THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ

KẾT QUẢ KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CUNG CẤP ĐIỆN
CỦA MẠNG ĐIỆN MỎ VÙNG QUẢNG NINH




ThS. Vũ Thế Nam
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin
Biên tập: TS. Đào Đắc Tạo

Tóm tắt:
Bài báo trình bày kết quả khảo sát đánh giá chất lượng cung cấp điện của mạng điện Mỏ Vùng
Quảng Ninh
1. Vì sao phải quan tâm đến “chất lượng
điện năng”
Ở các nước công nghiệp phát triển “chất
lượng điện” được quan tâm từ những năm 50 ÷
60 của thế kỷ trước bởi các lý do:
Độ lệch điện áp có ảnh hưởng rất lớn
đếnhoạt động của động cơ không đồng bộ, là
phụ tải chủ yếu của các xí nghiệp cơng nghiệp.
Khi điện áp trên cực động cơ giảm q mức cho
phép, mơmen cản có thể vượt quá giá trị của
mômen quay, dẫn đến động cơ không thể quay
được. Nếu không cắt điện, động cơ có thể bị
cháy. Điện áp trên cực động cơ thấp làm cho
điều kiện khởi động của động cơ giảm đi đáng
kể. Khi điện áp trên cực động cơ thấp thì cường
độ từ trường của stator cũng giảm đi (đến 2-3%

khi điện áp giảm 1%) và như vậy, với công suất
tiêu thụ như trước thì dịng phải tăng lên, dẫn
đến cuộn dây bị nóng quá mức, làm giảm cách
điện của cuộn dây và kèm theo đó là tuổi thọ
của động cơ;
Điện áp lệch khỏi giá trị danh định làm tăng
đáng kể công suất phản kháng tiêu tán trên
đường dây, trong các máy biến áp và các động
cơ điện. Nếu điện áp trên cực động cơ tăng lên
1% thì cơng suất phản kháng tăng thêm từ 3%
trở lên (do tăng dịng khơng tải của động cơ);
Các thiết bị nhạy cảm với sự dao động điện
áp là các lò điện, các đèn chiếu sáng và các
thiết bị điện tử. Sự nhấp nháy của nguồn sáng
gây sự khó chịu, mệt mỏi, ảnh hưởng đến năng
suất lao động, tiềm ẩn nguy cơ gây tai nạn trong
quá trình sản xuất;
Dao động điện áp làm cho nhiều hệ thống
điện tử, tự động hóa, thơng tin liên lạc, quan
trắc, giám sát… khơng thể hoạt động được bình
thường, gây tổn hại cho quá trình giám sát, điều

hành sản xuất. Điện áp dao động lớn hơn 15%
làm cho các avtomat hút của các rơle điều khiển,
các attômat và khởi động từ khơng giữ được tay
địn, ảnh hưởng đến sự hoạt động bình thường
của máy móc thiết bị trong các dây chuyền sản
xuất. Điện áp dao động trong khoảng từ 10÷15%
có thể làm hư hỏng các tụ điện bù cũng như các
bộ biến đổi bán dẫn;

Sự mất đối xứng pha ảnh hưởng trực tiếp
đến các phụ tải, điển hình nhất là các động cơ
không đồng bộ. Người ta đã chứng minh rằng
tuổi thọ của động cơ không đồng bộ mang đầy
tải, khi làm việc trong lưới có điện áp mất đối
xứng 4% sẽ bị giảm đi 2 lần và nếu như sự mất
đối xứng là 5% thì cơng suất của động cơ sẽ bị
giảm đi từ 5 ÷ 10%. Sự mất đối xứng pha cũng
gây tổn hao công suất và phát nhiệt trong stator
và rôtor, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của
các động cơ đồng bộ. Sự mất đối xứng pha làm
cho chế độ làm việc của của các bộ biến đổi,
bộ chỉnh lưu nhiều pha xấu đi rất nhiều - làm
tăng đáng kể sự nhấp nhô của điện áp nắn, làm
cho hệ thống điều khiển xung - pha của các bộ
biến đổi tiristor khơng thể làm việc bình thường
được;
Khi điện áp mất đối xứng các tụ bù sẽ tiêu thụ
công suất vô công ở các pha không đều nhau.
Do vậy tụ điện không sử dụng hết dung lượng
lắp đặt. Ngoài ra, do sự mất đối xứng của các
pha mà chính các bộ tụ điện trong trường hợp
này cịn làm tăng thêm sự mất đối xứng bởi vì
cơng suất phản kháng của tụ trong pha có điện
áp thấp sẽ nhỏ hơn trong các pha khác (tỷ lệ
thuận với bình phương điện áp của lưới);
Điện áp “không sin” cũng mang lại những tổn
hại giống như là sự mất đối xứng. Sóng hài bậc
cao cũng gây nên tổn thất hữu công trên tất cả


KHCNM SỐ 1/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA

39


THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ

các phần tử của hệ thống cung cấp điện như
trong mạng cung cấp, máy biến áp, các máy
điện, các bộ tụ điện bởi vì điện trở của các phần
tử này phụ thuộc vào tần sớ;
Sự dao đợng của tần sớ có ảnh hưởng trực
tiếp đến thành phần điện từ, liên quan mật thiết
đến sự tiêu hao công suất hữu công và vô công
trong mạng. Người ta đã chứng minh được
rằng - nếu như tần số giảm đi 1% (0,5 Hz) thì
lượng tổn hao công suất trong mạng sẽ là 2%.
Do dao động của tần số, sự thiệt hại đối với chất
lượng sản phẩm trong dây chuyền công nghệ
của xí nghiệp nhiều khi còn lớn hơn nhiều, so
với những tổn hao kể trên. Dao động tần số của
điện áp có ảnh hưởng rõ rệt nhất đối với các
thiết bị điện tử. Dao động tần số quá +0,1 Hz đã
làm cho các tín hiệu của các màn hình mônitor,
camera theo dõi, màn hình vô tuyến bị méo đi
rõ rệt. Tần số ở trong khoảng từ 49,5 ÷ 49,9 Hz
làm cho tín hiệu trên màn hình biến dạng đến 4
lần so với tín hiệu chuẩn. Với tần số <49,5 Hz thì
hầu hết các thiết bị thu phát tín hiệu không thể
làm việc được.

Các chỉ tiêu chất lượng điện không phù hợp
với tiêu chuẩn, khác với các giá trị danh định
không chỉ ảnh hưởng đến năng suất của máy
móc thiết bị, đến tuổi thọ của chúng mà cịn có
khả năng gây nên các sự cố liên hoàn, sự tác
động nhầm lẫn của các bộ phận bảo vệ, đặc
biệt có thể có những tín hiệu điều khiển các
quá trình sản xuất bị sai lệch do có sự tác động
nhầm lẫn của các thiết bị đóng cắt, và kết quả là
xác suất xuất hiện hư hỏng cũng tăng lên theo
gây những hậu quả không lường trước được.
2. Tiêu chuẩn về “Chất lượng điện năng”
ở Việt Nam
Ở nước ta, “chất lượng điện” đã được những
người làm công tác năng lượng quan tâm từ
những năm 80 của thế kỷ trước. Trải qua những
năm chiến tranh kéo dài, ngành điện mới chỉ cố
gắng đáp ứng đủ nhu cầu cung cấp điện cho các
hộ tiêu thụ, mà chưa thể đáp ứng ngay cho các
hộ tiêu thụ điện chất lượng như các nước công
nghiệp phát triển. Tuy nhiên, trong quá trình xây
dựng và phát triển chúng ta cũng đã thấy được
định hướng mục tiêu phấn đấu của ngành điện
thông qua một số mốc quan trọng:
Ngày 21 tháng 11 năm 1984 theo đề nghị
của Bộ Điện Lực, Ủy ban Khoa học và Kỹ thuật

40

Nhà nước đã ban hành Tiêu chuẩn Việt Nam

TCVN 3971-84 quy định về “Mức chất lượng
điện năng ở các thiết bị tiêu thụ điện năng nối
vào lưới điện cơng dụng chung”;
Ngày 02/08/2001 Chính phủ đã ban hành
Nghị định số 45/2001/NĐ-CP về “Các hoạt động
điện lực và sử dụng điện”;
“Quy phạm trang bị điện” được ban hành
theo Quyết định số 19/2006/ QĐ-BCN, ngày
11/07/2006 của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp là
một bước tiến mới trong việc đưa dần các “chỉ
tiêu chất lượng điện” của Việt Nam phù hợp
với Tiêu chuẩn của các nước công nghiệp phát
triển. Quy phạm này có bốn phần được biên
soạn thành dạng Tiêu chuẩn của ngành. Tuy
nhiên, trong TCN-19-2006 cũng mới chỉ có quy
định về “chất lượng điện áp và tần số của lưới
điện”.
Tiêu chuẩn về chất lượng điện của các nước
hiện đều tuân theo các Tiêu chuẩn của Ủy ban
Kỹ thuật điện Quốc tế (IEC), bao gồm nhiều chỉ
tiêu, có các yêu cầu và quy định rất chi tiết về
các chỉ tiêu này. Q trình hịa nhập để phát
triển, Việt Nam cũng cần thiết phải ban hành các
Tiêu chuẩn (TCVN) phù hợp với các Tiêu chuẩn
nêu trên.
3. Kết quả khảo sát đánh giá về chất lượng
điện cung cấp cho một số đơn vị sản xuất
trong Tập đoàn TKV vùng Quảng Ninh
Trong q trình kiểm tốn năng lượng, cũng
như nghiên cứu đề tài khoa học các cấp nhóm

