả các phụ tải đều được cung cấp điện, sụt áp trong phạm vi cho phép
Các hệ thống bảo vệ relay phải thay đổi phù hợp
Đường dây, máy biến áp và các thiết bị khác không bị quá tải
1.1.2 Ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của hệ thống điện
Tổn thất điện năng chiểm tỉ lệ lớn trong tổng tổn thất của hệ thống bao gồm: tổn
thất lưới truyền tải, phân phối, hạ áp.
Do là cầu nối trực tiếp giữa nguồn và khách hàng, do đó LĐPP ảnh hưởng trực
tiếp đến chất lượng điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ.


4

Vốn đầu tư cho mạng phân phối cũng chiếm tỷ trọng lớn: nếu chia theo tỷ lệ
vốn đầu tư theo thống kê cho thấy nếu đầu tư cho mạng cao áp là 1, thì mạng
trung áp từ 1,5÷2, hạ áp từ 2÷2,5 lần.
Xác suất ngừng cung cấp điện do sự cố, sửa chữa bảo dưỡng theo kế hoạch cải
tạo, lắp đặt trạm mới trên lưới điện trung áp cũng nhiều hơn so với lưới truyền
tải.
Là khu vực khó xác định phương án vận hành hơn so với lưới truyền tải, và là
nơi chịu tác động nhiều nhất từ các điều kiện môi trường, thiết bị, nguồn dự
phòng,.v.v.
1.1.3 Cấu trúc lưới điện
Cấu trúc LĐPP đa dạng, phức tạp. Số lượng nút, nhánh rất nhiều do đó việc tính
toán các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật gặp rất nhiều khó khăn, mặc dù trên thực tế đã có khá
nhiều phần mềm áp dụng để quản lý kể cả trong khâu kỹ thuật cũng như khâu kinh
doanh. Lưới điện phát triển nhanh, trải rộng; các hộ phụ tải đa dạng, đan xen.
Chế độ vận hành bình thường lưới điện phân phối là vận hành hở. Các sơ đồ lưới
điện thường gặp là: hình tia, hình tia có nguồn dự phòng (lưới điện kín vận hành hở).
Các sơ đồ trên có những ưu điểm như: vận hành đơn giản; trình tự phục hồi lại kết cấu
sau sự cố dễ dàng hơn; ít gặp khó khăn trong việc lập kế hoạch cắt điện cục bộ.
1.2 Thực trạng & đặc điểm của lưới phân phối của miền Nam.
LĐPP của miền Nam giai đoạn hiện nay theo thông tư 39 gồm 3 cấp điện áp
(110,35, 22)kV, trong đó lưới 35kV có khối lượng rất nhỏ mà chủ yếu là lưới 22kV.
Trong những năm gần đây, lưới điện phân phối của nước ta phát triển mạnh, các
Công ty Điện lực cũng được phân cấp mạnh về quản lý. Chất lượng vận hành của lưới
phân phối được nâng cao rõ rệt, tỷ lệ tổn thất điện năng giảm mạnh. Tỷ lệ tổn thất trên
lưới phân phối tại Tổng công ty Điện lực miền Nam năm 2014 bằng 5,51% đến năm
2015 chỉ còn 5,4% năm 2016 là 4,78%. Mặc dù tỷ lệ tổn thất trên lưới điện phân phối
đã giảm đáng kể trong thời gian qua, nhưng mức giảm tổn thất này vẫn còn rất khiêm
tốn. Như vậy vẫn còn nhiều biện pháp đồng bộ cần thực hiện để đạt được mục tiêu
giảm tổn thất trên lưới điện. Phân tích các biện pháp giảm tổn thất điện năng cho thấy
nếu thực hiện tốt, tổn thất điện năng trên lưới phân phối có thể hạ thấp đáng kể.

Đối với miền Nam trong thời gian vừa qua lưới điện 22kV các tỉnh phát triển mạnh
mẽ, nếu không tính khu vực TP.Hồ Chí Minh, lưới 110kV và 22kV khu vực Tổng
công ty điện lực Miền Nam hiện đang quản lý là
Trạm biến áp 110kV: 185 (trạm), dung lượng 12.894 (MVA).
Đường dây 110kV: 5.073 (km).
Trạm biến áp phân phối 22kV: dung lượng 12.894 (MVA)
Đường dây trung thế 22kV: 64.575 (km).
Đường dây hạ thế: 84.956 (km).


