ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

HOÀNG THANH BÌNH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP
CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
CHO HUYỆN NA RÌ, TỈNH BẮC KẠN
Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN
Mã số: 8 52 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Như Hiển

THÁI NGUYÊN - 2019
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan công trình nghiên cứu này là của tôi. Các số liệu và kết
quả được nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong công
trình khác.
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới các tác giả của các công trình nghiên
cứu, các tác giả của các tài liệu mà tôi trích dẫn, tham khảo để hoàn thành luận
văn này.
Ngày 02 tháng 5 năm 2019
Tác giả luận văn




MỤC LỤC
Lời cam đoan ...................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................ ii
Mục lục ............................................................................................................. iii
Các chữ viết tắt .................................................................................................. v
Danh mục các bảng .......................................................................................... vi
Danh mục các hình .......................................................................................... vii
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Tầm quan trọng của chất lượng điện năng .................................................... 1
2. Cơ sở pháp lý................................................................................................. 1
3. Lý do và tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu được lựa chọn ....................... 3
4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ..................................................................... 4
5. Dự kiến kết quả đạt được .............................................................................. 5
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn ........................................... 5
7. Các công cụ, thiết bị nghiên cứu ................................................................... 5
8. Bố cục của đề tài ........................................................................................... 5
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN VÀ TIÊU THỤ ĐIỆN CỦA
HUYỆN NA RÌ ................................................................................................ 7
1.1. Phân tích về nhu cầu cung cấp điện năng .................................................. 7
1.2. Nguồn cấp ................................................................................................ 10
1.3. Đồ thị phụ tải điển hình............................................................................ 11
1.4. Hiện trạng chất lượng điện huyện Na Rì ................................................. 11
1.5. Kết Luận chương 1 ................................................................................... 21
Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP
VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP CỦA
NGUỒN ĐIỆN ............................................................................................... 22
2.1. Các chỉ tiêu chất lượng điện áp nguồn cung cấp ..................................... 22

3.3.1. Thu thập số liệu ..................................................................................... 56
3.3.2. Đánh giá chất lượng điện áp ................................................................. 57
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




3.4. Thiết kế chi tiết hệ thống điều khiển cho hệ thống bù ............................. 59
3.4.1. Tính toán, lựa chọn các thiết bị trong tủ bù cosφ ................................. 59
3.4.2. Hướng dẫn sử dụng ............................................................................... 64
3.4.3. Các thông số cài đặt .............................................................................. 67
3.5. Kết luận chương 3 .................................................................................... 72
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 76
1. Kết luận ....................................................................................................... 76
2. Kiến nghị ..................................................................................................... 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 77

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BĐK

: Bộ điều khiển

CAP

: Dung kháng


: Power Factor Regulator (Bộ điều khiển tụ bù)

TBA

: Trạm biến áp

THD

: Độ méo dạng tổng do sóng hài

TLTT%

: Tỷ lệ tổn thất %

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Số liệu điện thương phẩm các năm giai đoạn 2013 - 2018.(1) ........ 9
Bảng 1.2: Số liệu thành phần phụ tải năm 2018.(2).......................................... 9
Bảng 1.3: Số liệu điện áp, dòng điện, cos Φ điểm đo ranh giới Thành Phố Na Rì.............................................................................................. 13
Bảng 1.4: Số liệu điện áp, dòng điện, cos Φ điểm đo ranh giới Ngân Sơn Na Rì.............................................................................................. 14
Bảng 1.5: Số liệu tổn thất các TBA năm 2018.(3) .......................................... 17
Bảng 2.1: Độ lệch điện áp cho phép ở chế độ làm việc bình thường ............. 23
Bảng 3.1: Số liệu đo đếm tại thanh cái hạ áp của trạm 560kVA-35/0,4kV
ứng với thời điểm cực đại và cực tiểu ........................................... 57
Bảng 3.2: Số liệu đo đếm điện áp tại nguồn của trạm 560kVA-35/0,4kV

