TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

VŨ HẢI THUẬN

QUẢN LÝ-VẬN HÀNH
HỆ THỐNG ĐIỆN

HÀ NỘI - 2009


LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay tất cả các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như công nghiệp, nông nghiệp, giao
thông vận tải, tiêu dùng,… đều sử dụng điện năng
Điện năng được sản xuất tại các nhà máy điện, truyền tải theo các đường dây và máy biến áp
đến các hộ dùng điện ở xa (hộ tiêu dùng là các loại máy móc, thiết bị biến đổi điện năng thành
các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, cơ năng, hoá năng…)
Trong một số trường hợp, điên năng chỉ biến đổi dạng của nó, ví dụ biến đổi dòng điện xoay
chiều 3 pha thành dòng điện xoay chiều 1 pha, biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện
một chiều, biến đổi dòng điện từ tần số này sang dòng điện tần số khác… theo đó được truyền tải
theo mạng điện tới các hộ tiêu thụ tương ứng
Hệ thống điện được hiểu theo nghĩa rộng là toàn bộ các khâu: sản xuất, biến đổi, truyền
tải, phân phối, tiêu thụ
Giữa các phần tử của hệ thống có sự liên hệ về điện, về cơ, về từ và các loại khác…
Hệ thống điện có thể chia làm 2 loại:


Các phần tử chuyển hoá



Các phần tử truyền tải

Vũ Hải Thuận
Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN
&1. ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG ĐIỆN
I, Đặc điểm công nghệ của hệ thống điện (HTĐ)
1. Các đặc điểm
Quá trình sản xuất năng lượng nói chung và điện năng nói riêng có một số đặc điểm khác
biệt với các ngành sản xuất công nghiệp khác
a. Hệ thống điện năng được sản xuất, phân phối và biến đổi thành các dạng năng lượng khác
trong một khoảng khắc thời gian, hay nói cách khác không có tích trữ ở bất cứ chỗ nào vì vậy:
­ Hệ thống điện phức tạp gồm nhiều phần tử cách xa nhau nhưng lại tạo thành một cơ cấu
phức tạp duy nhất
­ Điện năng được sản xuất ra được tiêu dùng ngay trong hệ thống
­ Sự cân bằng công suất tác dụng và công suất phản kháng xảy ra tại bất cứ thời điểm nào
b. Các quá trình quá độ trong hệ thống điện xảy ra rất nhanh, các quá trình sóng được hoàn
thành trong một phần ngàn hoặc thậm trí một phần triệu của giây, các quá trình do ngắn mạch,
làm mất ổn định xảy ra trong một phần mười hoặc cùng lắm là một vài giây. Do đặc tính này nên
các phần tử của HTĐ phải có phản ứng rất nhanh để điều khiển chế độ
c. Hệ thống điện gắn liền với tất cả các lĩnh vực công nghiệp, sinh hoạt hằng ngày, thông tin
liên lạc v.v.. vì vậy độ tin cậy cung cấp điện, độ dự trữ công suất hợp lý là hết sức quan trọng và
cần thiết
Đặc điểm này dẫn đến các phần tử của hệ thống điện phải được bảo dưỡng định kỳ để phục
hồi khả năng làm việc và thay thế các thiết bị hết hạn sử dụng kỹ thuật
2. Một số hệ quả của đặc điểm công nghệ
a. Không thể sản xuất được điện năng nếu không có đủ khả năng tiêu thụ (các quá trình
chuyển hoá và truyền tải điện năng trong tất cả các phần tử của HTĐ đều có hao tổn) do hệ quả
này cho nên:
 Sự giảm sút điện năng phát ra do các nhà máy điện bị sự cố, sửa chữa hoặc vì các lý do
nào khác sẽ dẫn đến giảm điện năng cấp cho các hộ tiêu thụ nếu không có công suất dự trữ
 Sự giảm thấp công suất tiêu thụ tạm thời do các hộ tiêu thụ phải sửa chữa, sự cố… sẽ
không cho phép sử dụng toàn bộ công suất của các nhà máy điện nếu không có các thiết bị điều

b, Đặc tính hao tổn công suất
 P= P1-P2 =f2(P2)

c, Đặc tính hiệu suất sử dụng:



P2
 f 3 ( P2 )
P1



P1
 f 4 ( P2 )
P2

d, Đặc tính suất tiêu hao:

Từ các công thức trên ta có thể có mối quan hệ sau:

P  P2 (




1


1

&2. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
I. Cấu trúc hệ thống điện
1.Cấu trúc nguồn điện
Cấu trúc của nguồn điện phải thỏa mãn các điều kiện sau:
a. Cung cấp đủ năng lượng cho phụ tải với độ tin cậy cao;
b. Cung cấp đủ công suất tác dụng và công suất phản kháng cho phụ tải trong mọi tình
huống vận hành, với độ tin cậy cao;
c. Thỏa mãn hai điều kiện trên với giá thành sản xuất điện năng nhỏ nhất.
Nếu hệ thống chỉ có các nhà máy nhiệt điện thì vấn đề đảm bảo năng lượng không khó khăn
vì hệ thống có thể chủ động cung cấp năng lượng sơ cấp cho các nhà máy nhiệt điện. Tuy nhiên
nếu hệ thống bao gồm cả nhà máy thủy điện và nhiệt điện thì sẽ gặp khó khăn trong vấn đề đảm
bảo năng lượng, vì năng lượng của thủy điện phụ thuộc vào lượng nước…vì vậy, để đảm bảo độ
tin cậy cung cấp điện thì phải tăng công suất dự trữ tại các nhà máy nhiệt điện, làm cho giá thành
hệ thống điện tăng cao. Do đó phải có tỉ lệ hợp lý về công suất giữa các nhà máy nhiệt điện và
các nhà máy thủy điện.
Việc đảm bảo công suất cung cấp điện cho các phụ tải phụ thuộc vào công suất dự trữ, độ
linh hoạt của nguồn điện và cấu trúc của lưới điện. Trong mọi chế độ vận hành, công suất khả
phát của các tổ máy tham gia vận hành phải lớn hơn công suất đang phát hiện tại một lượng
công suất nào đó gọi là dự trữ quay, để đáp ứng các sự cố và điều chỉnh tần số khi phụ tải tăng.
Khoảng cách giữa công suất khả phát và công suất tối thiểu của hệ thống cùng với tốc độ
nhận tải của các tổ máy tạo thành độ linh hoạt của nguồn điện. Nếu nguồn điện có độ linh hoạt
yếu thì sẽ không đáp ứng được công suất phụ tải trong các chế độ tối thiểu, không đáp ứng được
chất lượng điều chỉnh tần số trong trường hợp sự cố hoặc là thời kỳ thời tiết không thuận lợi…
Để có độ linh hoạt và hiệu quả kinh tế cao thì hệ thống điện phải có tỷ lệ hợp lý giữa các tổ máy
nhiệt điện, và thủy điện. Hệ thống điện có các tổ máy thủy điện và tuabin khí sẽ có độ linh hoạt
rất cao vì các tổ máy này có tốc độ nhận tải cao và công suất tối thiểu nhỏ.
Các nhà máy điện có nhiệm vụ điều chỉnh tần số thì các tổ máy phát phải được trang bị các
bộ điều tốc và một số tổ máy nhất định phải có thêm bộ điều chỉnh tần số.
Trong một số nhà máy có thể trang bị hệ thống tự động phân bố tối ưu công suất giữa các tổ