5
1.3 Vấn đề về tổn thất điện năng trong lưới phân phối
1.3.1. Các định nghĩa
Tổn thất điện năng (TTĐN) trong hệ thống điện (HTĐ) nói chung là chênh lệch
giữa lượng điện năng sản xuất từ nguồn điện và lượng điện năng được tiêu thụ tại phụ
tải trong một khoảng thời gian nhất định.
Trong thị trường điện, TTĐN trên một lưới điện là sự chênh lệch giữa lượng điện
năng đi vào lưới điện (bao gồm từ các nguồn điện và từ các lưới điện lân cận) và lượng
điện năng đi ra khỏi lưới điện (bao gồm cấp cho phụ tải của lưới điện đó hoặc đi sang
các khu vực lưới điện lân cận) trong một khoảng thời gian nhất định.
Khoảng thời gian xác định TTĐN
thường là một ngày, một tháng hoặc một năm
tùy thuộc mục đích hoặc công cụ xác định
TTĐN.TTĐN trên một phần tử có thể xác
định bằng cách đo lường hoặc tính toán như
sau:
A

T
0

P(t )dt

1.1

Trong đó P(t) là hàm theo thời gian của
tổn thất công suất trên phần tử. A là TTĐN

t
Hình 1.1. Tổn thất công suất
và tổn thất điện năng

trên phần tử trong thời gian (diện tích giới hạn
bởi P(t) và các trục tọa độ như hình 1.1).
1.3.2. Vấn đề xác định tổn thất điện năng
Nhìn chung, không có cách xác định chính xác TTĐN. Có nhiều nguyên nhân,
nhưng chủ yếu là vì thiếu thông tin do hệ thống đo lường chưa đầy đủ và đồng bộ, số
liệu về lưới điện và phụ tải không chính xác... Bởi vậy, thực chất việc xác định TTĐN
là đánh giá hoặc dự báo TTĐN.
Đối với lưới điện phân phối 22kV và hạ thế, các hệ thống thông tin đo lường,
giám sát nhìn chung đơn giản, trong khi khối lượng, chủng loại thiết bị đa dạng, nên
việc đánh giá chính xác TTĐN khó khăn hơn nhiều.
Bởi vì TTĐN trong HTĐ chủ yếu nằm ở lưới điện phân phối, nên yêu cầu xác
định TTĐN chủ yếu đặt ra đối với bộ phận lưới này. TTĐN trong lưới điện phân phối
nhỏ hơn 7% được coi là chấp nhận được. Nếu TTĐN trên 10% tức là tỷ lệ TTĐN
thương mại là đáng kể, khi đó cần tính toán thành phần TTĐN kỹ thuật để đánh giá
mức độ tổn thất thương mại.
1.3.3. Thiết bị đo điện năng
Sử dụng thiết bị đo điện năng là một trong những cách để đánh giá TTĐN. Thiết
bị đo điện năng thường gọi là công tơ bao gồm công tơ tác dụng (đo kWh) và công tơ

phản kháng (đo kVArh). Công tơ liên tục đo điện áp và dòng điện tức thời, tính toán


6
tích số của hai đại lượng này rồi tích hợp theo thời gian để tính trị số điện năng cần đo.
Đối với tải nhỏ, trong lưới hạ áp, công tơ có thể lấy trực tiếp dòng điện và điện áp từ
mạch cần đo. Đối với lưới cao áp, dòng điện phụ tải lớn, công tơ lấy dòng điện và điện
áp từ thứ cấp các máy biến dòng điện và biến điện áp. Theo công nghệ chế tạo có hai
loạicông tơ bao gồm công tơ cơ điện và công tơ điện tử.
1.3.3.1. Công tơ cơ điện:
Cấu trúc cơ bản của một công tơ cơ điện bao gồm ba phần: i. mạch vào gồm
dòng điện và điện áp, ii. cơ cấu cuộn dây dòng, áp và đĩa quay tương tự một động cơ
(Hình 2.2) và iii. cơ cấu đếm và hiển thị.
Công tơ làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng
điện từ. Từ trường của cuộn điện áp cảm ứng
tạo ra dòng điện xoáy (Eddy current) trong đĩa
(làm bằng vật liệu không nhiễm từ, nhưng dẫn
điện, thường là nhôm). Dòng điện này tương
tác với từ trường của cuộn dòng điện sinh ra
mô men làm làm đĩa quay. Cuộn ngắn mạch
làm tăng mô men quay của đĩa và bù lực cản do
ma sát tại các gối đỡ. Nam châm vĩnh cửu sẽ
Hình 1.2. Cấu trúc nguyên lý của
hãm và duy trì tốc độ quay của đĩa tỷ lệ với
công tơ điện cơ.
lượng điện năng qua công tơ.
Trục quay đĩa sẽ được nối với bộ bánh răng để chuyển thành phép đếm và hiển thị.
Tổn hao công suất trên cuộn điện áp rất nhỏ, cỡ 2W. Tổn hao trên cuộn dòng điện tỷ lệ
với dòng điện, nhưng nhìn chung cũng nhỏ, chỉ cỡ vài W. Công tơ cơ khí có thể gặp
một số sai số như sai số do phụ tải không cân bằng khi dùng công tơ ba pha, sai số do

