LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn là công trình nghiên cứu của bản thân. Các nghiên
cứu và kết quả đƣợc trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công
bố trong bất kỳ một bản luận văn nào trƣớc đây. Trong luận văn có sử dụng một số
tài liệu đã đƣợc công bố trƣớc đây.
Hà Nội, ngày 10 tháng 03 năm 2015
Tác giả luận văn

Vũ Văn Trung


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành Luận văn này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới toàn thể
các thầy cô giáo trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã truyền đạt cho em những
kiến thức quý báu trong thời gian học Cao học vừa qua.
Đặc biệt, em chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Bạch Quốc Khánh – cán bộ Bộ
môn Hệ thống Điện trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ
bảo cho em trong suốt quá trình thực hiện Luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè đã động viên giúp đỡ
em trong suốt quá trình học tập.


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

MỤC LỤC

2.4. Kết luận .............................................................................................................28


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

CHƢƠNG III
TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƢỚI ĐIỆN HẠ THẾ TỈNH NAM
ĐỊNH ......................................................................................................................... 29
3.1. Quy trình tính toán TTĐN trên lƣới hạ thế theo phƣơng pháp đồ thị phụ tải
ngày điển hình của nguồn. ........................................................................................29
3.2. Tính trào lƣu công suất trên lƣới hạ áp theo phƣơng pháp lặp: .........................32
3.2.1. Sơ đồ khối để tính toán tổn thất công suất theo phƣơng pháp lặp: .................32
3.2.2. Áp dụng để tính toán tổn thất cho TBA Cốc Thành 1. ...................................34
3.3. Quy trình đánh giá TTĐN cho lƣới điện hạ thế Tỉnh Nam Định.......................50
3.3.1. Yêu cầu số liệu ban đầu ..................................................................................51
3.3.2. Phân loại lƣới điện: .........................................................................................51
3.3.3. Lựa chọn lƣới mẫu. .........................................................................................62
3.3.4. Xây dựng đồ thị phụ tải của lƣới mẫu và tính TTĐN .....................................63
3.3.5. Tổng hợp kết quả tính toán và đánh giá TTĐN ..............................................64
3.3.6. Nhận xét, đánh giá kết quả tính toán: ..............................................................65
3.4. Sử dụng chƣơng trình PSS/ADEPT để tính toán tổn thất điện năng .................66
3.4.1. Giới thiệu chƣơng trình PSS/ADEPT .............................................................66
3.4.2. Sơ đồ áp dụng và triển khai .............................................................................67
3.5. Kết luận ..............................................................................................................74
CHƢƠNG IV
CÁC BIỆN PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƢỚI ĐIỆN HẠ THẾ
TỈNH NAM ĐỊNH .................................................................................................... 75
4.1. Các biện pháp về mặt kỹ thuật. ..........................................................................75

Hình 3.4 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình mùa hè TBA Cốc Thành 1 ....................... 39
Hình 3.5 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình mùa đông TBA Cốc Thành 1 ................... 39
Hình 3.6 Hộp thoại Program Settings ....................................................................... 68
Hình 3.7 Hộp thoại Network properties .................................................................... 69
Hình 3.8 Thiết lập thông số nguồn ............................................................................ 70
Hình 3.9 Thiết lập thông số tải . ................................................................................ 70
Hình 3.10 Nhập thông số tải từ bảng tính Excel ....................................................... 71
Hình 3.11 Thiết lập thông số dây dẫn . ..................................................................... 72
Hình 3.12 Thiết lập thông số nút .............................................................................. 72
Hình 3.13 Chạy bài toán phân tích Loadflow ........................................................... 73
Hình 3.14 Hiện thị các kết quả report sau khi phân tích . ......................................... 73
Hình 3.15 Cửa sổ report preview .............................................................................. 74


