ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ VĂN LÂM PHÚ

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH
TỐI ƯU CHO LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI
THÀNH PHỐ CAM RANH TỈNH KHÁNH HÒA

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60 52 02 02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng, Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. LƯU NGỌC AN.

Phản biện 1: TS. NGUYỄN HỮU HIẾU

Phản biện 2: TS. LÊ CAO QUYỀN

Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học
Bách Khoa Đà Nẵng vào ngày 07 tháng 10 năm 2017.

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:

phân đoạn hợp lý của các mạch vòng) của lưới điện 22kV khu vực
Thành phố Cam Ranh. Việc vận hành với phương án thích hợp ở


2
từng chế độ phải đảm bảo được điều kiện tổn thất công suất

P là

nhỏ nhất, điện áp tại các nút thay đổi trong một giới hạn cho phép;
+ Xác định lại vị trí lắp đặt các giàn tụ bù cố định và ứng
động hiện có trên lưới điện phân phối Cam Ranh và xây dựng
phương thức vận hành hợp lý các giàn tụ bù này;
+ Tính toán các phương án tương đương nhau về tổn thất
công suất, chất lượng điện áp để Điện lực Cam Ranh – Khánh Sơn có
cơ sở lựa chọn phương án vận hành thích hợp tuỳ vào từng tình hình
cụ thể và báo cáo Công ty CP Điện lực Khánh Hòa chấp thuận triển
khai thực hiện.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các chế độ vận hành hệ
thống điện, vị trí các điểm mở của lưới phân phối sao cho hàm mục
tiêu tổn thất công suất trong lưới điện đạt giá trị nhỏ nhất, điện áp tại
các nút thay đổi trong một giới hạn cho phép. Ngoài ra đề tài còn tập
trung tính toán phương thức vận hành các giàn tụ bù cố định và đóng
cắt hiện có trên lưới để tổn thất công suất là bé nhất..
4. Phương pháp nghiên cứu:
Sử dụng phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm:
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu,
sách báo, giáo trình,…viết về vấn đề tính toán xác định tổn thất công
suất và tổn thất điện năng trong lưới cung cấp điện.

phối điện sẽ góp phần giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy
cung cấp điện, linh hoạt trong việc chuyển đổi phương thức.


4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TP.CAM RANH VÀ
CÁC TIÊU CHÍ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH
1.1. Vai trò của lưới điện phân phối trong hệ thống điện:
1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối:
Có điện áp trung áp 22kV phân phối điện cho các trạm phân
phối trung/hạ áp. Sơ đồ có hai dạng cơ bản là sơ đồ hình tia và sơ đồ
mạch vòng.
Tuy có kết cấu mạch vòng nhưng hầu hết lưới phân phối luôn
vận hành hở (hay vận hành hình tia). Tuy nhiên khi vận hành hở
LĐPP như vậy thì tổn thất công suất, tổn thất điện năng và chất
lượng điện áp luôn luôn kém hơn khi LĐPP được vận hành kín. Để
khắc phục tình trạng này và tạo tính linh hoạt trong các LĐPP vận
hành hở, cần phải xác định các trạng thái đóng cắt của các dao cách
ly phân đoạn như thế nào để cực tiểu hoá tổn thất công suất, điện
năng hay một hàm chi phí F định trước.
1.3. Tổn thất và nguyên nhân gây tổn thất:
1.3.1. Tổn thất kỹ thuật:
Tổn thất 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 lưới đều có trở kháng nên khi dòng điện chạy qua gây tiêu hao
điện năng do phát nóng máy biến áp, dây dẫn và các thiết bị điện.
Ngoài ra dòng điện qua cáp ngầm, tụ điện còn có tổn thất do điện
môi, đường dây điện đi song song với đường dây khác như dây
chống sét, dây thông tin... có tổn hao điện năng do hỗ cảm.


Trạm 110kV E.NCR.

-

Trạm cắt trung tâm F9.
Lưới điện:

-

Trạm E28 bao gồm 7 xuất tuyến: 471, 472, 473, 474, 475,
477, 478.

-

Trạm E.NCR bao gồm 01 xuất tuyến 471-E.NCR.

-

Trạm F9 bao gồm 3 xuất tuyến 471, 473, 474-F9.


6
1.6. Tiêu chí lựa chọn phương thức vận hành cho lưới điện Tp.
Cam Ranh:
- Tổng tổn thất công suất là nhỏ nhất: Min

P;

- Tổng tổn thất điện năng là nhỏ nhất: Min

-

U k

n

U chuân

Z ki .