đĩa công tơ tự quay khi chỉ có điện áp đặt vào công tơ và không có tải.
1.3.3.2. Công tơ điện tử
Công tơ điện tử, còn gọi là công tơ tĩnh, biến đổi dòng điện và điện áp đo được
trên mạch điện thành dạng số, xử lý tín hiệu số để tính toán nhiều đại lượng liên quan
khác nhau và hiển thị trên màn dạng LED hoặc LCD. Công tơ điện tử tích hợp rất
nhiều tính năng cho phép đo đặc điểm tiêu thụ điện của phụ tải như thời gian sử dụng
(TOU), công suất cực đại, các tham số dòng điện, điện áp, hệ số cos , ĐTPT,… cũng
như lưu trữ và kết nối, đọc số liệu từ xa.
Yêu cầu về tổn hao và sai số của công tơ tĩnh, cấp chính xác Class 1 và 2 được quy
định bởi tiêu chuẩn IEC 62053-21, 2003 như sau:
Về tổn thất công suất, tổn thất trên mạch áp và mạch dòng khi nối trực tiếp với
mạch sơ cấp hoặc nối với mạch thứ cấp của biến dòng điện và biến điện áp trong điều
kiện tiêu chuẩn (mất đối xứng điện áp và dòng điện: ±1%, độ lệch tần số: ±0,3%, tổng
độ biến dạng sóng (TDH) dòng và áp: 2%, nhiệt độ 23±2oC) không vượt quá các giá
trị ở Bảng 2.1.


7

Bảng 1.1. Tiêu hao công suất của công tơ.
Các mạch
Mạch áp

Công tơ nối sơ cấp

Công tơ nối thứ cấp

2W và 10VA

0,5VA

Mạch dòng

Class 1: 4VA, Class 2: 2,5VA

Về sai số của công tơ, có nhiều yếu tố ảnh hưởng. Bảng 1.2 tóm tắt các qui định
về sai số công tơ theo dòng điện tải trong chế độ xác lập.

Bảng 1.2. Sai số cho phép theo dòng điện tải.
cos
Dòng điện tải
Nối sơ cấp
Nối thứ cấp
Công tơ 1 pha
0,05Iđm≤I≤0,1Iđm

0,02IđmBI≤I≤0,05IđmBI

0,1Iđm≤I≤1,2Iđm

0,05IđmBI≤I≤1,2IđmBI

0,1Iđm≤I≤0,2Iđm
0,2Iđm≤I≤1,2Iđm
0,2Iđm≤I≤Iđm

1

1
0,5

0,05IđmBI≤I≤0,1IđmBI
-0,8
0,5
0,1IđmBI≤I≤1,2IđmBI
-0,8
0,25
0,1IđmBI≤I≤IđmBI
-0,5
Công tơ 3 pha

Giới hạn sai số %
Class 1
Class 2
±1,5

±2,5

±1
±1,5
±1,5
±1
±1
±3,5
±2,5

±2
±2,5
±2
-

0,1Iđm≤I≤Iđm

0,05IđmBI≤I≤IđmBI

1

±2

±3

0,2Iđm≤I≤Iđm

0,1IđmBI≤I≤IđmBI

0,5

±2

±3

1.3.4. Tổn thất điện năng trong hệ thống điện
1.3.4.1. Tổn thất điện năng các phần tử trong hệ thống điện
Tất cả các phần tử tham gia tải trực tiếp dòng điện trong HTĐ đều có TTĐN do phát
nhiệt trên điện trở của phần tử đó. Các phần tử có tổn thất do phát nhiệt trên HTĐ bao
gồm: Tất cả các phần tử tham gia tải trực tiếp dòng điện trong HTĐ đều có TTĐN do
phát nhiệt trên điện trở của phần tử đó, bao gồm:
Điện trở của các đường dây tải điện, dây dẫn pha, dây trung tính, dây chống sét
và dây nối đất. Dây trung tính sẽ gây tổn thất nếu tồn tại dòng trên dây trung tính. Dây
chống sét nằm trong điện từ trường của dây dẫn pha nên cũng có xuất hiện dòng điện
cảm ứng và tổn hao trên điện trở dây chống sét và điện trở nối đất.

Điện trở dây quấn trong các MBA lực.
Điện trở dây quấn của các máy điện quay (máy phát điện, động cơ điện…).
Điện trở tiếp xúc của các tiếp điểm trong các thiết bị đóng cắt mạch điện
Điện trở tiếp xúc của các mối nối trong mạch điện.
Các điện trở nhỏ khác như thanh góp, cuộn dây các biến áp đo lường, các mạch
tụ bù CSPK, cuộn dây kháng điện, điện trở trên các mạch bán dẫn…


8
Trong các phần tử trên đây trong HTĐ, các phần tử chiếm tỷ lệ TTĐN lớn nhất là
đường dây và MBA. Các phần tử còn lại thường có tổn thất nhỏ nên nếu tính toán
TTĐN dựa trên mô phỏng thì thường bỏ qua.
1.3.4.2. Tổn thất trong MBA hai cuộn dây
Tổn thất công suất trong MBA
Ngoài các thông số định mức của
máy biến áp: công suất định mức Sđm, điện
áp định mức của 2 cuộn dây U1đm và U2đm
còn có các thông số: Tổn thất không tải Po,
tổn thất công suất tác dụng khi ngắn mạch
Hình 1.3. Sơ đồ thay thế MBA
PN, dòng điện không tải phần trăm so với
hai cuộn dây
dòng điện định mức Io, điện áp ngắn mạch
phần trăm so với điện áp UN.
Máy biến áp hai cuộn dây được thay thế bằng sơ đồ hình với các tham số Rb,
Xb, Gb, Bb (hình 1.3)
Theo cấu trúc sơ đồ hình 1.3 ta có:
Zb = Rb + jXb
Yb = Gb + jB
Trong đó:

