Luận văn thạc sĩ phân tích, tính toán bù công suất phản kháng và ổn định điện áp lưới điện 110 kv tỉnh gia lai

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------

TRẦN ANH TÚ

PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN
BÙ CƠNG SUẤ PHẢN KHÁNG VÀ
ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LƢỚI ĐIỆN 110 kV TỈNH GIA LAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng - Năm 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------

TRẦN ANH TÚ

PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN
BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ
ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LƢỚI ĐIỆN 110 kV TỈNH GIA LAI

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 85202001

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. LÊ KIM HÙNG

Đà Nẵng - Năm 2020


i

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành cơng trình này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc và kính trọng
đến GS.TS. Lê Kim Hùng đã trực tiếp hƣớng dẫn, định hƣớng khoa học trong quá
trình nghiên cứu. Thầy đã dành nhiều thời gian, chỉ bảo và hỗ trợ rất nhiều cho tơi
trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trƣờng Đại học Đà Nẵng đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho học viên trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.


ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các kết quả khoa học đƣợc trình bày trong luận văn này là
thành quả nghiên cứu của bản thân tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài và chƣa
từng xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt đƣợc là chính xác
và trung thực.

Tác giả luận văn

Trần Anh Tú


iii

PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG VÀ ỔN ĐỊNH
ĐIỆN ÁP LƢỚI ĐIỆN 110 kV TỈNH GIA LAI
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
Học viên: Trần Anh Tú
Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Khóa:37
Mã số: 85202001
Tóm tắt – Lƣới điện 110 kV Gia Lai là một phần quan trọng trong hệ thống lƣới điện miền
Trung. Hiện nay, vấn đề đang đặt ra là làm sao cho chất lƣợng điện năng cung cấp cho khách hàng
luôn đảm bảo trong phạm vi cho phép, đồng thời phải giảm tổn thất công suất (∆P) trên lƣới điện
110kV ở mức thấp nhất nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cho ngành điện. Nghiên cứu đã sử dụng phần
mềm PSS/E để phân tích và đánh giá hiện trạng lƣới điện 110kV Gia lai dựa trên các thông số thực tế.
Từ kết quả cho thấy tổn thất điện năng còn cao, điện áp tại các nút vẫn nằm trong mức điện áp cho
phép ±5%, tuy nhiên đa số các nút đều có điện áp dƣới 1pu. Luận văn đƣa ra phƣơng thức vận hành
hợp lý nhƣ bù công suất phản kháng, điều chỉnh nấc phân áp nhằm giảm tổn thất điện năng, đảm bảo
chất lƣợng điện năng cũng nhƣ tính liên tục cung cấp điện.
Luận văn đã tính tốn hai trƣờng hợp bị sự cố là mất điện tổ máy ở thủy điện H Mun và sự cố
đƣờng dây Diên Hồng - Pleiku. Kết quả tính toán cho hai trƣờng hợp này cho thấy lƣới điện vẫn có
thể làm việc đƣợc nhƣng cần chú ý đến cơng suất dự phịng của hệ thống.
Từ khóa- PSS/E, ổn định hệ thống điện, chất lƣợng điện năng, bù công suất phản kháng, đặc
tính PV/QV
ANALYSIS AND CALCULATION OF RESISTIVE POWER AND
STABILITY VOLTAGE STABILITY 110 kV NETWORK IN GIA LAI
PROVINCE
Abstract- The 110 kV Gia Lai grid is an important part of the central grid system. Currently,
the question is how to ensure that the quality of electricity supplied to customers is always within the
permissible range, and at the same time reduce the power loss (∆P) on the 110kV grid to a minimum.
in order to bring about economic efficiency for the electricity industry. The study used PSS / E
software to analyze and evaluate the current status of Gia Lai 110kV grid based on actual parameters.
From the results that the power loss is still high, the voltage at the nodes is still within the permissible

voltage level of ± 5%. however most nodes have a voltage below 1pu. The thesis proposes reasonable
operating methods such as reactive power compensation, adjusting step voltage to ensure power
quality as well as continuity of power supply, while reducing power loss.
The dissertation has calculated two cases of power failure: H Mun power failure at H Mun
hydropower plant and Dien Hong - Pleiku line fault. Calculation results for these two cases show that
the grid can still work but need to pay attention to the system's redundant capacity.
Key words - PSS / E, power system stability, power quality, reactive power compensation,
PV / QV characteristics.


iv

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................................. i
LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................................................... ii
TÓM TẮT.................................................................................................................................................. iii
MỤC LỤC.................................................................................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................................................... ix
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................................................. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................................................... 1
3. Đối tƣợng, nội dung và phạm vi nghiên cứu...................................................................... 2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................................................... 2
5. Cấu trúc của luận văn.................................................................................................................. 2
CHƢƠNG 1. CÁC BIỆN PHÁP GiẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN
THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ VẤN ĐỀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP...................................................... 3
1.1. Khái niệm chung................................................................................................................................ 3
1.1.1. Tổn thất kỹ thuật.................................................................................................................... 3

