Nghiên cứu tính toán và lựa chọn cấu trúc hợp lý lưới điện phân phối 22kv huyện sơn hà, tỉnh quảng ngãi (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN TIẾN VŨ

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN
CẤU TRÚC HỢP LÝ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22KV
HUYỆN SƠN HÀ, TỈNH QUẢNG NGÃI

C
C
R
UT.L

D

Chuyên ngành
Mã số

: Kỹ thuật điện
: 8520201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng – Năm 2020


Cơng trình được hồn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : TS. TRẦN VINH TỊNH

Phản biện 1: TS. Trần Tấn Vinh
Phản biện 2: TS. Lê Hữu Hùng

C
C
R
UT.L

Luận văn đã đựơc bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sỹ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào
ngày 30 tháng 5 năm 2020

D

Có thể tìm hiểu Luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu và Truyền thông, Trường ĐHBK - ĐHĐN
 Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Xuất phát từ mục tiêu:
- Đảm bảo an toàn, chất lượng và độ tin cậy cung cấp điện.
- Nâng cao chất lượng quản lý vận hành và phát huy tính hiệu
quả kinh tế trong đầu tư xây dựng các cơng trình điện.
Bộ Năng lượng (nay là Bộ Công thương) ban hành Quyết định
số 1867 NL/KHKT vào ngày 12/9/1994 về quy định các tiêu chuẩn
kỹ thuật cấp điện áp trung thế [17] tạo tiền đề cho việc phát triển

LĐPP 22kV.
Khi đó LĐPP miền Trung nói chung và LĐPP ở Quảng Ngãi
nói riêng đang vận hành với cấu trúc lưới 3 pha 3 dây, chiều dài cấp
điện của LĐPP dài hàng chục kilơmét, trong đó có một số tuyến
đường dây dài trên 50km. Vận hành lưới điện thực tế đã cho thấy:
- Trên LĐPP luôn tồn tại sự KĐX trong CĐVH.
- Đối với những trạm ở vùng có điện trở suất của đất lớn, đặc
biệt là các vùng đồi núi, ĐTNĐ của TBA nguồn 110/22kV theo tiêu
chuẩn kỹ thuật phải nhỏ hơn 0,5Ω- để xử lý vấn đề này hết sức khó
khăn.
- Nhiều khi xảy ra trường hợp chạm đất một pha tại điểm xa
nguồn, thiết bị bảo vệ máy cắt đầu nguồn không tác động, hậu quả
rất nguy hiểm cho người và động vật. Bên cạnh đó cịn gây q điện
áp và q dịng điện nên ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của thiết bị điện,
đặc biệt đối với những CSV lắp đặt xa nguồn thì hư hỏng khá phổ
biến.
Để giải quyết vấn đề trên, đề tài này nghiên cứu tính tốn và
lựa chọn cấu trúc hợp lý lưới điện phân phối 22kV, so sánh tính tối
ưu của hai loại cấu trúc lưới 3 pha 3 dây và 3 pha 4 dây. Để từ đó áp
dụng cho lưới điện phân phối khu vực miền Trung nói chung và cụ
thể cho lưới điện phân phối huyện Sơn Hà - Quảng Ngãi nói riêng.

D

C
C
R
UT.L

2
2. Mục đích nghiên cứu
Đề tài này nghiên cứu sự thay đổi giá trị của dòng điện chạm
đất, quá điện áp tạm thời mà chống sét van phải chịu đựng và độ
nhạy của bảo vệ rơle khi cấu trúc lưới điện, điện trở suất của đất và
chiều dài đường dây thay đổi.
Lập bảng số liệu để đánh giá kết quả và lựa chọn cấu trúc hợp
lý LĐPP 22kV dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật về NĐHQ. Từ đó
làm cơ sở cho việc thiết kế, xây dựng và cải tạo cấu trúc cơng trình
LĐPP 22kV tại huyện Sơn Hà - Quảng Ngãi.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là lưới điện phân phối 22kV
trung tính trực tiếp nối đất ở khu vực miền Trung và huyện Sơn Hà Quảng Ngãi.
Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chỉ tiêu kỹ thuật
về yêu cầu NĐHQ.
- Xác định được chiều dài đường dây cấp điện tối ưu của
LĐPP 22kV khi sử dụng cấu trúc 3 pha 3 dây hoặc 3 pha 4 dây.
- Kiểm tra và đánh giá tính tối ưu của LĐPP 22kV huyện Sơn
Hà - Quảng Ngãi.
- Tổng hợp kết quả, lập bảng số liệu lựa chọn cấu trúc hợp lý
3 pha 3 dây hoặc 3 pha 4 dây cho LĐPP 22kV nh m phục vụ công
tác quản lý vận hành, qui hoạch và thiết kế xây dựng cơng trình
LĐPP 22kV tại huyện Sơn Hà - Quảng Ngãi.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Sử dụng phần mềm PSS/ADEPT để mơ phỏng, tính tốn
ngắn mạch một pha, ngắn mạch hai pha chạm đất, ngắn mạch 3 pha.
- Tính tốn, xác định giá trị của các tỷ số X0/X1, R0/R1, dòng
điện ngắn mạch,... tại các nút trên đường dây.
- Lập bảng so sánh kết quả tính tốn với các tiêu chuẩn kỹ

thuật về NĐHQ, tìm ra tính tối ưu của từng loại cấu trúc.

