bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học bách khoa hà nội
---------------------------------------

luận văn thạc sĩ khoa học

Tìm hiểu các phơng pháp đánh giá tổn thất
điện năng kỹ thuật cho lới điện trung áp.
ứng dụng tính toán Tổn thất điện năng
Cho lới điện phân phối 22kv vĩnh yên.
ngành : hệ thống điện
.04.3898

Phùng văn phú

Ngời hớng dẫn khoa học : TS. L minh khánh

Hà Nội - 2010


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực
sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển,
áp dụng vào thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học của T.S: Lã Minh Khánh.
Những số liệu được sử dụng được chỉ rõ nguồn trích dẫn trong danh mục tài
liệu tham khảo. Kết quả nghiên cứu này chưa được công bố trong bất kỳ công trình
nghiên cứu nào từ trước đến nay.
Hà Nội, ngày 22 tháng 10 năm 2010

Phùng Văn Phú


9

1.3.2. Biện pháp quản lý kỹ thuật - vận hành

10

1.3.3. Biện pháp quản lý kinh doanh

12

1.4 Nhận xét và kết luận chương I
Chương II : CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

13
15

2.1 Phương pháp đo lường

15

2.2 Phương pháp thời gian tổn thất công suất lớn nhất

16

2.3. Phương pháp hệ số tổn hao điện năng

21

2.4 Các phương pháp khác



2.6 Tình hình đánh giá TTĐN ở LPP của một số nước trên thế giới

44

2.6.1. Cách tính tổn thất điện năng lưới phân phối ở Thái Lan

44

2.6.2. Cách tính tổn thất điện năng lưới phân phối ở Brazil

48

2.7 Các kết luận chương II
Chương III : ÁP DỤNG ĐÁNH GIÁ TTĐN CHO LPP Ở VIỆT NAM
3.1. Mục đích, yêu cầu khi đánh giá TTĐN

55
56
56

3.1.1 Đặc điểm chung của LPP ở Việt Nam

56

3.1.2. Mục đích và yêu cầu tính toán

58

3.1.3. Các chế độ của lưới phân phối điện


3.3.4. Nhận xét và đánh giá

90

3.4. So sánh và đánh giá các quy trình tính TTĐN trong LPP

90

3.4.1. Đặc điểm khu vực và lưới điện 22kV Vĩnh Yên

90

3.4.2. Tính toán với hệ số đồng thời Kđt = 1 có hiệu chỉnh công suất

94

3.4.3. Tính toán với hệ số đồng thời Kđt ≠ 1

96

3.5. Nhận xét và kết luận chương III
KẾT LUẬN CHUNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

98
99




:Hệ thống điện

ĐTPT

:Đồ thị phụ tải

CSTD

:Công suất tác dụng

CSPK

:Công suất phản kháng

LF

:Hệ số tải

LsF

:Hệ số tổn thất điện năng


DANH MỤC CÁC BẢNG.
Bảng 1.1 :

Thống kê tổn thất điện năng của một số Quốc gia Asian.

Bảng 2.1 :


Bảng 3.3:

Bảng tra hệ số Kđt của phụ tải tổng hợp.

Bảng 3.4:

Biểu đồ phụ tải điển hình của ngành Công nghiệp.

Bảng 3.5:

Biểu đồ phụ tải điển hình của ngành Công nghiệp năm 2009.

Bảng 3.6:

Bảng hệ số Kt ngành Công nghiệp năm 2009.

Bảng 3.7:

Bảng tính Tmax, τ, LF, LsF ngành Công nghiệp năm 2009.

Bảng 3.8:

Bảng tổng hợp Tmax, τ, LF, LsF các ngành.

Bảng 3.9:

Bảng đánh giá sai số τcx và τkn. LsFcx và LsFkn các ngành.

Bảng 3.10: Bảng phụ tải điển hình phân ngành khai khoáng.

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 2.1:

Nguyên tắc xác định tổn thất điện năng trên lưới điện.

Hình 2.2:

Đồ thị phụ tải hình bậc thang.

Hình 2.3:

Đồ thị τ = f(Tmax).

Hình 2.4:

Đồ thị xác định dòng điện trung bình bình phương Itb.

Hình 2.5:

Sơ đồ lưới điện đơn giản.

Hình 2.6:

Biểu đồ phụ tải và tổn thất công suất.

