Nghiên cứu, thiết kế thiết bị bù hạ thế ổn định điện áp lưới điện

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN HUY KHƯƠNG

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ THIẾT BỊ BÙ HẠ
THẾ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LƯỚI ĐIỆN
Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã ngành: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN DUY CƯƠNG

Thái Nguyên - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, luận văn này là cơng trình nghiên cứu của riêng cá nhân
tơi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, tổng hợp từ nhiều nguồn tài
liệu tham khảo khác nhau. Qua số liệu thu thập thực tế, tổng hợp tại Công ty
Điện lực Bắc Kạn - nơi tôi làm việc, không sao chép bất kỳ luận văn nào trước
đó và dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Nguyễn Duy Cương - giảng
viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên.

Các số liệu và những kết quả trong luận văn là trung thực, các đánh giá,
kiến nghị đưa ra xuất phát từ thực tiễn và kinh nghiệm làm việc trong Công ty

Điện lực Bắc Kạn; kết quả nghiên cứu này chưa từng được cơng bố dưới bất
cứ hình thức nào trước khi trình, bảo vệ và cơng nhận bởi “Hội Đồng đánh giá
luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ kỹ thuật”.
Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên./.
Tác giả luận văn

Nguyễn Huy Khương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN




LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian học tập, nghiên cứu chương trình cao học kỹ thuật điện của
trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, đã giúp tác giả nhận thức sâu sắc về cách
thức nghiên cứu, phương pháp tiếp cận các đối tượng nghiên cứu và lựa chọn đề
tài luận văn tốt nghiệp cao học; đồng thời góp phần nâng cao kiến thức chuyên
môn vững vàng, nâng cao năng lực thực hành, khả năng thích ứng cao trước sự
phát triển của khoa học, kĩ thuật và kinh tế; có khả năng phát hiện, giải quyết độc
lập những vấn đề thuộc chuyên ngành được đào tạo và phục vụ cho công tác
được tốt hơn. Việc thực hiện nhiều bài tập nhóm trong thời gian học đã giúp tác
giả sớm tiếp cận được cách làm, phương pháp nghiên cứu, tạo tiền đề cho việc
độc lập trong nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
PGS.TS. Nguyễn Duy Cương đã giúp đỡ, hướng dẫn hết sức chu đáo, nhiệt
tình trong quá trình thực hiện để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ này; Các
CBCNV trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho
tác giả trong quá trình tiến hành thực nghiệm đề tài và bảo vệ luận văn thạc

sĩ;
Các đồng chí lãnh đạo và tập thể cán bộ cơng nhân viên của Công ty
Điện lực Bắc Kạn đã giúp đỡ tác giả thực hiện việc nghiên cứu, thu thập các
số liệu để tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ này; các đồng nghiệp là những
người đã hoàn thành chương trình cao học, đã dành thời gian đọc, đóng góp,
chỉnh sửa cho luận văn thạc sĩ này hồn thiện tốt hơn;
Gia đình, bạn bè của tác giả đã giúp đỡ, tạo điều kiện về thời gian, động
viên tác giả trong q trình thực hiện và hồn thành luận văn này;
Tác giả mong muốn tiếp tục nhận được sự chia sẻ, hỗ trợ và tạo điều kiện
của Hội đồng Chấm luận văn thạc sĩ, để bản luận văn này hoàn thiện hơn.

Xin trân trọng cám ơn.
Bắc Kạn, ngày 15 tháng 04 năm 2019

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................i
LỜI CẢM ƠN.............................................................................................ii
MỤC LỤC.................................................................................................iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT......................................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH........................................................................vii
MỞ ĐẦU.................................................................................................... 1
- Mục tiêu chung.........................................................................................2
- Mục tiêu cụ thể.........................................................................................2
- Ý nghĩa khoa học......................................................................................2