Pi

i 1

j.Qi

yi .U i

U i*

(2.9)

Với Uchuẩn là điện áp nút cân bằng.
Phương trình công suất nút:

N

Pk

U k .U n .Ykn . cos(

n k

U k .U n .Ykn . sin(

kn

n

k

)

n

k

)


7
Trong đó:

U n

U n

và Y kn

n


Sij

S ji

(2.13)

2.2. Các phương pháp tính toán TTĐN trong lưới điện phân
phối:
2.2.1. Phương pháp tích phân đồ thị;
2.2.2. Phương pháp dòng điện trung bình bình phương;
2.2.3. Phương pháp thời gian tổn thất;
2.2.4. Phương pháp đường cong tổn thất;
2.2.5. Phương pháp tính toán TTĐN theo quy định của EVN.


8
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH
TỐI ƯU CHO LĐPP THÀNH PHỐ CAM RANH BẰNG
PHẦN MỀM PSS/ADEPT
3.1. Giới thiệu về Điện lực Cam Ranh – Khánh Sơn;
3.2. Hiện trạng nguồn và lưới điện;
3.3. Mô tả lưới điện phân phối;
3.4. Mô tả phần mềm PSS/Adept và các bài toán tính chế độ xác
lập LĐPP:
3.4.1. Tính toán phân bố công suất trong PSS/Adept;
3.4.2. Tính toán điểm dừng tối ưu TOPO trong PSS/Adept;
3.4.3. Tính toán vị trí lắp đặt bù CAPO trong PSS/Adept.
3.5. Tính toán TTCS hiện trạng LĐPP thành phố Cam Ranh
bằng phần mềm PSS/Adept:

Các số liệu nêu trên không cung cấp đầy đủ thông tin để tính toán
phân tích lưới điện. Do vậy trong phạm vi đề tài này, để có đầy đủ số
liệu tính toán các chế độ phụ tải, tác giả đã xây dựng đồ thị phụ tải
điển hình đối với LĐPP thành phố Cam Ranh như sau:
Vì công suất phụ tải dao động rất lớn không chỉ trong một ngày đêm
mà trong cả năm, do đó phải chia năm thành một số giai đoạn khác
nhau, theo mùa hoặc theo các tháng trong năm. Do điều kiện địa lý,
khí hậu Tỉnh Khánh Hòa chỉ có 2 mùa rõ rệt là mùa nắng và mùa
mưa, trong đó mùa mưa chỉ kéo dài trong 3 tháng, phần lớn còn lại là
mùa nắng, do vậy tác giả đã xây dựng đồ thị phụ tải điển hình đối với
khu vực thành phố Cam Ranh để phục vụ tính toán từ dữ liệu thu
thập được từ các tháng đặc trưng của mùa hè là tháng 7.
Sau khi tiến hành thu thập và xử lý số liệu ta có bảng công suất phụ
tải hàng giờ của ngày điển hình (chọn ngày 20/7/2017) đối với các
xuất tuyến trung áp khu vực Cam Ranh như Phụ lục 2.
Từ đó ta có đồ thị phụ tải đặt trưng cho lưới điện phân phối thành
phố Cam Ranh như hình 3.4:

Hình 3.4: Đồ thị phụ tải điển hình LĐPP thành phố Cam Ranh


10
3.5.2. Tính toán TTCS trung áp lưới điện phân phối thành
phố Cam Ranh:
Vì thời gian có hạn và phạm vi đề cập của luận văn chỉ là tái
kết lưới phần lưới điện phân phối của thành phố Cam Ranh. Do đó
phần tính toán chỉ xét đến các xuất tuyến hiện cấp điện cho thành phố
Cam Ranh bao gồm: 471-F9, 471-E.NCR, 473-F9, 474-F9, 471-E28,
473-E28, 475-E28, 477-E28 (phân đoạn 89-28-14) và XT 478-E28.
Căn cứ vào sơ đồ kết lưới, ta tính toán ∆Pt (tổn thất công suất có tải)

09

Tổn thất (%)

P
(kW)

P
(kW)

3.200

50,428

Theo
tính
toán
1,58

4.500

123,745

2,74

2,52

2.000
1.900
1.300

HSKV
1,57

Ghi chú


11
3.6. Xác định phương thức vận hành các cụm tụ bù trung áp cho
các xuất tuyến
Do sự chênh lệch công suất phản kháng giữa giờ thấp điểm và
giờ cao điểm không cao, nên tại luận văn này đề xuất chọn chế độ
cực đại làm cơ sở cho việc tính toán việc vận hành các tụ bù cố định.
Các tụ bù ứng động sẽ bổ sung thêm lượng công suất phản kháng cho
hệ thống khi nhu cầu phụ tải tăng vào giờ cao điểm.
3.6.1 Thiết lập các thông số phục vụ bài toàn bù kinh tế cho
các xuất tuyến lưới điện phân phối thành phố Cam Ranh:


12
3.6.2. Phương thức bù cho tuyến 471-F9:
Bảng 3.6: Bảng so sánh kết quả giảm tổn thất công suất trước
và sau khi lắp tụ cho xuất tuyến trung áp 471-F9
Trước khi lắp tụ

Sau khi lắp tụ bù

Công suất tiết kiệm

bù TA


120,61

57,6

118,19

1,62

2,42

Bảng 3.7: Vị trí lắp đặt tụ bù theo CAPO cho XT 471-F9

Stt

01

Vị trí lắp đặt

471-F9/55

Số
cụm

Tình

Dung

trạng

lượng

bù TA

TA

được

∆P

∆Q

∆P

∆Q

∆P

∆Q

(kW)

(kVAR)

(kW)

(kVAR)

(kW)

(kVAR)



lượng

cụm

473-F9/68-1-

Tình

Dung

vận

(kVAR)

01

300

01

300

Ghi chú

hành
Đang

Bù cố



∆P

∆Q

∆P

∆Q

(kW)

(kVAR)

(kW)

(kVAR)

(kW)

(kVAR)

37,16

83,65

35,72

81,73

1,44

hành
Đang

Bù cố

đóng

định


14
3.6.5. Phương thức bù cho tuyến 471-E28: (Không lắp bù)
3.6.6. Phương thức bù cho tuyến 473-E28:)
Bảng 3.14: Bảng so sánh kết quả giảm tổn thất công suất trước và sau
khi lắp tụ cho xuất tuyến trung áp 473-E.28
Trước khi lắp tụ

Sau khi lắp tụ bù

Công suất tiết kiệm

bù TA

TA

được

∆P

∆Q


3,19

Bảng 3.15: Vị trí lắp đặt tụ bù theo kết quả bài toán CAPO cho XT
473-E.28
Số

Vị trí lắp đặt

Stt

01

lượng

cụm

473-E.28/207-2

Tình

Dung
(kVAR)

01

trạng

Ghi



∆P

∆Q

∆P

∆Q

∆P

∆Q

(kW)

(kVAR)

(kW)

(kVAR)

(kW)

(kVAR)

259,43

573,37

239,07

Dung

F9/44-35

(kVAR)

01

300

01

300

03

478-E.28 /180

01

300

04

478-E.28/214

01

300



Đang

Bù cố

đóng

định

Đang

Bù cố

đóng

định

Đang

Bù cố

đóng

định

Đang

Bù cố

đóng


∆P

∆Q

∆P

∆Q

(kW)
358,61

(kVAR)
469,67

(kW)
311,49

(kVAR)
418,78

(kW)
47,13

(kVAR)
50,89


16
Bảng 3.21: Vị trí lắp đặt tụ bù theo kết quả bài toán CAPO cho XT


300

21A
02

471E.NCR/154-55
471-

03

E.NCR/15472-47
471-

04

E.NCR/154242

Tình
trạng
vận

Ghi chú

hành
Đang

Bù cố

đóng

phố Cam Ranh:


17

Hình 3.14: Lưu đồ 6 bước đánh giá lưới điện phân phối
3.7.2. Tái cấu trúc lưới điện phân phối thành phố Cam
Ranh:
+ Trường hợp 1: Vận hành độc lập trạm F9, cụ thể với 03 xuất
tuyến 22kV là 471, 473, 474-F9. Trong đó liên lạc giữa các xuất
tuyến này gồm:
-

Tuyến 471-F9 cấp điện đến cầu dao liên lạc là 471-F9/50-1
(473-F9/68-19);

-

Tuyến 474-F9 cấp điện đến cầu dao liên lạc là 474F9/42, các dao cách ly liên lạc 471-F9/41 (474-F9/4453), 474-F9/44-20 đang đóng.


18
Bảng 3.22: Bảng so sánh kết quả giảm tổn thất công suất trước và sau
khi xác định điểm mở mới trường hợp 1:
Hịện trạng kết

Sau khi chuyển trạng

Công suất tiết


(kW)

(kVAR)

1011,46

33,08

55,29

+ Trường hợp 2: Vận hành có xét đến các quan hệ E28 và trạm
cắt F9, cụ thể với 02 xuất tuyến 22kV là 471, 474-F9 và 02 xuất
tuyến 22kV của trạm E28 là 473-E28 và 478-E28. Trong đó liên lạc
giữa các xuất tuyến này gồm:
-

Tuyến 471-F9 cấp điện đến cầu dao liên lạc là 474-F9/42,
các dao cách ly liên lạc 471-F9/41 (474-F9/44-53), 474F9/44-20 đang đóng;

-

Tuyến 474-F9 cấp điện đến cầu dao LBS 474-F9/42 (LBS
474-F9/42 mở);

-

Tuyến 473-E28 cấp điện đến dao cách ly liên lạc 473E28/226-474-F9/50 (LBS 473-E28/226 mở);

-



∆Q

∆P

∆Q

(kVAR)

(kW)

(kVAR)

2104,32

347,88

627,38


19
CHƯƠNG 4
ĐỀ XUẤT PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO LƯỚI
ĐIỆN PHÂN PHỐI THÀNH PHỐ CAM RANH
Sau khi tính toán, tác giả đề xuất phương thức vận hành lưới
điện thành phố Cam Ranh như sau:
4.1 Đối với các cụm tụ bù trung áp:
+ Xuất tuyến 471-F9
Vị trí lắp đặt
Stt

Vận

Ghi

hành

chú

Đang

Bù cố

đóng

định

Đang

Bù cố

đóng

định

Vận

Ghi

hành



01

300

+ Xuất tuyến 474-F9
Vị trí lắp đặt
Stt

Hiện
trạng

01

Không

Số

Đề xuất

cụm

474-F9/30

01

Dung
lượng
(kVAR)
300


300

01

300

01

300

2
02
03

473E28/151
473E28/194

Vận

Ghi

hành

chú

Đang

Bù cố



300

1

300

1

600

44-35

(kVAR)

478-E.28
/180

44-21-7
04

lượng

cụm

E28/111

03

Dung


hành

chú

Đang
đóng
Đang
đóng
Đang
đóng
Đang

Tách

đóng

ra


21
4.2 Trạng thái vận hành của các khóa điện (điểm mở tối
ưu) trên các xuất tuyến trung áp:
+ Tuyến 471-E.NCR cấp đến dao cách ly DCL 471E.NCR/12b (vị trí giao tuyến giữa xuất tuyến 471-E.NCR và 471F9). Nghĩa là DCL vị trí 471-E.NCR/12b ở trạng thái mở, kết lưới
này giống như kết lưới hiện trạng đang vận hành;
+ Tuyến 471-F9 vận hành hình tia cấp đến DCL 471E.NCR/12b, và phụ tải thuộc đường Nguyễn Trọng Kỷ và khu vực
Cảng Cam Ranh. Nghĩa là dao cách ly vị trí 471-F9/41 ở trạng thái
đóng, LBS vị trí 474-F9/44-51 ở trạng thái đóng và dao cách ly vị trí
474-F9/44-20 ở trạng thái mở. Kết lưới này khác hoàn toàn so với kết
lưới hiện đang vận hành, khi xuất tuyến 471-F9 không cấp điện cho

của một địa phương nói riêng và một quốc gia nói chung. Việc cung
cấp điện liên tục, đảm bảo chất lượng điện năng đối với lưới phân
phối luôn được đặt lên hàng đầu và để đạt được các mục tiêu đó vấn
đề tính toán lựa chọn phương thức vận hành hợp lý là một việc làm
hết sức cần thiết.
Tuy có cấu trúc mạch vòng nhưng lưới điện phân phối thường
được vận hành hình tia nên có rất nhiều phương án có thể lựa chọn.
Việc lựa chọn được phương án vận hành hợp lý trong lưới phân phối
sẽ làm giảm dòng điện chạy trên các tuyến đường dây, nâng cao độ
tin cậy cung cấp điện, đảm bảo chất lượng điện năng và hơn hết là
giảm thiểu một cách tối đa tổn thất công suất, tổn thất điện năng
trong mạng điện.
Để có thể đánh giá lưới điện một cách đúng đắn, vấn đề quan
trọng là cần phải xác định được các thông số đầu vào chính xác. Xác
định được mục tiêu đó, đề tài đã tập trung vào khâu xác định các
thông số nguồn, lưới và đặc biệt là thông số phụ tải tại các trạm biến
áp. Việc sử dụng chức năng đồ thị phụ tải của công tơ điện tử lắp đặt
tại các trạm biến áp phụ tải và số liệu đo được trong công tác quản lý
vận hành lưới điện đã tạo ra được một phương pháp xác định giá trị
phụ tải tương đối chính xác tại các thời điểm tính toán, do đó số liệu
sau khi tính toán tương đối chính xác so với số liệu đo đạc được
trong công tác vận hành.