nghiên cứu của Viện Khoa học Công nghệ Mỏ
đã kết hợp với các cán bộ kỹ thuật của một số
mỏ khai thác than, như đơn vị sản xuất khác
trong Tập đoàn tiến hành khảo sát, đánh giá một
số chỉ tiêu chất lượng cung cấp điện cho các
đơn vị khu vực Quảng Ninh bằng tổ hợp thiết
bị đo lường đa năng WM 14-96 được chế tạo ở
dạng “an tồn nổ”, dùng trong mỏ hầm lị có thể
đo được các thơng số tức thời của chất lượng
điện đặt vào phụ tải như U, I, f, Cosφ, P, S, Q,
các dạng sóng hài… Các thơng số hoạt động
này được cập nhật liên tục và lưu vào thẻ nhớ,
sau đó dùng phần mềm chuyên dụng (ACEReader-V1) để lấy và đọc (ACE-PowerSoft-V1)
các dữ liệu đo. Thiết bị được thiết kế chế tạo và
kiểm định theo tiêu chuẩn TCVN 7079-0: 2002,
và TCVN 7079 -1: 2002. Đồng thời sử dụng máy
phân tích điện năng đa năng của hãng Chauvin

KHCNM SỐ 1/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA


THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ

Hình 1. Biểu đồ công suất biểu kiến và hệ số công suất của MBA 1000 kVA Cơng ty tuyển than Cửa Ơng Vinacomin

CA8335 để đo phát hiện sóng hài bậc cao tại
các đơn vị sản xuất trong Tập đoàn TKV vùng
Quảng Ninh.
Các số liệu đo được thực hiện tại các trạm
biến áp 35/6 kV để xác định sự dao động điện

áp và tần số của mạng ở cấp điện áp 35kV và
6kV. Đối với các khu vực khai thác và đào lò,
các đơn vị sản xuất khác nhóm nghiên cứu đã
tiến hành lắp đặt thiết bị để xác định các thông
số đặc trưng của mạng hạ áp nhằm đánh giá
chất lượng điện trên một số chỉ tiêu chủ yếu
như: Chất lượng điện áp; Chất lượng tần số;
Hệ số mang tải; Hệ số công suất; Tổn hao điện
năng; Một số dạng sóng hài.v.v… Trên các hình
1 và 2 mơ tả một số kết quả khảo sát được trong
quá trình đo cũng như xử lý các số liệu đo để
đánh giá.
Sóng hài là một dạng nhiễu không mong
muốn, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới
điện và cần được chú ý tới khi tổng các dòng
điện hài cao hơn mức độ giới hạn cho phép.
Dòng điện hài là dịng điện có tần số là bội của
tần số cơ bản. Ví dụ dịng 250Hz trên lưới 50Hz
là sóng hài bậc 5.
Dịng điện 250Hz là dịng năng lượng không
sử dụng được với các thiết bị trên lưới. Vì vậy,
nó sẽ bị chuyển hố sang dạng nhiệt năng và
gây tổn hao.
Qua hình 2 và hình 3 cho thấy sự ảnh hưởng
của sóng hài khiến cho điện áp và dòng điện
xuất hiện dạng méo sin, răng cưa.
Thành phần quan trọng để đánh giá sóng hài
là hệ số méo dạng tổng (THD), mà giá trị càng
cao thì mức ảnh hưởng tới chất lượng cung
cấp điện càng lớn. Kết quả đo kiểm cho thấy


Hình 2. Ảnh hưởng sóng hài tới dịng điện động cơ
máy cán thép Công ty CP Chế tạo máy

Hình 3. Ảnh hưởng sóng hài tới dịng điện động cơ
máy cán thép Công ty CP Chế tạo máy

KHCNM SỐ 1/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA

41


THƠNG TIN KHOA HỌC CƠNG NGHỆ MỎ

Hình 4. Hệ số méo dạng tổng (THD) sóng hài dịng điện động cơ máy cán thép
Công ty CP Chế tạo máy - Vinacomin
Bảng 1 Tổng hợp đo kiểm sóng hài tại các đơn vị
Cơng
ty
Sóng
hài

Bậc 3

Bậc 5

Bậc 7

Bậc 9


Bậc 11

Bậc 13

Bậc 15

Cơ khí VMC (2016)

Thống Nhất
(2017)

TBA
số 2
(630
kVA)PX
tuyển

ng
Bí
(2014)

Phụ tải

Động
cơ cán

Động cơ
máy nắn

MBA 400 kVA

MB+41 Lộ Trí

Băng
RC2-PX
Sàng

TBA số 1
(1000 kVA)khu tuyển
Úc-PX
tuyển

A1h3
A2h3
A3h3
A1h5
A2h5
A3h5
A1h7
A2h7
A3h7
A1h9
A2h9
A3h9
A1h11
A2h11
A3h11
A1h13
A2h13

3,81

3,80
3,56
38,16
37,65
37,55
16,43
15,63
16,15
1,58
1,68
1,26
15,19
14,69
14,58
9,43
8,74

13,36
17,11
12,15
52,51
50,72
50,01
34,49
32,85
32,30
4,60
4,82
3,74
13,52

12,78
12,08
7,17
6,72

7,99
2,57
9,00
3,19
3,72
3,12
2,76
2,79
3,80
0,53
0,85
0,69
0,38
0,82
0,76
0,33
0,49

0,89
0,76
0,41
1,67
5,49
5,29
2,05

2,35
2,58
0,30
0,21
0,31
0,84
0,66
0,72
0,69
0,66

0,56
1,31
1,73
11,81
11,96
12,27
9,34
9,36
10,16
0,47
0,33
0,53
4,65
4,85
4,93
1,17
1,03

5,03

3,70
2,38
19,51
21,19
15,47
11,61
12,46
10,12
1,24
0,98
0,57
4,22
5,04
3,01
3,48
3,69

0,92
1,57
2,85
3,87
4,54
4,16
5,37
7,31
5,96
7,31
3,65
5,96
13,04

11,97
14,24
8,29
11,01

A3h13
A1h15
A2h15
A3h15

9,13
0,92
1,08
0,65

6,31
2,74
2,61
1,94

0,61
0,53
0,58
0,50

0,92
0,15
0,15
0,18


1,35
0,14
0,10
0,10

3,57
2,14
2,07
0,75

10,54
0,56
0,34
0,52

THD≈43,2÷174,8% (hình 4).
Tổng hợp các kết quả đo kiểm trong quá trình
khảo sát đánh giá sự ảnh hưởng của sóng hài
nhóm nghiên cứu có bảng tổng hợp số 1.

42

TT Hòn Gai (2015)

TBA
400
kVA

4. Các kết quả nghiên cứu
Đối chiếu với Tiêu chuẩn chúng ta thấy rằng,

điện áp trung và cao áp của các TBA là tương
đối ổn định, các giá trị của điện áp khơng có sự

KHCNM SỐ 1/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA


THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ

dao động nhiều, nhưng điện áp trên cực phụ tải
gần với trạm thường được giữ ở mức khá cao
so với giá trị danh định, do hầu hết các máy biến
áp đều khơng có hệ thống tự động điều chỉnh
dưới tải.
Tần số của nguồn nhìn chung là ổn định,
dao động trong khoảng nhỏ, chủ yếu nằm trong
khoảng giới hạn cho phép của Tiêu chuẩn, đảm
bảo để các thiết bị làm việc bình thường.
Mạng hạ áp của hầu hết các khu vực khảo
sát đều có tổn thất điện năng khá lớn. Tổn thất
điện năng chủ yếu xảy ra trên đường cáp trục
chính và cáp mềm. Các mạng hạ áp mỏ đều có
hệ số yêu cầu, hệ số công suất và hệ số mang
tải thấp. Nếu được chú ý đầu tư, cải tạo chắc
chắn sẽ nâng cao được các chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật và hiệu quả sử dụng điện năng trong quản
lý vận hành mạng cung cấp điện.
Nhiều mạng điện có xuất hiện sóng hài bậc
cao, tập trung tại nhà máy cơ khí có lị hồ quang,
các trạm biến áp cung cấp điện cho các động cơ

sử dụng các thiết bị điện tử công suất hỗ trợ
điều khiển, các động cơ điện một chiều,…làm
ảnh hưởng đến chất lượng cung cấp điện và tổn
thất điện năng.
Tài liệu tham khảo:
1. Đào Đắc Tạo và nnk (2009). Nghiên cứu
đề xuất các giải pháp cung cấp điện ổn định và
an tồn và hiệu quả cho các mỏ than hầm lị
Quảng Ninh đáp ứng yêu cầu cơ giới hóa, hiện
đại hóa ngành than giai đoạn 2008 – 2025; Báo
cáo tổng kết đề tài; Hà Nội.

Results from surveying and evaluating the power supply quality of the
electronic network at Quang Ninh underground coal mines
MSc. Vu The Nam
Institute of Mining Science and Technology - Vinacomin

Summary:
The paper repesents some results from surveying and evaluating the power supply quality of the
electronic network at Quang Ninh underground coal mines

KHCNM SỐ 1/2019 * CƠ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HÓA

43