D

C
C
R
UT.L


3
5. Ý nghĩa của đề tài
Ý nghĩa khoa học
- Nghiên cứu đặc điểm của từng loại cấu trúc, so sánh được ưu
nhược điểm giữa hai loại cấu trúc này.
- Nghiên cứu được một số yếu tố ảnh hưởng đến việc NĐHQ
trong LĐPP 22kV tại khu vực miền Trung nói chung và LĐPP 22kV
tại huyện Sơn Hà - Quảng Ngãi nói riêng.
- Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT vào việc mô phỏng, tính
tốn trong LĐPP 22kV.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Làm cơ sở cho việc tổng hợp các kết quả tính tốn để so sánh
và đánh giá các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của từng loại cấu trúc, đưa
ra kết luận về cấu trúc hợp lý cho từng tuyến.
- Từ đó đưa ra đề xuất về lựa chọn loại cấu trúc hợp lý, nh m
mục đích phục vụ cho công tác quản lý vận hành, qui hoạch và thiết
kế xây dựng cơng trình LĐPP 22kV tại huyện Sơn Hà - Quảng Ngãi.
6. Đặt tên cho đề tài
Với nhiệm vụ, mục tiêu và đối tượng nghiên cứu như trên, đề
tài được đặt tên là: “Nghiên cứu tính tốn và lựa chọn cấu trúc hợp

lý lưới điện phân phối 22kV huyện Sơn Hà, tỉnh Quảng Ngãi”
7. Bố cục luận văn
MỞ ĐẦU
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Chương 2: ẢNH HƯỞNG C A C C Y U TỐ Đ N NỐI
ĐẤT HIỆU QUẢ LƯỚI 22KV.
Chương 3: TỔNG TRỞ HỆ THỐNG VÀ GIỚI THIỆU PHẦN
MỀM PSS/ADEST
Chương 4: T NH TO N VÀ L A CHỌN CẤU TR C H P
L LĐPP 22KV

D

C
C
R
UT.L


4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
1.1. Cấu trúc lƣới điện phân phối
1.1.1. Sơ lược cấu trúc lưới điện phân phối
LĐPP có nhiệm vụ nhận điện từ trạm biến áp ở cấp điện áp
cao có U=110-220kV để biến đổi thành cấp trung áp U = 6-35kV và
truyền tải điện năng qua mạng lưới điện trung áp đến các trạm biến
áp phụ tải
1.1.2. Kết cấu lưới điện phân phối
1.1.2.1. Khái niệm chung

1.1.2.2. Đường dây tải điện trên không
1.1.2.3. Đường dây cáp ngầm
1.2. Các dạng cấu trúc lƣới điện phân phối
Hiện nay, LĐPP được sử dụng ở mỗi nước theo mỗi cấu trúc
khác nhau. Nhưng chủ yếu theo hai dạng cấu trúc LĐPP chuẩn của
Châu Âu và Bắc Mỹ [6].

C
C
R
UT.L

D

Hình 1.1: LĐPP Bắc Mỹ

Hình 1.2: LĐPP Châu Âu


5
1.2.1. Các đặc điểm cấu trúc LĐPP theo chuẩn Bắc Mỹ
Cấp điện áp thông thường 6, 10, 15 kV. LĐPP có cấu trúc 3
pha 4 dây, trung tính trực tiếp nối đất. (hình 1.1)
1.2.2. Các đặc điểm cấu trúc LĐPP theo chuẩn Châu Âu
Cấp điện áp thông thường 6, 10, 15, 20 kV. LĐPP có cấu trúc
3 pha 3 dây, trung tính trực tiếp nối đất. (hình 1.2)
1.2.3. Ưu nhược điểm của các cấu trúc LĐPP
1.2.3.1. Về vốn đầu tư
1.2.3.2. An toàn trong vận hành
1.2.3.3. Độ tin cậy cung cấp điện

1.2.3.4. Chất lượng điện năng
1.2.3.5. Tính linh hoạt trong vận hành
1.2.3.6. Hành lang lưới điện
1.3. Các chế độ nối đất của lƣới điện phân phối
1.3.1. Khái niệm chung về nối đất cho ĐD và TBA
Trong HTĐ, nối đất cho ĐD và tại các TBA bao gồm nối đất
an toàn, nối đất làm việc và nối đất chống sét.
Nối đất tại các vị trí cột trên đường dây và tại các TBA thường
có dạng kiểu cọc, tia, kết hợp.

C
C
R
UT.L

D

Hình 1.3. Sơ đồ thay thế của trang bị nối đất
1.3.2. Nối đất đất an toàn cho ĐD và TBA
1.3.2.1. Nối đất an toàn
Tiêu chuẩn để xác định hiệu quả của trang bị nối đất an toàn là


6
điện áp bước Ub và điện áp tiếp xúc Utx [5]. Do vậy cần quan tâm hai
chỉ tiêu này để đánh giá việc nối đất an toàn.
1.3.2.2. Điện áp tiếp xúc và điện áp bước
a. Điện áp tiếp xúc
b. Điện áp bước
1.3.2.3. Yêu cầu về nối đất an toàn cho TBA

U b  U bcp

U tx  U txcp

(1.18)

Từ (1.11), yêu cầu điện trở của trang bị nối đất an tồn:

rĐ 

U txcp
IĐ

(

Theo [13] để khơng gây nguy hiểm cho con người thì Utxcp ≤

C
C
R
UT.L

40V.

