BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ ANH

NGUYỄN THỊ ANH

NGHIÊN CỨU CHUẨN HOÁ
CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ
LƯỚI PHÂN PHỐI

MẠNG VÀ HỆ THỐNG
ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN

2007-2009
Hà nội
2010

HÀ NỘI 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ ANH

NGHIÊN CỨU CHUẨN HOÁ
CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ
LƯỚI PHÂN PHỐI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN

Người hướng dẫn khoa học: GS.VS.TSKH. TRẦN ĐÌNH LONG

HÀ NỘI 2010


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình
của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong
luận văn là trung thực.
Tác giả

Nguyễn Thị Anh


MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Danh mục các thuật ngữ, từ viết tắt
Danh mục các bảng biểu
Danh mục các hình vẽ
Phần mở đầu
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI ...... ERROR! BOOKMARK
NOT DEFINED.
1.1 VAI TRÒ CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.1.1 Giới thiệu chung.........................................Error! Bookmark not defined.
1.1.2 Vai trò của lưới phân phối .........................Error! Bookmark not defined.
1.2 CÁC CẤU HÌNH PHỔ BIẾN CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI.....ERROR! BOOKMARK
NOT DEFINED.

1.2.1 Lưới trung áp .............................................Error! Bookmark not defined.
1.2.2 Lưới hạ áp ..................................................Error! Bookmark not defined.
1.3 HIỆN TRẠNG BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI PHÂN PHỐI VIỆT NAM
1.4 ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO LƯỚI PHÂN PHỐI
................................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.1 CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT VÀ BẢO VỆ SỬ DỤNG TRONG LƯỚI PHÂN
PHỐI...................................................................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.1.1 Thiết bị đóng cắt và bảo vệ lưới trung áp..Error! Bookmark not defined.
2.1.2 Thiết bị bảo vệ lưới hạ áp ..........................Error! Bookmark not defined.
2.2 PHỐI HỢP LÀM VIỆC CỦA CÁC THIẾT BỊ TRONG LƯỚI PHÂN PHỐI
............................................................................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.2.1 Phối hợp các thiết bị bảo vệ trung áp ........Error! Bookmark not defined.


2.2.2 Phối hợp các thiết bị bảo vệ hạ áp.............Error! Bookmark not defined.
2.3 PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ LƯỚI TRUNG ÁP........... ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.

2.3.1 Ảnh hưởng của sơ đồ kết dây đến phương thức bảo vệ của lưới trung áp
.............................................................................Error! Bookmark not defined.
2.3.2 Phương thức bảo vệ các trạm nguồn .........Error! Bookmark not defined.
2.3.3 Phương thức bảo vệ tại các trạm phân phối (trạm cắt trung áp).....Error!
Bookmark not defined.

2.3.4 Phương thức bảo vệ đường dây trung áp ..Error! Bookmark not defined.
2.4 PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ LƯỚI HẠ ÁP...ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.4.1 Bảo vệ trạm hạ áp ......................................Error! Bookmark not defined.
2.3.2 Bảo vệ đường dây hạ áp.............................Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3 TỰ ĐỘNG HÓA CHO LƯỚI PHÂN PHỐI .......................ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.
3.1 TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI PHÂN PHỐI....ERROR! BOOKMARK
NOT DEFINED.

3.1.1 Khái niệm và sự cần thiết phải áp dụng tự động hóa lưới phân phối
.............................................................................Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Tiện ích của việc áp dụng tự động hóa lưới phân phối . Error! Bookmark
not defined.
3.1.3 Các lĩnh vực áp dụng tự động hóa trong lưới phân phối..................Error!
Bookmark not defined.
3.2 TỰ ĐỘNG HÓA CHO LƯỚI TRUNG ÁP ..ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.3.1 Tự động hóa trạm SAS (Substation Automation System).................Error!
Bookmark not defined.
3.3.2 Áp dụng DAS (Distribution Automation System) để phân đoạn sự cố trên
đường dây phân phối...........................................Error! Bookmark not defined.
3.3 TỰ ĐỘNG HÓA CHO LƯỚI HẠ ÁP ..........ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.


CHƯƠNG 4 MỘT SỐ ÁP DỤNG CHUẨN HÓA CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ
TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI PHÂN PHỐI HÀ NỘI ...... ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
4.1 HIỆN TRẠNG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HÀ NỘI .... ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.

4.1.1 Cấu trúc của lưới điện phân phối Hà Nội..Error! Bookmark not defined.

4.1.2 Thiết bị bảo vệ và tự động hóa lưới phân phối Hà Nội đang sử dụng
.............................................................................Error! Bookmark not defined.
4.1.3 Tình hình sự cố của lưới điện trung áp Hà Nội ....... Error! Bookmark not
defined.
4.2 ĐỀ XUẤT CHUẨN HÓA THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ ÁP DỤNG TỰ ĐỘNG HÓA
VÀO LƯỚI PHÂN PHỐI HÀ NỘI ....................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
4.2.1 Thực trạng bảo vệ đang sử dụng................Error! Bookmark not defined.
4.2.2 Tính toán ngắn mạch kiểm tra thông số cài đặt và phối hợp bảo vệ Error!
Bookmark not defined.
4.2.3 Phân tích phương thức bảo vệ đang sử dụng .......... Error! Bookmark not
defined.
4.2.4 Đề xuất chuẩn hóa thiết bị bảo vệ và áp dụng tự động hóa .............Error!
Bookmark not defined.


LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ
nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp. Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân
thành đến thầy giáo hướng dẫn GS. VS. TSKH Trần Đình Long, Bộ môn Hệ thống
điện, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành
quyển luận văn này. Xin được cảm ơn các bạn đồng nghiệp tạo điều kiện cung cấp
số liệu cho luận văn. Xin được cảm ơn Bộ môn Hệ thống điện, Trung tâm Đào tạo
Sau đại học vì sự giúp đỡ và tạo điều kiện trong suốt khóa học này.
Hà Nội 10/2010
Nguyễn Thị Anh


DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ, TỪ VIẾT TẮT
CT CP ĐL
CT MTV ĐL

DAS
Distribution Automation
System
ĐTC
EVN
FCO
Fuse cut out
FDR
Fault Detecting Relay
HMI
Human Machine Interface
HTĐ
IED
Intelligent Electronic Devices
LAN
Local Area Network
LBFCO
Loaded Break Fuse Cut Out
LPP
MBA
MC
PTBV
PVS
Pole – mounted Vacuum Switch
RTU
Remote Terminal Unit
SAS
Substation Automation System
SCADA
Supervisory Control And Data

Acquisition
SEC
Sectionalizer
SPS
Switch Power Suply
TBA
TBBV
TCM
Tele- Control Master unit
TCR
Tele-Control Receiver

Công ty cổ phần Điện lực
Công ty một thành viên Điện lực
Hệ thống phân phối tự động
Độ tin cậy cung cấp điện
Tập đoàn Điện lực Việt Nam
Cầu chì tự rơi
Rơ le phát hiện sự cố
Giao diện người máy
Hệ thống điện
Thiết bị điện tử thông minh
Mạng nội bộ
Cầu chì tự rơi cắt có tải
Lưới phân phối
Máy biến áp
Máy cắt
Phương thức bảo vệ
Cầu dao chân không lắp trên cột
Thiết bị đầu cuối

Hệ thống tự động hóa trạm
Hệ thống điều khiển giám sát và thu
thập dữ liệu
Thiết bị tự động phân đoạn
Cầu dao cấp nguồn
Trạm biến áp
Thiết bị bảo vệ
Máy chủ điều khiển từ xa
Thiết bị nhận tín hiệu điều khiển từ
xa


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1: Chiều dài đường dây và dung lượng MBA truyền tải năm 2009..... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 1-2: Các công trình lưới điện trung áp giai đoạn 2004-2008 ................. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 1-3: Kết quả thống kê TTĐN của các đơn vị trong EVN giai đoạn 2004-2009
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 1- 4: Ảnh hưởng của tiếp nhận lưới điện hạ áp nông thôn đến TTĐN chung
của EVN giai đoạn 2009-2012 .................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 2-1: Hệ số k cho bởi hãng Cooper ...................Error! Bookmark not defined.
Bảng 2-3: Lựa chọn đặc tính aptomat với các dạng phụ tải đặc trưng ............. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3-1: So sánh giữa hai phương pháp tìm điểm sự cốError!

Bookmark

not


defined.
Bảng 3-2: Đặc tính của FDR.....................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3-3: So sánh đặc tính giữa các phương thức truyền tinError! Bookmark not
defined.
Bảng 4- 1: Thống kê trạm 110kV do EVN Hà Nội quản lý (2009).................. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4-2: Thống kê khối lượng đường dây trung áp do EVN Hà Nội quản lý (2009)
...................................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-3: Số lượng Recloser đang vận hành (2009) Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-4: Số lượng SI đang vận hành (2009)...........Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-5: Thống kê số lượng máy cắt đang vận hành (2009)Error! Bookmark not
defined.
Bảng 4-6: Số lượng dao cách ly đang vận hành (2009)Error!
defined.

Bookmark

not


Bảng 4-7: Số lượng dao cắt phụ tải đang vận hành (2009)Error!

Bookmark

not

defined.
Bảng 4-8: Số lượng tủ RMU đang vận hành (2009).Error! Bookmark not defined.
Bảng 4-9: Thông số kỹ thuật máy biến áp trạm E25 Mỹ ĐìnhError! Bookmark not
defined.

Bảng 4-10: Trị số chỉnh định rơ le của máy biến áp T1Error!