lưới điện tốt thì loại tải nào cũng có thể chạy ổn định và hiệu quả như mong
muốn. Giá thành lắp đặt thấp và lượng khí thải nhà kính không cao.
Như vậy, chất lượng điện là những vấn đề liên quan đến điện áp, dòng
điện, tần số làm cho các thiết bị điện vận hành không bình thường hoặc bị hư
hỏng. Chính vì, chất lượng điện ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình sản xuất
hiện đại; Chất lượng điện năng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình vận hành và
tuổi đời của thiết bị; Chất lượng điện năng luôn là mối quan tâm hàng đầu của
các nhà sản xuất thiết bị; Yêu cầu cung cấp cho khách hàng chất lượng điện cao
nhất là mục tiêu của các điện lực; Mối quan tâm của xã hội đến chất lượng điện
ngày càng được nâng cao. Chất lượng điện là sự quan tâm của mọi bên, từ các
điện lực, khách hàng cho đến các nhà sản xuất, chế tạo thiết bị và của xã hội.
2. Cơ sở pháp lý
Các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng đã được quy định như sau:
2.1. Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 về sóng hài dòng & áp

2.2. Thông tư 32 của Bộ Công Thương
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Ngày 15/04/2010 Bộ Công Thương có ban hành thông tư 32 về việc quy
định hệ thông điện truyền tải trong đó có yêu cầu chi tiết về các thông số điện
năng như sau:
- Điện áp.
+ Điện áp danh định trong hệ thống phân phối bao gồm: 110kV, 35kV,
22kV, 15kV, 10kV, 6kV và 0.4kV.
+ Trong điều kiện bình thường, dao động điện áp cho phép so với điện
áp danh định là:
* Khách hàng: không được vượt quá ±5%

- Nhấp nháy điện áp.
Mức nhấp nháy điện áp theo tiêu chuẩn như sau:

3. Lý do và tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu được lựa chọn
3.1. Lý do chọn đề tài
Tình hình cung cấp điện và chất lượng điện năng của huyện Na Rì
Địa bàn huyện Na Rì được cấp điện bằng 2 lộ đường dây trung thế gồm:
lộ đường dây 35 kV 371E26.1 và lộ đường dây 35 kV 373 E26.1.
Do đường dây cấp điện cho huyện Na rì dài nên các thông số điện áp,
CosΦ khai thác tại điểm đo đếm ranh gới giữa Điện lực Na Rì với Điện lực
khác như sau:
- Tại ranh giới với Điện lực Thành phố Bắc Kạn điện áp 35,2 ÷ 36 kV,
có những thời điểm hệ số CosΦ = 0,93-0,95.
- Tại ranh giới với Điện lực Ngân Sơn điện áp 35,5 ÷ 36,5 kV, có những
thời điểm hệ số CosΦ = 0,94 ÷ 0,96.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Tổn thất điện năng thấp và chất lượng điện áp ổn định tập chung tại các
khu vực trung tâm thị trấn và trung tâm các xã như: Côn Minh, Lương Hạ, Xuân
Dương, Cường Lợi, Vũ Loan và thị trấn Yến Lạc,... Ví dụ: Côn Minh 1 là
3,23%; Yến Lạc 1 là 5,3%; Phố Cổ 2 là 2,25%; Lượng Hạ 1 là 4,78%; Xuân
Dương 1 là 4,25%; Cường Lợi 1 là 4,41%; Vũ Loan 1 là 4,78%,...
- Tổn thất điện năng cao, chất lượng điện áp không ổn định tập trung tại
các xã Hảo Nghĩa, Lạng San, Dương Sơn, Kim Hỷ, Văn Minh. Điển hình như:
TBA Hảo Nghĩa 1 là 6,1%; TBA Lạng San 1 là 6,15%; Dương Sơn 2 là 5,68%;
Kim Hỷ 1 là 8,71%; Văn Minh 3 là 9,83%; Tại các khu vực này TBA có bán
kính cấp điện lớn từ 1,5 km đến 3,5 km, Ví dụ: Bán kính cấp điện của TBA

- Đánh giá được chất lượng điện năng sau khi sử dụng giải pháp cải thiện
chất lượng điện năng trên.
6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn
- Lựa chọn khu vực cung cấp điện năng trọng điểm của huyện Na Rì tỉnh
Bắc Kạn;
- Đi sâu vào một số giải pháp về đảm bảo điện áp cung cấp cho các phụ
tải yêu cầu.
7. Các công cụ, thiết bị nghiên cứu
- Các phần mềm chuyên dụng liên quan đến ngành kỹ thuật điện, kỹ thuật
điều khiển và tự động hóa;
- Các thiết bị thực tiễn phù hợp để phục vụ cho giải pháp cải thiện chất
lượng điện năng cho khu vực trọng điểm của huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn phục
vụ phát triển công, nông nghiệp và khai thác mỏ.
8. Bố cục của đề tài
Luận văn sẽ được bố cụ thành ba chương dự kiến như sau:
Phần mở đầu của luận văn;
Chương 1: Tổng quan chung về các vấn đề cần nghiên cứu của luận văn,
đi sâu nghiên cứu và tập hợp số liệu về chất lượng điện năng của huyện Na Rì;

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Chương 2: Nghiên cứu các chỉ tiêu và giải pháp để nâng cao chất lượng
điện năng, trên cơ sở đó lựa chọn được giải pháp phù hợp để cải thiện chất
lượng điện năng cho khu vực trọng điểm của huyện Na Rì, tỉnh Bắc Kạn phục
vụ phát triển công, nông nghiệp và khai thác mỏ;
Chương 3: Các thiết kế kỹ thuật cho giải pháp để cải thiện chất lượng
điện năng và các thiết bị thực tiễn sử dụng để cải thiện chất lượng điện năng;

- Địa hình vùng núi đá
Các dãy núi đá trải dài trên hầu hết các địa bàn trong huyện là các xã
Kim Hỷ, Ân Tình, Lạng San, Lam Sơn, Hảo Nghĩa, Cư Lễ với độ dốc trên 200.
Tại nhiều nơi núi đá còn có độ dốc tới 600 với độ cao thay đổi từ 300m ÷ 500m.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Khối núi đá vôi Kim Hỷ được đánh giá là loại địa hình Caxtơ trẻ với những
đỉnh đá tai mèo, vách đứng, vực sâu, nhiều sông suối chảy ngầm, vô cùng nguy
hiểm.
- Địa hình vùng núi đất
Phân bố ở hầu hết các xã trong huyện, gồm các dãy núi kéo dài liên tiếp
nhau có độ cao thay đổi từ 300m ÷ 700m. Địa hình vùng này rất phức tạp, hầu
hết các dãy núi được hình thành trên các khối đá mắc ma, biến chất, trầm tích,
có đỉnh nhọn, độ dốc lớn. Xen kẽ giữa các dãy núi chạy dọc theo các sông suối
lớn có các thung lũng nhỏ hẹp dạng lòng máng hầu hết đã được khai thác để
trồng lúa màu. Ở vùng này thực vật phát triển rất đa dạng và phong phú, những
nơi còn rừng đất đai còn tốt, tầng đất dày. Một số nơi do việc khai thác không
hợp lý, độ che phủ thực vật giảm, đất đai bị xói mòn, rửa trôi, hàm lượng các
chất dinh dưỡng suy giảm nhiều.
Địa hình của huyện Na Rì đã ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình
thành đất, cụ thể là các quá trình rửa trôi và tích luỹ. Quá trình rửa trôi diễn ra
mạnh vào mùa mưa ở vùng núi đá chia cắt, dốc nhiều, ở vùng đồi núi thấp có
những thung lũng tương đối bằng phẳng, thích nghi với các loại cây lương thực
và cây ngắn ngày vùng nhiệt đới.
Na Rì có tốc độ đô thị hóa chậm, các hoạt động công nghiệp chưa phát
triển, nền kinh tế của huyện chủ yếu là sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp,
sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và thương mại, dịch vụ phát triển


10,8% so với năm 2014

2016

13.311.504

10,9% so với năm 2015

2017

14.087.806

5,8% so với năm 2016

2018

15.114.677

7,2% so với năm 2017

Trong đó điện cho các thành phần phụ tải theo số liệu báo cáo kinh doanh
năm 2018 như sau:
Bảng 1.2: Số liệu thành phần phụ tải năm 2018.(2)
STT

Thành phần phụ tải

1


539.967

5,48

hàng
4

Quản lý, tiêu dùng

5

Hoạt động khác

- Nhu cầu về điện để phục vụ cho mục đích nông, lâm nghiệp, thủy sản có
tỷ trọng nhỏ chiếm khoảng trên, dưới 1% tổng sản lượng hàng năm.
- Nhu cầu về điện để phục vụ cho thành phần phụ tải công nghiệp, xây dựng
chiếm khoảng trên dưới 20% tổng sản lượng hàng năm. Chủ yêu cho sử dụng
cho nhu cầu khai thác mỏ, sản xuất vật liệu xây dựng và sản xuất lâm sản. Dung
lượng MBA của các Xưởng, Mỏ như sau:
1. Mỏ đá Lủng Tráng dung lượng máy biến áp 560 (KVA)
2. Mỏ đá Khưa Trạng dung lượng máy biến áp 560 (KVA)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




3. Mỏ đá Thôm Ỏ dung lượng máy biến áp 320 (KVA
4. Mỏ đá Lũng Ráo dung lượng máy biến áp 560 (KVA)
5. Mỏ đá Phia Van dung lượng máy biến áp 250 (KVA)
6. Xưởng gỗ Hồng Quảng dung lượng máy biến áp 250 (KVA)

Sơn, lộ đường dây này cấp cho 1/5 phụ tải huyện Na Rì.
Dự kiến đến năm 2020 trên địa bàn huyện, thủy điện Pác Cáp có công
suất 6MVA sẽ được xây dựng xong và sẽ có khả năng đáp ứng được toàn bộ
phụ tải huyện Na Rì.
1.3. Đồ thị phụ tải điển hình.

ĐỒ THỊ PHỤ TẢI NGÀY 6 - 12
5000

P (KW)

4000
3000
2000
1000
0
1 3 5 7
9 11 13 15
17 19 21 23
25 27 29
31 33 35
37 39 41
đồ thị phụ tải 371
43 45 47
đồ thị phụ tải 373
đồ thị phụ tải tổng

Hình 1.1: Đồ thị phụ tải điển hình
1.4. Hiện trạng chất lượng điện huyện Na Rì
Đặc điểm lưới điện:

điện tương đối dài từ 2km đến hơn 3 km.
Các thông số về điện áp, dòng điện, cos Φ đo được tại điểm đo đếm ranh
giới Thành Phố - Na Rì và Ngân Sơn - Na Rì khai thác vào ngày có sản lượng
cao nhất như sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN




Bảng 1.3: Số liệu điện áp, dòng điện, cos Φ điểm đo ranh giới Thành Phố - Na Rì
Ngày giờ
7/5/2018 23:30
7/5/2018 22:00
7/5/2018 21:00
7/5/2018 20:30
7/5/2018 19:30
7/5/2018 19:00
7/5/2018 18:00
7/5/2018 17:00
7/5/2018 16:30
7/5/2018 16:02
7/5/2018 14:30
7/5/2018 13:30
7/5/2018 12:30
7/5/2018 12:03
7/5/2018 11:00
7/5/2018 8:00
7/5/2018 7:00
7/5/2018 6:00

21,039
21,130
21,203
21,223
21,210
21,078
21,075
20,954

21,094
20,972
20,831
20,826
21,064
20,587
20,779
20,986
20,724
20,734
20,852
20,637
20,806
20,795
20,811
20,543
20,953
21,189
21,254
21,363
21,327

21,022
20,881

AB

36,174
36,126
35,804
35,741
36,169
35,382
35,630
36,070
35,645
35,636
35,756
35,431
35,770
35,833
35,711
35,345
35,905
36,398
36,554
36,680
36,716
36,693
36,465
36,460
36,250

CA

A

36,086
36,062
35,765
35,681
36,120
35,323
35,642
36,003
35,564
35,519
35,702
35,376
35,638
35,705
35,534
35,219
35,888
36,258
36,364
36,575
36,577
36,544
36,361
36,368
36,124



28.70
35.38
41.13
42.91
48.77
51.86
39.73
40.25
39.28
38.26
39.72
35.29
35.21
36.28
40.20
34.62
28.52
27.61
26.97
22.16
21.73
21.78
22.81
23.54
25.16

C

A

0.9994
0.9976
0.9986
0.9945
0.9613
0.9703
0.9613
0.9848
0.9962
0.9976
0.9962
0.9962
0.9744
0.9925
0.9925
0.9962
0.9994
0.9986
0.9994
0.9998
0.9998
0.9994



Cos Φ
B

0.9998
0.9994

0.9945
0.9945
0.9877
0.9511
0.9744
0.9703
0.9744
0.9976
0.9945
0.9962
0.9925
0.9659
0.9781
0.9903
0.9925
0.9994
1.0000
0.9994
0.9998
0.9998
0.9998


Bảng 1.4: Số liệu điện áp, dòng điện, cos Φ điểm đo ranh giới Ngân Sơn - Na Rì
Ngày giờ

ĐIỆN ÁP PHA
A

B

21,184

36,528

37,170

36,648

4.70

5.19

4.43

0.988

0.996

1.000

8/10/2018 23:00

21,076

21,436

21,122

36,462


5.27

6.13

4.92

0.990

0.999

0.998

8/10/2018 22:00

21,167

21,529

21,246

36,618

37,245

36,756

5.98

6.83


0.995

1.000

8/10/2018 21:00

21,023

21,421

21,143

36,370

37,058

36,577

7.44

8.35

7.71

0.999

0.993

0.998


21,322

21,004

36,176

36,886

36,336

9.27

9.82

9.16

0.999

0.999

0.998

8/10/2018 19:30

20,753

21,151

20,921


36,276

10.76

12.22

10.82

0.999

1.000

0.996

8/10/2018 18:30

20,641

21,036

20,761

35,708

36,391

35,916

9.92


0.999

0.999

0.988

8/10/2018 17:30

20,858

21,249

20,951

36,085

36,760

36,246

8.74

9.82

8.24

1.000

0.999


20,979

21,389

21,104

36,294

37,003

36,509

6.34

7.22

6.09

0.999

0.996

0.988

8/10/2018 16:00

20,869

21,280


36,626

36,195

6.07

7.28

6.29

1.000

0.996

0.993

8/10/2018 15:00

20,880

21,312

20,979

36,122

36,869

36,294


6.29

0.999

0.999

0.970

8/10/2018 14:00

20,731

21,151

20,848

35,865

36,591

36,068

6.11

7.14

6.18

1.000


8/10/2018 13:00

20,922

21,333

21,024

36,196

36,906

36,372

6.18

7.02

6.46

1.000

1.000

0.995

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN





8/10/2018 12:30

20,970

21,379

21,043

36,278

36,986

36,404

6.83

7.85

6.99

1.000

1.000

0.995

8/10/2018 12:00

20,840


36,546

37,304

36,741

6.85

8.10

7.59

0.999

0.999

0.995

8/10/2018 10:30

21,061

21,444

21,147

36,435

37,098


9.35

8.70

0.999

0.999

0.993

8/10/2018 9:30

21,228

21,636

21,316

36,724

37,430

36,877

6.85

8.28

7.10


0.988

8/10/2018 8:30

21,105

21,528

21,202

36,512

37,243

36,679

5.25

6.26

5.37

1.000

1.000

0.988

8/10/2018 8:00


20,963

36,145

36,735

36,266

5.62

6.52

5.68

0.998

0.998

0.974

8/10/2018 7:00

21,014

21,357

21,113

36,354


5.21

6.01

5.06

0.993

0.998

0.996

8/10/2018 6:00

20,972

21,320

21,099

36,281

36,883

36,501

5.34

6.03


0.985

0.988

8/10/2018 5:00

21,203

21,546

21,293

36,681

37,274

36,838

3.81

4.54

3.61

0.934

0.974

0.990


21,415

21,174

36,461

37,048

36,632

3.94

4.45

3.46

0.946

0.978

0.829

8/10/2018 3:30

21,074

21,438

21,174


36,765

3.70

4.31

3.38

0.951

0.988

0.978

8/10/2018 2:30

21,152

21,515

21,225

36,593

37,220

36,720

3.74


0.956

0.985

0.995

8/10/2018 1:30

21,079

21,404

21,160

36,466

37,028

36,606

3.92

4.49

3.50

0.946

0.982


20,995

21,332

21,079

36,321

36,905

36,466

3.94

4.49

3.66

0.946

0.982

0.995

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN





A

4.12

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

B

COS Φ
C

4.84

3.81

A

B

C

0.961

0.985

0.998