1.3.3. Nối đất làm việc cho ĐD và TBA
1.3.3.1. Nối đất làm việc
1.3.3.2. Yêu cầu về nối đất làm việc cho TBA
Quy phạm trang bị điện 11 TCN-20-2006 yêu cầu độ nhạy của
bảo vệ rơle TTK như sau [10]:

D

Kn 

I N(1)
I N(1)

 1,5
I KĐ K at .I kcb

1.3.4. Nối đất chống sét cho TBA
1.3.4.1. Nối đất chống sét
Rxk = αxk.RĐ
Trong đó: αxk- hệ số xung kích, phụ thuộc vào dòng điện sét,
điện trở suất của đất và hình thức cấu tạo của trang bị nối đất.
1.3.4.2. Yêu cầu về nối đất chống sét cho TBA
Trang bị nối đất cho TBA được xem là đáp ứng yêu cầu kỹ
thuật khi
TB
I S .Z xk  U 50
%

(

(

(

7
1.4. Hiện trạng cấu trúc lƣới điện phân phối 22KV ở Việt
Nam
LĐPP Việt Nam nói chung và miền Trung nói riêng hiện vẫn
còn tồn tại nhiều cấp điện áp (như 6, 10, 15, 22, 35kV), cùng với chế
độ làm việc điểm trung tính của LĐPP cũng khác nhau.
1.5. Kết luận
Để tính tốn trang bị nối đất, chỉ cần quan tâm đến Utxcp và lấy
đó làm giới hạn để tính tốn Utx và Ub. Khi hệ thống thỏa mãn chỉ
tiêu về Utx thì cũng thỏa mãn chỉ tiêu về Ub. Với các TBA
110/(35)22kV dùng chung trang bị nối đất, thì giá trị điện trở của
trang bị nối đất phải được tính theo u cầu nối đất an tồn vì đây là
u cầu khắt khe nhất.
Yêu cầu về nối đất đối với cấu trúc 3 pha 3 dây khắt khe hơn
đối với cấu trúc 3 pha 4 dây, cụ thể: Đối với cấu trúc 3 pha 3 dây
thực hiện nối đất toàn tuyến khi đi qua khu vực đông dân cư, nối đất
tại các vị trí có đặt các thiết bị như MBA điện lực, MBA đo lường,
DCL, cầu chì, máy cắt và các TBĐ khác; và thực hiện nối đất cách
cột (2 đến 3 khoảng cột) khi đi qua khu vực ít dân cư, riêng đối với
các nhánh rẽ 2 pha phải nối đất tồn tuyến. Cịn đối với cấu trúc 3
pha 4 dây thực hiện nối đất lặp lại (khoảng 200 ÷ 300m có một vị trí
nối đất lặp lại) và tại các cột rẽ nhánh, cột cuối, cột có đặt MBA.

D

C
C
R
UT.L

8
CHƢƠNG 2
ẢNH HƢỞNG C A CÁC YẾU TỐ ĐẾN NỐI ĐẤT
HIỆU QUẢ LƢỚI 22KV
2.1. Hệ thống nối đất hiệu quả
Hiện nay, người ta ít dùng thuật ngữ “nối đất trực tiếp” mà đưa
ra thuật ngữ “nối đất hiệu quả”.
Chế độ NĐTT của lưới điện được xem là hiệu quả dựa vào các
tiêu chuẩn:
- Theo tiêu chuẩn Việt Nam 4756-89 về việc nối đất nối không
các thiết bị điện định nghĩa [11].
- Theo chỉ dẫn của VDE 0111/12.66 [8].
- Đối với các hệ thống lớn, bỏ qua điện trở tác dụng lúc đó
theo tiêu chuẩn AIEE mục 32-1.05 và tiêu chuẩn ANSI C62.9 [13]:
nếu tất cả các điểm trên LĐPP 22KV đảm bảo yêu cầu:

C
C
R
UT.L

X0
X 3
 1

 R0  1
 X 1

D

Thì hệ thống được gọi là NĐHQ.
2.2. Ảnh hƣởng của cấu trúc lƣới điện đến tính hiệu quả
nối đất hệ thống
2.3. Ảnh hƣởng của dây trung tính trong mạng nối đất
hiệu quả
2.4. Ảnh hƣởng của điện trở suất trong đất
Điện trở suất của đất (ρđ) là đại lượng biểu thị đặc tính về điện
của nó, được xác định b ng điện trở của một khối đất n m giữa hai
điện cực hình vng có cạnh 1m được đặt đối diện và cách nhau 1m
như hình 2.4 [15].
2.5. Quá điện áp và quá dòng điện khi NMMP trong lƣới
22KV


9
2.5.1. Ngắn mạch một pha N(1)
Giả sử xảy ra ngắn mạch chạm đất ở pha A
Xem Ce(1) là hàm số theo X0/X1 ta có:

Ce(1)

X0
X0

1
1

 X0 
X1

X1

  1  a
 f1 
 1

X
X0
X
0
 1
2
 42
X1
X1


2


 X0

1 


  3  X1





X
4
0

2

X1 


(2.23)

2.5.2. Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
Giả sử xảy ra NM chạm đất ở pha B và pha C
Xem Ce(1,1) là hàm số theo X0/X1 ta có:

X0
X 
X1
 f 1,1  0  
 X1  2 X 0 1
X1

C
C
R
UT.L
3

C e(1,1)

D

So sánh dòng điện giữa N(1) và N(1,1) ta có:
 (1)

IN
 (1,1)

IN

X0
1
X1
2X 0  X 1


X
2 X 1 X 0
2 0
X1
2

Từ (2.23), (2.28) và (2.29) ta biểu diễn quan hệ giữa các hệ số
quá điện áp Ce(1), Ce(1,1) và tỷ số dòng điện ngắn mạch IN(1)/IN(1,1) theo
tỷ số X0/X1. Các đường đặc tính Ce(1), Ce(1,1) và IN(1)/IN(1,1) cùng giao
nhau tại điểm có X0/X1 =1, riêng đường đặc tính Ce(1), Ce(1,1) cịn
giao nhau tại điểm có X0/X1 =4,5.
2.6. Kết luận
- Hệ thống nối đất hiệu quả là hệ thống mà tại các điểm trên hệ
thống phải có X0/X1 ≤ 3 và R0/R1 ≤ 1 trong bất kỳ điều kiện vận hành

2


10
nào với bất kỳ dung lượng phát của nguồn.
- Khi tải KĐX, mạng 3 pha 4 dây có dịng điện TTK trở về
nhỏ hơn so với mạng 3 pha 3 dây, do đó tính an tồn của cấu trúc 3
pha 4 dây là cao hơn.
- Từ các công thức (2.3), (2.5), (2.7) và (2.10) ta nhận thấy
điện trở suất của đất có ảnh hưởng đến hiệu quả nối đất của hệ thống.
Do đó với cùng một kết cấu mạng điện nhưng có vùng thì NĐHQ
(điện trở suất của đất nhỏ), có vùng thì nối đất khơng hiệu quả (điện
trở suất của đất lớn).