Rb : Tổng trở tác dụng của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp đã quy đổi về phía cao áp
Rb

-jBb

Gb

𝑅𝑏 =

2
∆𝑃𝑁 × 𝑈đ𝑚
2
𝑆đ𝑚

jXb

× 103 ( , 𝑘𝑊, 𝑘𝑉, 𝑘𝑉𝐴)

(1.2)

Xb : Điện khángcủa máy biến áp hai cuộn dây
𝑋𝑏 =

2
𝑈𝑁 % × 𝑈đ𝑚

𝑆đ𝑚

× 103 ( , 𝑘𝑉, 𝑘𝑉𝐴)

(1.3)

Gb: Điện dẫn tác dụng của MBA hai cuộn dây
𝐺𝑏 =

∆𝑃0

2
𝑈đ𝑚

× 10−3 (

−1

, 𝑘𝑊, 𝑘𝑉)

(1.4)

Bb: Điện dẫn phản kháng của MBA hai cuộn dây
𝐵𝑏 =

𝐼0 𝑆đ𝑚 10−5
2
𝑈đ𝑚

(

−1

, 𝑘𝑉𝐴, 𝑘𝑉)

(1.5)

Khi điện áp định mức của lưới ≤ 220kV có thể dùng sơ đồ thay thế MBA hai
cuộn dây như hình
1.4
Rb
jXb

So =

Po + jQo

Hình 1.4. Sơ đồ thay thế MBA hai cuộn dây khi điện áp ≤ 220kV


9
Ta chia tổn thất trong máy biến áp thành phần: tổn thất không phụ thuộc tải ∆𝑆0̇ (tổn
̇ (tổn thất trong các cuộn dây MBA)
thất trong lõi thép) và tổn thất phụ thuộc ∆𝑆𝐶𝑢
∆ =∆ 0 +∆ Cu
(1.6)
Khi đó tổn thất không tải MBA hay tổn thất trong lõi thép là S0. Tổn thất
không tải không phụ thuộc vào công suất tải qua MBA, nó 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 + j Q0 (kVA)
(1.7)
P0: Tổn thất công suất tác dụng không tải (theo số liệu nhà sản xuất).
Q0: Tổn thất công suất phản kháng không tải.
𝐼0 % × 𝑆đ𝑚

(1.8)
∆𝑄0 =
100
I0: dòng điện không tải tính theo phần trăm
Thành phần tổn thất phụ thuộc vào công suất tải qua MBA hai cuộn dây hay
còn gọi là tổn đồng được xác định như sau:
̇ = ∆𝑃𝐶𝑢 + 𝑗∆𝑄𝐶𝑢
∆𝑆𝐶𝑢
(1.9)
∆𝑃𝐶𝑢 = 3𝐼2 × 𝑅𝑏 =
∆𝑄𝐶𝑢 = 3𝐼2 × 𝑋𝑏 =

𝑃2 +𝑄2

𝑃2 +𝑃𝑄2
𝑈2

𝑈2

× 𝑅𝑏 = 𝑃𝑁 × (

× 𝑋𝑏 =

𝑆
𝑆đ𝑚

)2

𝑈𝑁 𝑆 2
100𝑆đ𝑚

(1.10)
(1.11)

Trong đó:
S : Công suất tải của MBA đơn vị là VA, kVA, MVA
Sđm : Công suất định mức của MBA đơn vị là VAr, kVAr, MVAr
PN: Tổn thất ngắn mạch
Vậy tổn thất công suất trong máy biến áp hai cuộn dây là
∆𝑃 = ∆𝑃0
∆𝑄 =

𝐼0 %.𝑆đ𝑚
100

+
+

∆𝑃𝑁 .𝑆 2

( 1.12)

2
𝑆đ𝑚

𝑢𝑁 %.𝑆 2

(1.13)

100.𝑆đ𝑚

Tổn thất điện năng trong MBA hai cuộn dây
Tương tự như tổn thất công suất trong MBA thì tổn thất điện năng trong MBA
cũng gồm hai thành phần đó là phần không phụ thuộc vào tải xác định theo thời gian
làm việc của MBA và phần phụ thuộc vào tải xác định theo đồ thị phụ tải.
Tổn thất điện năng 1 năm trong MBA tính theo công thức sau:
∆𝐴𝐵 = ∆𝑃0 × 𝑇𝑏 + ∆𝑃𝑚𝑎𝑥 × 𝜏 = ∆𝑃0 × 𝑇𝑏 + ∆𝑃𝑁
Trong đó:
Tb : Thời gian vận hành trong năm của MBA
Smax: Phụ tải cực đại của MBA.
= ( 0,124 + Tmax.10-4)2.8760 ( giờ)

2
𝑆𝑚𝑎𝑥
2
𝑆đ𝑚

8760 h

(1.14)


10
Xác định tổn thất trên đường dây:
Sơ đồ thay thế đường dây
Mạng điện phân phối thường vận hành hở và có điện áp ≤ 35kV. Ở lưới điện
phân phối khi phân tích và tính toán chế độ thường không tính:
1.
Tổng dẫn Y của đường dây
2.