Bookmark

not

Bookmark

not

defined.
Bảng 4-11: Trị số chỉnh định rơ le của lộ cáp E25-479Error!
defined.
Bảng 4-12: Điện kháng thay thế của hệ thống đến thanh cái 110kV trạm E25 Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4-13: Thông số đầu vào tính ngắn mạch bảo vệ máy biến áp ................. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4-14: Bảng tính toán ngắn mạch ứng với chế độ maxError! Bookmark not
defined.
Bảng 4-15: Bảng tính toán ngắn mạch ứng với chế độ minError! Bookmark not
defined.
Bảng 4-17: Kết quả tính ngắn mạch cuối lộ E25- 479 ở chế độ max ............... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4-18: Kết quả tính ngắn mạch cuối lộ E25- 479 ở chế độ min................ Error!
Bookmark not defined.
Bảng

4-19

Chuẩn


hóa

cài

đặt

vệ……………………………………………...Error! Bookmark not defined.

bảo


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1: Các khâu của hệ thống điện......................Error! Bookmark not defined.
Hình 1-2: Cơ cấu điện năng Việt Nam năm 2009.....Error! Bookmark not defined.
Hình 1-3: Sơ đồ kết nối trạm hạ áp “cắt trục chính”.Error! Bookmark not defined.
Hình 1-4: Cấu trúc phân phối trung áp dạng “hình thoi”Error!

Bookmark

not

Bookmark

not

Bookmark

not


Bookmark

not

Bookmark

not

defined.
Hình 1-5: Cấu trúc phân phối trung áp dạng “Cánh hoa”Error!
defined.
Hình 1-6: Cấu trúc phân phối trung áp dạng “Chấn song”Error!
defined.
Hình 1-7: Cấu trúc phân phối trung áp dạng “Búi bông”Error!
defined.
Hình 1-8: Cấu trúc phân phối trung áp dạng “Mắt lưới”Error!
defined.
Hình 1-9: Sơ đồ đấu nối trạm hạ áp vào hệ thống képError!

Bookmark

not

defined.
Hình 1-10 Cấu trúc lưới cáp ban đầu ........................Error! Bookmark not defined.
Hình 1-11: Cấu trúc cáp với điểm phân đoạn ...........Error! Bookmark not defined.
Hình 1-12: Cấu trúc phân tải.....................................Error! Bookmark not defined.
Hình 1-13 Cấu trúc giao hoán ...................................Error! Bookmark not defined.
Hình 1-14 Cấu trúc lưới điện nông thôn ...................Error! Bookmark not defined.
Hình 1-15: Trung áp trung tính nối đất trực tiếp.......Error! Bookmark not defined.

Hình 1-16: Trung áp trung tính cách điện.................Error! Bookmark not defined.
Hình 1-17: Lưới phân phối dạng hình tia..................Error! Bookmark not defined.
Hình 1-18: Lưới phân phối dạng phân nhánh ...........Error! Bookmark not defined.
Hình 1-19 ..................................................................Error! Bookmark not defined.


Hình 1-20 ..................................................................Error! Bookmark not defined.
Hình 1-21 ..................................................................Error! Bookmark not defined.
Hình 1-22 ..................................................................Error! Bookmark not defined.
Hình 2-1: Cầu chì tự rơi ............................................Error! Bookmark not defined.
Hình 2-2: Đặc tính i(t) của dây chảy cầu chì ............Error! Bookmark not defined.
Hình 2-3: Cấu tạo máy cắt trong Recloser................Error! Bookmark not defined.
Hình 2-4: Đặc tính I(t) của Recloser .........................Error! Bookmark not defined.
Hình 2-5: Cấu tạo của aptomat..................................Error! Bookmark not defined.
Hình 2-6: Công tắc tơ................................................Error! Bookmark not defined.
Hình 2-7: Phối hợp thời gian giữa Fuse – Fuse ........Error! Bookmark not defined.
Hình 2-8: Vị trí tương quan phối hợp giữa Recloser - FuseError! Bookmark not
defined.
Hình 2-9: Phối hợp đặc tính của recloser và cầu chì.Error! Bookmark not defined.
Hình 2-10: Phối hợp aptomat với cầu chì làm dự phòngError!

Bookmark

not

defined.
Hình 2-11: Phối hợp bảo vệ công tắc tơ, rơle quá tải và cầu chìError!

Bookmark


not defined.
Hình 2-12: Phối hợp bảo vệ aptomat ........................Error! Bookmark not defined.
Hình 2-13: Sơ đồ thay thế và đồ thị véc tơ lưới trung tính cách đất................. Error!
Bookmark not defined.
Hình 2-15: Lưới trung tính nối đất trực tiếp .............Error! Bookmark not defined.
Hình 2-16: PTBV MBA 2 cuộn dây, phía trung áp trung tính cách ly ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 2-17: PTBV MBA 2 cuộn dây, phía trung áp trung tính nối đất trực tiếpError!
Bookmark not defined.
Hình 2-18: Phương thức bảo vệ MBA 3 cuộn dây ...Error! Bookmark not defined.