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Kết quả hoạt động sản xuất kinh doanh từ năm 2010-2013 ........................5
Bảng 1.2 Chi tiết khối lƣợng đƣờng dây hạ thế đến tháng 12 năm 2013 ...................7
Bảng 1.3 Kết quả thực hiện tổn thất điện năng từ năm 2010-3013 ............................8
Bảng 3.1 Bảng tổng hợp thông số đƣờng dây TBA Cốc Thành 1 ........................... 35
Bảng 3.2 Bảng điện năng tiêu thụ tại một nút tháng mùa hè ................................... 36
Bảng 3.3 Bảng điện năng tiêu thụ tại một nút tháng mùa đông ............................... 37
Bảng 3.4 Bảng số liệu dòng áp đầu nguồn ngày điển hình mùa hè ........................ 38
Bảng 3.5 Bảng công suất đầu nguồn ngày điển hình mùa hè ................................. 38
Bảng 3.6 Bảng công suất đầu nguồn ngày điển hình mùa đông ............................. 39
Bảng 3.7 Bảng công suất tác dụng lớn nhất của các nút tải. .................................... 40
Bảng 3.8 Bảng phân bổ công suất tác dụng theo từng nút tải cho giờ thứ nhất ...... 41

Hệ thống điện

KN

Kinh nghiệm

LF

Load Factor (Hệ số phụ tải)

LsF

Loss Factor (Hệ sổ tổn thất)

LĐPP

Lƣới điện phân phối

LĐTT

Lƣới điện truyền tải

TBA

Trạm biến áp

TTCS

Tổn thất công suất


Thực tế chỉ ra rằng trong tổn thất điện năng trên lƣới phân phối điện, tổn thất
của lƣới hạ thế quản lý bởi Tổng Công ty Điện lực Miền Bắc (NPC) nói chung và
của Công ty Điện lực Nam Định nói riêng chiếm tỷ lệ lớn. Bên cạnh đó các thông
tin đem lại trong tính toán tổn thất điện năng còn hạn chế. Vì vậy việc nghiên cứu
phƣơng pháp tính toán tổn thất điện năng trên lƣới hạ thế và đề xuất các biện pháp
làm giảm tổn thất trên lƣới điện là một yêu cầu cấp bách đang đặt ra cho NPC nói
chung và Công ty Điện lực Nam Định nói riêng. Ngoài ý nghĩa lớn về hiệu quả kinh
tế mà nó đem lại, nó còn cho ta nhìn nhận những vấn đề bất hợp lý trong các khâu
thiết kế, quy hoạch, cải tạo, quản lý vận hành lƣới điện và sử dụng điện năng. Từ đó

1


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

đề xuất những phƣơng án quy hoạch, cải tạo, vận hành lƣới điện và các phƣơng án
làm giảm tổn thất điện năng trên lƣới điện hạ thế Tỉnh Nam Định.
Để tìm ra các phƣơng án giảm tổn thất điện năng thì vấn đề đầu tiên cần đƣợc
quan tâm và giải quyết đó là tính toán tổn thất điện năng kỹ thuật một cách tƣơng
đối chính xác, nhằm phân định rõ tƣơng quan giữa TTĐN kỹ thuật và TTĐN
thƣơng mại. TTĐN kỹ thuật phụ thuộc rất nhiều vào số liệu thống kê có đƣợc cũng
nhƣ phƣơng pháp và quy trình tính toán. Phƣơng pháp tính toán tổn thất điện năng
đang đƣợc sử dụng tại Việt Nam hiện nay không còn thống nhất giữa các đơn vị
thực hiện. Với những yêu cầu từ thực tế luận văn lựa chọn đề tài là:
“Đánh giá tổn thất điện năng trên lƣới điện hạ thế của Tỉnh Nam Định”
Nghiên cứu của luận văn cũng tham gia vào đề án đánh giá tổn thất lƣới điện
hạ áp của Tổng Công ty Điện lực Miền Bắc từ năm 2012 đến nay.
2. Mục đích nghiên cứu