Thành phần ngang của điện áp giáng.
3.
Tổn thất công suất khi xác định các dòng công xuất.
4. Sự khác nhau của điện áp nút khi xác định tổn thất công suất và điện áp trong
mạng. Khi đó, sơ đồ thay thế đối với lưới điện phận phối (điện áp ≤ 35kV) như sau

Rn

U1

Xn

U2

In
Hình 1.5. Sơ đồ thay thế đường dây lưới điện phân phối
Xét mạng phân phối có sơ đồ thay thế như hình 1.7
U

1

Z12

Z23

2

S

Z23

S12

S

S

𝑍̇12

3

Hình 1.6. Sơ đồ thay thế hai đoạn đường dây và hai phụ tải
Biết công suất các phụ tải 𝑆2̇ , 𝑆3̇ , tổng trở các đoạn đường dây
= 𝑅12 + 𝑗𝑋12 , 𝑍̇23 = 𝑅23 + 𝑗𝑋23 , điện áp đầu đường dây 𝑈̇1 .

Công suất chạy trên các đoạn đường dây được xác định như sau:
S23 = S3, S12 = S2 + S3
(1.15)
Đồng thời công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên các đoạn
đường dây:
P23 = P3,
P12 = P2 + P3
Q23 = Q3,
Q12 = Q2 + Q3
(1.16)
Khi đó tổn thất công suất, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng được xác định
như sau

Tổn thất công suất trên đường dây
Tổn thất công suất trên đường dây với hai phụ tải có sơ đồ thay thế như hình

1.5 được xác định bởi công thức:
2

2

̇ + ∆𝑆23
̇ = ( 𝑆12 ) 𝑍12 + ( 𝑆23 ) 𝑍23
∆𝑆̇ = ∆𝑆12
𝑈đ𝑚

𝑈đ𝑚

(1.17)

Trong đó: Z12 và Z23 lần lượt là tổng trở trên các đoạn đường dây từ 1÷2 và 2÷3
được xác định theo công thức (1.18) và (1.19)


11
Z12 = R12 + jX12

( )

(1.18)

R12 = r012 x L12

( )

X12 = x012 x L12

( )

Z23 = R23 + jX23

( )

R23 = r023 x L23

( )

X23 = x023 x L23

( )

(1.19)

r012, r023 lần lượt là điện trở đơn vị của đường dây 1÷2, 2÷3

( /km)

x012, x023 lần lượt là điện kháng đơn vị của đường dây 1÷2, 2÷3
( /km)
L12, L23 lần lượt là chiều dài đoạn đường dây 1÷2, 2÷3
(km)
Tổn thất công suất trên đường dây có n phụ tải được xác định bởi công thức (1.20)
S = S1 + S2 + S3 + ...... + Sn
(1.20)
∆𝑆𝑖 =

𝑃𝑖2 +𝑄𝑖2

𝑃𝑖 + 𝑗 𝑄𝑖 =

2
𝑈đ𝑚

𝑅+𝑗

𝑃𝑖2 +𝑄𝑖2
2
𝑈đ𝑚

𝑋

Tổn thất điện áp trên đường dây
Xét sơ đồ thay thế đường dây như hình 1.6
Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 23 là:
𝑃23 𝑅23 + 𝑄23 𝑋23
∆𝑈23 =
𝑈đ𝑚
Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây 12 là
𝑃12 𝑅12 + 𝑄12 𝑋12
∆𝑈12 =
𝑈đ𝑚
Tổn thất điện áp trong mạng điện hình 1.6 bằng
U = U12 + U23 =

(1.22)

(1.23)

𝑃12 𝑅12 +𝑄12 𝑋12 𝑃23 𝑅23 +𝑄23 𝑋23

+

𝑈đ𝑚

(1.21)

𝑈đ𝑚

(1.24)

Trường hợp tổng quát: tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng điện
𝑚

𝑚

∆𝑈𝐿 = ∑ ∆𝑈𝑖 = ∑
𝑖=1

𝑖=1

𝑃𝑖 𝑅𝑖 + 𝑄𝑖 𝑋𝑖
𝑈đ𝑚

(1.25)

Ui : Tổn thất điện áp trên đoạn thứ i

m : Số lượng đoạn đường dây.
Pi, Qi : Công suất tác dụng và công suất phản kháng trên đoạn dây thứ i
Ri, Xi : Điện trở và điện kháng trên đoạn dây thứ i.
1.4
Phân loại ttđn và các nguyên nhân gây TTĐN
1.4.1. Bản chất của tổn thất điện năng
Tổn thất điện năng trên hệ thống điện là lượng điện năng tiêu hoá cho quá trình
truyền tải và phân phối điện từ thanh cái các nhà máy điện qua hệ thống lưới điện
truyền tải, lưới điện phân phối đến các hộ sử dụng điện. Chính vì vậy, tổn thất điện
năng còn được định nghĩa là điện năng dùng để truyền tải, phân phối điện và là một
trong những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của ngành Điện.