Gồm có bộ tụ nối tiếp với đường dây, nối song song với bộ tụ là bộ điện kháng và điện trở
nối tiếp, dòng điện đi qua bộ này được điểu chỉnh bằng thyristor. Bộ giảm dao động điện áp cho
phép điều chỉnh trơn và tức thời tổng trở của đường dây, do đó có tác dụng hạn chế các dao động
điện áp, có tác dụng tốt cho ổn định động của hệ thống điện.
b. Máy bù tĩnh SVC (Static Var Compensator)
Gồm có bộ tụ điện và kháng điện nối song song. Một trong hai bộ này được điều chỉnh trơn
từ cảm kháng đến dung kháng. SVC cho phép điều chỉnh và giữ vững điện áp, hạn chế các dao
động điện áp, có lợi cho ổn định của hệ thống điện.
c. Bộ bù tĩnh Statcom (Static Synchronous Compensator)
Là sự hoàn thiện của SVC. Statcom chỉ gồm các bộ tụ điện, điện áp ra của nó được điều
khiển bằng bộ converter, sử dụng gate-turn off thyristor. Nếu điện áp ra lớn hơn điện áp lưới thì
nó phát công suất phản kháng, còn nếu thấp hơn thì nó tiêu thụ công suất phản kháng.
d. Bộ tụ bù dọc được điều khiển bằng thyristor


Bao gồm nhiều bộ tụ điện nối tiếp nhau và nối tiếp với đường dây. Mỗi bộ tụ điện được nối
tắt qua kháng điện, dòng qua kháng điện được điều chỉnh bằng thyristor. Bộ này cho phép điều
chỉnh liên tục tổng trở của đường dây từ tổng trở tự nhiên đổ xuống, do đó cho phép điều chỉnh
dòng công suất trong lưới điện. Điện kháng của đường dây có thể được điều khiển từ cảm tính
đến dung tính do đó có tác dụng chế ngự các dao động. Có tác dụng tốt cho ổn định động.
e. Bộ điều chỉnh pha bằng thyristor
Thiết bị này cho phép điều chỉnh trơn góc pha của điện áp trước và sau máy biến áp điều
chỉnh mắc nối tiếp trên đường dây. Bộ này cho phép điều chỉnh dòng công suất tác dụng trên
lưới.
f. Bộ hãm động (Dynamic Brake)
Là bộ phụ tải điện trở được điều khiển bằng thyristor, nối gần máy phát điện, khi xảy ra dao
động công suất lớn do ngắn mạch thì bộ này hoạt động làm hạn chế dao động công suất phát của
máy phát, nâng cao ổn định động.
II. Tổng quan về hệ thống điện Việt Nam
Do yếu tố lịch sử và địa lý, HTĐ Việt Nam được chia thành ba HTĐ miền, cụ thể như sau:

gia sản xuất điện đáp ứng nhu cầu phụ tải ngày càng tăng của HT điện Quốc gia.
Mặc dù có những khó khăn tạm thời về nguồn và lưới điện nhưng Tập đoàn Điện lực
Việt Nam (EVN) đã áp dụng kịp thời các biện pháp cần thiết để đảm bảo cung cấp điện ổn định
cho các ngành kinh tế- xã hội và nhu cầu sinh hoạt của đồng bào cả nước, chỉ đạo Trung tâm
điều độ HT điện quốc gia tính toán, lập phương thức vận hành an toàn hệ thống điện và khai thác
tối ưu các nguồn điện, giảm thiểu thời gian cắt điện của khách hàng, đáp ứng nhu cầu cung cấp
điện an toàn liên tục, cũng như dự báo khả năng thiếu điện để Tập đoàn có kế hoạch ứng phó
trước.