D

C
C
R
UT.L


11
CHƢƠNG 3
TỔNG TRỞ HỆ THỐNG VÀ GIỚI THIỆU PHẦN MỀM
PSS/ADEPT
3.1. Tổng trở hệ thống quy đổi về thanh cái 22KV
Phương pháp thường được dùng nhất để tính tổng trở quy đổi
của hệ thống như sau: Trên lưới điện truyền tải cho trước, có thể biết

được các dịng điện ngắn mạch 3 pha I*N(3), NM hai pha I*N(2) và
NMMP I*N(1) tại thanh cái sơ cấp của MBA phân phối. Tổng trở hệ
thống quy đổi về phía sơ cấp được xác định [14]:

Z S1 

U f
I N(3)


 ZTG

j 3U f

C
C
R
UT.L

Z S 2 

D

Z S0 

I

( 2 )
N

3U f
I

(1)
N


 Z S1  ZTG


 Z S1  Z S 2  3ZTG

Với: U f – điện áp pha phía sơ cấp của MBA
Z*S1, Z*S2, Z*S0- lần lượt là tổng trở TTT, TTN và TTK
của hệ thống nhìn từ điểm ngắn mạch trên thanh cái sơ cấp của MBA
phân phối
Z*TG- tổng trở trung gian tại điểm NM đang xét. Trên lưới
truyền tải thường tính tốn các dạng NM trực tiếp nên xem Z*TG ≈ 0.
3.2. Tổng trở máy biến áp
3.2.1. MBA hai cuộn dây
3.2.2. MBA ba cuộn dây
3.3. Tổng trở đƣờng dây trên không
Tổng trở của ĐDK phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vật liệu,
tiết diện dây, cấu trúc dây dẫn, nhiệt độ dây dẫn, khoảng cách pha,
loại lưới điện, độ cao treo dây và điện trở suất của đất. Để tính tổng
trở của ĐDK có thể dùng phương pháp giải tích [4]
*


12

3.4. Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT tính tốn ngắn
mạch LĐPP 22KV
3.4.1. Giới thiệu về phần mềm PSS/ADEPT
Phần mềm PSS/ADEPT (Power System Simulator/Advanced
Distribution Engineering Productivity Tool) là phần mềm tiện ích mơ
phỏng HTĐ và là cơng cụ phân tích LĐPP với các chức năng sau:
- Phân bố cơng suất.
- Tính tốn ngắn mạch tại một điểm hay nhiều điểm.
- Phân tích bài tốn khởi động động cơ.
- Tối ưu hóa việc lắp đặt tụ bù (đóng cắt và cố định).
- Bài tốn phân tích sóng hài.
- Phối hợp bảo vệ.
- Phân tích điểm mở tối ưu.
- Phân tích độ tin cậy lưới điện.
3.4.2. Thông số đầu vào của PSS/ADEPT
3.4.2.1. Thông số nguồn
3.4.2.2. Thông số MBA
3.4.2.3. Thông số đường dây
3.4.2.4. Thông số ph tải điện

D

C
C
R
UT.L


13
CHƢƠNG 4

TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CẤU TRÚC HỢP LÝ
LĐPP 22KV
4.1. Tính tốn ngắn mạch 1 pha chạm đất
Ta tính tốn ngắn mạch tại một mạng 22kV như hình 2.7 với
các thông số:
- Các điều kiện đầu: Công suất cơ bản Scb=100.000kVA, điện
áp dây cơ bản Ucb =22kV, tần số định mức f=50hz, giới hạn điện áp
là (0,95 ÷ 1,05)pu.
- Nguồn điện: Số liệu hệ thống lấy theo kết quả tính tốn của
trung tâm điều độ HTĐ miền trung (A3) chạy trên chương trình
PSS/E cho HTĐ miền trung năm 2009 như phụ lục 1. Tổng trở hệ
thống quy đổi về thanh cái 22kV tại TBA 110kV: R1=R2=0,10507pu;
X1=X2=0,54224pu; R0=0,00894pu; X0=0,13095pu.
- Đường dây trên khơng:
+ Tính tốn cho hai loại cấu trúc 3 pha 3 dây và 3 pha 4 dây.
+ Dây dẫn pha sử dụng dây AC-95 ÷ 185, các dây pha được bố
trí trên mặt phẳng n m ngang- khoảng cách các dây pha: 1 mét.
+ Khoảng cách dây pha – đất: 9 mét (tương ứng cột BTLT10,5 mét).
+ Dây trung tính cùng loại với dây dẫn pha, tiết diện dây trung
tính b ng và nhỏ hơn từ 1 đến 2 cấp so với tiết diện dây dẫn pha. Dây
trung tính n m phía dưới các dây pha, khoảng cách dây pha – dây
trung tính: 1 mét.
+ Điện trở suất của đất ρđất = 50 ÷ 2000Ωm.
Kết quả tính tốn dòng điện ngắn mạch và các tỷ số R0/X1,
X0/X1 được thực hiện trên chương trình tính tốn ngắn mạch
PSS/ADEPT [2] như phụ lục 2.
4.1.1. Mối quan hệ giữa các tỷ số R0/X1, X0/X1 và chiều dài
đường dây với các cấu trúc lưới khác nhau
- Cấu trúc 3 pha 4 dây, thì tỷ số R0/X1 tăng rất ít (R0/X1 >1 khi