- Ý nghĩa thực tiễn......................................................................................3
- Nghiên cứu lý thuyết................................................................................3
- Nghiên cứu thực tiễn................................................................................ 3
CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TỈNH BẮC KẠN CÁC
TỒN TẠI TRONG VẬN HÀNH............................................................. 5
1.1. Nguồn điện cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn............................................... 5
Các nguồn thủy điện vừa và nhỏ...................................................... 5
1.1.2. Nguồn trạm 110kV........................................................................... 5
1.2. Lưới điện..............................................................................................6
1.2.1. Thống kê lưới điện hiện trạng...........................................................6
1.2.2. Tình hình vận hành hệ thống lưới phân phối....................................9
1.2.3. Tình hình vận hành lưới phân phối lộ 371, trạm E26.1..................10
1.3. Một số tồn tại và các phương pháp nâng cao chất lượng điện năng cho
lưới phân phối lộ 371, trạm E26.1 đã thực hiện....................................... 11
1.3.1. Các tồn tại trong việc nâng cao chất lượng điện năng....................11
1.3.2. Các phương pháp bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất
đã thực hiện...............................................................................................11
Kết luận chương 1.....................................................................................16
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN




CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG
NGHIÊN CỨU........................................................................................ 17
2.1. Công suất & hệ số công suất..............................................................17
2.1.1. Giới thiệu về các loại công suất......................................................17
2.1.2. Hệ số công suất...............................................................................18
2.1.3. Ý nghĩa của hệ số công suất........................................................... 18
2.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số công suất...................................... 19

2.1.5. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất.................................... 20
2.1.6. Giảm tổn thất công suất trong mạng điện.......................................21
2.1.7. Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện.......................................... 21
2.1.8. Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp...............21
2.1.9. Hệ thống bù công suất phản kháng.................................................22
2.1.10. Bù CSPK sử dụng cấu trúc FC-TCR............................................22
2.1.11. Vị trí đặt thiết bị bù.......................................................................24
2.1.12. Xác định dung lượng bù............................................................... 25
Kết luận chương 2.....................................................................................28
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÙ CSPK.......29
3.1. Hệ thống bù CSPK FC-TCR..............................................................29
3.1.1. Sơ đồ tổng quan.............................................................................. 29
3.1.2. Tính tốn giá trị tụ bù cố định FC...................................................32
3.1.3. Tính tốn giá trị điện cảm (L) tại nhánh TCR................................ 33
3.1.4. Mối liên hệ giữa điện cảm (L) ở nhánh TCR, góc kích mở thyristor
(α), và việc bù CSPK................................................................................ 34
3.2. Hệ thống điều khiển.............................................................................................................. 34
3.2.1. Bộ tạo xung điều khiển Thyristor................................................... 35
3.2.2. Bộ điều khiển phản hồi

(Khối TH-KĐTG)...........................39

Kết luận chương 3.....................................................................................56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 56
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

ĐB
CSPK
CSTT
CS
DVC
DSVC
SSSC
SVC:
TSC:
FC:
TCR:
STATCOM:
KĐB

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN




DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Công suất các NMTĐ hiện có tỉnh Bắc Kạn.....................................5
Bảng 1.2. Hiện trạng mang tải trạm biến áp 110kV trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn 6
Bảng 1.3. Thống kê khối lượng lưới hiện có trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn...........7
Bảng 1.4. Mang tải các tuyến đường dây trung áp............................................9
Bảng 1.5. Tổng hợp khối lượng vận hành đường dây trung áp lộ 371, E26.1 10

Bảng 3.1. Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ nhất.......44
Bảng 3.2. Các tham số PID theo phương pháp Ziegler-Nichols thứ 2............45

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Bộ bù tĩnh sử dụng các tụ điện mắc song song với nhau và các
bộ đóng ngắt contactor, rơ le.................................................. 15
Hình 2.1. Tam giác cơng suất....................................................................17
Hình 2.2. Cấu trúc FC-TCR......................................................................23
Hình 2.3. Sơ đồ mạng lưới bù CSPK........................................................25
Hình 2.4. Dung lượng bù CSPK...............................................................25
Hình 2.5. Sơ đồ bù CSPK.........................................................................27
Hình 2.6. Xác định dung lượng bù........................................................... 27
Hình 3.1. Hệ thống bù CSPK FC-TCR.....................................................29
Hình 3.2. Sơ đồ mạch FC-TCR................................................................ 30
Hình 3.3. Sơ đồ tương đương khi lưới và tải mang tính chất dung..........31
Hình 3.4. Sơ đồ tương đương khi lưới và tải mang tính chất cảm............32
Hình 3.5. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển pha đứng..........................36
39
40
41
43
Hình 3.6. Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển phản hồi cosφ............................................................................................................................................................................................