1.1.2. Tổn thất điện năng phi kỹ thuật........................................................................................ 3
1.2. Quản lý nhận dạng tổn thất điện năng....................................................................................... 3
1.2.1. Xác định TTĐN thực hiện qua hệ thống công tơ đo đếm...................................... 4
1.2.2. Xác định TTĐN của lƣới điện qua tính tốn TTĐN kỹ thuật.............................. 4
1.2.3. Nhận dạng tổn thất điện năng theo các biện pháp khác.......................................... 4
1.3. Các biện pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng........................................... 4
1.3.1. Bù công suất phản kháng.................................................................................................... 5
1.3.2. Vận hành kinh tế trạm biến áp.......................................................................................... 7
1.3.3. Bù tối ƣu công suất phản kháng theo điều kiện kinh tế.......................................... 8
1.3.4. Tính tốn bù tối ƣu với phƣơng pháp phân tích động theo dịng tiền tệ.........9
1.3.5. Phƣơng pháp tính tốn bù tối ƣu.................................................................................. 10
1.3.6. Biện pháp quản lý kỹ thuật - vận hành....................................................................... 11
1.3.7. Nâng cao hệ số công suất của phụ tải.......................................................................... 12
1.3.8. San bằng đồ thị phụ tải...................................................................................................... 13
1.3.9. Chọn lựa thiết bị có cơng suất phù hợp...................................................................... 14
1.3.10. Phân phối dung lƣợng bù trong mạng các nhánh tập trung............................. 14
1.4. Khái niệm về ổn định điện áp trong hệ thống điện............................................................ 15
1.4.1. Định nghĩa............................................................................................................................. 15


v
1.4.2. Giới thiệu các đặc tính đƣờng cong để nghiên cứu ổn định điện áp...............16
1.5. Kết luận Chƣơng 1......................................................................................................................... 19
CHƢƠNG 2. PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN BÙ CƠNG SUẤT PHẢN KHÁNG
LƢỚI ĐIỆN 110kV GIA LAI......................................................................................................... 20
2.1. Tổng quan về lƣới điện 110kV Gia Lai................................................................................. 20
2.1.1. Nguồn và lƣới điện............................................................................................................ 20
2.1.2. Thực trạng lƣới điện 110kV tỉnh Gia Lai.................................................................. 21
2.2. Đánh giá tình hình tổn thất điện năng hiện tại..................................................................... 27
2.2.1. Đánh giá chung.................................................................................................................... 27

2.2.2. Ảnh hƣởng của đƣờng dây Siêu nhiệt 176/500kV Pleiku – 171/110kV
Kon Tum đến TTĐN lƣới điện 110kV............................................................................................ 28
2.2.3. TTĐN tăng thêm do vận hành các nhà máy NLTT................................................ 28
2.3. Lựa chọn phần mềm tính tốn.................................................................................................... 29
2.3.1. Chƣơng trình PSS/E (Power system simulation/engineering)..........................29
2.3.2. Chƣơng trình POWERWORLD................................................................................... 31
2.3.3. Chƣơng trình CONUS...................................................................................................... 32
2.3.4. Phân tích lựa chọn chƣơng trình tính tốn................................................................ 33
2.4. Phân tích, tính tốn bù cơng suất phản kháng lƣới điện 110kV Gia Lai...................34
2.4.1. Dữ liệu tính tốn.................................................................................................................. 34
2.4.2. Kết quả phân tích trào lƣu cơng suất.......................................................................... 37
2.4.3. Bù công suất phản kháng................................................................................................. 38
2.4.4. Bù công suất phản kháng kết hợp với điều chỉnh nấc phân áp..........................43
2.5. Kết luận Chƣơng 2......................................................................................................................... 49
CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP LƢỚI ĐIỆN
110KV GIA LAI..................................................................................................................................... 51
3.1. Sử dụng đƣờng cong pv/qv phân tích ổn định điện áp lƣới điện 110kV gia lai ở
chế độ vận hành bình thƣờng và sự cố............................................................................................ 51
3.1.1. Những nguyên nhân gây nên sự mất ổn định điện áp trong hệ thống.............51
3.1.2. Phân loại ổn định điện áp................................................................................................. 51
3.1.3. Xây dựng các đƣờng cong tính tốn........................................................................... 52
3.2. Kết quả tính tốn đƣờng cong P-V và Q-V.......................................................................... 55
3.2.1. Kết quả tính tốn đƣờng cong P-V ở chế độ vận hành bình thƣờng và sự
cố khi chƣa bù cơng suất phản kháng............................................................................................. 55
3.2.2. Kết quả tính tốn đƣờng cong P-V ở chế độ vận hành bình thƣờng và
sự cố khi bù công suất phản kháng................................................................................................... 58


vi
3.2.3. Kết quả tính tốn đƣờng cong Q-V ở chế độ vận hành bình thƣờng và sự

cố khi chƣa bù cơng suất phản kháng............................................................................................. 59
3.2.4. Kết quả tính tốn đƣờng cong Q-V ở chế độ vận hành bình thƣờng và sự
cố sau khi bù công suất phản kháng................................................................................................. 63
3.3. Kết luận Chƣơng 3......................................................................................................................... 68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................................... 69
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (BẢN SAO)


vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CĐQĐ
CĐXL
CSPK
HTĐ
MBA
NMTĐ

NLTT
QPSK
TBA
TTĐN

Chế độ quá độ
Chế độ xác lập
Công suất phản kháng
Hệ thống điện
Máy biến áp
Nhà máy thủy điện

Năng lƣợng tái tạo
Khóa dịch pha vng góc
Trạm biến áp
Tổn thất điện năng


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
2.1.
2.2.

2.3.

Thơng số đƣờng dâ

Tình hình mang tải
Lai

Tình hình mang tải
Lai

2.4.

Tổn thất điện năng

2.5.

Tổn thất cơng suất

2.6.

2.7.

Điện áp tại các nút
(pu)
Điện áp tại các nút
(pu)

2.8.

Bảng so sánh tổn th

2.9.

Vị trí nấc phân áp ở

2.10.

Vị trí các nấc phân


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1.1.

Sơ đồ đơn giản bài

1.2.

Giản đồ vector của

1.3.

Sơ đồ phân bố dun

1.4.

Mạng điện hai nút

1.5.

Không gian (V,P,Q

1.6.

Dạng đƣờng cong

1.7.

Đƣờng cong Q-V

2.1.

Sơ đồ lƣới điện 11

2.2.

Giao diện chƣơng

2.3.

Giao diện chƣơng

2.4.

Giao diện chƣơng

2.5.

Sơ đồ tính tốn lƣ

2.6.

Sơ đồ tính tốn lƣ

2.7.

Kết quả điện áp tại

2.8.

Điện áp 110kV tại

2.9.

Điện áp 22kV tại K

2.10.

Điện áp tại các nút

2.11.

Điện áp tại các nút

2.12.

So sánh điện áp ở

2.13.

2.14.

Sơ đồ dây quấn vớ
nhỏ

Sơ đồ dây quấn vớ


rộng
2.15.

Điện áp tại các nút

2.16.

Điện áp phía 22kV

2.17.

Điện áp phía 22kV


x
Số hiệu
hình
3.1.

Xây dựng đặc tính

3.2.

Các thiết lập để xâ

3.3.

Các thiết lập để xâ

3.4.

Đặc tính P-V tại cá

3.5.

Đặc tính P-V tại cá

3.6.

3.7.
3.8.
3.9.

Đặc tính P-V tại cá
Hồng

Đặc tính P-V tại cá

Hồng và có sự tham

Đặc tính P-V tại cá

Đặc tính P-V tại cá

và bù cơng suất ph

3.10.

Đặc tính Q-V Diên

3.11.

Đặc tính Q-V Chƣ

3.12.

Đặc tính Q-V Ayun

3.13.

Đặc tính Q-V Chƣ

3.14.

Đặc tính Q-V Man

3.15.

Đặc tính Q-V Đức

3.16.

Đặc tính Q-V Chƣ

3.17.

Đặc tính Q-V Diên

3.18.

Đặc tính Q-V Chƣ

3.19.

Đặc tính Q-V Ayun

3.20.

Đặc tính Q-V Chƣ

3.21.

Đặc tính Q-V Man


3.22.

Đặc tính Q-V Đức

3.23.

Đặc tính Q-V Chƣ


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời gian vừa qua, hệ thống điện Việt Nam đã có những bƣớc phát triển
vƣợt bậc nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế và xã hội của đất nƣớc. Hàng loạt
các cơng trình điện ở các cấp điện áp 500kV, 220kV,110kV đƣợc xây dựng và đƣa
vào vận hành. Hệ thống điện ngày càng đƣợc mở rộng cả về qui mô và tính phức tạp
nhằm đảm bảo cung cấp điện năng cho khách hàng.
Lƣới điện 110kV Gia Lai là một phần quan trọng trong hệ thống lƣới điện miền
Trung. Hiện nay, vấn đề đang đặt ra cho ngành điện nói chung và Đội quản lí vận hành

lƣới điện cao thế Gia Lai nói riêng là làm sao cho chất lƣợng điện năng cung cấp cho
khách hàng luôn đảm bảo trong phạm vi cho phép, đồng thời phải giảm tổn thất công
suất (∆P) trên lƣới điện 110kV ở mức thấp nhất nhằm đem lại hiệu quả kinh tế cho
ngành điện. Cùng với sự phát triển của kinh tế và nhu cầu xã hội, phụ tải của lƣới điện
110kV Gia Lai ngày càng tăng cao. Năm 2018, lƣới điện 110kV Gia Lai đã bổ sung
hai trạm biến áp 110kV Chƣ Pƣh và Krông Pa với tổng công suất 65 MVA, nâng tổng
số trạm 110kV thuộc Đội quản lí vận hành lƣới điện cao thế Gia Lai quản lý là 11
trạm biến áp 110kV. Từ khi lắp đặt thêm hai trạm biến áp 110kV trên vào lƣới điện
110kV Gia Lai cho đến nay chƣa có một khảo sát nào đánh giá mức độ vận hành lƣới
110kV cũng nhƣ đƣa ra các phƣơng án vận hành dự phịng khi có sự cố xảy ra. Mặc
khác, vấn đề tổn thất công suất, tổn thất điện năng là quan trọng trong lƣới điện, hiện
nay tổn thất và vấn đề điện áp lƣới chƣa đảm bảo chỉ tiêu do những nguyên nhân nhƣ
cấu trúc lƣới điện chƣa đảm bảo, sự mang tải của các đƣờng dây không đều nhau,
phụ tải điện thƣờng xuyên có thay đổi.
Ðể giải quyết vấn đề này, đề tài “Phân tích, tính tốn bù công suất phản
kháng và ổn định điện áp lƣới điện 110kV tỉnh Gia Lai” sẽ nghiên cứu, phân tích,
tính tốn, đánh giá tình hình tổn thất cơng suất, tổn thất điện năng, ổn định điện áp
hiện tại để từ đó đề xuất phƣơng thức vận hành thích hợp nhằm mang lại nhiều lợi ích
thiết thực nhƣ: Giảm tổn thất điện năng trên lƣới, giảm tổn thất công suất, đảm bảo
chất lƣợng điện năng và đây là việc làm rất cần thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Hệ thống đƣợc các giải pháp giảm tổn thất điện năng và cơ sở lý thuyết của bù
công suất phản kháng.
Sử dụng phần mềm để phân tích và lựa chọn vị trí bù và dung lƣợng bù công
suất phản kháng để giảm tổn thất công suất, tổn thất điện năng và ổn định điện áp khi
vận hành.


2
- Sử dụng phần mềm PSS/E để tính tốn ổn định động cho hệ thống điện.

3. Đối tƣợng, nội dung và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Ðối tƣợng nghiên cứu của đề tài là nguồn và lƣới điện 110kV thuộc Đội quản lí
vận hành lƣới điện cao thế Gia Lai .
3.2. Nội dung và phạm vi nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu các giải pháp giảm tổn thất điện năng.
Đánh giá tình hình TTĐN, chất lƣợng điện áp tƣơng ứng với hiện trạng vận
hành lƣới điện
- Sử dụng phần mềm phân tích, lựa chọn vị trí bù và dụng lƣợng bù cho
lƣới
điện 110kV Gia lai để giảm TTĐN, cải thiện điện áp phía 110kV và điều chỉnh nấc
phân áp của các máy biến áp để cải thiện điện áp phía 22kV.
Đánh giá ổn định của lƣới điện dựa trên các đƣờng cong P-V, Q-V khi sự cố
lƣới điện nhƣ sự cố nhà máy thủy điện H’Mun, sự cố đƣờng dây 110kV Pleiku –
Diên Hồng để lựa chọn phƣơng thức vận hành dự phòng hợp lý lƣới điện 110kV.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu sau:
Phƣơng pháp thống kê: Thu thập các số liệu về nguồn và lƣới điện 110kV tỉnh
Gia Lai.
Phƣơng pháp phân tích tổng hợp: Sử dụng phần mềm để phân tích các số liệu
thu thập đƣợc, trên cơ sở đó tổng hợp và đề xuất giải pháp vận hành phù hợp .
5. Cấu trúc của luận văn
+ Mở đầu.
+ Chƣơng 1: Các biện pháp giảm tổn thất công suất, tổn thất điện năng và vấn
đề ổn định điện áp.
+ Chƣơng 2: Phân tích, tính tốn bù cơng suất phản kháng lƣới điện 110kV tỉnh
Gia Lai.
+ Chƣơng 3: Phân tích đánh giá ổn định điện áp lƣới điện 110kV Gia
Lai. + Kết luận và kiến nghị.
+ Tài liệu tham khảo.