Hình 2-19: Vị trí tính ngắn mạch bảo vệ MBA 3 cuộn dâyError! Bookmark not
defined.
Hình 2-20: Hệ thống thanh góp đơn .........................Error! Bookmark not defined.
Hình 2-21: Hệ thống thanh góp đơn có phân đoạn ...Error! Bookmark not defined.
Hình 2-22: PTBV thanh góp đơn trung áp trung tính cách lyError! Bookmark not
defined.
Hình 2-23: PTBV thanh góp đơn trung áp trung tính nối đất trực tiếp............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 2-24: PTBV đường dây cấp điện lộ đơn ..........Error! Bookmark not defined.
Hình 2-25: PTBV đường dây cấp điện lộ kép...........Error! Bookmark not defined.
Hình 2-26: PTBV đường dây phân phối đô thị.........Error! Bookmark not defined.
Hình 2-27: PTBV cho trạm hạ áp .............................Error! Bookmark not defined.
Hình 2-28: Phối hợp bảo vệ giữa aptomat phía hạ với cầu chì phía cao .......... Error!
Bookmark not defined.
Hình 2-29: PTBV đường dây hạ áp ..........................Error! Bookmark not defined.
Hình 2-30: Phối hợp chọn lọc aptomat theo mức dòng điệnError! Bookmark not
defined.
Hình 2-31: Phối hợp chọn lọc aptomat theo thời gianError!


Bookmark

not

defined.
Hình 3-1: Minh hoạ một trạm được tự động hoá hiện đại điển hình ................ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3-2: Cấu hình của hệ thống DAS .....................Error! Bookmark not defined.
Hình 3-3: Các giai đoạn phát triển của DAS ............Error! Bookmark not defined.
Hình 3-4: Chu trình cách ly phân đoạn sự cố ĐDK 1 nguồn cung cấp ............ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3-5: Chu trình tìm điểm sự cố ĐDK 2 nguồn cung cấpError! Bookmark not
defined.


Hình 3-6: Cấu trúc hệ thống DAS áp dụng cho cáp ngầmError!

Bookmark

not

defined.
Hình 4-1: Phương thức bảo vệ trạm E25 đang sử dụngError!

Bookmark

not

defined.

Hình: 4-2: Phương thức vận hành cơ bản lộ E25-479, 480Error! Bookmark not
defined.
Hình 4- 3: Phương thức bảo vệ cho đường dây E25- 479 đang sử dụng.......... Error!
Bookmark not defined.
Hình 4-4: Tính toán ngắn mạch bảo vệ trạm ............Error! Bookmark not defined.
Hình 4-5: Tính ngắn mạch bảo vệ đường dây...........Error! Bookmark not defined.
Hình 4-6: Đặc tính vùng tác động của bảo vệ 87T ...Error! Bookmark not defined.
Hình 4-7: Phối hợp thời gian của bảo vệ quá dòng pha cấp 1Error! Bookmark not
defined.
Hình 4-8: Phối hợp thời gian của bảo vệ quá dòng pha cấp 2Error! Bookmark not
defined.
Hình 4-9: Phối hợp thời gian của bảo vệ quá dòng thứ tự không cấp 1 ........... Error!
Bookmark not defined.
Hình 4-10: Phương thức chuẩn hóa bảo vệ trạm E25 Mỹ ĐìnhError!

Bookmark

not defined.
Hình

4-11:

Sơ

đồ

nguyên

lý


áp

dụng

479………………...........Error! Bookmark not defined.

DAS

cho

lộ

E25-


PHẦN MỞ ĐẦU
Công nghiệp điện giữ vai trò rất quan trọng trong sự tăng trưởng kinh tế của
mỗi quốc gia. Hệ thống điện Việt Nam đang phát triển với tốc độ rất nhanh nhằm
phục vụ đắc lực cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Trong sự
phát triển của các hệ thống điện lực, các thiết bị và hệ thống bảo vệ đóng một vai
trò cực kỳ quan trọng, nó đảm bảo cho các thiết bị điện chủ yếu như máy phát điện,
máy biến áp, đường dây dẫn điện trên không và cáp ngầm, thanh góp và các động
cơ cỡ lớn… và toàn bộ hệ thống điện làm việc an toàn, phát triển liên tục và bền
vững.
Trong sự phát triển đó, một nhu cầu đặt ra là phải đưa ra một hệ thống bảo vệ
chuẩn hóa để tiện cho việc thiết kế và vận hành, đảm bảo chất lượng tốt, đồng bộ dễ
áp dụng tự động hóa.
1. Lý do chọn đề tài
HTĐ gồm 3 khâu: Sản xuất, truyền tải và phân phối. Ba khâu này có mối quan
hệ chặt chẽ với nhau trong việc đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện

năng và vận hành kinh tế, chỉ cần một khâu không tốt sẽ ảnh hưởng xấu đến hoạt
động của toàn hệ thống. Tuy nhiên hiện nay do nhiều nguyên nhân khách quan và
chủ quan nên vấn đề bảo vệ và tự động hóa lưới phân phối còn chưa được quan tâm
đúng mức, sơ đồ bảo vệ rất không đồng bộ và chưa có một chuẩn thống nhất nào.
Điều đó dẫn tới hiệu quả cung cấp điện của lưới phân phối còn thấp. Với lý do đó,
mục đích của đề tài nghiên cứu chuẩn hóa các thiết bị bảo vệ và tự động hóa cho
lưới phân phối sẽ bao gồm hai nội dung. Nội dung thứ nhất là nghiên cứu các cấu
trúc điển hình của lưới phân phối nhằm đưa ra các phương thức bảo vệ hợp lý, đồng
thời phân tích sự phối hợp làm việc của các thiết bị bảo vệ trên sơ đồ. Nội dung thứ
hai là nghiên cứu tự động hóa áp dụng cho lưới phân phối, những hiệu quả mà tự
động hóa có thể mang lại. Cuối cùng là đưa ra một số ví dụ thực tiễn để đánh giá
phương thức bảo vệ và đề xuất chuẩn hóa và áp dụng tự động hóa cho một lưới
phân phối cụ thể.


2. Đối tượng nghiên cứu
- Các cấu trúc phổ biến của lưới phân phối
- Các phương thức bảo vệ lưới điện phân phối
- Tự động hóa cho lưới phân phối
- Phương thức bảo vệ và tự động hóa của lưới phân phối Hà Nội.
3. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận văn
- Nghiên cứu các dạng điện hình của lưới phân phối
- Nghiên cứu các phương thức bảo vệ cho các phân tử của lưới phân phối, cài
đặt và phối hợp làm việc của các bảo vệ
- Nghiên cứu tự động hóa áp dụng cho lưới phân phối
- Phân tích phương thức bảo vệ của một lưới phân phối cụ thể, đề xuất chuẩn
hóa và áp dụng tự động hóa cho nó
4. Bố cục luận văn
Bản luận văn được trình bày trong 4 chương chính, phần mở đầu và phần kết
luận, nội dung cụ thể:

Chương 1: Phân tích vai trò của lưới phân phối trong hệ thống điện Việt Nam.
Nghiên cứu các cấu trúc điển hình và dạng nối đất trung tính của lưới phân phối.
Nêu thực trạng bảo vệ của lưới phân phối và đặt vấn đề nghiên cứu.
Chương 2: Giới thiệu một số thiết bị đóng cắt và bảo vệ sử dụng trong lưới
phân phối, phối hợp bảo vệ giữa chúng. Nghiên cứu phương thức bảo vệ của các
phần tử trên lưới phân phối.
Chương 3: Nghiên cứu tự động hóa áp dụng cho lưới phân phối và lợi ích của
việc áp dụng tự động hóa vào lưới phân phối
Chương 4: Phân tích đánh giá phương thức bảo vệ đang sử dụng của lưới phân
phối trung áp cụ thể của Hà Nội và đề xuất chuẩn hóa và áp dụng tự động hóa vào
lưới.


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI PHÂN PHỐI
1.1 VAI TRÒ CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
VIỆT NAM
1.1.1 Giới thiệu chung
Hệ thống điện (HTĐ) gồm 3 khâu: Sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng
đến hộ tiêu thụ.

Hình 1-1: Các khâu của hệ thống điện
Sản xuất. Đến tháng 12/2009, HTĐ toàn quốc có tổng công suất đặt nguồn
điện là 17.521MW, công suất khả dụng là 16813 MW, trong đó nguồn thuộc Tập
đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) chiếm 53% và các nguồn ngoài EVN chiếm 47%
thuộc các Tập đoàn Công nghiệp Than và khoáng sản, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam,
Tổng công ty Sông Đà và các nhà đầu tư độc lập trong và ngoài nước…

Hình 1-2: Cơ cấu điện năng Việt Nam năm 2009
Truyền tải. Thông qua hệ thống các máy biến áp (MBA) tăng áp, điện áp đầu
cực máy phát được nâng lên cấp điện áp truyền tải từ 110kV đến 500kV gồm các


1


cấp điện áp chuẩn sau: 110kV, 220kV, 500kV. Tính đến cuối năm 2009 chiều dài
đường dây và dung lượng MBA ở các cấp điện áp truyền tải được thống kê trong
bảng 1-1
Bảng 1-1: Chiều dài đường dây và dung lượng MBA truyền tải năm 2009
Cấp điện áp

500 kV

220 kV

110 kV

Đường dây [km]

3438

8497

12145

MBA [MVA]