Hình 3.7. Đáp ứng của hệ thống khi thay đổi hệ số Kp............................................................................................................................................................................................
Hình 3.8. Đáp ứng của hệ thống khi thay đổi hệ số Ki.............................................................................................................................................................................................

Hình 3.9. Đáp ứng của hệ thống khi thay đổi hệ số Kd............................................................................................................................................................................................

Hình 3.10. Đáp ứng nấc của hệ hở có dạng S...........................................44

Hình 3.11. Xác định hằng số khuếch đại tới hạn...................................... 45
Hình 3.12. Đáp ứng nấc của hệ kín khi k = kth........................................45
Hình 3.13. Mắc song song các Thyristor để phân dịng........................... 47
Hình 3.14. Sử dụng BAX cho mạch khuếch đại và truyền xung..............48
Hình 3.15. Sơ đồ mơ phỏng hệ thống bù cơng suất phản kháng..............48
Hình 3.16. Đường dây tải điện..................................................................49

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Hình 3.17. Điện áp đầu nguồn và điện áp cuối nguồn khi chưa tải hoặc non
tải............................................................................................ 50
Hình 3.18. Điện áp đầu nguồn và điện áp cuối nguồn khi có tải..............51
Hình 3.19. Điện áp đầu nguồn và điện áp cuối nguồn có tụ bù................51
Hình 3.20. Điện áp đầu nguồn và điện áp cuối nguồn có cả tụ bù và kháng
bù............................................................................................ 52
Hình 3.21. Sơ đồ mạch tạo xung điều khiển Thyristor xây dựng trên
Simulink..................................................................................52
Hình 3.22. Điện áp răng cưa, điện áp điều khiển, và điện áp sau khối so
sánh.........................................................................................53
Hình 3.23. Phân chia xung........................................................................54
Hình 3.24. Xây dựng bộ điều khiển PID điều khiển hệ số Cos Phi trên
Matlab/Simulink..................................................................... 54
Hình 3.25. Đo cơng suất tác dụng và cơng suất phản kháng....................55
Hình 3.26. Hệ số cos phi...........................................................................56

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN

MỞ ĐẦU
Lý do thực hiện đề tài
Sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng được xác định là nhiệm vụ
trọng yếu có vai trị cực kỳ quan trọng đảm bảo an ninh năng lượng, thúc đẩy
phát triển tăng trường kinh tế. Hiện tại Công ty Điện lực Bắc Kạn đang quản
lý vận hành 1.766,37 km đường dây trung thế và 1.063 TBA phân phối. Là
tỉnh miền núi phụ tải thường không tập trung xuất tuyến các đường dây trung
thế sau trạm 110kV dài (có đường dây trục chính lên đến 180km không kể các
nhánh rẽ), việc đầu tư các trạm 110kV đến gần trung tâm phụ tải là rất tốn
kém. Do đường dây truyền tải dài dẫn đến phát sinh lượng công suất phản
kháng Q gọi là công suất vô công gây ra. Khi thành phần công suất vô cơng
lớn làm cho cơng suất tồn phần tăng, dẫn đến dòng điện trên đường dây
truyền tải tăng, làm tăng tổn hao năng lượng trên đường dây. Mặc dù thành
phần công suất vô công gây ra tổn thất điện năng không đáng có thành nhiệt
trên dây dẫn và phụ tải trong truyền tải và tiêu thụ, nhưng nó là thành phần
cần thiết trong quá trình biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác.
Tuy nhiên, thành phần công suất vô cơng mà nguồn cấp cho tải có thể điều
chỉnh bằng cách thêm hoặc bớt các thành phần cảm kháng hoặc dung kháng
khác trong lưới trung thế hoặc nơi tiêu thụ.
Như chúng ta đã biết Công suất truyền từ nguồn đến tải luôn tồn tại 2
thành phần: Công suất tác dụng và công suất phản kháng. Công suất tác dụng
đặc trưng cho khả năng sinh ra cơng hữu ích của thiết bị, đơn vị W hoặc kW.
Công suất phản kháng không sinh ra cơng hữu ích nhưng nó lại cần thiết cho quá
trình biến đổi năng lượng, đơn vị VAR hoặc kVAR. Công suất tổng hợp cho 2
loại công suất trên được gọi là công suất biểu kiến, đơn vị VA hoặc KVA. Tỷ lệ
giữa Công suất tác dụng và Công suất biểu kiến gọi là Hệ số Công suất Cos phi
(Cosφ). Chúng ta cần nâng cao hệ số Cos phi này nhằm giảm tổn hao