3

CHƢƠNG 1
CÁC BIỆN PHÁP GiẢM TỔN THẤT CÔNG SUẤT, TỔN THẤT ĐIỆN
NĂNG VÀ VẤN ĐỀ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP
1.1. Khái niệm chung
Ngày nay, điện năng trở thành dạng năng lƣợng không thể thiếu trong các lĩnh
vực của đời sống và sản xuất. Đi đôi với việc tăng cƣờng sản xuất điện năng phục vụ
đời sống là vấn đề truyền tải điện để đƣa điện năng từ nhà máy điện đến phụ tải tiêu
thụ điện. Trong vận hành hệ thống điện, nhiệm vụ giảm tổn thất công suất và tổn thất
điện năng là một trong những khâu quan trọng nhất để nâng cao hiệu quả kinh tế. Khi
phân tích tổn thất điện năng, ta cần phải phân loại tổn thất. Trong vận hành khai thác
mạng điện có hai loại tổn thất công suất là tổn thất kỹ thuật và tổn thất phi kỹ thuật
(tổn thất kinh doanh).
1.1.1. Tổn thất kỹ thuật
Tổn thất điện năng kỹ thuật là tiêu hao điện năng tất yếu xảy ra trong quá trình
truyền tải và phân phối điện. Do dây dẫn, máy biến áp, thiết bị trên lƣới đều có trở
kháng, khi dịng điện chạy qua gây tiêu hao điện năng do phát nóng MBA, dây dẫn và
các thiết bị điện; ngoài ra đƣờng dây dẫn điện cao áp từ 110 kV trở lên cịn có tổn thất
vầng quang; dòng điện qua cáp ngầm, tụ điện cịn có tổn thất do điện mơi, đƣờng dây
điện đi song song với đƣờng dây khác nhƣ dây chống sét, dây thơng tin... có tổn hao
điện năng do hỗ cảm [1],[2].
Tổn thất kỹ thuật không thể triệt tiêu đƣợc, mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ hợp
lý hoặc cho phép.
1.1.2. Tổn thất điện năng phi kỹ thuật
Tổn thất điện năng phi kỹ thuật hay còn gọi là TTĐN thƣơng mại là do tình
trạng vi phạm trong sử dụng điện nhƣ: Lấy cắp điện dƣới nhiều hình thức (câu móc
điện trực tiếp, tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng, gây hƣ hỏng, chết cháy

công tơ, các thiết bị mạch đo lƣờng ... ); do chủ quan của ngƣời quản lý khi công tơ
chết, cháy 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… dẫn đến điện năng bán
cho khách hàng đo đƣợc qua hệ thống đo đếm thấp hơn so với điện năng khách hàng
sử dụng [1], [2].
Ngồi ra các tính tốn dung lƣợng bù không hợp lý, khi chọn thiết bị, xây dựng
lƣới điện chƣa phù hợp cũng có ảnh hƣởng đến tổn thất này.
1.2. Quản lý nhận dạng tổn thất điện năng
Xác định tổn thất khu vực và nhận dạng tổn thất điện năng (TTĐN) đƣợc xem là
biện pháp quan trọng nhằm giúp cho ngƣời quản lý nhận biết rõ TTĐN ở khu vực nào,


4
do kỹ thuật hay kinh doanh để có biện pháp xử lý. Các phƣơng pháp xác định TTĐN
gồm:
1.2.1. Xác định TTĐN thực hiện qua hệ thống công tơ đo đếm
Các đơn vị thu thập số liệu điện năng nhận vào lƣới điện và điện năng giao đi từ
lƣới điện. Tính tốn TTĐN thực hiện:
ΔA=AN–AG
Trong đó:
- ΔA là tổn thất điện năng trên lƣới điện đang xét (kWh).
- AN là tổng điện nhận vào lƣới điện (kWh)
- AG là tổng điện giao đi từ lƣới điện (kWh)
1.2.2. Xác định TTĐN của lưới điện qua tính tốn TTĐN kỹ thuật
Các đơn vị thực hiện tính tốn TTĐN qua các thơng số lƣới điện và phƣơng
thức vận hành để nhận dạng đƣợc TTĐN kỹ thuật của lƣới điện thuộc phạm vi đơn vị
quản lý ở mức nào để trên cơ sở đó có biện pháp phù hợp giảm TTĐN. TTĐN kỹ
thuật đƣợc xác định theo cơng thức:
ΔA = ΔP0.T + ΔPmax.T.Kđt
Trong đó:

- ΔA tổn thất điện năng trong giai đoạn đang xét (kWh).
- ΔPo Tổn thất công suất không tải (kW).
- ΔPmax tổn thất công suất ứng với công suất cực đại của lƣới điện (kW).
-

T là thời gian tính tốn của giai đoạn xem xét TTĐN (giờ).
Kđt hệ số đồ thị phụ tải ảnh hƣởng đến TTĐN trong giai đoạn tính tốn.

1.2.3. Nhận dạng tổn thất điện năng theo các biện pháp khác
Đơn vị quản lý dựa vào kết quả tính tốn TTĐN thực hiện qua đo đếm và TTĐN
kỹ thuật qua tính tốn để thực hiện đánh giá mức độ cao, thấp của TTĐN từng cấp
điện áp (cao áp, trung áp, hạ áp), từng khu vực lƣới điện, từng xuất tuyến trung áp,
từng trạm biến áp phụ tải. So sánh giữa TTĐN kỹ thuật qua tính tốn với với kết quả
tính toán TTĐN qua đo đếm để đánh giá mức độ hợp lý hay bất hợp lý giữa hai kết
quả tính tốn kỹ thuật và tính tốn qua đo đếm, từ đó tìm ra các ngun nhân của sự
bất hợp lý và đề ra đƣợc các biện pháp giảm TTĐN hiệu quả, đúng khu vực, đúng cấp
điện áp, đúng xuất tuyến, đúng trạm biến áp có sự bất thƣờng về TTĐN.
1.3. Các biện pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng
Các biện pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng trong mạng điện có
thể chia thành 2 nhóm:
Nhóm 1: Các biện pháp địi hỏi vốn đầu tƣ gồm có:
- Nâng cao điện áp định mức của lƣới điện nếu thấy phụ tải tăng trƣởng mạnh
về


5
giá trị cũng nhƣ khoảng cách, với cấp điện áp cũ không đáp ứng đƣợc.
- Bù kinh tế trong mạng điện phân phối bằng tụ điện.
- Hoàn thiện cấu trúc lƣới.
Cải tiến kết cấu và dùng vật liệu chất lƣợng cao để sản xuất các thiết bị điện có

tổn thất nhỏ.
Nhóm 2. Các biện pháp khơng địi hỏi vốn đầu tƣ gồm có:
- Điều chỉnh điện áp vận hành ở mức cao nhất có thể.
Phân bố tối ƣu cơng suất phản kháng trong hệ thống điện làm cho dịng cơng
suất phản kháng vận chuyển hợp lý trên các đƣờng dây cho tổn thất nhỏ.
Nâng cao hệ số công suất cosφ của bản thân các thiết bị dùng điện trong công
nghiệp.
- Vận hành kinh tế các trạm biến áp.
- Giảm độ không đối xứng giữa các pha của mạng hạ áp.
- Vận hành kinh tế mạng điện trung, hạ áp nếu cấu trúc lƣới cho phép.
Chọn đúng công suất máy biến áp phù hợp với yêu cầu của phụ tải, tránh hiện
tƣợng máy biến áp quá non tải.
- Kiểm tra bảo dƣỡng thƣờng xuyên mạng điện.
Sau đây là một số phƣơng pháp cụ thể:
1.3.1. Bù công suất phản kháng
Từ thực tế ta nhận thấy rằng phần lớn các phụ tải của mạng điện là các động cơ
không đồng bộ và các MBA. Chính các thiết bị này tiêu thụ nhiều Q. Điều này dẫn đến
trên các đƣờng dây của mạng điện phải chuyên chở một lƣợng công suất phản kháng
Q lớn làm tăng các tổn thất công suất và TTĐN. Muốn giảm tổn thất công suất và
TTĐN cần giảm lƣợng Q chuyên chở trên đƣờng dây bằng cách đặt các thiết bị phát
công suất phản kháng Q (gọi là thiết bị bù) ngay tại phụ tải.
Bù công suất phản kháng trong hệ thống điện đƣợc sử dụng để đảm bảo điều
kiện cân bằng cơng suất phản kháng từ đó giảm tổn thất công suất và điện năng cũng
nhƣ điều chỉnh điện áp.
Để tối ƣu công suất bù cần xác định công suất bù và vị trí đặt bù. Mục tiêu là
tìm công suất của các thiết bị bù sao cho thỏa mãn cả điều kiện kinh tế và kỹ thuật
trong chế độ làm việc bình thƣờng của mạng điện và phụ tải. Chỉ tiêu hiệu quả kinh tế
là các chi phí quy đổi. Chỉ tiêu về kỹ thuật là các hạn chế về độ lệch điện áp, về khả
năng tải của các phần tử trong mạng điện, về công suất của các thiết bị bù.
Khi tính tốn bài tốn tối ƣu hóa cơng suất của các thiết bị bù chúng ta giả thiết

rằng:
Điện áp tại các nút trong mạng đƣợc lấy bằng điện áp định mức của mạng điện.


6
Phƣơng trình của chế độ xác lập là tuyến tính và dịng điện tại các nút là hằng số.
Khơng xét ảnh hƣởng của các thiết bị bù đến chế độ điện áp.
Không xét sự thay đổi giá của tổn thất công suất C0 khi tăng công suất của thiết
bị bù.
Giá của các thiết bị bù đƣợc lấy tỷ lệ thuận với cơng suất của chúng.
Xét bài tốn tối ƣu hóa công suất của thiết bị bù đối với sơ đồ đơn giản phía
dƣới. Đƣờng dây có điện áp định mức là: Uđm và tổng trở Z = R + jX. Cơng suất phụ
tải S2 = P2 + jQ2. Tìm cơng suất bù tối ƣu Q b của thiết bị bù đặt tại thanh góp 2 của
sơ đồ nhƣ hình 1.1.
1

S

Hình 1.1. Sơ đồ đơn giản bài toán bù tối ưu
Chi phí về thiết bị bù đƣợc xác định theo cơng thức:
Của thiết bị bù đƣợc tính theo cơng thức:
Trong đó:
- k0 : Suất đầu tƣ cho thiết bị bù ( đ/kVAr)
- Qb : Công suất của thiết bị bù (kVAr)
-P0 : Tổn thất công suất tác dụng của thiết bị bù (kW/KVAr)
- C0 : Suất chi phí về tổn thất công suất tác dụng
Tổn thất công suất tác dụng trong mạng điện sau khi bù là:

P22
P

Trong đó:

P
hầu nhƣ khơng thay đổi theo Qb, do đó chi phí về tổn thất

U
cơng suất tác dụng sau khi bù là:


(1.6)

Hàm mục tiêu :
7

Z
 k0
Q bP0 Q
b

(1.7)

CQ 2

2Qb2 RC0
Udm

(1.8)

Công suất bù tối ƣu Qbt đƣợc xác định theo điều kiện:

Z

(1.9)

Q
b

nên bù đến

Giải phƣơng trình trên ta đƣợc:

Q
bt

Khi Qbt < 0 khơng nên đặt thiết bị bù vì khơng kinh tế. Khi Qbt > Q2
khi cos = 0.95-0.97.
Bài toán tối ƣu hóa cơng suất của các thiết bị bù đối với các mạng điện phức tạp
đƣợc giải quyết tƣơng tự nhƣ trên.
Trong HTĐ hai loại thiết bị bù đƣợc sử dụng phổ biến nhất là tụ điện tĩnh và
máy bù đồng bộ, tuy nhiên tụ điện tĩnh đƣợc sử dụng nhiều hơn vì những lý do sau:
Tổn thất cơng suất tác dụng trong máy bù đồng bộ lớn hơn nhiều so với tụ điện
tĩnh: ở máy bù đồng bộ tổn thất công suất tác dụng trong một đơn vị bù là 1,3-5%, còn
ở tụ điện tĩnh chỉ khoảng 0,5%.
- Sử dụng, vận hành tụ điện tĩnh dễ dàng, linh hoạt hơn nhiều so với máy bù
đồng bộ vì ở tụ điện tĩnh khơng có bộ phận quay nhƣ ở máy bù đồng bộ. Khi bị hƣ
hỏng từng bộ phận, tụ điện tĩnh vẫn có thể làm việc đƣợc, trong lúc đó nếu máy bù
đồng bộ bị hƣ hỏng thì sẽ mất hết dung lƣợng bù. Ngồi ra tụ điện tĩnh có thể làm
việc trong mạng điện với cấp điện áp bất kỳ, còn máy bù đồng bộ chỉ làm việc với một
số cấp điện áp nhất định. Cũng cần chú ý rằng giá 1kVAr của tụ điện tĩnh ít phụ thuộc
vào cơng suất đặt và có thể coi là khơng đổi, còn giá 1kVAr của máy bù đồng bộ lại

phụ thuộc nhiều vào dung lƣợng của nó (cơng suất càng lớn giá càng rẻ).
1.3.2. Vận hành kinh tế trạm biến áp


Đối với các trạm biến áp cung cấp cho các hộ tiêu thụ loại I, II và các trạm khu
vực thƣờng có nhiều máy biến áp, các máy biến áp này có thể làm việc độc lập hoặc
song song.
Khi làm việc độc lập các máy biến áp này đƣợc nối vào một phân đoạn thanh
góp riêng biệt. Vì vậy giảm đƣợc dòng ngắn mạch sau các máy biến áp, do đó giảm
nhẹ sự làm việc của thiết bị và các dụng cụ đóng cắt. Nhƣng chế độ làm việc độc lập
của các máy biến áp không kinh tế so với chế độ làm việc song song.
Chế độ kinh tế nhất của các máy biến áp tƣơng ứng với phụ tải, tỷ lệ với công


8
suất định mức của chúng. Sự phân phối kinh tế của các phụ tải giữa các máy biến áp đạt
đƣợc trong trƣờng hợp nếu nhƣ các thông số của chúng giống nhau nhƣng điều này
không đạt đƣợc trong thực tế. Các máy biến áp kiểu khác nhau cho phép làm việc song
song nếu nhƣ tỷ số các công suất của chúng không lớn hơn 1:3. Các điện áp ngắn mạch
khác nhau không lớn hơn 10%, các điện áp của các đầu điều chỉnh khác nhau không lớn
hơn 0.5% và các tổ nối của các cuộn dây giống nhau. Khi đó phụ tải của các máy biến áp
sẽ khác phụ tải kinh tế một ít do xuất hiện các dịng điện cân bằng.