D

C
C
R
UT.L


14
L=20km đối với dây trung tính AC-120) và tỷ số này càng giảm khi
tiết diện dây trung tính càng tăng (R0/X1 >1 khi L>25km đối với dây
trung tính AC-150 và R0/X1 >1 khi L>40km đối với dây trung tính
AC-185), cịn tỷ số X0/X1 giảm rất nhiều (X0/X1 <3 khi L >50km đối
với dây trung tính AC-120) và tỷ số này giảm khơng đáng kể khi
tăng tiết diện dây trung tính.
- Cấu trúc 3 pha 3 dây, tỷ số R0/X1 giảm nhiều (R0/X1 <1 khi L
< 45km) nhưng với tỷ số X0/X1 lại tăng nhanh (X0/X1 >3 khi L >
12.5km), do vậy tính hiệu quả của chế độ nối đất giảm theo chiều dài
đường dây.
4.1.2. Mối quan hệ giữa các tỷ số R0/X1, X0/X1 và chiều dài
đường dây với các cấu trúc lưới khác nhau khi điện trở suất của
đất thay đổi
- Cùng một tiết diện dây dẫn nhưng LĐPP 22kV có cấu trúc 3
pha 4 dây có tỷ lệ điện kháng X0/X1 <3 nên HQNĐ tốt hơn.
- Cấu trúc 3 pha 4 dây cải thiện được tính hiệu quả của nối đất
so với cấu trúc 3 pha 3 dây
- Qua kết quả tính tốn ngắn mạch đối với cỡ dây AC-95, ta
thấy dòng điện ngắn mạch giảm nhanh.
- Từ kết quả tính tốn NM, ta thấy lưới 3 pha 4 dây có tính
hiệu quả hơn lưới 3 pha 3 dây.

4.1.3. Khảo sát quá điện áp và quá dòng điện khi xảy ra
NMMP với các cấu trúc lưới khác nhau
Lưới điện 22kV ở những khu vực có điện trở suất của đất lớn
thì quá điện áp tạm thời mà chống sét van phải chịu đựng khi xảy ra
NMMP càng lớn. Nếu chống sét van có cùng chủng loại và cùng vị
trí lắp đặt, thì những chống sét van được lắp đặt trên cấu trúc lưới 3
pha 3 dây phải chịu đựng mức quá điện áp tạm thời lớn hơn rất nhiều
so cấu trúc lưới 3 pha 4 dây
Thực tế, việc tính chọn chống sét van trên LĐPP 22kV khu
vực miền Trung ít được kiểm tra theo vị trí lắp đặt, mà được chọn đại

D

C
C
R
UT.L


15
trà nên nhiều chống sét van được lắp đặt trên lưới có ULVLTCĐ <
UTOV. .
4.1.4. Bảo vệ chống chạm đất LĐPP 22kV
Bảo vệ rơle chống chạm đất (bảo vệ chính) phải có độ nhạy Kn
≥ 1,5.
4.1.4.1. Tính tốn độ nhạy chỉnh định rơle bảo vệ
a. Bảo vệ tác động theo dòng pha
b. Bảo vệ tác động theo dòng thứ tự không
4.1.4.2. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ rơle
Qua các số liệu tính tốn ở phụ lục 2, ta lập được bảng thông

số về chiều dài đường dây cấp điện hiệu quả của 2 loại cấu trúc (3
pha 3 dây và 3 pha 4 dây), với điện trở suất của đất thay đổi 0 ÷
2000Ωm, áp dụng cho hai loại dây AC-95 và AC-185.
Bảng 4.5. Chiều dài đường dây cấp điện hiệu quả của các loại cấu
trúc
Bán kính cấp điện hiệu quả (km)
Điện trở
Dây AC-95
Dây AC-185
suất của đất
3 pha 3
3 pha 4
3 pha 3
3 pha 4
ρđ (Ω.m)
dây
dây
dây
dây
0 ÷ 100
≤ 10
≤ 35
≤9
≤ 50
101 ÷ 500
≤ 9
≤ 25
≤ 8,5
≤ 50
501 ÷ 1000

≤ 8
≤ 23
≤ 7,5
≤ 46
1001 ÷ 1500
≤ 7,5
≤ 21
≤7
≤ 45
1501 ÷ 2000
≤ 7,3
≤ 20
≤ 6,8
≤ 41

C
C
R
UT.L

D

4.2. tính tốn lƣới điện Sơn Hà - Quảng Ngãi
Tính tốn tổn thất cơng suất, tổn thất điện áp và kiểm tra độ
nhạy của bảo vệ rơle tại một mạng 22kV (xuất tuyến 471 từ Sơn
Lăng 11 – Sơn Lập) ở huyện Sơn Hà, tỉnh Quảng Ngãi như hình 4.12
với các thơng số:
- Nguồn điện: Số liệu hệ thống theo kết quả tính tốn của trung

16
tâm điều độ HTĐ miền trung (A3) như phụ lục 1. Tổng trở hệ thống
quy đổi về thanh cái 22kV tại TBA 110kV: R1=R2=0,10507pu;
X1=X2=0,54224pu; R0=0,00894pu; X0=0,13095pu.
- Các số liệu đầu: Công suất cơ bản Scb=100.000kVA, điện áp
dây cơ bản Ucb =22kV, tần số định mức f=50hz, giới hạn điện áp và
cơng suất là (0,9 ÷ 1,1)pu
- Đường dây trên khơng: Tính tốn cho hai loại cấu trúc 3 pha
3 dây và 3 pha 4 dây. Tính tốn cho 4 loại dây dẫn (AC-70, AC-95,
AC-120 và AC-185)
+ Các dây pha được bố trí trên mặt phẳng n m ngang
+ Khoảng cách các dây pha: 1 mét.
+ Khoảng cách dây pha – đất: 9 mét (tương ứng cột BTLT10,5 mét).
+ Dây trung tính cùng loại với dây dẫn pha, tiết diện dây
trung tính nhỏ hơn 1 cấp so với tiết diện dây dẫn pha. Dây trung tính
n m phía dưới các dây pha.
+ Khoảng cách dây pha – dây trung tính: 1 mét.
- Điện trở suất của đất: Qua khảo sát khu vực này có trị số
trung bình ρđ =727Ωm.
- Cơng suất nguồn phát ra S = P + jQ = (10092+j6427)KVA.
- Bán kính cấp điện lớn nhất: Lmax = 58,630km.
- Sơ đồ mạng điện như hình 4.12
4.2.1. Tính tổn thất cơng suất
Qua kết quả tính tốn tổn thất cơng suất cho cùng một lưới
điện phân phối 22kV với hai loại cấu trúc khác nhau . Ta có được kết
quả như sau:
Cơng suất tổn thất tổng đối với trường hợp dùng cấu trúc 3
pha 3 dây:

C

C
R
UT.L

D

S3 pha 3day  P3 pha 3day  Q3 pha 3day  (576,259  j 531,445)kVA
 783,90642,60 kVA


17
Công suất tổn thất tổng đối với trường hợp dùng cấu trúc 3
pha 4 dây:

S3 pha 4 day  P3 pha 4 day  Q3 pha 4 day  (571,083  j530,323)kVA
 779,34542,60 kVA
Ta nhận thấy có sự chênh lệch về tổn thất công suất giữa 2 cấu
trúc, cụ thể:
- Tổn thất công suất tác dụng trên lưới 3 pha 4 dây nhỏ hơn so
với lưới 3 pha 3 dây 5,176kW.
- Tổn thất cơng suất tồn phần trên lưới 3 pha 4 dây nhỏ hơn
so với lưới 3 pha 3 dây 4,561kVA. Do đó đem lại hiệu quả kinh tế
cao trong việc đầu tư xây dựng vì có thể giảm được công suất tại
nguồn và trên đường dây truyền tải.
Sự chênh lệch về tổn thất điện năng trong một năm giữa hai
cấu trúc lưới là:

C
C
R

UT.L

Achenhlech  5,176 * 8760  45341,76kWh

D

4.2.2. Tính tổn thất điện áp
Qua kết quả tính tốn ta thấy tổn thất điện áp giữa hai cấu trúc
lưới không chênh lệch nhau nhiều. Với chiều dài đường dây là
58,630km thì cả hai cấu trúc lưới vẫn đảm bảo được điều kiện tổn
thất điện áp cho phép (ΔU ≈5%Uđm).
Tuy nhiên, nếu so sánh tổn thất điện áp cụ thể tại nút N34
(cùng L=58,630km) thì với cấu trúc lưới 3 pha 4 dây có ΔU
=4.864% nhỏ hơn so với lưới 3 pha 3 dây ΔU =5.155%
4.2.3. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ rơle
Cấu trúc lưới 3 pha 4 dây thì bảo vệ rơle làm việc tin cậy hơn
vì độ nhạy của bảo vệ rơle cao hơn ở cấu trúc lưới 3 pha 3 dây.
Khi xảy ra NMMP ở điểm N30 (L=41,430 km) thì độ nhạy
bảo vệ rơle với cấu trúc lưới 3 pha 4 dây vẫn đảm bảo Kn ≥ 1,5 nên
bảo vệ chống chạm đất làm việc đáng tin cậy. Còn cấu trúc lưới 3
pha 3 dây Kn = 0,9 < 1,5.


18
Cấu trúc lưới 3 pha 3 dây, khi xảy ra NMMP ở nút N22 có
chiều dài đường dây L = 24,880km thì bảo vệ chống chạm đất khơng
tác động để cắt thiết bị đóng cắt đầu nguồn do Kn =1,4<1,5. Do vậy,
với cấu trúc lưới 3 pha 3 dây khi có chiều dài lớn hơn 24,880km thì
cần phải lắp đặt thêm thiết bị bảo vệ phân đoạn trên đường dây để
đảm bảo loại trừ điểm sự cố nh m tránh gây nguy hiểm cho con

người.
4.2.4. Quá điện áp và quá dòng điện
Cùng điểm NM chạm đất (nút N2 cách nguồn 2,080km), với
cấu trúc lưới 3 pha 4 dây có Ce(1,1)-3f-4d =1.239pu < Ce(1,1)-3f-3d =
1.310pu của cấu trúc lưới 3 pha 3 dây.
Khi NM chạm đất cuối ĐD (nút N34 cách nguồn 58,630 km)
thì cấu trúc lưới 3 pha 4 dây có Ce(1,1)-3f-4d =1.255pu < Ce(1,1)-3f-3d
=1.348pu của cấu trúc lưới 3 pha 3 dây
Tương tự như vậy, tại cùng một điểm NM chạm đất (nút N2
cách nguồn 2,080km), với cấu trúc lưới 3 pha 4 dây có Ce(1)-3f-4d
=1.231pu < Ce(1)-3f-3d = 1.271pu của cấu trúc lưới 3 pha 3 dây.
Khi NM chạm đất cuối ĐD (nút N34 cách nguồn 58,630 km)
thì cấu trúc lưới 3 pha 4 dây có Ce(1)-3f-4d =1.257pu < Ce(1)-3f-3d
=1.329pu của cấu trúc lưới 3 pha 3 dây.
Vì vậy, với cấu trúc lưới 3 pha 4 dây sẽ đảm bảo tính kinh tế
của lưới điện nhờ chọn TBĐ có hệ số quá áp tạm thời bé.
4.2.5. Quá điện áp tạm thời mà chống sét van chịu đựng
Từ bảng 4.10 ta nhận thấy khi xảy ra ngắn mạch ở cùng một
điểm thì chống sét van được lắp đặt trên cấu trúc lưới 3 pha 4 dây
chịu mức quá điện áp tạm thời nhỏ hơn nhiều so với những chống sét
van được lắp đặt trên cấu trúc lưới 3 pha 3 dây. Do vậy, tùy thuộc
vào cấu trúc lưới điện, điện trở suất của đất và vị trí lắp đặt chống sét
van mà phải chọn chủng loại chống sét van có thơng số ULVLTCĐ sao
cho phù hợp để đảm bảo thiết bị vận hành an tồn. Điều đó có nghĩa
là lưới 3 pha 4 dây chọn chủng loại chống sét van có thơng số

D

C
C

R
UT.L


19
ULVLTCĐ thấp hơn so với lưới 3 pha 3 dây.
4.3. ây d ng bảng số liệu l a chọn cấu trúc hợp lý cho
lƣới điện Sơn Hà - Quảng Ngãi
Ở đây ta chọn ba tiêu chuẩn kỹ thuật về nối đất hiệu quả
(UTOV, Kn và ICĐ) và hai tiêu chuẩn kỹ thuật về tổn thất điện áp (ΔU),
tổn thất công suất (ΔS) để so sánh.
Để có cơ sở và căn cứ nh m mục đích phục vụ cho cơng tác
quản lý vận hành, công tác qui hoạch và thiết kế xây dựng cải tạo các
cơng trình LĐPP 22kV tại huyện Sơn Hà. Thông qua việc sử dụng
phần mềm PSS/ADEPT ta có kết quả tính tốn qua các bảng 4.11,
4.12, 4.13, 4.14, 4.15. Dựa vào đây để ta lựa chọn cấu trúc lưới hợp
lý cho LĐPP 22kv tại huyện Sơn Hà.
Từ kết quả tính tốn nêu trên, ta xây dựng bảng số liệu để làm
cơ sở cho việc lựa chọn cấu trúc lưới điện phân phối hợp lý, nh m
mục đích phục vụ cho công tác quản lý vận hành, công tác qui hoạch,
thiết kế xây dựng và cải tạo nâng cấp các cơng trình LĐPP 22kV tại
huyện Sơn Hà - Quảng Ngãi như sau:
Bảng 4.15. Bảng số liệu lựa chọn cấu trúc lưới điện huyện Sơn Hà
Dây AC-70
Dây AC-95
Dây AC-120
Dây AC-185
3 pha 3 pha 3 pha 3 pha
3 pha
3 pha

3 pha 3 pha
3 dây 4 dây 3 dây 4 dây
3 dây
4 dây
3 dây 4 dây
≤
≤ 41
≤ 7,5 ≤ 47
≤ 52
≤ 7,5
≤ 60
≤ 7,5 km
7,5km
km
km
km
km
km
km

C
C
R
UT.L

D

4.4. Kết luận
Dựa vào các quy định về tiêu chuẩn kỹ thuật nối đất hiệu quả.
Tính tốn xác định giá trị các tiêu chuẩn kỹ thuật UTOV, Kn và ICĐ. Sử

dụng phần mềm PSS/ADEPT để tính tốn cho hai loại cấu trúc (3
pha 3 dây và 3 pha 4 dây) áp dụng cho LĐPP 22kV có điện trở suất
của đất ρđ = 50 ÷ 2000Ωm. Ta có kết luận như sau:
- Cấu trúc lưới điện 3 pha 4 dây có chiều dài đường dây cấp


20
điện tối ưu dài hơn cấu trúc lưới điện 3 pha 3 dây.
- Khi điện trở suất của đất tăng thì cả hai loại cấu trúc đều có
bán kính cấp điện hiệu quả giảm:
- LĐPP 22kV huyện Sơn Hà - Quảng Ngãi có xuất tuyến 471
với chiều dài đường dây L = 58,630km, đang vận hành với cấu trúc
lưới điện 3 pha 3 dây là chưa hợp lý, vì căn cứ theo tiêu chuẩn kỹ
thuật thì đã vi phạm các điều kiện về giá trị UTOV, Kn và ICĐ

D

C
C
R
UT.L


21
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Thông qua việc nghiên cứu, tính tốn xác định tính tối ưu của
từng loại cấu trúc (3 pha 3 dây và 3 pha 4 dây) cho cùng một lưới
điện 22kV, xin đưa ra một số kết luận sau:
- Lưới điện phân phối 22kV với cấu trúc 3 pha 4 dây có chiều

dài đường dây cấp điện lớn hơn cấu trúc lưới 3 pha 3 dây, do đó sẽ
giảm được vốn đầu tư TBA trung gian (nhờ chọn chống sét van có
ULVLTCĐ bé) và các thiết bị bảo vệ phân đoạn hơn so với lưới điện 3
pha 3 dây, đặc biệt đối với những vùng có điện trở suất của đất lớn.
- Với cấu trúc lưới 3 pha 4 dây kết hợp với các cơ cấu NĐLL
nên dòng điện trở về qua điện trở nối đất trạm nguồn giảm đi, do vậy
điện áp đặt lên điện trở nối đất trạm nguồn 22kV giảm xuống, nên
tính an toàn đối với con người cao hơn LĐPP 22kV cấu trúc lưới 3
pha 3 dây.
- Mạng trung tính nối đất hiệu quả với cấu trúc lưới 3 pha 3
dây chỉ thích hợp với các mạng có cơng suất lớn, phụ tải tập trung,
tiết diện dây lớn và bán kính cấp điện bé. Đối với các khu cơng
nghiệp có phụ tải điện tập trung nên sử dụng LĐPP 22kV cấu trúc 3
pha 3 dây. Ngoài ra, với cấu trúc này khi xảy ra ngắn mạch chạm đất
tại những điểm ngắn mạch n m ngoài khu vực tối ưu, sẽ xuất hiện
trường hợp dịng điện ngắn mạch khơng đủ lớn để thiết bị bảo vệ đầu
nguồn tác động loại trừ điểm sự cố, do vậy gây nguy hiểm cho con
người và thiết bị. Để khắc phục nhược điểm này, cần lắp đặt thêm
thiết bị bảo vệ phân đoạn trên lưới (tác động theo các dịng ngắn
mạch khác nhau), nên khơng đảm bảo tính hiệu quả kinh tế đầu tư
xây dựng cơng trình điện.
- Mạng 3 pha 4 dây kết hợp với nối đất lặp lại dây trung tính
có nhiều ý nghĩa trong thực tế đối với lưới điện nông thôn, miền núi

C
C
R
UT.L

D

khu vực miền Trung và Tây Nguyên. Với kết cấu này sẽ cải thiện
được tính hiệu quả của nối đất do đó làm tăng chiều dài cung cấp


22
điện của mạng điện. Đảm bảo tính kinh tế của mạng nhờ chọn các
thiết bị điện (chống sét van) có hệ số quá điện áp tạm thời bé.
- Đối với các phụ tải sinh hoạt sử dụng phụ tải một pha, các
phụ tải khu vực nơng thơn, miền núi có đặc điểm mật độ phụ tải
thấp, rãi rác không tập trung nên sử dụng lưới 3 pha 4 dây hoặc lưới
điện một pha sẽ có hiệu quả kinh tế hơn.
-. Đề tài đã xây dựng được các bảng số liệu để làm cơ sở cho
việc lựa chọn cấu trúc hợp lý trong quá trình vận hành, thiết kế, cải
tạo và xây dựng các cơng trình LĐPP 22kV tại khu vực Miền Trung
nói chung và huyện Sơn Hà - Quảng Ngãi nói riêng.
- Thơng qua việc tính tốn tính tối ưu của hai loại cấu trúc ta
nhận thấy:
+ Điện trở suất của đất có ảnh hưởng rất lớn đến chiều dài
đường dây cấp điện tối ưu cho cả hai loại cấu trúc.
+ Với cấu trúc lưới 3 pha 4 dây có tổn thất công suất và tổn
thất điện áp bé hơn so với với cấu trúc lưới 3 pha 3 dây. Điều đó đem
lại hiệu quả kinh tế cao trong đầu tư xây dựng các cơng trình điện và
giảm đáng kể chi phí vận hành h ng năm trên lưới điện.
+ LĐPP 22kV huyện Sơn Hà đang vận hành với cấu trúc 3 pha
3 dây và chiều dài đường dây cấp điện như vậy là chưa hợp lý. Vì
chiều dài đường dây cấp điện tối ưu quá nhỏ so với chiều dài cấp
điện như hiện nay.
+ Đối với cấu trúc 3 pha 4 dây thì chiều dài đường dây cấp
điện tối ưu theo các tiêu chuẩn kỹ thuật về nối đất hiệu quả luôn lớn

hơn so với chiều dài đường dây cấp điện tối ưu theo tiêu chuẩn về
tổn thất điện áp và tổn thất công suất.
+ Đối với cấu trúc 3 pha 3 dây thì chiều dài đường dây cấp
điện tối ưu theo các tiêu chuẩn kỹ thuật về nối đất hiệu quả luôn nhỏ
hơn so với chiều dài đường dây cấp điện tối ưu theo tiêu chuẩn về
tổn thất điện áp và tổn thất công suất.

D

C
C
R
UT.L


23
+ Khi thiết kế xây dựng hoặc quy hoạch công trình LĐPP
22kV tại huyện Sơn Hà có chiều dài đường cấp điện lớn hơn 8km thì
nên chọn cấu trúc lưới 3 pha 4 dây.
+ Trường hợp xây dựng hoặc quy hoạch đường dây có chiều
dài đường dây cấp điện L≤ 8km thì có thể lựa chọn cấu trúc 3 pha 3
dây hoặc 3 pha 4 dây. Trong trường hợp này cần thực hiện thêm bài
tốn phân tích về tính tế giữa hai loại cấu trúc để đưa ra quyết định.
2. KIẾN NGHỊ:
Trong đề tài luận văn này, việc lựa chọn cấu trúc hợp lý LĐPP
22kV tại huyện Sơn Hà, tác giả chỉ tính tốn các thơng số dựa trên
các tiêu chuẩn kỹ thuật, chưa xét đến các yếu tố chỉ tiêu kinh tế. Đây
cũng là hạn chế của đề tài. Vì vậy xin đề xuất Bộ, Nghành liên quan
cần quan tâm xem xét nghiên cứu bổ sung thêm các chỉ tiêu kinh tế
để việc so sánh, đánh giá, lựa chọn cấu trúc hợp lý LĐPP 22KV làm

cơ sở cải tạo, xây dựng LĐPP 22kV cho từng khu vực và vùng miền
đạt hiệu quả và chất lượng tốt nhất.
Từ kết quả và số liệu tính tốn nêu trên là cơ sở để Điện lực
Sơn Hà - Quảng Ngãi cần có giải pháp cải tạo, xây dựng và thay đổi
cấu trúc đối với tuyến 471 từ cấu trúc 3 pha 3 dây sang cấu trúc 3
pha 4 dây để đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật.
Để cho việc phát huy tính tối ưu trong vận hành LĐPP 22kV.
Xin đề nghị Bộ Công thương cần bổ sung thêm về việc hướng dẫn
lựa chọn sử dụng cấu trúc LĐPP đối với từng khu vực sao cho hợp lý
vào Quyết định số 1867 NL/KHKT.

D

C
C
R
UT.L