đƣa ra các giải pháp giảm tổn thất điện năng.
6. Nội dung chính của luận văn
Luận văn tập trung nghiên cứu các phƣơng pháp xác định tổn thất điện năng
đồng thời đƣa ra quy trình tính toán tổn thất điện năng theo phƣơng pháp đồ thị phụ
tải điển hình của nguồn và quy trình đánh giá tổn thất điện năng trên lƣới điện hạ
thế Tỉnh Nam Định. Luận văn đƣợc thực hiện thành các phần nhƣ sau:
Phần mở đầu
Chương 1: Tổng quan về lƣới điện hạ thế Tỉnh Nam Định
Chương 2: Các phƣơng pháp xác định tổn thất điện năng
Chương 3: Tính toán tổn thất điện năng trên lƣới điện hạ thế Tỉnh Nam Định
Chương 4: Các biện pháp giảm tổn thất điện năng

3


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ LƢỚI ĐIỆN HẠ THẾ TỈNH NAM ĐỊNH
1.1. Tổng quan lƣới điện trung thế Tỉnh Nam Định
1.1.1. Vị trí địa lý
Tỉnh Nam Định có vị trí địa lý nằm ở cực Nam châu thổ sông Hồng, trải dài từ
tọa độ 19053’ đến 200 vĩ độ Bắc và từ 105055’ đến 106037’ kinh độ Đông. Phía Tây
Bắc giáp tỉnh Hà Nam, phía Đông Bắc giáp tỉnh Thái Bình, phía Tây Nam giáp tỉnh
Ninh Bình, phía Đông Nam giáp biển Đông. Diện tích tự nhiên của tỉnh khoảng
1.669 km2, chiếm khoảng 0,5% diện tích cả nƣớc và chiếm khoảng 13,2% diện tích
của Đồng bằng Bắc Bộ. Mật độ dân số trung bình toàn tỉnh hiện nay là
1.089 ngƣời/km², trong đó các đơn vị thành phố Nam Định, huyện Ý Yên, huyện

1.344 trạm biến áp 22/0.4 kV với tổng công suất đặt 430.338 kVA.
- Lƣới điện 10kV có 32 đƣờng dây, tổng chiều dài : 569,67 km, chiếm tỷ lệ
29% tổng chiều dài đƣờng dây trung áp toàn tỉnh. Có 8 đƣờng dây 10 kV xuất phát
từ 02 trạm 110 kV Nam Ninh và trạm 110 kV Hải Hậu, còn lại 24 đƣờng dây 10kV
xuất phát từ các trạm trung gian 35/10kV. Lƣới điện 10kV cung cấp cho 613 trạm
biến áp 10/0.4kV với công suất đặt 158.958 kVA.
1.1.3. Kết quả sản xuất kinh doanh trong các năm 2010 đến 2013
Sau khi hoàn thành công tác tiếp nhận lƣới điện nông thôn trên địa bàn toàn
tỉnh vào cuối năm 2009, trong những năm từ 2010 đến 2013 Công ty điện lực Nam
Định luôn phấn đấu thực hiện tốt các chỉ tiêu kế hoạch nhƣ sau:
Bảng 1.1: Kết quả hoạt động sản xuất kinh doanh từ năm 2010-2013
TT

Các chỉ tiêu cơ bản

Năm 2010 Năm 2011 Năm 2012 Năm 2013

1

Điện nhận (triệu kWh)

952,4

1.075,4

1.218,77

1.357,8

2

1.180,9

1.322,45

1.437,8

5

Doanh thu (tỷ đồng)

754,43

1.096,7

1.410,72

1.718,89

1.1.4. Thành phần phụ tải:
Trong cơ cấu tiêu thụ điện của tỉnh Nam Định, sản lƣợng điện sử dụng cho
Quản lý và tiêu dùng chiếm tỷ trọng lớn nhất, đứng thứ 2 là sản lƣợng sử dụng điện
năng cho Công nghiệp - Xây dựng. Tổng sản lƣợng điện tiêu thụ cả năm hiện nay
khoảng 1.195,6 triệu kWh, trong đó cơ cấu nhƣ sau:

5


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

+ Tổng số trạm biến áp phân phối 1.647 trạm.
+ Đƣờng dây 3 pha 10.668 km.
+ Đƣờng dây 1 pha 1.584 km.
+ Khách hàng sinh hoạt 597.377 khách hàng.
+ Khách hàng ngoài sinh hoạt 58.770 khách hàng.
Chi tiết khối lƣợng đƣờng dây hạ thế thống kê theo bảng sau:
Bảng 1.2: Chi tiết khối lượng đường dây hạ thế đến tháng 12 năm 2013

6


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

Đƣờng trục 3 pha
(km)

Đƣờng nhánh 3 pha
(km)

Đƣờng nhánh 1 pha
(km)

Dây trần

Dây bọc

Dây trần


c. Xà:
Xà trên đƣờng dây các khu vực quá cũ nát đã đƣợc thay thế đảm bảo vận
hành, tuy nhiên nhiều khu vực xà đã rỉ mọt chƣa đƣợc thay thế.
d. Cột:
Cột thƣờng đƣợc sử dụng là cột LT-10, LT-8, H-7,5, H-6,5 là cột hiện trạng
và các vị trí thay mới. Tuy nhiên vẫn còn nhiều vị trí sử dụng cột bê tông tự đúc,
một số vị trí cột nghiêng nứt vỡ không đảm bảo.
e. Hệ thống đo đếm:
Toàn bộ hệ thống đo đếm trên lƣới đã đƣợc thay thế bằng thiết bị của ngành
điện đã qua kiểm định.
1.2.2. Tổn thất điện năng trên lƣới điện của Tỉnh Nam Định
Trong nhƣng năm vừa qua nhờ đƣợc sự đầu tƣ cải tạo theo các dự án cũng nhƣ
trong công tác sửa chữa lớn, sửa chữa thƣờng xuyên trên lƣới điện hạ thế cùng với

7


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

sự phấn đấu nỗ lực của CBCNV trong toàn Công ty đã giảm tổn thất trên lƣới
điện xuống không ngừng. Cụ thể:
Bảng 1.3: Kết quả thực hiện tổn thất điện năng từ năm 2010 - 2013
Tổn thất điện
năng trên lƣới
điện Trung thế
và trong MBA

Tổn thất


Năm 2011

13,66%

5,46%

12,34%

8,20%

3

Năm 2012

12,59%

4,96%

11,33%

7,63%

4

Năm 2013

11,89%

4,85%

HV : Vũ Văn Trung

biến ở nhiều khu vực.
Qua phân tích về thực trạng lƣới điện và nguyên nhân gây tổn thất ta nhận
thấy rằng cần phải có một số liệu cụ thể chính xác TTĐN kỹ thuật của lƣới hạ thế
qua đó để phân định tổn thất kỹ thuật và tổn thất thƣơng mại để đƣa ra các biện
pháp giảm tổn thất phù hợp, hiệu quả nhất. Đây chính là mục đích mà luận văn
hƣớng tới.

9


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

CHƢƠNG II
CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
2.1. Khái niệm chung về tổn thất điện năng
2.1.1. Các định nghĩa
Tổn thất điện năng (TTĐN) trong hệ thống điện (HTĐ) nói chung là chênh
lệch giữa lƣợng điện năng sản xuất từ nguồn điện và lƣợng điện năng đƣợc tiêu thụ
tại phụ tải trong một khoảng thời gian nhất định.
Trong thị trƣờng điện, TTĐN trên một lƣới điện là sự chênh lệch giữa điện
năng đi vào một lƣới điện (bao gồm từ nguồn điện và các lƣới điện lân cận) và
lƣợng điện năng đi ra khỏi lƣới điện (bao gồm cấp cho các phụ tải của lƣới điện đó
hoặc đi sang các khu vực của lƣới điện lân cận) trong một khoảng thời gian nhất
định. Khoảng thời gian xác định TTĐN thƣờng là một ngày, một tháng hoặc một
năm tùy thuộc mục đích hoặc công cụ xác định tổn thất điện năng.
Nếu phụ tải của đƣờng dây không thay đổi và xác định đƣợc tổn thất công suất


R
U 2H

n

Si2Δt 
1





R n 2
P  Q i2 Δt
2  i
UH 1

(2.2)

(2.3)

Tuy nhiên, trong tính toán thƣờng không biết đồ thị P(t), Q(t). Để tính TTĐN
ta phải dùng phƣơng pháp gần đúng dựa theo một số khái niệm quy ƣớc nhƣ thời
gian sử dụng công suất lớn nhất (Tmax), thời gian tổn thất công suất lớn nhất (τmax)
và dòng điện trung bình bình phƣơng (Itbbp). Ngoài ra còn có thể sử dụng một số

10



nhƣng chủ yếu là thiếu thông tin do hệ thống đo lƣờng chƣa đầy đủ và đồng bộ, số
liệu về lƣới điện và phụ tải không chính xác… Bởi vậy, thực chất việc xác đinh
TTĐN là đánh giá hoặc dự báo TTĐN.

11


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

Trên lƣới truyền tải, hệ thống thông tin và tự động hóa thƣờng phải đầy đủ để
đảm bảo mục tiêu quản lý vận hành an toàn, tối ƣu. Cũng nhờ đó việc đo lƣờng và
đánh giá TTĐN chính xác hơn. Đối với lƣới điện phân phối các hệ thống thông tin,
đo lƣờng giám sát nhìn chung đơn giản, trong khi khối lƣợng, chủng loại thiết bị đa
dạng nên việc đánh giá chính xác TTĐN khó khăn hơn nhiều.
Bởi vì TTĐN trong HTĐ chủ yếu nằm ở lƣới điện phân phối, nên yêu cầu xác
định TTĐN xảy ra ở lƣới này. Theo nhiều tài liệu, tổn thất điện năng trong lƣới
phân phối nhỏ hơn 10% đƣợc coi là chấp nhận đƣợc. Nếu tổn thất điện năng trên
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.
2.2. Các phƣơng pháp xác định tổn thất điện năng
Dựa trên các tài liệu tham khảo [1], [2], [3] luận văn xin đƣợc phân tích tóm
tắt các phƣơng pháp xác định tổn thất điện năng nhƣ sau:
2.2.1. Xác định tổn thất điện năng theo các chỉ số công tơ
[2] Phƣơng pháp xác định tổn thất điện năng thông dụng nhất là so sánh sản
lƣợng điện ở đầu vào lƣới và năng lƣợng tiêu thụ tại các phụ tải trong cùng khoảng
thời gian, phƣơng pháp này tuy có đơn giản nhƣng thƣờng mắc phải sai số lớn do
một số nguyên nhân sau:
- Không thể lấy đƣợc đồng thời các chỉ số của các công tơ tại đầu nguồn và ở

Công thức để xác định tổn thất điện năng trong mạng:
∆A = 3.ki2.R.N.10-3 (kWh)
Trong đó:

(2.4)

ki: Tỷ số máy biến dòng.
R: Điện trở tƣơng đƣơng của mạng điện.

N - chỉ số của đồng hồ đo đếm tổn thất điện năng đƣợc ghi trong thời gian T.
* Ưu điểm:
Sử dụng đơn giản, dễ thực hiện.
* Nhược điểm:
- Phƣơng pháp này chỉ xác định đƣợc tổng TTĐN của mạng, không chỉ ra
đƣợc các thời điểm cực đại và cực tiểu của phụ tải để từ đó có biện pháp san bằng
đồ thị phụ tải.
- Chỉ xác định đƣợc lƣợng điện năng tổn thất tại thời điểm đo đếm.
- Nếu cần xác định đồng thời TTĐN tại nhiều vị trí, khi đó ta phải sử dụng nhiều
công tơ gây tốn kém vì vậy cách này thƣờng áp dụng trong những trƣờng hợp đặc
biệt khi cần kiểm tra và số lƣợng công tơ sử dụng nhỏ.