Tổn thất công suất tác dụng trong máy biến áp gồm có tổn thất trong lõi thép và
trong các cuộn dây trong máy biến áp, ở các chế độ phụ tải lớn tổn thất công suất
trong các cuộn dây lớn hơn nhiều so với tổn thất trong lõi thép, còn trong chế độ phụ
tải nhỏ tổn thất trong lõi thép lớn đáng kể so với tổn thất trong các cuộn dây của máy
biến áp. Do đó để giảm tổn thất công suất và điện năng cần phải cắt một phần các máy
biến áp làm việc song song khi các phụ tải nhỏ.
Giả sử trạm có hai máy biến áp giống nhau và công suất của mỗi máy là Sđm.

Khi hai máy biến áp làm việc song song thì tổn thất công suất tác dụng trong trạm là
[2]:
(1.10)

Khi cắt một máy biến áp thì tổn thất cơng suất trong trạm là:
(1.11)

PPP

Trong đó:
- P0: tổn thất cơng suất trong lõi thép máy biến áp
- Pn : tổn thất công suất khi ngắn mạch
Từ đó ta nhận thấy rằng nếu nhƣP1 <P2 thì khi cắt một máy biến áp sẽ hợp
lý về kinh tế nghĩa là:
(1.12)

PP

Từ biểu thức trên suy ra:
S < Sđm
Bất đẳng thức trên là điều kiện để cắt một máy biến áp trong trạm có hai máy
biến áp.


Khi trong trạm có m máy biến áp làm việc song song thì khi cắt một trong các
máy biến áp sẽ hợp lý về kinh tế nếu nhƣ thỏa mãn điều kiện S < Sđm .
1.3.3. Bù tối ưu công suất phản kháng theo điều kiện kinh tế


9

Theo dự báo của tổng sơ đồ VII thì ngành điện vẫn cịn thiếu điện, cả cơng suất
tác dụng và công suất phản kháng. Mặc khác, hiện nay nhiều nhà máy ngồi ngành
điện, vì lợi ích cục bộ, chủ yếu phát công suất tác dụng lên lƣới, gây thiếu hụt công
suất phản kháng rất lớn cho hệ thống. Trong thời gian gần đây, dƣ luận quan tâm nhất
là vấn đề thiếu điện và tăng giá điện. Để góp phần giải quyết hai vấn đề này, ngành
điện đang tích cực bù công suất phản kháng.
Bù công suất phản kháng sẽ tăng công suất phát cho các nhà máy điện, tăng khả
năng tải cho các phần tử mang điện, giảm tổn thất cơng suất góp phần khắc phục thiếu
điện.
Bù cơng suất phản kháng sẽ giảm chi phí đầu tƣ nguồn và nâng cấp lƣới điện,
giảm tổn thất điện năng góp phần bình ổn giá điện.
Thực tế vận hành thì bù trung áp nhiều hơn phía hạ áp, tủ tụ bù hạ áp chƣa hợp
lý về dung lƣợng và phân chia các module tụ, chƣơng trình PSS/ADEPT tính tốn bù
cơng suất phản kháng chƣa có cơ sở dữ liệu và các chỉ số kinh tế để tính tốn, đánh
giá hiệu quả bù; đồng thời chƣơng trình tính tốn bù phía hạ áp có độ chính xác chƣa
cao.
1.3.4. Tính tốn bù tối ưu với phương pháp phân tích động theo dịng tiền tệ
Trong đầu tƣ và vận hành đều có những khoản chi phí và những khoản thu nhập
xảy ra ở những thời điểm khác nhau trong một khoảng thời gian dài, các khoản chi,
thu đó đƣợc gọi là dịng tiền tệ. Tính tốn bù tối ƣu liên quan đến cả vấn đề về kinh tế
do vậy xét đến chi phí đầu tƣ tại các thời điểm khác nhau cững cần đƣợc xét đến. Và
cơ sở phƣơng pháp là:
Gọi N là số thời đoạn trong kỳ phân tích, r% là chiết khấu tính tốn, i% là chỉ số
lạm phát, P là tổng số tiền ở mốc thời gian quy ƣớc nào đó đƣợc gọi là hiện tại, F là
tổng số tiền ở mốc thời gian quy ƣớc nào đó đƣợc gọi là tƣơng lai. Xây dựng đƣợc
công thức quan hệ giữa F và P:

F



N


P.

n1



P
N

 1 i2

Thành phần là



 1 r

F.

n1

để quy đổi giá trị tƣơng lai F về giá trị hiện tại P. Thành

phần này là một đại lƣợng thời gian tƣơng đƣơng quy đổi thời gian về thời gian hiện
tại.