III. Phụ tải hệ thống điện Việt Nam
1 Phân tích biẻu đồ phụ tải
Để có cái nhìn tổng quan về phụ tải HT điện Việt Nam, trước hết chúng ta cung xem xét đến
dạng biểu đồ phụ tải của HT điện. Do ảnh hưởng của đặc điểm khí hậu cũng như tình hình phát
triển của nền kinh tế trong giai đoạn hiện nay , biểu đồ phụ tải HTĐ Việt Nam chia thành 2 dạng
biểu đồ phụ tải điển hình là biểu đồ phụ tải mùa hè và biểu đồ phụ tải muà đông.
Qua nghiên cứu hai dạng biểu đồ phụ tải trên, điều nhận thấy nổi bật là dạng biểu đồ rất lồi
lõm; có độ dốc rất lớn; thấp điểm ngày của HTĐ thường rơi vào khoảng từ 2h-5h, cao điểm sáng
từ 10h-11h và cao điểm tối từ 18h-20h hàng ngày. Điều này được phản ánh qua hệ số phụ tải qua
các năm, cụ thể như sau:
Bảng: hệ số phụ tải qua các năm (Số liệu của TTĐĐQG)
Hệ số

2000

2001

2002


0,44

0,45

Pmintb/Pmaxtb

0,50

0,50

0,51

0,53

0,55

0,57

Yếu tố quyết định vấn đề này là trong các thành phần phụ tải HTĐ Việt Nam thì thành
phố quản lý & tiêu dùng dân cư chiếm một tỷ trọng tương đối lớn. Chi tiết xin xem bảng dưới
đây:
Bảng: Các thành phần phụ tải trong HTĐ Việt Nam (109kwh)
Điện thương phẩm

Năm 2004

năm 2005

Toàn tổng công ty


1,722.066

1,815

Bên cạnh đó, điểm khác biệt nổi bật là với biểu đồ phụ tải mùa hè (vào các tháng mùa hè
6,7,8) cao điểm sáng hệ thống điện miền Bắc xấp xỉ hoặc thậm chí vượt cao điểm chiều, đồng
thời nhiều ngày cao điểm các HT điện miền trùng nhau vào cao điểm sáng nên cao điểm toàn HT
điện Quốc gia chuyển sang buổi sáng ( khoảng từ 10h00- 11h00) thay vào rơi vào buổi chiều như
các năm trước (xu hướng mày đã bắt đầu xuất hiện từ năm 2003 và càng rõ rệt hơn trong năm
2005). Điều này có thể được giải thích do tỉ trọng tải công nghiệp đã tăng, cũng như EVN đã áp
dụng nhiều chính sách quản lý phụ tải như đưa hệ thống công tơ 3 giá lớn vào hoạt động... Độ


đồng đều của phụ tải càng tốt, tức hệ số điền kín phụ tải càng tăng lớn thì càng tạo điều kiện
thuận lợi cho vận hành và tăng tình kinh tế vận hành HT điện. Mặc dù vậy với biểu đồ phụ tải
mùa đông (các tháng còn lại trong năm) thì cao điểm toàn HT điện vẫn rơi vào buổi chiều, điều
này được giải thích do vào mùa đông miền Bắc thường tối sớm, do vậy cao điểm tối của miền
Nam và miền Bắc trùng nhau
2. Đánh giá tăng trưởng phụ tải
Để đánh giá được mức độ phát triển của phụ tải qua các năm, ta cần phải so sánh về sản
lượng và công suất qua chuỗi năm 1995-2005, chi tiết được thể hiện qua các bảng dưới đây:
2.1 Tăng trưởng về sản lượng
Bảng :Sản lượng phụ tải qua các năm (Gwh)
2000