Hình 2.7:

Đồ thị quan hệ LsF và LF.

Hình 2.8:


Hình 3.1:

Sơ đồ lưới cung cấp cho 2 phụ tải.

Hình 3.2:

Đồ thị phụ tải.

Hình 3.3:

Sơ đồ đường dây điện trung áp.

Hình 3.4:

Biểu đồ phụ tải điển hình ngành Công nghiệp.

Hình 3.5:

Sơ đồ lộ đường dây 471E4.3 Vĩnh Yên.

Hình 3.6:

Đánh số điểm đầu, cuối lộ đường dây 471E4.3 Vĩnh Yên.

( )

( )





sử dụng, cũng như so sánh kết quả tính toán theo một số quy trình tính toán có thể
áp dụng cho lưới điện phân phối, dựa trên cơ sở dữ liệu hiện có của hệ thống điện
Việt Nam.
Lịch sử nghiên cứu
Phương pháp tính tổn thất công suất và điện năng kỹ thuật khi truyền tải điện
nói chung đã được đề xuất từ thế kỷ 19 trên cơ sở định luật Joule.
Đã có nhiều nghiên cứu khác nhau về tính toán và đánh giá tổn thất điện năng
kỹ thuật và phi kỹ thuật nói chung. Trong đó các hướng nghiên cứu chủ yếu là: đề
xuất và đánh giá các biện pháp nhằm giảm tổn thất điện năng trên các loại mạng
lưới điện, các phương pháp gần đúng để tính toán tổn thất điện năng, các phương
pháp phân bố tổn thất điện năng tổng theo phân vùng, các phương pháp và công
thức kinh nghiệm sử dụng cho việc tính nhanh tổn thất điện năng... [8, 10, 11, 14].
Đối với hệ thống truyền tải điện của Việt Nam, đặc biệt là đối với lưới điện
phân phối, số liệu thống kê không đầy đủ cũng như lưới điện có các đặc thù riêng,
chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu nhằm đánh giá kiểm nghiệm độ chính xác khi
áp dụng các phương pháp và quy trình tính toán tổn thất điện năng trên lưới điện.
Luận văn lựa chọn hướng nghiên cứu nhằm kiểm nghiệm lại những công thức và
quy trình cơ bản đã và đang được áp dụng đại trà trong các đơn vị Điện lực cũng
như các trường Đại học, theo số liệu hiện có của phụ tải thực tế của Việt Nam.
Mục đích nghiên cứu của luận văn
Tìm hiểu thông tin về dữ liệu tổn thất điện năng hiện nay trong hệ thống điện
Việt Nam cũng như trên thế giới.
Tìm hiểu, đánh giá các phương pháp và quy trình tính toán tổn thất điện năng
kỹ thuật hiện có.
Phân tích các phương pháp tính toán tổn thất điện năng kỹ thuật trong lưới
điện phân phối, so sánh và đánh giá ưu nhược điểm của các phương pháp, đưa ra
phương pháp phù hợp với lưới điện Việt Nam.


3


thất điện năng. Số liệu được sử dụng để so sánh là số liệu thực của hệ thống điện
Việt Nam. Qua đó nhằm đưa ra một đánh giá về các quy trình và phương pháp đang
được sử dụng rộng rãi cũng như khuyến nghị về quy trình tính toán tổn thất điện
năng hiện nay.
Luận văn được thực hiện và bố trí thành các chương như sau:
Phần mở đầu
Chương 1: Tổng quan về tổn thất điện năng.
Chương 2: Các phương pháp xác định tổn thất điện năng.
Chương 3: Áp dụng đánh giá tổn thất điển năng cho lưới phân phối ở Việt
Nam.
Kết luận chung.

4


CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG

1.1 Một số khái niệm.
Tổn thất điện năng (TTĐN) là phần điện năng dùng để truyền tải và phân phối
điện. Trong đó TTĐN ΔA trên một lưới điện trong một khoảng thời gian T là hiệu
giữa tổng điện năng nhận vào AN trừ tổng điện năng giao đi AG của lưới điện trong
khoảng thời gian T đó. Tổng điện năng giao, nhận của lưới điện là tổng đại số lượng
điện giao, nhận được xác định bởi hệ thống đo đếm điện năng tại các điểm đo đếm
ranh giới của lưới điện đó và tại khách hàng sử dụng điện (các hộ tiêu thụ) [12].
Thời gian xác định TTĐN thông thường là 1 năm (T = 8760h).
Tức là:


Trong đó:
ΔA là tổn thất điện năng trên lưới điện đang xét (kWh).
ΔAkt là tổn thất điện năng kỹ thuật trên lưới điện đang xét (kWh).
ΔAPkt là tổn thất điện năng phi kỹ thuật trên lưới điện đang xét (kWh).
TTĐN kỹ thuật (ΔAkt) do tính chất vật lý của quá trình truyền tải điện năng
gây ra. Do đó không thể loại bỏ hoàn toàn mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ hợp lý.
Trong khoảng thời gian khảo sát t, nếu phụ tải không thay đổi thì trong hệ
thống điện có tổn thất công suất tác dụng là ∆P, thì TTĐN kỹ thuật được tính:
∆Akt = ∆P.t

(1.3)

Để tính tổn thất điện năng một cách chính xác ta cần lấy tích phân của vế phải
công thức (1.3):
t

Akt   Pdt

(1.4)

0

Ngoài ra, TTĐN kỹ thuật còn được chia ra thành 3 loại:
TTĐN kỹ thuật phụ thuộc vào dòng điện: là tổn thất do phát nóng trong các
phần tử, phụ thuộc vào bình phương của cường độ dòng điện và điện trở tác dụng
của phần tử. Đây là thành phần chính được tính đến trong tổn thất điện năng.
Thành phần tổn thất phụ thuộc vào dòng điện (phát nóng) được xác định dựa
trên cơ sở tính toán chế độ của hệ thống điện. Trong đó các tính toán được thực hiện
để xác định tổn thất công suất trên các đường dây và MBA tại các thời điểm cụ thể.

15% tức là có tổn thất điện năng kinh doanh, khi đó cần tính toán tổn thất điện năng
kỹ thuật để đánh giá mức độ tổn thất kinh doanh.

7


Đối với lưới điện phân phối (LPP) có khối lượng đường dây và TBA rất lớn,
dây dẫn có tiết diện nhỏ, dòng điện đi qua lớn, điện áp được hạ thấp nên yêu cầu về
chỉ tiêu kỹ thuật, công nghệ, yêu cầu về đầu tư cũng bị giảm so với lưới có điện áp
cao. Do đó LPP có TTĐN chiếm lượng đáng kể, khoảng 60-75% tổng TTĐN trên
toàn hệ thống điện [2].
TTĐN của 8 tháng đầu năm 2009 của Tổng công ty Điện lực miền Bắc (NPC)
toàn công ty là 8,86%, sản lượng điện thương phẩm là 10,1 tỷ kWh. Thử làm một
phép tính đơn giản, nếu lấy giá bán điện bình quân là 809,71 đồng/kWh thì chỉ
trong 8 tháng qua, NPC bị mất đi 725 tỉ đồng từ tổn thất điện năng [9].
Bảng 1.1 thống kê hiện trạng TTĐN của Việt Nam và một số quốc gia trên thế
giới [17].
Bảng 1.1: Thống kê tổn thất điện năng một số quốc gia Asian.
Điện năng

Điện năng

sản xuất

tiêu thụ

Năm lấy
STT

Tên nước

9,06

2

Indonesia

2007

134.400

119.300

15.100

11,25

3

Thailand

2008

148.200

134.400

13.800

9,31


hay kinh doanh để có biện pháp xử lý.

8


Xác định TTĐN thực hiện qua hệ thống công tơ đo đếm:
Các đơn vị thu thập số liệu điện năng nhận vào lưới điện và điện năng giao đi
từ lưới điện. Tính toán TTĐN thực hiện theo công thức (1.1)
Tuy nhiên với các lưới điện lớn, việc thu thập số liệu sẽ rất lớn, sự phức tạp
tăng lên nhanh chóng.
Xác định TTĐN của lưới điện qua tính toán TTĐN kỹ thuật:
Các đơn vị thực hiện tính toán TTĐN qua các thông số lưới điện và phương
thức vận hành để nhận dạng được TTĐN kỹ thuật của lưới điện thuộc phạm vi đơn
vị quản lý ở mức nào để trên cơ sở đó có biện pháp phù hợp giảm TTĐN. Tuy
nhiên, với các lưới có số nút lớn, các mạch vòng nối với nhau, khi đó việc giải tích
lưới điện sẽ rất phức tạp và mất nhiều thời gian.
Nhận dạng TTĐN theo từng cấp điện áp, từng khu vực lưới điện, từng xuất
tuyến trung áp, từng trạm biến áp công cộng:
Đơn vị quản lý dựa vào kết quả tính toán TTĐN thực hiện qua đo đếm và
TTĐN kỹ thuật qua tính toán để thực hiện đánh giá mức độ cao, thấp của TTĐN
từng cấp điện áp (cao áp, trung áp, hạ áp), từng khu vực lưới điện, từng xuất tuyến
trung áp, từng trạm biến áp phụ tải. So sánh giữa TTĐN kỹ thuật qua tính toán 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 toán kỹ thuật và tính toán qua đo đếm, từ đó tìm ra các nguyên
nhân của sự bất hợp lý và đề ra được các biện pháp giảm TTĐN hiệu quả, đúng khu
vực, đúng cấp điện áp, đúng xuất tuyến, đúng trạm biến áp có sự bất thường về
TTĐN.
1.3 Giảm tổn thất điện năng.
1.3.1. Các biện pháp giảm TTĐN.
Các phương pháp giảm TTĐN được áp dụng trong cả thiết kế, quy hoạch, vận

cosφ các nút trên lưới điện, tính toán vị trí và dung lượng lắp đặt tụ bù tối ưu để
quyết định lắp đặt, hoán chuyển và vận hành hợp lý các bộ tụ trên lưới nhằm giảm
TTĐN. Đảm bảo cosφ trung bình tại lộ trung thế trạm 110 kV tối thiểu là 0,98.
Thực hiện tốt công tác quản lý kỹ thuật vận hành ngăn ngừa sự cố: Đảm bảo
lưới điện không bị sự cố để duy trì kết dây cơ bản có TTĐN thấp.

10


Không để các MBA phụ tải vận hành tải lệch pha. Định kỳ hàng tháng đo
dòng tải từng pha Ia , Ib , Ic và dòng điện dây trung tính Io để thực hiện cân pha khi
dòng điện Io lớn hơn 15% trung bình cộng dòng điện các pha.
Đảm bảo vận hành phương thức tối ưu: Thường xuyên tính toán kiểm tra đảm
bảo phương thức vận hành tối ưu trên lưới điện. Đảm bảo duy trì điện áp trong giới
hạn cao cho phép theo quy định hiện hành và khả năng chịu đựng của thiết bị.
Thực hiện vận hành kinh tế máy biến áp:
Trường hợp TBA có 2 hay nhiều MBA vận hành song song cần xem xét vận
hành kinh tế máy biến áp, chọn thời điểm đóng, cắt máy biến áp theo đồ thị phụ tải.
Đối với các khách hàng có TBA chuyên dùng (trạm 110 kV, trạm trung áp)
mà tính chất của phụ tải hoạt động theo mùa vụ (trạm bơm thủy nông, sản xuất
đường mía v.v...), ngoài thời gian này chỉ phục vụ cho nhu cầu sử dụng điện của
văn phòng, nhân viên quản lý trạm bơm, đơn vị kinh doanh bán điện phải vận động,
thuyết phục khách hàng lắp đặt thêm MBA có công suất nhỏ riêng phù hợp phục vụ
cho nhu cầu này hoặc cấp bằng nguồn điện hạ thế khu vực nếu có điều kiện để tách
MBA chính ra khỏi vận hành.
Hạn chế các thành phần không cân bằng và sóng hài bậc cao: Thực hiện kiểm
tra đối với khách hàng gây méo điện áp (các lò hồ quang điện, các phụ tải máy hàn
công suất lớn v.v …) trên lưới điện. Trong điều kiện gây ảnh hưởng lớn đến méo
điện áp, yêu cầu khách hàng phải có giải pháp khắc phục.
Từng bước loại dần các thiết bị không tin cậy, hiệu suất kém, tổn thất cao bằng

cố trong đo đếm.
Thực hiện lịch ghi chỉ số công tơ: Đảm bảo ghi chỉ số công tơ đúng lộ trình,
chu kỳ theo quy định, đúng ngày đã thỏa thuận với khách hàng, tạo điều kiện để
khách hàng cùng giám sát, đảm bảo chính xác kết quả ghi chỉ số công tơ và kết quả
sản lượng tính toán TTĐN. Củng cố và nâng cao chất lượng ghi chỉ số công tơ, đặc
biệt đối với khu vực dịch vụ điện nông thôn ghi chỉ số nhằm mục đích phát hiện kịp
thời công tơ kẹt cháy, hư hỏng ngay trong quá trình ghi chỉ số để xử lý kịp thời.

12


Khoanh vùng đánh giá TTĐN: Thực hiện lắp đặt công tơ ranh giới, công tơ
cho từng xuất tuyến, công tơ tổng từng TBA phụ tải qua đó theo dõi đánh giá biến
động TTĐN của từng xuất tuyến, từng TBA công cộng hàng tháng và lũy kế đến
tháng thực hiện để có biện pháp xử lý đối với những biến động TTĐN. Đồng thời so
sánh kết quả lũy kế với kết quả tính toán TTĐN kỹ thuật để đánh giá thực tế vận
hành cũng như khả năng có TTĐN thương mại thuộc khu vực đang xem xét.
Đảm bảo phụ tải đúng với từng đường dây, từng khu vực (không lẫn sector).
Kiểm tra, xử lý nghiêm và tuyên truyền ngăn ngừa các biểu hiện lấy cắp điện:
Tăng cường công tác kiểm tra chống các hành vi lấy cắp điện, cần thực hiện thường
xuyên liên tục trên mọi địa bàn, đặc biệt là đối với các khu vực nông thôn mới tiếp
nhận bán lẻ; Phối hợp với các cơ quan chức năng và chính quyền địa phương xử lý
nghiêm theo đúng quy định đối với các vụ vi phạm lấy cắp điện. Phối hợp với các
cơ quan truyền thông tuyên truyền ngăn ngừa biểu hiện lấy cắp điện. Giáo dục để
các nhân viên quản lý vận hành, các đơn vị và người dân quan tâm đến vấn đề giảm
TTĐN, tiết kiệm điện năng.
Thực hiện tăng cường nghiệp vụ quản lý khác: Xây dựng và thực hiện nghiêm
quy định quản lý kìm, chì niêm phong công tơ, TU, TI, hộp bảo vệ hệ thống đo
đếm; xây dựng quy định kiểm tra, xác minh đối với các trường hợp công tơ cháy,
mất cắp, hư hỏng… nhằm ngăn ngừa hiện tương thông đồng với khách hàng vi


14


CHƯƠNG II:
CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
2.1 Phương pháp đo lường.
Phương pháp này áp dụng tại nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên, kết quả
của phương pháp này bao gồm cả TTĐN kỹ thuật và TTĐN phi kỹ thuật.
Xác định TTĐN bằng cách đo:
A ng.1

A t.1

..........

l­íi ®iÖn

A ng.M

..........

A t.N

A

Hình 2.1. Nguyên tắc xác định tổn thất điện năng trên lưới điện
M

N

Năm lấy
số liệu

Điện năng

Điện năng

sản xuất

tiêu thụ

6

6

(10 KWh)

(10 KWh)

TTĐN

TTĐN

106 KWh

%

1

United States


148.200

134.400

13.800

9,31

4

Vietnam

2009

86.900

74.500

12.400

14,27

5

Brazil

2007

438.800

dt
2
U
t
0

A   Pt dt  3R  I t2 dt  R 
0

0

(2.2)

Nếu đồ thị phụ tải (ĐTPT) có hình bậc thang với n bậc, mỗi bậc dài ti và có
công suất không đổi (h.2.2) thì:
n

A  R.
1

n
 n Pi 2

Si2
Qi2

.

t


t1 t2 t3

ti

tn
t(h)

0

Hình 2.2: Đồ thị phụ tải hình bậc thang.
Nếu không biết giá trị của Ut thì có thể tính gần đúng bằng cách lấy Ut = Uđm:

R  n 2 n 2
A  2 .  Pi   Qi  .ti
U đm  1

1

(2.4)

Tổn thất điện năng năm thường tính theo ĐTPT kéo dài năm ti = 1 h:

A 

R  8760 2 8760 2 
.  Pi   Qi 
2
U đm
t 1
 t 1

17