12
Việc nghiên cứu, áp dụng các giải pháp mới để giảm tỷ lệ tổn thất điện năng
xuống mức hợp lý đã và đang là mục tiêu của ngành Điện tất cả các nước, đặc biệt
trong bối cảnh hệ thống đang mất cân đối về lượng cung cầu điện năng như nước ta
hiện nay. Tỷ lệ tổn thất điện năng phụ thuộc vào đặc tính của mạch điện, lượng điện
truyền tải, khả năng cung cấp của hệ thống và công tác quản lý vận hành hệ thống
điện. Tổn thất điện năng được phân chia thành hai loại cơ bản là tổn thất kỹ thuật và
tổn thất thương mại.
1.4.2. Tổn thất kỹ thuật
Điện năng được sản xuất ra từ các nhà máy điện, muốn tải đến các hộ tiêu thụ
điện phải qua hệ thống lưới điện cao áp, trung áp, xuống hạ áp, (hệ thống bao gồm các
máy biến áp, đường dây và các thiết bị điện khác). Trong quá trình truyền tải đó, dòng
điện tiêu hao một lượng nhất định khi qua máy biến áp, qua điện trở dây dẫn và mối
nối tiếp xúc làm phát nóng dây, qua các thiết bị điện, thiết bị đo lường, công tơ điện,
vận hành không đối xứng, co thấp ... gây tổn thất điện năng. Vì thế mà tổn thất điện
năng còn được định nghĩa là điện năng dùng để truyền tải và phân phối điện.
Đó chính là tổn thất điện năng kỹ thuật và xảy ra tất yếu trong quá trình truyền

tải điện từ nhà máy phát qua hệ thống lưới điện cao hạ áp đến các hộ sử dụng điện.
Mức độ tổn thất điện năng kỹ thuật lớn hay nhỏ tùy thuộc vào cấu trúc lưới điện, chất
lượng thiết bị, chất lượng đường dây tải điện và phương thức vận hành hệ thống điện.
1.4.3. Tổn thất thương mại:
Tổn thất điện năng thương mại hay còn gọi là tổn thất điện năng phi kỹ thuật
không định lượng được song cũng có tác động không nhỏ đến hệ thống, làm gia tăng
tỷ lệ tổn thất điện năng chung. Nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng thương mại là
do tình trạng vi phạm trong sử dụng điện như: Lấy cắp điện dưới nhiều hình thức (câu
móc điện trực tiếp, tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng, gây hư hỏng, chết
cháy công tơ...); do chủ quan của người quản lý khi công tơ hỏng không thay thế kịp
thời, bỏ sót hoặc ghi sai chỉ số; do không thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và thay thế
công tơ định kỳ theo quy định của Nhà nước.
1.4.4. Các nguyên nhân gây tổn thất điện năng
Trong vận hành lưới điện phân phối các nguyên nhân gây ra TTĐN như sau:
Quá tải dây dẫn: Làm tăng nhiệt độ trên dây dẫn và làm tăng thêm TTĐN trên
dây dẫn.
Không cân bằng pha: Không cân bằng pha sẽ làm tăng TTĐN trên dây trung tính,
dây pha và làm tăng TTĐN trong MBA. Đồng thời cũng có thể gây quá tải ở pha có
dòng điện lớn.
Quá tải máy biến áp: Máy biến áp vận hành quá tải do dòng điện tăng cao làm
phát nóng cuộn dây và dầu cách điện của máy biến áp dẫn đến tăng TTĐN trên máy
biến áp đồng thời gây sụt áp và làm tăng TTĐN trên lưới điện phía hạ áp.


13
Non tải máy biến áp: Máy biến áp vận hành non tải hoặc không tải tổn hao không
tải lớn so với điện năng sử dụng, mặt khác tải thấp sẽ không phù hợp với hệ thống đo
đếm dẫn đến TTĐN cao.
Hệ số cos thấp: Do phụ tải có hệ số cos thấp, thực hiện lắp đặt và vận hành tụ
bù không phù hợp gây cos thấp trên lưới điện. Cos thấp dẫn đến cần tăng dòng điện