2001

2002

2003


20074

Trung

2602

3042

3500

3977

4435

4979

Nam

13559

15794

18692

21261

24407

27946

11.45

14.04

15.14

13.64

11.33

14.04

Trung

15.49

16.91

15.06

13.63

11.52

12.27

Nam

15.31



2003

2004

2005

HTDQG

279
6

311
7

359
5

387
5

432
9

789
3

565
5


4

246
1

188
0

322
1

349
4

388
6

Trun
g

296

326

377

413

477


6

269
0

311
6

352
9

407
3

453
9

Bảng : Tỷ lệ tăng trưởng công suất đỉnh qua các
năm (%)
P96-95 P97ư
96

98ư97 P99ư
98

P00ư
99

P01ư
00


15.50% 15.05% 12.68% 11.58% 9.36%

Nam

13.93% 13.49% 16.77% 15.84% 13.26% 15.42% 11.43%

15.20% 16.95% 9.45%

14.04% 14.79%

Qua các bảng biểu trên, ta nhận thấy rằng:
Trong 10 năm qua, HT điện Việt Nam liên tục đạt được tốc độ tăng trưởng phụ tải trung bình
~ 13.85%, đặc biệt năm 2002 đạt tới 16.93% về công suất tăng trưởng trung bình là 12.85%, đặc
biệt năm 2002 đạt tới 15.86%
Do tốc độ tăng trưởng của phụ tải rất cao nên liên tiếp trong các năm, từ năm 1997 đến nay,
HT điện quốc gia liên tục phải đối mặt với khả năng thiếu năng lượng vào mùa khô và thiếu công
suất phủ đỉnh vào mùa lũ (thực tế vận hành cho thấy trong chuỗi năm thống kê trên chỉ có năm
1999 là không phải hạn chế về năng lượng cũng như công suất). Để khẳng định vấn đề nà chúng
ta cùng nghiên cứu đến nguồn điện và tốc độ tăng trưởng nguồn của HT điện Việt Nam trong 10
năm trở lại đây.
III. Nguồn điện trong hệ thống điện Việt Nam
Hệ thống điện Việt Nam hiện có các loại nhà máy điện như: thuỷ điện, nhiệt điện than,
nhiệt điện dầu, tuabin khí. Mỗi loại nhà máy điền có chế độ vận hành khác nhau do đặc điểm
công nghệ phát điện.
1. Hệ thống vận hành nhà máy điện
1.1. Chế độ vận hành


Thuỷ điện


Nhiệt điện than, dầu:

­ Huy động cao trong mùa khô, huy động tối thiểu trong mùa lũ (đảm bảo công suất đỉnh,
chống quá tải, bù điện áp...)
­ Kế hoạch sửa chữa lớn thường được bồ trí vào mùa lũ


Gasturbine chạy dầu:

­ Chạy ở chế độ phủ đỉnh, chống quá tải, bù áp hặc yêu cầu đặc biệt khác
­ Huy động lấy sản lượng nếu thiếu điện năng trong mùa khô
­ Kế hạch sửa chữa theo EOH ( giờ vận hành tương đương)


Gasturbine chạy khí và đuôi hơi:

­ Huy động cao mùa khô, giảm khai thác trong mùa lũ ( đảm bảo công suất đỉnh, chống
quá tải, bù điện áp...)
­ Kế hoạch sửa chữa theo EOH (giờ vận hành tương đương)
2. Tình hình phát triển nguồn điện
Để đáp ứng được nhu cầu phát triển cao của phụ tải thì tốc độ của nguồn điện cũng phải phát
triển theo, với phương châm là phát triển điện luôn đi trước một bước.
Nguyên tắc nhất quán là: nguồn điện trong HT điện phải lớn hơn phụ tải đỉnh của HT điện
nhằm đảm bảo chế độ vận hành an toàn, ổn định, chất lượng, kinh tế, cụ thể như sau:


Có dự trữ để tách các tổ máy phát điện ra sửa chữa theo kế hoạch





đưa vào hoạt động không đúng tiến độ hoặc tiến độ sửa chữa không đúng, chất lượng sưả chữa
không đảm bảo sẽ dẫn đến việc cân băng năng lượng không chính xác và không tối ưu

3. Tỷ trọng nguồn điện tính đến năm 2005
Sau đây là các thống kê tỷ trọng về sản lượng cũng như công suất của các loại NMĐ trong
HT điện Quốc gia, năm 2005
Bảng 7: Tỷ trọng sản lượng các nhà máy điện năm 2004
Loại nhà máy

Sản lượng (GWh)

Tỷ lệ (%)