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




công suất, tổn thất điện áp trên đường truyền. Việc nâng cao hệ số Cos phi
thường được thực hiện bù ngang và bù dọc với các phương pháp bù tĩnh (bù
trực tiếp, thường dùng bù trước 1 phần công suất phản kháng mà không xảy ra
dư công suất phản kháng) hoặc bù ứng động (tự động điều chỉnh hệ số cơng
suất phản kháng).
Đối với một đường dây truyền tải có chiều dài lớn (khoảng 100 km) khi
nặng tải tổn thất trên đường dây tăng, điện áp cuối đường dây giảm. Tuy nhiên
khi non tải do tồn tại điện dung ký sinh điện áp cuối đường dây tăng đáng kể.
Để khắc phục tình trạng nêu trên Cơng ty Điện lực Bắc Kạn đang đầu tư
lắp đặt thử nghiệm MBA tăng áp ở gần cuối đường dây trung thế để điều chỉnh
ổn định điện áp. Tuy nhiện việc đầu tư trên chỉ mới đem lại việc ổn định điện áp,
còn lại các thành phần công suất vô công chưa được xử lý, mặt khác việc đầu tư
MBA tăng áp rất tốn kém về kinh phí đầu, diện tích sử dụng đất cho việc lắp đặt
thiết bị và sẽ tăng một lượng tổn thất do bản thân thiết bị gây ra…
Xuất phát từ những lý do trên tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế thiết
bị bù hạ thế ổn định điện áp lưới điện” để làm vấn đề nghiên cứu cho mình.

Mục tiêu nghiên cứu
- Mục tiêu chung
Đề tài này đặt mục tiêu chính là nâng cao hệ số cơng suất, giảm tổn thất,
ổn định điện áp làm việc cho lưới điện.
- Mục tiêu cụ thể
Thiết kế hệ thống bù công suất phản kháng với cấu trúc kết hợp giữa bù
có cấp và vô cấp cho một tuyến đường dây hạ thế tại tỉnh Bắc Kạn;
Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học
Vận dụng kiến thức cơ bản, cơ sở, chuyên môn để đề xuất các giải pháp
bù công suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số công suất, giảm tổn thất, ổn
định điện áp lưới truyền tải điện năng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




- Ý nghĩa thực tiễn
Phân tích đánh giá các giải pháp kỹ thuật để xây dựng các hệ thống điều
chỉnh công suất phản kháng trên lưới điện trung thế tỉnh Bắc Kạn và định
hướng phát triển xây dựng cho lưới điện toàn Tập đoàn Điện lực Việt Nam
trong những năm tiếp theo.
Dự kiến các kết quả đạt được
Hệ thống bù cơng suất phản kháng với cấu trúc bù có cấp; hệ thống bù
công suất phản kháng với cấu trúc kết hợp giữa bù có cấp và vơ cấp; thuyết
minh ngun lý hoạt động của các hệ thống đề xuất; tính toán các tham số cơ
bản của hệ thống bù ứng với một đối tượng cụ thể; mơ hình hóa hệ thống, mô
phỏng, hiệu chỉnh, đánh giá chất lượng; so sánh kinh tế, kỹ thuật giữa phương
án truyền thống và phương án đề xuất.
Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết
Sử dụng các kiến thức cơ bản, cơ sở, chuyên ngành cho các phân tích,
thiết kế, tính tốn.
Kết quả thiết kế, tính tốn được kiểm chứng, đánh giá qua mơ phỏng sử
dụng phần mềm chuyên dụng hiện đại.
Phân tích đánh giá và hệ thống hóa các cơng trình nghiên cứu được công
bố thuộc lĩnh vực liên quan: bài báo, sách tham khảo, tài liệu hướng dẫn.