7500

19094


25862

Các công trình lưới điện truyền tải 110 kV-500 kV nhìn chung đã đáp ứng
việc truyền tải từ các Nhà máy điện đến các trung tâm phụ tải.
Phân phối. Để phân phối điện năng đến các khách hàng, điện áp truyền tải
được hạ xuống cấp điện áp của lưới phân phối. Lưới phân phối gồm 2 phần: Lưới
trung áp và lưới hạ áp. Lưới trung áp của Việt Nam gồm nhiều cấp điện áp: 10kV,
22kV, 35kV. Lưới hạ áp có điện áp 380/220V. Số liệu chính của lưới trung áp cho
trong bảng 1-2.
Ba khâu trên có mối liên hệ chặt chẽ với nhau trong việc đảm bảo độ tin cậy
cung cấp điện, chất lượng điện năng, kinh tế và an toàn, mỗi khâu đều có ảnh hưởng
quyết định đến các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của hệ thống.
1.1.2 Vai trò của lưới phân phối
Lưới phân phối (LPP) là khâu cuối cùng liên hệ giữa hệ thống điện với khách
hàng nên nó đóng vai trò rất quyết định đến chỉ tiêu chung của hệ thống.
Theo số liệu thống kê của EVN, tính đến cuối năm 2008, tổng chiều dài đường
dây trung áp bằng khoảng 133 nghìn km, tổng chiều dài đường dây hạ áp gần 192
nghìn km, tổng dung lượng các trạm biến áp hạ áp gần 45 nghìn MVA. Lưới điện
phân phối do 3 công ty điện lực miền, 2 công ty điện lực thành phố và 3 công ty
điện lực tỉnh quản lý. Đến tháng 12 năm 2009, lưới điện phân phối đã cung cấp điện
cho 536 huyện trong tổng số 547 huyện trên 63 tỉnh thành phố. Nếu tính theo số xã,

2


có 8931 xã trong tổng số 9120 xã trên cả nước có điện. Các xã, huyện còn lại chưa
có điện lưới Quốc gia hiện đang sử dụng nguồn điện tại chỗ là thủy điện nhỏ hoặc
máy phát điện diesel [11]. Hiện nay LPP Việt Nam trình độ tự động hóa còn chưa
cao và vẫn đang tăng rất nhanh về số lượng những năm gần đây.
Bảng 1-2: Các công trình lưới điện trung áp giai đoạn 2004-2008 [5]

Lưới điện trung áp

Đường dây

Đơn vị quản lý
(Công ty Điện lực)

Đường dây

Số MBA

Tổng CS

(km)

(cái)

(MVA)

hạ áp
(km)

Năm 2003
Miền Bắc

24508

25478

7069


23521,1

Miền Nam

52056

67609

5154

31581,7

Miền Trung

14414

14937

3469

11909,0

Hà Nội

4893

5348

2273


8400,2

Hồ Chí Minh

16180

28801

4968

6671,7

Hải Phòng

2355

2454

962

1175,3

Đồng Nai

4177

6518

1072


2445,2

958

1052

363

276,2

119541

152197

25329

85980,4

EVN

Năm 2008
Miền Bắc

43669,00

31894

9279


40133,00

Miền Nam

45852,00

107735

10281

174490,00

Miền Trung

21567,00

17593

4128

16989,00

Hà Nội

5923,00

11162

5278


11440,00

3


Hồ Chí Minh

4879,00

36606

9458

9345,00

Hải Phòng

1833,00

3125

1478

2285,90

Đồng Nai

3731,00

11816


2097

19305,00

CT MTV ĐL NBình

1378,60

1332

397

1638,5

CT MTV ĐL Hải Dương

1686,00

2247

773

1102

CT MTV ĐL Đà Nẵng

716,1

1941


797

1104,70

CT CP ĐL Khánh Hòa

1642

2423

576

0

227874,00

44542,00

EVN

132876,70

277833,10

Tăng thêm trong giai đoạn 2004-2008
EVN

13335,70


75677,00

19213,00

191852,70

Nằm trong mục tiêu chung là thỏa mãn các tiêu chuẩn chất lượng phục vụ
(bao gồm chất lượng điện năng và độ tin cậy cung cấp điện) với chi phí sản xuất,
truyền tải và phân phối nhỏ nhất, LPP có vai trò là một trong ba mắt xích có tính
chất quyết định trực tiếp. Mặt khác, LPP có số lượng phần tử nhiều, phạm vi bao
phủ rộng về lãnh thổ nên nó càng có vai trò quan trọng và mức độ ảnh hưởng lớn
trong việc thực hiện các mục tiêu chung đó.
1. Chỉ tiêu kỹ thuật
Do điều kiện lịch sử để lại, hiện nay LPP Việt Nam bao gồm nhiều cấp điện áp
khác nhau, cả thành thị và nông thôn. Lưới điện phân phối với các cấp điện áp 0,4,
6, 10, 22, 35kV được xây dựng chắp vá và đã sử dụng qua nhiều thời kỳ, lại ít được
duy tu bảo dưỡng, sự phân bố vị trí của các trạm biến áp (TBA) phụ tải theo quá
trình phát triển tự nhiên của dân cư dẫn đến bán kính cấp điện của đường dây hạ áp
quá dài (khoảng 2-3 km hoặc hơn). Công tác thiết kế có nhiều bất cập nên không an
toàn trong vận hành, khó khăn trong quản lý, dễ bị sự cố, không đảm bảo các chỉ
tiêu kỹ thuật.
4


* Độ tin cậy cung cấp điện (ĐTC)
ĐTC được đánh giá bằng mức độ cung cấp điện đầy đủ và liên tục
Hiện nay do tốc độ phát triển mạnh của phụ tải nên lượng điện năng sản xuất
ra vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu. Các hộ phụ tải vẫn phải xếp theo thứ tự ưu tiên
để được cung cấp điện. Trong hoàn cảnh đó ĐTC phụ thuộc rất nhiều vào sự phân
loại của phụ tải.