Tổng

47138

100%

Thuỷ điện

17713

37.58%

Nhiệt điện than

7005.93


IPP & BOT


Bảng 8: Công suất đặt các nhà máy điện năm 2005
Loại nhà máy

Công suất đặt (MW)

Tỷ lệ (%)

Tổng

11530

100%

Thuỷ điện

4069

35.30%

NĐ than

1245

10.80%

NĐ dầu

P thiết kế, (MW)

P khả dụng, (MW)

Tổng công suất

11556

1092.05

Thuỷ điện

4069

4121

Hoà Bình

8

1920

1920

Thác Bà

3

108


400

440

Thác Mơ

2

150

150

Đa Nhim

4

160

160

Hàm Thuận

2

300

300

Đa Mi



105

105

Ninh Bình

4

100

100

200

186

Nhiệt điện dầu
Thủ Đức

3

165

153

Cần Thơ

1



1110

Phú Mỹ 4

2GT+ST3

468

448

Thủ Đức

4

126

89

Cần Thơ

4

150

136

Diesel và TĐ nhỏ

454

74

72

Bourbon

2

12

12

Nomura

9

58

0

Phú Mỹ 3

2GT+ST3

733

726.05

Phú Mỹ 22


Formosa

1

160

160

Mua từ Trung Quốc

1

120

120

Đạm Phú Mỹ

1

18

18

Cần Đơn

2

78


Mùa lũ
Vào mùa lũ, nước về các hồ thuỷ điện rất dồi dào, do vậy các nhà máy thuỷ điện sẽ được
huy động chạy tối đa có thể. Thứ tự các nguồn phủ biểu đồ phụ tải là: thuỷ điện, TBK, nhiệt điện
than, nhiệt điện dầu, mua ngoài, thuỷ điện, cuối cùng là diezen chạy phủ đỉnh
Mùa khô
Vào mùa khô, do nước về các hồ thuỷ điện hạn chế nên việc khai thác loại nhà máy này
hoàn toàn tuân theo đường điều tiết. Thứ tự các nguồn phủ biểu đồ phụ tải là: TBK, nhiệt điện
than, nhiệt điện dầu, mua ngoài, thuỷ điện, cuối cùng là TBK dầu và diezen chạy phủ đỉnh


IV. Lưới điện
Để cung cấp điện được từ nguồn điện đến phụ tải thì cần phải có một mạng lưới điện
(gồm đường dây và máy biến áp) phát triển rộng lớn. Trên hệ thống điện Việt Nam hiện nay,
lưới điện được phân ra 2 loại là lưới truyền tải và lưới phân phối, lưới điện có các cấp điện áp
như sau:


Đường dây truyền tải

- Điện áp siêu cao 500kV
- Điện áp cao 220kV, 110kV, 66kV


Đường dây phân phối

- Điện áp trung: 35kV, 22kV, 15kV, 10kV, 6kV
- Điện áp hạ: 220V


Máy biến áp: được phân ra hai loại là:

Tổng chiều dài đường dây (km)
Miền Bắc

Miền Trung

Miền Nam

Tổng hệ thống

550kV

866

2191

597.5

3654.5

220kV

2346

1257

2200

5368

110kV

Số máy

miền Trung

miền Nam

Tổng hệ thống

5

2

6

13

Tổng MVA

2250

900

3000

6450

Số máy

38


1988

10124

18495

Số máy

-

-

9

9

Tổng MVA

-

-

150

150

2.3 Chiều dài đường dây và dung lượng máy biến áp truyền tải
Bảng : Chiều dài các loại đường dây qua các năm (km)
Cấp điện áp


1998

1488

2270

6213

312

dây

1999

1528

2830

6430

330

(km)

2000

1528

2830


8591

33

2004

2023

4798

9339

33

2005

3654.5

5368

10134

33


1996

2700

3096


2700

5535

6132

657

áp

2000

2700

6036

7737

658

2001

2700

7910

9427

577


2005

6150

14890

18459

150

(MVA)