13


Luận văn Thạc sỹ

HV : Vũ Văn Trung

2.2.3. Xác định tổn thất điện năng theo phƣơng pháp điện trở đẳng trị
[2] Nội dung phƣơng pháp:

n 
6 

(2.7)

Đối với đƣờng dây phân nhánh phức tạp ta tính theo công thức:


ri .k 2mti

R dt  R c 1 
2
 R c  k mti
Trong đó:





(2.8)

r0 - điện trở của một km đƣờng dây
Rc- điện trở đoạn dây cung cấp
ri - điện trở nhánh dây thứ i
kmti - hệ số mang tải của nhánh dây thứ i

k mti 

Pi
Pmax


(2.10)

M(I2) - kỳ vọng toán bình phƣơng dòng điện

Rđt - điện trở đẳng trị của mạng
Theo lý thuyết xác suất ta có:

 

M I2  M  I    D  I 
2

(2.11)

M(I), D(I) - Kỳ vọng toán và phƣơng sai của dòng.
Giá trị của kỳ vọng toán dòng điện chạy trong mạng có thể xác định theo các
chỉ số của công tơ tại lộ ra của trạm biến áp trung gian.
M  I 

A 2r  A 2x
3U 2tb T 2

(2.12)

Ar, Ax - Điện năng tác dụng và phản kháng, xác định theo chỉ số của công tơ
đầu nguồn
Utb - Điện áp trung bình của mạng điện (kV)
T - Thời gian khảo sát (h)
Theo quy tắc “Ba xích ma” thì dòng điện cực đại IM = M(I) + 3σ


Thay các giá trị của (2) và (3) vào (1) ta đƣợc giá trị tổn thất điện năng tác
dụng trên đƣờng dây là.

ΔA r  3MI 1  k 2v R dt .T.103 (kWh)
2

(2.14)

Điện trở đẳng trị của đƣờng dây đƣợc xác định theo biểu thức:
R dt 

ΔPM103
3I2M

(2.15)

∆PM – hao tổn công suất cực đại trong mạng điện
Tổn thất điện năng phản kháng có thể xác định theo biểu thức:
∆Ax= ∆Ar.tgυ
b. Tổn thất trong các máy biến áp:
Để đơn giản trong tính toán ta thay tất cả các máy biến áp bằng một máy
đẳng trị có công suất bằng tổng các công suất định mức của các máy. Tổn thất trong
các máy biến áp tiêu thụ gồm 2 thành phần thay đổi và cố định. Thành phần thay
đổi đƣợc xác định tƣơng tự nhƣ đối với đƣờng dây theo biểu thức (2.12) với kỳ
vọng toán dòng điện chạy qua biến áp đẳng trị sẽ là:
M  I ba 

A 2r2  A 2x2
3U 2tb2T 2


2

Un - điện áp định mức của các MBA (kV)

Sni – công suất định mức của biến áp thứ i (kVA)
∆Pki – hao tổn ngắn mạch của biến áp thứ i (kW)
m - số lƣợng máy biến áp tiêu thụ.
Vậy tổn thất điện năng tác dụng trong cuộn dây của các máy biến áp tiêu thụ
là:
∆Acu = 3M(I)b2(1+k2v)Rđtb.T.10-3 (KWh)

(2.18)

Thành phần tổn thất cố định trong lõi thép của biến áp đƣợc xác định theo biểu
thức:

U 2tb2 m
ΔA F  2 T ΔP0i (KWh)
U n i 1

(2.19)

Tổng tổn thất điện năng tác dụng trong mạng phân phối là:
∆A∑ = ∆Ar + ∆Acu + ∆AFe

(2.20)

* Ưu điểm:
Tổng tổn thất điện năng ở đây chỉ cần dựa vào các dữ kiện về lƣợng điện năng