truyền tải công suất phản kháng do đó làm tăng dòng điện của hệ thống và làm tăng
TTĐN.
Do các điểm tiếp xúc và mối nối tiếp xúc kém: làm tăng nhiệt độ các mối nối,
tiếp xúc và làm tăng TTĐN.
Tổn thất do thiết bị cũ, lạc hậu: các máy biến áp, thiết bị cũ thường có hiệu xuất
thấp và TTĐN cao.
Nối đất không tốt: đối với lưới điện có hệ thống nối đất trực tiếp, nối đất lặp lại
TTĐN sẽ tăng cao nếu nối đất không đảm bảo đúng tiêu chuẩn quy định.
Tổn thất dòng rò: sứ cách điện, chống sét van và các thiết bị không được kiểm
tra bảo dưỡng hợp lý dẫn đến dòng rò, phóng điện qua cách điện gây TTĐN.
Hành lang tuyến không đảm bảo: việc phát quang hành lang tuyến không thực
hiện tốt, cây mọc chạm đường dây trần gây dòng rò hoặc sự cố cũng là nguyên nhân
gây TTĐN cao.
Điện áp thấp dưới giới hạn cho phép: do tiết diện dây không đảm bảo, bán kính
cấp điện không hợp lý hoặc do các nấc phân áp của máy biến áp không được điều
chỉnh kịp thời. Với cùng một công suất cấp cho tải, điện áp thấp sẽ làm tăng dòng điện
phải truyền tải và làm tăng TTĐN.
Điện áp xấu: lệch pha điện áp, điện áp không đối xứng, méo sóng điện áp do các
thành phần sóng hài bậc cao…các thành phần dòng điện thứ tự nghịch, thứ tự không
và các thành phần sóng hài bậc cao sẽ gây ra những tổn thất phụ, làm phát nóng máy
biến áp, đường dây và tăng TTĐN.
Hiện tượng quá bù, vị trí và dung lượng bù không hợp lý: dẫn đến tăng TTĐN.
Phương thức vận hành: tính toán phương thức vận hành chưa hợp lý dẫn đến tổn
thất điện năng cao. Để xảy ra sự cố dẫn đến tổn thất điện năng cao. Để xảy ra sự cố
dẫn đến phải vận hành phương thất bất lợi dẫn đến TTĐN cao.
Phân bố công suất không hợp lý trên lưới điện: sẽ làm tăng TTĐN của lưới điện.
Phụ tải thay đổi liên tục theo ĐTPT trong quá trình sử dụng điện. Ứng với mỗi trạng
thái phụ tải HTĐ, có thể thay đổi trạng thái của các thiết bị đóng cắt trên lưới điện để
đạt được một dạng sơ đồ lưới điện cho tổn thất công suất thấp nhất. Có nhiều công cụ
(chẳng hạn tối ưu hoá trào lưu công suất, tối ưu hoá tái cấu trúc lưới điện) cho phép

phân tích, tối ưu hoá vận hành lưới điện. Tuy vậy, nếu không áp dụng thì có thể ứng
với một trạng thái phụ tải, cấu trúc lưới cho một trị số tổn thất chưa phải nhỏ nhất.
Trường hợp đơn giản là vận hành kinh tế trạm biến áp với trên một MBA.


14
Chế độ cung cấp công suất phản kháng không hợp lý: Đối với các phụ tải tiêu thụ
nhiều công suất phản kháng (CSPK), việc quản lý vận hành các thiết bị dùng điện
không hợp lý có thể dẫn đến hệ số công suất cos thấp, nhu cầu CSPK lớn tác động
lên lưới cung cấp điện cho phụ tải làm tăng TTĐN trên lưới điện.
Để điện áp vận hành giảm thấp dẫn đến tăng TTĐN. Cũng do phụ tải luôn thay
đổi nên trong giai đoạn phụ tải cực đại, nếu không có giải pháp điều chỉnh điện áp hiệu
quả sẽ làm điện áp giảm thấp ở các vị trí xa nguồn.
1.5 Các phương pháp xác định tổn thất điện năng
Hai nhóm phương pháp chính để xác định TTĐN là đo lường và tính toán mô phỏng.
Các phương pháp dựa trên đo lường nhìn chung cho kết quả tin cậy hơn, nhưng đòi hỏi
một hệ thống đo lường đủ mạnh. Hơn nữa, phương pháp này khó phân biệt được tổn
thất kỹ thuật và tổn thất thương mại. Các phương pháp thông qua tính toán mô phỏng
có thể cho phép đánh giá tổn thất đối với mọi phần tử trên lưới điện, tuy nhiên độ
chính xác nhìn chung không cao và phụ thuộc rất nhiều vào số liệu ban đầu về lưới
điện và phụ tải. Tùy theo mục tiêu tính TTĐN cũng như các nguyên nhân gây ra
TTĐN, có thể có nhiều phương pháp mô phỏng và tính toán khác nhau, yêu cầu mức
độ đầy đủ về số liệu khác nhau và do đó cho độ chính xác tương ứng của kết quả tính
toán TTĐN. Sau đây sẽ lần lượt phân tích từng phương pháp tính toán TTĐN.
1.5.1. Xác định tổn thất điện năng theo phương pháp đo lường [1]
Nhóm phương pháp này sử dụng thiết bị đo trực tiếp điện năng hoặc các đại lượng liên
quan để tính ra điện năng chạy qua tất cả các phần tử tải điện gây tổn hao trên HTĐ.
1.5.1.1. Phương pháp dùng công tơ đo điện năng:
Theo phương pháp này, công tơ đo điện năng được đặt giữa hai đầu vào ra các
phần tử (Hình 1.8) hoặc giữa các điểm kết nối vào ra một khu vực lưới điện nhất định

(Hình 1.9)

Hình 1.7. Đo điện năng vào ra các phần tử.