Tuy nhiên, nếu không kể đến khó khăn chung của hệ thống thì LPP với tình
trạng lưới điện cũ nát, chắp vá và thường xuyên quá tải vì không được nâng cấp
thường xuyên, thiết kế lắp đặt chưa theo một chuẩn thống nhất là nguyên nhân
chính làm cho ĐTC của LPP thấp hơn so với các cấp điện áp khác, mất điện trên
diện rộng (không đáng có) đặc biệt là khu vực nông thôn và miền núi.
Hơn nữa so với các quốc gia phát triển, lưới phân phối Việt Nam vẫn còn lạc
hậu, trình độ tự động hóa chưa cao dẫn tới khi xảy ra sự cố thì thời gian xử lý lâu,
ĐTC giảm.
* Tổn thất điện năng
Qua số liệu thống kê về tổn thất điện năng (TTĐN) trên lưới cho thấy, LPP
chiếm tỉ trọng tổn thất rất cao. Nếu như các điện lực trên thế giới tổn thất thấp nhất
trên lưới phân phối vào khoảng 4%, trong khi trên lưới truyền tải là khoảng 2% thì
thực tế con số này ở Việt Nam, tổn thất lưới phân phối cao hơn gấp 3 đến 4 lần lưới
truyền tải

5


Bảng 1-3: Kết quả thống kê TTĐN của các đơn vị trong EVN giai đoạn 20042009 [5]
Đơn vị

2003

2004

2005

2006

2007 2008 2009


Miền Bắc

7,86

7,78

8,63

8,46

8,11

6,65

8,14

Miền Nam

9,63

9,35

8,51

8,10

7,90

7,27


7,06

Miền Trung

7,44

7,23

7,05

6,83

7,76

7,53

7,82

Hà Nội

9,23

9,19

8,9

8,25

8,84


7,32

7,42

Hồ Chí Minh

8,92

8,29

7,28

7,21

7,07

6,19

6,03

Hải Phòng

6,34

6,64

6,03

5,75


5,19

4,10

4,41

Đồng Nai

5,91

4,74

4,37

3,93

3,58

2,42

3,11

Ninh Bình

7,26

7,10

6,87


6,24

7,37

6,65

6,31

-

4,79

4,79

5,17

5,31

6,63

-

4,82

5,35

4,39

4,25


Công ty Điện lực

Hải Dương
Đà Nẵng
Công ty Truyền tải điện
Miền Bắc

2,06

2,44

2,3

1,77

1,87

1,70

1,92

Miền Trung

3,18

3,04

3,3


2,51

1,32

0,93

1,11

Nam trung bộ & Tây Nguyên

4,51

3,48

3,5

3,09

2,93

2,27

2,05

Miền Nam

3,49

3,6


3,2

2,59

2,1

1,61

1,57

EVN

12,23

12,1

11,78 11,05 10,56 9,21 9,57*

* Số liệu 9,57% của năm 2009 là TTĐN có kể đến ảnh hưởng tiếp nhận lưới
điện hạ áp nông thôn (LĐHANT) làm tăng tổn thất thêm 0,66%. Nếu không kể ảnh
hưởng tiếp nhận lưới điện hạ áp nông thôn thì TTĐN là 8,91%.

6


Dự báo kế hoạch giảm TTĐN của EVN nếu kể đến ảnh hưởng tiếp nhận lưới
điện hạ áp nông thôn cho trong bảng 1-4.
Bảng 1- 4: Ảnh hưởng của tiếp nhận lưới điện hạ áp nông thôn đến TTĐN
chung của EVN giai đoạn 2009-2012 [5]
Năm


2009 2010 2011 2012

TTĐN Lưới điện TT 220kV, 500 kV (%)

2,5

2,5

2,5

2,5

TTĐN lưới điện PP các CTĐL (%)

6,7

6,5

6,4

6,3

9,2

9,0

8,9

8,8


1,20

1,9

1,20

0,87

10,4

10,9

10,1

9,67

Tổn thất cả TT, PP (%)
(chưa kể tiếp nhận LĐHANT)
Tăng TTĐN do nhận LĐHANT (%)
Tổng TTĐN (bao gồm cả tiếp nhận LĐHANT)
(%)

Đây là chỉ tiêu kỹ thuật, đồng thời cũng là chỉ tiêu kinh tế cần đặc biệt quan
tâm để tìm ra các giải pháp hiệu quả nhằm giảm thiểu tổn thất cho LLP Việt Nam.
* Chất lượng điện năng
Chất lượng điện được thể hiện ở hai chỉ tiêu: tần số, điện áp
- Tần số là chỉ tiêu chung của toàn hệ thống, điều chỉnh trị số này là nhiệm vụ
của cơ quan Trung tâm Điều độ Quốc gia.
- Điện áp là chỉ tiêu mang tính chất cục bộ. Việc đảm bảo cho trị số điện áp tại

tất cả các nút của lưới trung áp và hạ áp nằm trong giới hạn cho phép là nhiệm vụ
của kỹ sư thiết kế và vận hành lưới điện.
LPP là khâu cuối cùng trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải, nên chất lượng điện
áp cũng như độ tin cậy của lưới này ảnh hưởng trực tiếp đến sự làm việc bình
thường của các thiết bị sử dụng điện.

7


2. Chỉ tiêu kinh tế
* Chí phí đầu tư, cải tạo và nâng cấp lớn
Do số lượng phần tử nhiều, phạm vi phủ rộng trên toàn bộ lãnh thổ đất nước,
nguồn vốn đầu tư cho cải tạo, nâng cấp và xây mới LPP là rất lớn để đáp ứng với
nhu cầu tăng nhanh cả về số lượng và chất lượng của phụ tải. Nếu như khâu sản
xuất và truyền tải ta quan tâm hơn tới các chỉ tiêu chất lượng thì LPP cần cân bằng
với lợi ích kinh tế khi lựa chọn thiết bị.
Tùy vào tình hình kinh tế, tài chính của từng quốc gia và trình độ phát triển
của LPP mà lượng vốn đầu tư là khác nhau. Hiện nay LPP Việt Nam mới chỉ đang
quan tâm tới phát triển số lượng và chưa được hiện đại hóa. Trong những năm gần
đây lưới điện nông thôn đang được EVN đầu tư đáng kể. Dự án lưới điện phân phối
nông thôn khu vực miền Trung là một ví dụ. Dự án này đã chính thức khởi động với
tổng vốn đầu tư dự kiến hơn 900 tỷ đồng (30 triệu EUR), trong đó vốn vay của
Ngân hàng Tái thiết Đức 780 tỷ đồng, vốn đối ứng hơn 120 tỷ đồng, sẽ cấp điện cho
gần 282.169 hộ dân thuộc các tỉnh: Đắk Lắk, Gia Lai, Phú Yên, Đắc Nông, Bình
Định, Quảng Trị, Quảng Nam, Quảng Bình và Quảng Ngãi, dự kiến kết thúc đưa
vào sử dụng vào cuối năm 2012.
Tuy nhiên nếu xét về tỉ lệ vốn đầu tư cho các khâu của hệ thống điện có thể
thấy sự khác biệt:
-


Các nước phát triển
+ Khoảng 30% vốn đầu tư cho nguồn
+ Khoảng 20% cho lưới truyền tải
+ Khoảng 50% cho lưới phân phối

-

Việt Nam
+ Khoảng 65% vốn đầu tư cho nguồn
+ Khoảng 20% cho lưới truyền tải
+ Khoảng 15% cho lưới phân phối

8


Qua số liệu cho thấy thì lưới phân phối Việt Nam chưa được quan tâm đúng
mức, cần phải hướng sự quan tâm, chú ý nhiều hơn
* Chi phí vận hành lớn
Chi phí vận hành cho LPP bao gồm các chi phí cơ bản sau
- Chi phí tu sửa, bảo dưỡng thiết bị (số lượng thiết bị nhiều)
- Chi phí nhân công lao động: do trình độ tự động hòa còn thấp, lượng lao
động nhiều và trình độ chưa cao, do đó chi phí trả lương và nâng cao trình độ lớn.
- Tổn thất trên lưới lớn
3. An toàn
An toàn là vấn đề cần quan tâm đặc biệt đối với LPP, đặc biệt là mạng hạ áp
có số lượng người tiếp xúc trực tiếp nhiều. Theo số liệu thống kê trong 100% số vụ
tai nạn điện thì 76,4% xảy ra ở cấp điện áp nhỏ hơn 1000V và 23,6% xảy ra với cấp
điện áp lớn hơn 1000V. Do đó khi thiết kế, lắp đặt công trình điện, vấn đề an toàn
phải được đặt nên hàng đầu. Đó là an toàn cho các thiết bị điện, an toàn cho các cán
bộ kỹ thuật vận hành, an toàn cho các công trình kiến trúc và cư dân nơi có dòng

điện đi qua.
Qua những phân tích trên đây cho thấy LPP là một khâu vô cùng quan trọng
nhưng chưa được quan tâm đúng mức, nên những năm phát triển tiếp theo cần
hướng sự quan tâm đặc biệt tới khâu này.

1.2 CÁC CẤU HÌNH PHỔ BIẾN CỦA LƯỚI PHÂN PHỐI
Cấu trúc lưới điện có liên quan trực tiếp đến vốn đầu tư, chi phí vận hành và
khả năng phát triển của lưới. Vì vậy bước đầu tiên chuẩn hóa các thiết bị bảo vệ và
áp dụng tự động hóa cho LPP cần phải quan tâm đến cấu trúc của lưới và chú ý đến
sự phát triển của nó để có thể đưa ra được phương thức bảo vệ thống nhất, đáp ứng
được các yêu cầu bảo vệ áp dụng cho LPP Việt Nam.

9