i

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn
……..trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã
giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện luận văn.
Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn : TS.
Lã Minh Khánh người đã tận tình hướng dẫn giúp tác giả hoàn thiện luận
văn này.

Tác giả luận văn

SOUTHAPHONE SOUNDARA


ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả, kết luận nêu trong luận văn là trung thực, có tính khoa
học và có nguồn gốc rõ ràng.
Tác giả luận văn

SOUTHAPHONE SOUNDARA


iii

MỤC LỤC

2.1.2. Lập đồ thị phụ tải điển hình của tỉnh Viêng Chăn..............................................43
2.2. Tính toán tổn thất điện năng cho xuất tuyến 48E12 Viêng Khăm.............................46
2.3. Chương trình PSS/ADEPT và modul tính bù............................................................47
2.3.1. Giới thiệu về chương trình PSS/ADEPT............................................................47
2.3.2. Xây dựng sơ đồ tính toán...................................................................................49


iv

CHƯƠNG 3..........................................................................................................................55
TÍNH TOÁN ÁP DUNG CHO LƯỚI PHÂN PHỐI 22KV TỈNH VIÊNG CHĂN, NƯỚC
CHDCND LÀO....................................................................................................................55
3.1. Tính tổn thất điện năng và tổn thất công suất trước khi bù.......................................55
3.2. Tính toán tôn thât điện năng sau khi đặt bù tại một vị trí..........................................60
3.2.1. Bù tại một vị trí theo lý thuyết...........................................................................60
3.2.2. Bù tai môt vi trí bất kỳ........................................................................................60
3.2.3. So sánh tổn thất điện năng tại các vị trí bù.........................................................61
3.3. Tính toán tổn thất điện năng sau khi đặt bù tai hai vị trí...........................................61
3.3.1. Bù tại hai vị trí theo lý thuyết.............................................................................61
3.3.2. Bù tại hai vị trí bất kỳ.........................................................................................62
3.3.3. So sánh tổn thất điện năng trước và sau khi bù..................................................62
3.4. Nhận xét và kết luận chương 3..................................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................66


v

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Bảng dữ liêu ví dụ..................................................................35
Bảng 2.1 Số liệu bán điện năng theo từng thành phần phụ tải tỉnh Viêng

và  bộ tụ, với= 1/4.................................................................................25
Hình 1.9. Quan hệ giữa tỉ lệ bù tụ tổng và hệ số phụ tải phản kháng đối
với tải phânbố đều (=0, =l)....................................................................27
Hình 1.10. Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ, được lắp
đặttại vị trí tối ưu ( F'ld= 0,2)......................................................................28
Hình 1.11. Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ, được lắp đặt
tại vị trí tối ưu ( F'ld = 0,4 ).........................................................................29
Hình 1.12. Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ, được lắp đặt
tại vị trí tối ưu (F’LD =0,6)...........................................................................29
Hình 1.13. Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ, được lắp đặt
tại vị trí tối ưu (F'LD = 0,8)..........................................................................30
Hình 1.14. Giảm tổn thất điện năng với kích cỡ bộ tụ bất kỳ, được lắp đặt
tại vị trí tối ưu (F'LD =1,0)...........................................................................30
Hình 1.15. Các ảnh hưởng của hệ số công suất đối với giảm tổn thất điện
năng nhờ việc lắp đặt bộ tụ điện trên một phân đoạn đường dâỵ có phụ
tải phân bố đều (=0).................................................................................31
Hình 1.16. Các ảnh hưởng của hệ số công suất đối với giảm tổn thất điện
năng nhờ việc lắp đặt bộ tụ điện trên một phân đoạn đường dây có phụ
tải phân bố đều(=1/4)..............................................................................31
Hình 1.17. Các ảnh hưởng của hệ số công suất đối với giảm tổn thất điện
năng nhờ việc lắp đặt bộ tụ điện trên một phân đoạn đương dây có phụ
tải phân bố đều (=1/2).............................................................................32


vii

Hình 1.18. Các ảnh hưởng của hệ số công suất đối với giảm tổn thất điện
năng nhờ việc lắp đặt bộ tụ điện trên một phân đoạn đường dây có phụ
tải phân bố đều(=3/4)..............................................................................32
Hình 1.19. Sơ đồ một sợi của các phụ tải phản kháng xuất tuyến sơ cấp

: Trạm biến áp

MBA

: Máy biến áp

HTĐ

: Hệ thống điện

HTCCĐ: Hệ thống cung cấp điện
LCCĐ :

Lưới cung cấp điện

LĐPP

:

Lưới điện phân phối

EDL

:

Electricité Du Laos (Công ty Điện lực Lào)

CSPK : Công suất phản kháng
CSTD : Công suất tác dụng
LF : Load Factor (Hệ số phụ tải)

mục tiêu, nhiều điều kiện ràng buộc. Trong điều kiện hiện nay với sự phát
triển mạnh mẽ của khoa học - kỹ thuật, các máy tính có tốc độ xử lý nhanh,
nhiều phương pháp tính hiện đại nhưng việc giải bài toán tối ưu tổng quát vẫn
chưa thực hiện được trọn vẹn, do vậy người ta thường tìm cách chia nhỏ bài


2

toán với một vài mục tiêu cần phải tối ưu với các ràng buộc mà bài toán cần
phải thỏa mãn.
Trong hệ thống điện, có các phần tử là máy phát điện, máy biển áp,
đường dây tải diện, phụ tải .... Nhiệm vụ của hệ thống điện là sản xuất, truyền
tải và phân phối điện năng đến các hộ tiêu thụ. Điện năng phải đảm bảo các
tiêu chuẩn chất lượng điện năng nhất định và độ tin cậy hợp lý. Hệ thống điện
phải được phát triển tối ưu và vận hành với hiệu quả kinh tế cao nhất.
Trong phạm vi luận văn cao học tác giả sẽ tập trung nghiên cứu đánh giả
mức độ tổn thất công suất điện và các giải pháp giảm tổn thất điện năng trên
lướiphân phối tỉnh Viêng Chăn nước CHDCND Lào.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Tính toán tổn thất lưới phân phối
- Nghiên cứu giải pháp giảm tổn thất lưới phân phối, đánh giá kinh tế
một số giải pháp
3. Phương pháp nghiên cứu
- Thu nhập số liệu và tìm hiểu hiện trạng của lưới cung cấp điện tỉnh
Viêng Chăn nước CHDCND Lào.
- Sử dụng phần mềm SPSS tìm hiểu phương pháp sử lý trong việc vận
hành lưới điện phân phối tỉnh Viêng Chăn nước CHDCND Lào.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.
Đánh giá được tổn thất điện năng và tối ưu hóa lưới điện trên cơ sở
điện năng tổn thất dự kiến là một trong những yêu cầu cần thiết trong các

1.1.Yêu cầu giảm tổn thất điện năng trong lưới phân phối
1.1.1. Khái niệm tổn thất điện năng
Tổn thất điện năng (TTĐN) là điện năng dùng để truyền tải và phân
phối điện. Trong đó, tổn thất điện năng ∆A trên một lưới điện trong một
khoảng thời gian T là hiệu giữa tổng điện năng nhận vào Anhận và tổng điện
năng giao đi Agiao của lưới điện trong khoảng thời gian T đó. Tổng điện năng


4

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 ranh giới của lưới điện đó và tại
nơi khách hàng sử dụng điện (các hộ tiêu thụ). Dựa theo quyết định số
288/QĐ-EYN-KTLĐ-KD&ĐNT ngày 18/02/2008 của Tập đoàn Điện lực
Việt Nam.
∆A = Anhận - Agiao (kWh)

(1.1)

Thời gian xác định tổn thất điện năng thông thường là 1 năm
(T=8760h).
1.1.2.Phân loại tổn thất điện năng
Tổn thất điện năng trên lưới điện bao gồm tổn thất kỹ thuật ∆AKT và tổn
thất phi kỹ thuật ∆APKT:
∆A= ∆AKT + ∆APKT

(1.2)

Trong đó tổn thất kỹ thuật là lượng điện năng tiêu hao trên mạng lưới
điện do tính chất vật lý của quá trình truyền tải điện năng, có thể chia thành 2


1.1.3.Các biện pháp giảm tổn thất điện năng
Xét quá trình chuyển hóa năng lượng từ nguồn đến các hộ tiêu thụ gây
nên lượng tổn thất điện áp AU trên các phần tử của mạng:
∆U =

PR + QX
.10 −3
U

(1.3)

Tổn thất công suất:
∆P =

P2 + Q2
.R.10 −3 [kW]
2
U

Tổn thất điện năng:

(1.4)


6

P2 + Q2
∆A = ∆P.τ
.R.τ .10 −3 [kW]

7

thấtđiện năng (∆A) nhỏ hơn 10% được coi là chấp nhận được. Nếu tổn thất
điện năng trên 15% tức là 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. Mức tổn
thất

cao

sẽ

đe

dọa

sự

cân

bằng

trong

kinh

doanh

điện.

Nhận dạng TTĐN và xác định khu vực tổn thất được xem là biện pháp quan

nghĩa làm giảm giá thành sản xuất điện, mà còn góp phần khai thác hiệu quả
các công trình điện, giảm chi phí đầu tư xây dựng nhà máy điện, tiết kiệm
điện năng cũng chính là tiết kiệm năng lượng sơ cấp, nguồn tài nguyên thiên
nhiên ngày càng cạn kiệt.
Chính vì vợi việc tính toán việc tính toán chính xác tổn thất điện
năng rất cần thiết trong công tác quản lý và vận hành lưới điện. Tuy nhiên,
phần lớn các phương pháp tính toán tổn thất điện năng đang sử dụng chủ yếu
dừng lại ở một vài cách đánh giá sơ bộ, phân tích chung chung, sai số lớn.
Hiện nay hiệu quả của các biện pháp giảm tổn thất điện năng ở Lào
vẫn thuộc về các biện pháp giảm kỹ thuật và giảm tổn thất thương mại, tuy
nhiên do biện pháp kỹ thuật có vốn đầu tư lớn nên chủ yếu tập trung biện
pháp thương mại. Vấn đề đầu tư hợp lý thiết bị bù, vấn đề cải tạo nâng cao
chất lượng lưới điện, đảm bảo tiêu chuẩn thiết kế lưới, tốt ưu hóa phương thức
vận hành … có thể đem lại hiệu quả lâu dài và tin cậy hơn. Để có được kết
quả chính xác cần phải áp dụng những phương pháp phân tích, tính toán tổn
thất hoàn thiện và phù hợp hơn. Có thể nói hiệu quả của các biện pháp giảm
tổn thất kỹ thuật phụ thuộc vào độ chính xác, tính phù hợp của các phương
pháp tính toán, phân tích tổn thất công suất và điện năng
1.2.Bài toán bù kinh tế tổng quát
1.2.1.Bù kinh tế công suất phản kháng


9

Bù công suất phản kháng có thể có 2 loại:
Bù kỹ thuật (bù cưỡng bức): được thực hiện chủ yếu ở các xí nghiệp
công nghiệp để đảm bảo cosϕ luôn ở mức cho phép. Cách này nhằm làm giảm
yêu cầu công suất phản kháng của phụ tải, đảm bảo cân bằng công suất phản
kháng trong hệ thống. Khi hệ thống điện thiếu công suất phản kháng thì việc
bù kỹ thuật là bắt buộc.

a.Một số giả thiết trong bài toán bù
Mô hình bài toán bù tối ưu công suất phản kháng là một mô hình phức
tạp, có nhiều yếu tố động. Để có thể xây dựng mô hình và giải bài toán, một
số giả thiết được đưa ra:
Với lưới phân phối có nhiều trục chính, việc thay đổi công suất phản
kháng tại một nút bất kỳ trên trục chính này ảnh hưởng không đáng kể đến
việc thay đổi công suất phản kháng tại các nút trên trục chính khác.
Chỉ khi các cụm tụ bù được lắp rải trên lưới phân phối mới đạt được
hiệu quả kinh tế.
Giá trị của hệ số công suất cosϕ là giá trị trung bình (ở thời điểm cực
đại) và giả thiết không đổi trong suốt quá trình tính toán. Điện áp lưới cũng
được coi là không đổi.
Tính chất của phụ tải (x) như nhan ở mọi nút.


11

Giá của các thiết bị bù được lấy tỷ lệ thuận với công suất của chúng,
các hệ số kinh tế khác được coi là không đổi (không phụ thuộc vào các yếu tố
kinh tế - xã hội khác) trong thời gian tính toán.
Lợi ích thu được từ việc lắp đặt tụ bù là như nhau trong suốt thời gian
vậnhành.
b.Hàm mục tiêu:
Mục tiêu chính của bài toán bù tối ưu là cực đại hóa lợi ích thu được
khi đặt thiết bị bù, bao gồm các lợi ích thu được trừ đi chi phí đặt bù. Hàm
này phải đạt giá trị cực đại:
F = B – C – C∆Q → max [đồng/ năm]

(1.15)




12

kb(Qb) là giá đơn vị công suất tụ bù, là hàm phụ thuộc công suất bù, là
hàm phi tuyến, rời rạc của Qb.
+ Tổng chi phí tính trong một năm :
C = p.∑ Vbj = p ∑ (k oj + kb (Qb ).Qbj ) [đồng/năm]

(1.19)

Với p là hệ số được xác định :
p = atc + kvh + kkh

(1.20)

atc = 1/Tn là hệ số thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn.
Tn là thờigian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn, năm.
kvh, kkh là hệ số vận hành và hệ số khấu hao thiết bị, thường lấy theo
phần trăm vốn đầu tư (bao gồm cả xây lắp và thiết bị).
Để đơn giản ta có thể viết : kb(Qb) = kb = hằng số.
C = p.∑ k oj + kb ∑ Qbj ) [đồng/năm]

(1.21)

C∆Q là chi phí cho tổn thất điện năng trong thiết bị bù :
C∆Q = C∆.εQb [đồng]

(1.22)


Điện áp tại các nút trong mạng điện ở bất kỳ chế độ làm việc nào đều
phải nằm trong giới hạn cho phép :
AVcpd% ≤ ∆Vj% ≤ ∆Vcpt%

(1.26)

Hay Umin≤Uj
phân bố đều:
I2R = (IcosΦ)2R + (IsinΦ)2R

(1.29)

Sau khi thêm tụ vào với dòng Ic, kết quả là dòng điện đường dây mới
I1và tổn thất mới I12R, do vậy:
I2R = (IcosΦ)2R + (IsinΦ - Ic)2R

(1.30)

Vậy tổn thất giảm do tụ:
∆P1s = I2R – I12R
Thế (1.29) và (1.30) vào (1.31) ta có:
∆Pls = 2(1 sinΦ)IcR - Ic2R

(1.31)
.
(1.32)

Như vậy chỉ có thành phần lệch pha hay thành phần phản kháng của
dòng điện là I sinΦ được tính vào trong việc giảm tổn thất I 2R như là kết quả
của việc lắp đặt thêm tụ điện.
Giả sử chiều dài của phân đoạn đường dây là 1 đơn vị chiều dài như
trên hình1.0. Dạng dòng điện ở một thời điểm cho trước trên xuất tuyến là
hàm số của khoảng cách tính từ điểm đầu xuất tuyến. Do đó tổn thất vi phân
I2R của phân đoạn vi phân dx tại vị trí x có thể biểu diễn:
dPIS = 3[I1-(I1-I2)x]2Rdx

(1.33)


(1.34)


17

Việc lắp thêm một bộ tụ điện trên xuất tuyển sơ cấp gây ra việc phá vỡ
tính liên tục của đường phân bố tải phản kháng, làm thay đổi dạng phân bố
của dòng phản kháng, và kết quả là giảm tổn thấ như biểu diễn ở hình. 1.1.
Do vậy, phương trình tổn thất sau khi lắp đặt thêm một bộ tụ có dạng:
x1

1

x =0

x = x1

Pls = 3 ∫ [ I1 − ( I1 − I 2 ) x − I c ]2 Rdx + 3 ∫ [ I1 − ( I1 − I 2 ) x − I c ]2 Rdx

(1.35)

Hay: Pls' = ( I12 + I1 I 2 + I 22 ) R + 3x1[( x1 − 2) I1 I c − x1 I 2 I c + I c2 ]R

(1.36)

Hình 1.2. Giảm tổn thất với một bộ tụ điện
Vậy mức giảm tổn thất công suất cho mỗi đơn vị do việc lắp đặt thêm
tụ bằng:
∆Pls =