15

Hình 1.8. Đo điện năng vào ra một lưới điện
TTĐN được xác định như sau:
- Đối với cách đo theo từng phần tử, từ lượng điện năng đo được ở các vị trí vào Avào
và ra Ara, TTĐN được tính đơn giản như sau:
A = Avào – Ara

(1.26)

Đối với một khu vực lưới điện như Hình 2.8, TTĐN được tính như sau:
Nng
i 1

ng.i

Nnh
j 1

nh. j

Ng
k 1

g.k

Nt
h 1

t.h

(1.27)

Trong đó:
Ang , Anh : Điện năng nhận từ Nng nguồn và tại Nnh điểm liên kết HTĐ;
Ag , At : Điện năng giao tại Ng điểm liên kết HTĐ và tại Nt phụ tải (trong khu
vực lưới đang xét TTĐN).
Những đặc điểm chính của phương pháp này bao gồm:
- Việc đo điện năng tại các điểm đo phải thực hiện cho cùng một chu kỳ thời gian
đồng bộ trên toàn bộ các mạch vào ra của lưới điện đang xét. Muốn vậy các thiết bị đo
cần được kết nối cũng như phải có khả năng lưu trữ số liệu trong một thời gian nhất
định để kiểm soát tính đồng bộ của các giá trị đo. Điều này chỉ thực hiện được khi
dùng các công tơ điện tử.
- Kết quả đánh giá TTĐN trên HTĐ bao gồm cả TTĐN kỹ thuật và TTĐN thương
mại. Đối với lưới truyền tải, khả năng xảy ra tổn thất thương mại thấp nên TTĐN đo
được là TTĐN kỹ thuật. Đối với lưới phân phối điện, đặc biệt là lưới hạ áp, nơi có tỷ
lệ tổn thất thương mại cao, phương pháp này không phân định rõ được tổn thất kỹ
thuật và tổn thất thương mại.
1.5.1.2. Xác định tổn thất điện năng dựa trên mô phỏng [1]
Các vấn đề chung:
Mặc dù cho kết quả khá chính xác, nhưng việc xác định TTĐN theo phương
pháp đo lường ở cấp 22kV và 0,4kV trên thực tế rất khó thực hiện do đòi hỏi thông tin
rất chi tiết liên quan đến TTĐN từ các hệ thống đo lường, giám sát. Khi xét một khu
vực lưới điện rộng, lượng thông tin sẽ rất lớn và cần đầu tư lớn cho hệ thống đo lường,

16
giám sát. Với các mục đích nghiên cứu không yêu cầu kết quả đánh giá với độ chính
xác cao, việc đánh giá TTĐN có thể dựa trên mô phỏng và tính toán giải tích HTĐ.
Có nhiều nguyên nhân gây TTĐN như đã nêu, tuy nhiên không có phương pháp mô
phỏng nào đồng thời đánh giá TTĐN do nhiều nguyên nhân. Các phương pháp thường
được áp dụng riêng với từng nguyên nhân sinh ra TTĐN. Bởi vậy, khi đánh giá TTĐN
trong HTĐ, để kết quả đánh giá có ý nghĩa, cần chọn phương pháp mô phỏng để đánh
giá TTĐN do các nguyên nhân gây ra TTĐN lớn nhất trên HTĐ. Với chức năng chính
của HTĐ là truyền tải và phân phối điện năng với dòng điện và điện áp xoay chiều, ba
pha, ở tần số cơ bản (50, 60Hz), thành phần TTĐN chính trên HTĐ được tính toán
theo các phương pháp sau:
Tính toán tổn thất điện năng theo đồ thị phụ tải điển hình:
Phương pháp này đánh giá TTĐN dựa trên những trạng thái vận hành xác lập
điển hình của một khu vực lưới điện nhất định.
Các giả thiết tính toán:
Đối với lưới điện, giả thiết lưới điện chỉ vận hành ở một vài trạng thái xác lập
điển hình. Ứng với mỗi trạng thái, giả thiết có đầy đủ số liệu về sơ đồ lưới điện, thông
số các phần tử trên lưới.
Đối với nguồn và phụ tải, giả thiết biết được số liệu ĐTPT điển hình của tất cả
các mạch vào ra khỏi lưới điện (Hình 1.9). ĐTPT này là số liệu ghi được của phụ tải
trong quá khứ.

Hình 1.9. Lưới điện với các điểm đo ĐTPT điển hình.
Từ giả thiết có thể thấy rằng đối với lưới phân phối, nhìn chung sơ đồ lưới điện và
ĐTPT ít thay đổi khi xét trong một phạm vi lưới đủ nhỏ (một lộ đường dây trung áp
hoặc hạ áp), do đó phương pháp này được trình bày cho đánh giá TTĐN trong lưới
phân phối với cấu trúc một nguồn cấp. Hình 1.10 mô tả một sơ đồ điển hình của một
lưới điện trung áp, một nguồn cấp, trong đó số liệu ĐTPT của các mạch vào Png(t),
Qng(t) (nguồn từ TBATG) và ra Pt(t), Qt(t), Pg(t), Qg(t) (phụ tải thứ cấp các TBAPP và

truyền sang lưới lân cận). Hai cách tính toán TTĐN cho lưới điển hình này như sau: