1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Trong những năm gần đây, do sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế, tốc độ
công nghiệp hoá tăng nhanh, nhu cầu về điện năng ngày càng lớn đòi hỏi ngành Điện
phải đi trước một bước để tạo cơ sở cho sự phát triển của nền kinh tế. Để đáp ứng yêu
cầu cung cấp điện cho việc đẩy mạnh quy hoạch, chỉnh trang và mở rộng diện tích đô
thị của thành phố Đà Nẵng trên địa bàn quận Cẩm Lệ và huyện Hòa Vang trong những
năm qua đã làm cho phụ tải tăng nhanh, lưới điện ngày càng được mở rộng, hiện đại
hóa và phức tạp hơn. Ngành Điện thành phố Đà Nẵng, đặc biệt là Điện lực Cẩm Lệ
phải thực hiện những kế hoạch phát triển nguồn và lưới phù hợp với nhu cầu của phụ
tải và cải tạo nâng cấp những khu vực hiện có, đề ra những biện pháp vận hành hiệu
quả để nâng cao chất lượng điện,cải thiện sóng hài trên lưới điện, tăng công suất truyền
dẫn để có thể đáp ứng ngày càng tốt hơn những đòi hỏi ngày càng cao về sản lượng
cũng như chất lượng điện đồng thời tiết kiệm chi phí, giảm tổn thất và nâng cao hiệu
quả kinh tế cung cấp và sử dụng điện.
Với đặc thù riêng của lưới điện thành phố Đà Nẵng là Điện lực quận Cẩm Lệ
quản lý, cung cấp điện trên địa bàn khá đa dạng, trải dài từ thành thị, nông thôn đến
vùng núi cao hiểm trở, dân cư sinh sống thưa thớt nên tổn thất lớn trên lưới điện là điều
khó tránh khỏi.
Dựa trên cơ sở nghiên cứu lưới điện phân phối hiện tại của Điện lực Cẩm Lệ, từ
đó đề xuất các giải pháp vận hành tối ưu là biện pháp góp phần tiết kiệm điện, tiết kiệm
tài chính cho ngành Điện, ổn định lưới điện, đối với quốc gia góp phần để bù đắp tình
trạng thiếu điện hiện nay. Trên đây là các lý do chọn nghiên cứu đề tài này.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống lưới điện phân phối ≤ 22kV trên địa
bàn quận Cẩm Lệ và huyện Hòa Vang.


2


(CAPO) và tìm điểm mở tối ưu (TOPO) để lựa chọn phương thức vận hành tối ưu nhất
nhằm giảm tổn thất.
5. Đặt tên cho đề tài:
Căn cứ vào mục đích, đối tượng phạm vi và phương pháp nghiên cứu, đề tài
được đặt tên : “ Nghiên cứu và đề xuất giải pháp để vận hành tối ưu lưới điện của
quận Cẩm Lệ – TP Đà Nẵng “
6. Bố cục luận văn
Mở đầu
Chương 1 : Tổng quan về kinh tế - xã hội và lưới điện phân phối, tình hình cung
cấp điện tại địa bàn quận Cẩm Lệ – TP Đà Nẵng
Chương 2 : Cơ sở lý thuyết và giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT làm công cụ hỗ
trợ dùng để tính toán trong lưới điện phân phối.
Chương 3 : Tối ưu hóa thiết bị bù và xác định điểm mở tối ưu trên lưới điện phân
phối quận Cẩm Lệ, TP Đà Nẵng.
Chương 4 : Cải thiện sóng hài trên lưới điện quận Cẩm Lệ


4

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ KINH TẾ - XÃ HỘI VÀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN
PHỐI, TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN TẠI ĐỊA BÀN QUẬN
CẨM LỆ - TP ĐÀ NĂNG
1.1. Khái quát về đặc điếm tự nhiên, kinh tế - xã hội và phương hướng phát triển
đến năm 2020 của quận Cẩm Lệ và huyện Hòa Vang.
1.1.1. Đặc điểm tự nhiên
- Quận Cẩm Lệ là một quận mới của thành phố Đà Nẵng được thành lập năm 2005 trên
cơ sở phường Khuê Trung của quận Hải Châu và 03 xã Hoà Thọ, Hoà Phát, Hoà Xuân
của huyện Hoà Vang, để lập 06 phường: Khuê Trung, Hoà Thọ Đông, Hoà Thọ Tây,