- Nghiên cứu thực tiễn
Nghiên cứu phương pháp bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công
suất mới cho lưới điện truyền tải bằng cách bù điện kháng hoặc bù điện dung
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
-

Lưới điện 35kV do Công ty Điện lực Bắc Kạn đang quản lý. (đường

dây 35kV, lộ 371, E26.1)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN




Cấu trúc của luận văn
Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế thiết bị bù hạ thế ổn định điện áp lưới

điện”.
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm 3 chương:
Chương 1: Hiện trạng lưới điện tỉnh Bắc Kạn các tồn tại trong vận hành
Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan đến nội dung nghiên cứu.
Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống bù CSPK

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN TỈNH BẮC KẠN CÁC TỒN
TẠI TRONG VẬN HÀNH

1.1.

Nguồn điện cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn
Các nguồn thủy điện vừa và nhỏ
Hiện tại trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn có 3 nhà máy thủy điện đang vận hành

đấu nối ở cấp điện áp 35kV gồm: NMTĐ Tà Làng (huyện Ba Bể), NMTĐ
Thượng Ân (huyện Ngân Sơn) và NMTĐ Nậm Cắt (huyện Bạch Thông). Các
nhà máy thủy điện có tổng cơng suất 10,1 MW, cụ thể công suất các NMTĐ
được thống kê trong bảng 1.1.
Bảng 1.1 Cơng suất các NMTĐ hiện có tỉnh Bắc Kạn
STT

Tên NMTĐ

1

Tà Làng

2

Thượng Ân

3

Nậm Cắt
Tổng
(Nguồn: Công ty Điện lực Bắc Kạn 2018)

1.1.2 Nguồn trạm 110kV
Lưới trung áp tỉnh Bắc Kạn được cấp điện từ 02 trạm biến áp 110kV với
tổng công suất đặt 75MVA, cụ thể:
Trạm 110kV Bắc Kạn (E26.1) có cơng suất 2x25MVA-110/35/22kV cấp
điện cho TP.Bắc Kạn, huyện Bạch Thông, Chợ Mới, Na Rì, Ngân Sơn, Ba Bể
và Pác Nặm thơng qua 06 lộ đường dây 35kV và 03 lộ đường dây 22kV.
Trong điều kiện bình thường với phụ tải hiện có, máy T1-25MVA cấp điện
cho phía 35kV với Pmax khoảng 23,3MW, máy T2-25MVA cấp điện cho phía
22kV với Pmax khoảng 13,3.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN




Trạm 110kV Chợ Đồn (E26.2) có cơng suất 1x25MVA- 110/35/22kV cấp
điện cho các phụ tải thuộc huyện Chợ Đồn thông qua 05 lộ đường dây 35kV
hiện tại trạm mang tải với Pmax khoảng 11,7MW.
Chi tiết mang tải các trạm biến áp 110kV trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn được
trình bày trong bảng 1.2.
Bảng 1.2 Hiện trạng mang tải trạm biến áp 110kV trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn
TT

Tên trạm
Bắc Kạn (E26.1)
T1

1

Bắc Kạn (E26.1)
T2

2

Chợ Đồn (E26.2)

* Nhận xét nguồn điện 110kV cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn
Theo số liệu vận hành, các trạm 110kV cấp điện cho tỉnh Bắc Kạn hiện
tại chưa đầy tải, tuy nhiên trong giai đoạn tới khi các khu, cụm công nghiệp,
các nhà máy khai thác, chế biến quặng, khoáng sản… đi vào hoạt động ổn
định, kết quả dự báo phụ tải tăng trưởng đáng kể, sẽ cần bổ sung thêm nguồn
công suất các trạm 110kV để đáp ứng đầy đủ và chất lượng cho yêu cầu hoạt
động của phụ tải.
1.2 Lưới điện
1.2.1 Thống kê lưới điện hiện trạng
Hệ thống lưới trung áp cung ứng điện trên địa bàn tỉnh hiện tại đang
vận hành ở cấp điện áp 35kV và 22kV. Riêng hệ thống lưới điện áp 22kV cấp
điện chủ yếu cho TP. Bắc Kạn,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Khối lượng đường dây trung áp ngành điện quản lý chiếm tỷ lệ rất lớn
(97,1%), khách hàng quản lý chỉ chiếm 2,9%. Trong đó chủ yếu là đường dây
35kV chiếm 96,4% khối lượng đường dây trung áp. Đường dây 22kV chỉ có ở
TP.Bắc Kạn, tồn bộ đường dây 22kV đều đã được xây dựng và cải tạo theo tiêu
chuẩn 22kV, tỷ lệ hạ ngầm lưới điện trung áp không đáng kể chủ yếu là 22kV.