6

- Huyện Hòa Vang: Huyện Hoà Vang là huyện ngoại thành duy nhất của thành
phố Đà Nẵng. Hòa Vang là một huyện nông nghiệp, hàng năm cung cấp các mặt hàng
nông sản cho thành phố. Hòa Vang còn tập trung các dãy rừng phòng hộ cho thành phố
Đà Nẵng, đặc biệt là rừng Bà Nà - Núi Chúa, đây không chỉ là rừng nguyên sinh với
nhiều loại gỗ quý mà còn là một khu du lịch nổi tiếng của thành phố Đà Nẵng như suối
nước nóng Phước Nhơn - Hòa Khương, khu du lịch sinh thái Ngầm đôi - suối hoa (Hòa
Phú). Đất lâm nghiệp nhiều, có điều kiện để phát triển kinh tế đồi rừng, kinh tế trang
trại, hình thành một số vùng cây ăn quả, cây công nghiệp, cây đặc sản tập trung;
chuyển dịch cơ cấu kinh tế trong nội ngành nông, lâm nghiệp theo hướng tăng dần
ngành lâm nghiệp, giảm tỷ trọng ngành nông nghiệp. Giá trị đất lâm nghiệp ngày càng
được coi trọng, người dân ngày càng gắn bó hơn với rừng, có ý thức bảo vệ và phát
triển rừng, độ che phủ rừng phủ xanh đất trống, đồi núi trọc đã tăng rõ rệt. Ngành công
nghiệp của huyện còn nhỏ bé, manh mún, năng suất lao động thấp; chỉ một số ít doanh
nghiệp mới vươn ra được thị trường nước ngoài. Các ngành có tốc độ tăng trưởng cao
là công nghiệp chế biến thực phẩm, sản xuất phi kim loại và kim loại... Một số sản
phẩm có tốc độ tăng trưởng cao là: khai thác đá, cát sỏi, may mặc . Sự phát triển kinh
tế, gia tăng đầu tư và tốc độ đô thị hoá lớn của nội thành thành phố Đà Nẵng sẽ kéo
theo sự phát triển kinh tế-xã hội của huyện
1.1.3. Phương hướng phát triển kinh tế - xã hội đến năm 2020
- Quận Cẩm Lệ: Phấn đấu đến năm 2020 trở thành quận phát triển khá của thành phố
với GDP bình quân đầu người cao hơn mức trung bình chung của thành phố và cả nước
cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướng “Dịch vụ - Công nghiệp – Nông nghiệp” có kết
cấu hạ tấng đồng bộ đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn của đô thị loại I. cần đẩy mạnh phát
triển ngành công nghiệp-xây dựng với mức tăng trưởng bình quân hàng năm khoảng
13% (giai đoạn 2011-2015) và 14% (2015-2020). Tập trung phát triển một số lĩnh vực
công nghiệp có thế mạnh như: chế biến nông, lâm thuỷ sản công nghiệp sản xuất vật


Hình 1.1 Mô hình lưới điện phân phối trung thế/hạ thế
Lưới điện phân phối thường có các đặc điểm sau:
- Đường dây phân bố trên diện rộng, nhiều nút, nhiều nhánh rẽ, bán kính cấp điện lớn
- Thường có cấu trúc kín nhưng vận hành hở, hình tia hoặc dạng xương cá.
- Một trạm trung gian thường có nhiều đường dây trục chính, mỗi trục cấp điện cho
nhiều trạm phân phối.
- Chế độ làm việc của phụ tải không đồng nhất
- Do tình hình phát triển phụ tải, cấu trúc lưới điện phân phối thường xuyên thay đổi
Với đặc điểm trên, việc nghiên cứu lưới điện phân phối rất phức tạp, đòi hỏi nhiều
thông tin để giải quyết bài toán tính tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong công
tác quản lý vận hành tối ưu lưới điện phân phối.
Lưới điện phân phối có 2 dạng:
- Lưới điện phân phối trung áp trên không: sử dụng ở nông thôn là nơi có phụ tải phân
tán với mật độ phụ tải không cao, việc đi dây trên không không bị hạn chế vì điều kiện
an toàn hay mỹ quan. Ở lưới phân phối trên không có thể dễ dàng nối các dây dẫn với
nhau, các đường dây khá dài và việc tìm kiếm điểm sự cố không khó khăn như lưới
phân phối cáp . Lưới phân phối nông thôn không đòi hỏi độ tin cậy cao như lưới phân


9

phối thành phố. Vì thế lưới phân phối trên không có sơ đồ hình tia, từ trạm nguồn có
nhiều trục chính đi ra cấp điện cho từng nhóm trạm phân phối. Các trục chính được
phân đoạn để tăng độ tin cậy, thiết bị phân đoạn có thể là máy cắt, máy cắt có tự động
đóng lại có thể tự cắt ra khi sự cố và điều khiển từ xa. Giữa các trục chính của 1 trạm
nguồn hoặc của các trạm nguồn khác nhau có thể được nối liên thông để dự phòng khi
sự cố và tạm ngừng cung cấp điện hoặc TBA nguồn. Máy cắt hoặc dao cách ly liên lạc
được mở trong khi làm việc để vận hành hở.
- Lưới điện phân phối cáp ngầm trung áp: được dùng ở thành phố có mật độ phụ tải

ngừng cải tạo và phát triển mạng điện theo những yêu cầu mới v.v.
b.Phụ tải sinh hoạt và dịch vụ công cộng
Phụ tải sinh hoạt của các hộ gia đình bao gồm các thành phần: thắp sáng chiếm
trung bình khoảng 50÷70% tổng lượng điện năng tiêu thụ, quạt mát (20÷30)%, đun nấu
(10÷20)%, bơm nước (5÷10)% và các thành phần khác.
Cùng với sự phát triển kinh tế, cơ cấu các thành phần phụ tải điện trong các hộ gia đình
cũng thay đổi. Các thiết bị điện sử dụng cho mục đích giải trí ngày càng tăng, trong khi
đó phụ tải chiếu sáng có xu hướng giảm dần.
Phụ tải dịch vụ công cộng bao gồm các thành phần sử dụng cho các nhu cầu hoạt động
của cộng đồng như: ủy ban, trường học, nhà văn hóa, trạm y tế, nhà văn hóa, cửa hàng
bách hóa v.v
c.Phụ tải sản xuất
Phụ tải sản xuất bao gồm các thành phần phụ tải sản xuất nông nghiệp, sản xuất công
nghiệp và tiểu thủ công nghiệp.
- Phụ tải công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp: chủ yếu là máy hàn, máy gia công
sắt,máy xay xát, máy nghiền thức ăn gia súc, máy xẻ gỗ, máy nghiền đá, máy kem đá,
máy bơm ...Nhu cầu phụ tải điện công nghiệp địa phương, tiểu thủ công và lâm nghiệp


11

được xác định trên cơ sở nhu cầu hiện tại và định hướng phát triển các ngành kinh tế
trên địa bàn.
- Phụ tải thủy lợi: chủ yếu là các trạm bơm tưới và tiêu úng. Các loại động cơ dùng ở
các trạm bơm thường là loại không đồng bộ công suất đặt từ 10 ÷ 75 kW

d.Phụ tải điện chung cư và khách sạn
Phụ tải của các khu chung cư và khách sạn bao gồm hai thành phần cơ bản là phụ tải
sinh hoạt (bao gồm cả chiếu sáng) và phụ tải động lực. Phụ tải sinh hoạt thường chiếm
tỷ phần lớn hơn so với phụ tải động lực.

dài của chúng trong thực tế.
- Các đại lượng đặc trưng đơn giản: trong thực tế tính toán không phải lúc nào cũng
cần đến đồ thị phụ tải, mà chỉ cần đến một số đặc trưng là đủ. Trong phần nhiều các bài
toán chỉ cần biết 4 đặc trưng P max , Qmax (hoặc cosϕ), Tmax, Kđk. Người ta tính sẵn Tmax và
Kđk đặc trưng cho hình dáng của đồ thị phụ tải.Trong đó Pmax và Qmax thì tính trực tiếp từ
phụ tải cần được cung cấp điện, còn Tmax và Kđk tra cứu cẩm nang. [1]
1.2.2.3. Yêu cầu của phụ tải đối với hệ thống điện
- Đáp ứng tối đa nhu cầu của phụ tải cực đại: mọi HTĐ được thiết kế và xây dựng
nhằm mục đích thõa mãn nhu cầu lớn nhất của các phụ tải ở thời điểm bất kỳ. Sự thiếu
hụt công suất có thể dẫn đến những thiệt hại lớn về kinh tế. HTĐ phải đáp ứng được
nhu cầu phụ tải ở bất kỳ thời điểm nào trong ngày.
- Đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy: Thực tế sản xuất có những phụ tải không
được phép mất điện vì nếu mất điện có thể dẫn đến nguy hiểm đến tính mạng con
người, làm rối loạn quy trình công nghệ sản xuất, phá vỡ sự hoạt động bình thường của
các lĩnh vực quan trọng. Để đảm bảo độ tin cậy, bản thân các phần tử của mạng điện
phải có độ bền, chắc chắn và có thể chịu đựng được những thay đổi bất thường của thời
tiết. Các thiết bị phải được lựa chọn đúng yêu cầu kỹ thuật, có xét đến các yếu tố ảnh
hưởng có thể gây nguy cơ xảy ra sự cố.
- Đảm bảo chất lượng điện năng tốt nhất: điện áp và tần số phải ổn định ở mức cho
phép. Lưới điện phân phối hạ áp cấp điện cho đại bộ phận thiết bị dùng điện. Trong


13

lưới phân phối hạ áp chỗ nào cũng có thể đấu thiết bị dùng điện. Do đó trong toàn lưới
phân phối hạ áp và trong mọi thời gian điện áp phải thõa mãn điều kiện:
δU- ≤ δU ≤δU+
Thể hiện trên đồ thị ta thấy điện áp phải luôn nằm trong vùng gạch chéo trên hình (1.2)
gọi là miền chất lượng điện áp.


phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế xã hội và đời sống nhân dân trên địa bàn quận Cẩm
Lệ và huyện Hòa Vang.


14

Lưới điện phân phối 22kV Điện lực Cẩm Lệ được cung cấp điện từ hai TBA 110kV
Cầu Đỏ (E12) gồm 4 xuất tuyến, TBA 110kV Liên Trì (E11) gồm 1 xuất tuyến.
- Xuất tuyến 472-E11: Cung cấp điện cho phường Khuê Trung
- Xuất tuyến 471-E12 : Cung cấp điện cho phường Hòa Phát; các xã Hòa Nhơn,
Hòa Phong, Hòa Phú, Hòa Khương.
- Xuất tuyến 473-E12: Cung cấp điện cho phường Hòa Thọ Đông
- Xuất tuyến 475-E12: Cung cấp điện cho phường Hòa Thọ Tây
- Xuất tuyến 477-E12: Cung cấp điện cho phường Hòa Xuân, các xã Hòa Tiến, Hòa
Châu, Hòa Phước.
Khối lượng quản lý lưới điện :
Đường dây trung thế 22kV : 176,385 km
Trong đó:
- Đường dây trên không :
+ XT 471-E12 dài 87.261 mét gồm các loại dây : A70 ; A185 ; AC35 ;
AC50 ; AC70 ; AC95 ; AC120 ; AV70 ; AV95 ; AV120 ; AV150 ; AV185 ;
AV240 ; M22 ; M38 ; MV38 ; MV50
+ XT 473-E12 dài 17.267 mét gồm các loại dây : AC120 ; AC240 ; AV70
AV120 ; AV150 ; AV185 ; AV240 ; M22 ; MV38
+ XT 475-E12 dài 11.778 mét gồm các loại dây : AC50 ; AC95 ;
AC240 ; AV50 ; AV70 ; AV120 ; AV150 ; AV185 ; AV240 ; MV38 ; MV48
+ XT 477-E12 dài 48.988 mét gồm có các loại dây : AC35 ; AC50 ;
AC70 AC95 ; AC120 ; AV50 ; AV70 ; AV95 ; AV120 ; AV240 ; M38 ; M48 ;
MV35 ; MV38
+ XT 472-E11 dài 3.560 mét gồm các loại dây : AV95 ; AV120 ; AV185 ;


-

Doanh thu tiền điện 245,678 tỷ đồng, tăng 37,525 % so với năm 2011.

-

Tỷ lệ thu tiền điện k%: đạt 99% vượt 1% so với kế hoạch giao và vượt 0,12% so
với năm 2011.

-

Tỷ lệ tổn thất điện năng 3,81 % tăng 0,41% so với kế hoạch và tăng 0,42% so
với năm 2011.


16

Chương 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PSS/ADEPT
LÀM CÔNG CỤ HỖ TRỢ DÙNG ĐỂ TÍNH TOÁN TÁI CẤU
TRÚC LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
Như đã biết, các thiết bị điện từ khi làm việc sẽ tiêu thụ từ lưới một dòng điện bao gồm
các thành phần: phụ tải, tổn thất, dòng điện tản (dòng rò) và dòng từ hoá. Tức là cùng
với việc tiêu thụ một lượng công suất tác dụng để sinh công, các thiết bị điện còn tiêu
thụ một lượng công suất phản kháng. Lượng công suất phản kháng mà các thiết bị điện


17


Trong đó:
Ar , Ax - điện năng tác dụng và phản kháng trên thanh cái trạm biến áp
P – công suất tác dụng
Để thuận tiện cho việc phân tích và tính toán, đôi khi người ta thường dùng khái niệm
hệ số tgϕ thay cho hệ số cosϕ , đó là tỷ lệ giữa công suất phản kháng và công suất tác
dụng: tgϕ = Q/P. Tuy nhiên hệ số tgϕ chỉ áp dụng trong các bước tính trung gian, kết
quả cuối cùng lại được chuyển về hệ số cosϕ tương ứng.
Khi cosϕ của thiết bị điện càng lớn, tức là mức độ tiêu thụ công suất phản kháng càng
bé, vì vậy làm cho mức độ yêu cầu về Q từ lưới ít, nó góp phần cải thiện chế độ làm
việc của lưới. Hệ số cosϕ của các hộ tiêu thụ lại phụ thuộc vào chế độ làm việc của các
phụ tải điện. Khi hệ số cosϕ thấp sẽ dẫn đến sự tăng công suất phản kháng, sự truyền
tải công suất phản kháng trong mạng điện làm giảm sút các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật
của mạng điện như:


18

2.1 Tổn thất điện áp
.

Tổn thất điện áp là một đại lượng véctơ phức tạp (véctơ phức) ∆ U = ∆U + jδU. Trong
lưới cung cấp điện, người ta chỉ quan tâm đến trị số của tổn thất điện áp, trị số này có
độ lớn xấp xỉ độ lớn của thành phần trục thực ∆U.
A

.

∆U

jδU


l,F

1

.

S1

A

ZA1

1

.

S1= P1+jQ1

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế đường dây 1 phụ tải
Trên sơ đồ thay thế , để tính tổn thất điện áp theo (2.1) cần biến đổi công suất dạng S
∠ cosϕ về dạng P+jQ.

Tổn thất điện áp trên đoạn đường dây A1 là:


19

P1 .R A1 + Q1 . X A1
U đm


ZA1

1

S3

.
S.

Z12

2

.

.

Z1

3

S3

2

P1+jQ1

3
S3


khi tính toán đoạn 1-2, lẽ ra công suất chạy trên đoạn 1-2 bao gồm phụ tải 2,3 ( S 2 , S 3 )
và tổn thất công suất trên đoạn 2-3, nhưng cho phép bỏ qua lượng tổn thất này:
.

.

.

S12 = S 2 + S 3

Căn cứ vào công thức (2.1) và các lượng công suất chạy trên các đoạn xác định được
tổn thất điện áp trên các đoạn như sau :


20

∆U23 =

P3 .R23 + Q3 . X 23
U đm

(2.3)

∆U12 =

( P2 + P3 ).R12 + (Q2 + Q3 ). X 12
U đm

(2.4)

1

ij

1

X ij

(2.6)

U đm

Trong đó: n : số đoạn đường dây
Pij, Qij : công suất tác dụng và phản kháng chạy trên các đoạn đường dây ij
c. Đường dây phân nhánh
Trên lưới cung cấp điện nhiều khi gặp đường dây phân nhánh, nghĩa là đến nút nào đó
rẽ ra thành 2,3 tuyến theo hướng khác nhau. Để kiểm tra tổn thất điện áp trên đường
dây phân nhánh cần lưu ý rằng : tổn thất điện áp là tổn thất trên từng tuyến dây kể từ
nguồn đến điểm nút xa nhất của tuyến. Ví dụ với phân nhánh trên hình 2.4, cần kiểm
tra ∆U theo tuyến dây: tuyến A12 và tuyến A13, tuyến có trị số ∆U lớn phải nhỏ hơn
∆Ucp


21

2
∆UA12
A

l,F

l,F

S3

∆UA13

3

.

S3

Hình 2.4 Đường dây phân nhánh
∆U A12 
 ≤ ∆Ucp
∆U A13 

∆Umax = MAX 
2.2 Tổn thất công suất
2.2.1 Tổn thất công suất trên đường dây

Tổn thất công suất trên đường dây là một đại lượng phức
.

∆ S = ∆P + j∆Q

(2.7)

Trong đó: ∆P : tổn thất công suất tác dụng do phát nóng trên điện trở đường dây
∆Q : tổn thất công suất phản kháng do từ hóa đường dây

U đm
U đm

b. Đường dây có n phụ tải:


22

A

lA1,FA1

lA2,FA2

1

2

.

.

S1
ZA1

A

S2
Z12


∆S ∑ =
ZA1 + 2 Z12
2
U đm
U đm

(2.11)

.

Tổng quát với đường dây n tải
n

.

∆S ∑ =

∑ Sij2 .Z ij
1

n

=

∑ (P

2
ij

+ Qij2 ).Z ij


(2.13)

I 0 S đm
100

Trong đó :
I0 : Dòng điện không tải tính theo phần trăm,
∆P0 : Tổn thất công suất tác dụng không tải (tra trong bảng lý lịch MBA)
∆Q0 : Tổn thất công suất phản kháng không tải.
Thành phần phụ thuộc vào công suất tải qua MBA hay gọi là tổn thất đồng, được xác
định theo biểu thức sau:
 S
P +Q

Rb
S
2
2
∆Pcu = 3I Rb = U
= ∆PN  đm
2

2





2

1

Sb

S’b

Zb

S”b

2
P + jQ

∆S0 = ∆P0 + j ∆Q0
Hình 2.6 Sơ đồ thay thế MBA hai cuộn dây
Trong trường hợp có n MBA giống nhau làm việc song song tổn thất công suất trong n
MBA bằng :

∆PN  S
S
∆P = n∆P0 + n  đm
∆Q = n∆Q0 +





2

UN

Hình 2.7 Sơ đồ thay thế MBA ba cuộn dây
Tổn thất cuộn hạ:
2

 S 3'' 
∆Scu3 =   Z B 3
 U1 

(2.18)

Tổn thất cuộn trung:
2

 S 2'' 
∆Scu2 =   Z B 2
 U1 

(2.19)

Tổn thất cuộn cao:
2

 S1'' 
∆Scu1 =   Z B1
 U1 

(2.20)

Trong đó : S’’1 = S’2 + S’3 ; S’2 = S’’2 + ∆Scu2 ; S’3 = S’’3 + ∆Scu3
U1 : Điện áp phía cao áp.