Trạm biến áp phân phối toàn tỉnh có 1.036 trạm với 1.036 máy và tổng
dung lượng 169,135kVA.Với đặc thù là một tỉnh miền núi dân cư phân bố
phân tán, không đồng đều, mật độ phụ tải thấp, nêncông suất các trạm biến áp
phân phối của ngành điện thường thấp bình qn chỉ có 104,0kVA/trạm.
Trạm biến áp vận hành 35/0,4kV chiếm tỷ trọng lớn trên 89,7% tổng số
trạm biến áp toàn tỉnh. Trạm biến áp vận hành 22/0,4kV hiện chỉ có ở TP.Bắc
Kạn,
Lưới điện hạ áp trên địa bàn tồn tỉnh đạt 2.029 km trong đó chủ yếu là
dây bọc (98%) còn lại là dây trần và cáp ngầm chiếm không đáng kể.
Tổng hợp số liệu thống kê khối lượng lưới điện hiện có trên địa bàn
tỉnh Bắc Kạn trong bảng 1.3.
Bảng 1.3 Thống kê khối lượng lưới hiện có trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn
Số

Nội dung

TT
I

Đường dây cao áp
110kV

II

TBA 110kV

1

MBA 110kV

2

Dung lượng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN


Số

Nội dung

TT
III

Đường dây trung áp

1

Lưới 35kV

2

Lưới 10kV

3

Lưới 22kV

IV

Đường dây hạ áp

V

TBA phân phối (tổng)

1

TBA 35kV/0,4kV

2

TBA 22/0,4kV

3

Tổng dung lượng

4

Dung lượng TBA 35kV

5

Dung lượng TBA 22kV

VI

MBA tự ngẫu AT 35

VI.1

Dung lượng
Tụ bù

VII

Tổng dung lượng
Trung áp 22kV

1

Dung lượng
Trung áp 35kV

2

Dung lượng
Hạ áp

3

Dung lượng


VIII

Máy cắt Recloser

IX

Tủ RMU 24kV

X

Chỉ báo sự cố

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN


1.2.2 Tình hình vận hành hệ thống lưới phân phối
Các đường dây trung áp trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn tiết diện đường trục
chủ yếu là AC95. Hiện tại, chưa có tuyến nào bị quá tải. Một số tuyến có
chiều dài đường trục lớn (lộ 371, lộ 373 trạm 110 kV Bắc Kạn) nên tổn thất
cao. Nhìn chung độ tin cậy cung cấp điện chưa tốt do lưới vận hành chủ yếu
là hình tia, độc đạo nên ít có khả năng hỗ trợ cung cấp điện. Tổng hợp hiện
trạng mang tải các tuyến đường dây trung áp trong bảng 1.4.
Bảng 1.4 Mang tải các tuyến đường dây trung áp
Tên đường

STT

dây
1

Lộ 371

2

Lộ 372

3

Lộ 373

4

Lộ 374

5

Lộ 376

6

Lộ 378

7

Lộ 471

8

Lộ 472

9

Lộ 474

10

Lộ 371

11

Lộ 373

12

Lộ 375

13

Lộ 377

14

Lộ 379


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin


1.2.3 Tình hình vận hành lưới phân phối lộ 371, trạm E26.1
Đường dây 35kV lộ 371, E26.1 có tổng chiều dài 555,5km, trong đó
đường dây trục chính (tính từ trạm 110kV Bắc Kạn đến TBA Khau Bang, xã
Bằng Thành, huyện Pắc Nặm) 105,1km, các nhánh rẽ 602,1km dây dẫn chủ
yếu sử dụng dây nhơm lõi thép có tiết diện 120mm2, 95mm2, 70mm2, 50mm2
Hiện tại đường dây đang cấp điện cho phụ tải toàn huyện Pác Nặm, huyện
Ngân Sơn, phần lớn phụ tải các xã của huyện Ba Bể và một số xã của huyện

Bạch Thông (các xã Nguyên Phúc, Cẩm Giàng, Sỹ Bình, Vũ Muộn, Cao Sơn,
Phương Linh, Tú Trĩ, Vị Hương và Thị trấn Phủ Thông). Lộ đường dây được kết
nối mạch vòng cấp điện hỗ trợ với lộ 371, E26.2, lộ 373, 376 E26.1.

Tổng hợp khối lượng vận hành đường dây trung áp lộ 371, E26.1 trong
bảng 1.5.
Bảng 1.5 Tổng hợp khối lượng vận hành đường dây trung áp lộ 371, E26.1
Số
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Nội dung
Đường dây trung áp
ĐDK
Cáp ngầm
Đường dây hạ áp
ĐDK
Cáp ngầm
TBA 35kV/0,4kV
Dung lượng
TBA 35kV/0,4kV
Dung lượng

TBA tự ngẫu AT 35
Dung lượng
Tụ bù trung áp 35kV
Dung lượng
Tụ bù hạ thế 0,4kV
Dung lượng
Trạm cắt Recloser
Cầu dao 35kV


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thông tin – ĐHTN


1.3 Một số tồn tại và các phương pháp nâng cao chất lượng điện
năng cho lưới phân phối lộ 371, trạm E26.1 đã thực hiện
1.3.1 Các tồn tại trong việc nâng cao chất lượng điện năng
Thông qua các thông số vận hành của nguồn và lưới điện phân phối trên
địa bàn tỉnh Bắc Kạn được cập nhật chi tiết ta nhận thấy mặc dù Công ty Điện
lực Bắc Kạn thực hiện nhiều biện pháp nâng cao hệ số công suất truyền tải cho
lộ đường dây 371, E26.1 như điều chuyển, hốn đổi các MBA cho phù hợp cơng
suất, lắp đặt các bộ tụ bù tĩnh, bù động có cấp và vơ cấp, năm 2018 thực hiện
chương trình lắp đặt thử nghiệm MBA tự ngẫu cho 02 đường dây trung thế 35kV
có chiều dài lớn nhằm nâng cao chất lượng điện áp truyền tải và giảm tổn thất
điện năng cho đường dây. Tuy nhiên các biện pháp nêu trên cịn có những nhược
điểm chưa tối ưu được việc nâng cao hệ số công suất như:

-

Phương pháp nâng cao chất lượng điện năng bằng bù tĩnh thường xảy

ra việc bù thừa hoặc bù thiếu;
-

Phương pháp nâng cao chất lượng điện năng bằng phương pháp lắp đặt

MBA tự ngẫu chi phí đầu tư cao, vận hành phức tạp và chưa nâng cao được hệ

số công suất truyền tải.
1.3.2 Các phương pháp bù công suất phản kháng nâng cao hệ số công suất

đã thực hiện



(a) Các phương pháp bù CSPK nâng cao hệ số CS truyền thống
Phương pháp nâng cao hệ số cos tự nhiên

Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa là tìm các biện pháp để hộ tiêu thụ điện

giảm bớt được lượng CSPK mà chúng cần có ở nguồn cung cấp. Thay những
động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng những động cơ có cơng suất
nhỏ hơn: Khi làm việc bình thường động cơ tiêu thụ cơng suất phản kháng:
=

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN


Công suất phản kháng khi không tải (chiểm tỷ lệ 60 ÷ 70 % so với Qđm) và
có thể xác định theo cơng thức:
≈ √3

đ

- dịng điện khơng tải của động cơ.

- hệ số mang tải của động cơ.
∆

đ

=

đ

- lượng gia tăng công suất phản kháng khi động cơ mang tải định mức so với khi không tải.

∆

=

đ

Với

đ

đ

- hiệu suất của động cơ khi mang tải định mức.

(2.4)
= 0.65; cosϕ
sin =

Do đó ta thấy rằng

cũng giảm.

giảm → cos

đ

Ví dụ: Một động cơcos = 0.8 khi = 1; cosφ = 0,65 khi = 0,51 khi = 0.3

Khi có động cơ khơng đồng bộ làm việc non tải phải dựa vào mức độ tải để quyết định
việc thay thế. Kinh nghiệm vận hành cho thấy rằng: < 0.45 việc thay thế bao giờ cũng có lợi.
> 0.7 việc thay thế sẽ khơng có lợi.

0.45 < < 0.7 việc có tiến hành thay thế phải dựa trên việc so sánh kinh tế. Giảm điện áp đặt vào động cơ thường xuyên làm
việc non tải: Thực hiện

giảm áp khi khơng có điều kiện thay thế động cơ công suất nhỏ hơn. Công
suất phản kháng cho động cơ KĐB:

=

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN