Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối huyện Tứ Kỳ, tỉnh Hải Dương

ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng 6 - 2017 Journal of Science and Technology 49
 NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP
 TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HUYỆN TỨ KỲ, TỈNH HẢI DƯƠNG
Nguyễn Viết Ngư1, Trần Thị Thủy1,2
1 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
2 Trường Đại học Hải Dương
Ngày tòa soạn nhận được bài báo: 15/02/2017
Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 03/04/2017
Ngày bài báo được duyệt đăng: 20/05/2017
Tóm tắt:
Bài báo này trình bày một giải pháp nâng cao chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối. Tác 
giả dựa trên ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT 5.0 để phân tích các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, thực hiện bài 
toán CAPO để thiết lập bù công suất, từ đó nâng cao chất lượng điện cho lưới điện phân phối huyện Tứ 
Kỳ, tỉnh Hải Dương.
Từ khóa: Chất lượng điện áp, CAPO, PSS/ADEPT 5.0.
1. Đặt vấn đề
Nền kinh tế quốc dân ngày càng phát triển, 
vì vậy nhu cầu về năng lượng điện ngày càng cao. 
Điều đó đặt ra cho hệ thống cung cấp một nhiệm 
vụ khó khăn là vừa phải đảm bảo về lượng điện 
năng tiêu thụ vừa phải đảm bảo chất lượng. Trong 
đó chất lượng điện áp trong lưới điện phân phối là 
một trong những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng 
cung cấp điện, các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của toàn 
bộ hệ thống điện. Do đó, việc nghiên cứu và đưa ra 
các giải pháp nâng cao chất lượng điện áp cho lưới 
điện phân phối là việc làm cần thiết [1,2]. 
Trong bài báo này, tác giả trình bày nghiên 
cứu hiện trạng và đưa ra giải pháp nâng cao chất 
lượng trong điện áp lưới điện phân phối huyện Tứ 
Kỳ, tỉnh Hải Dương dựa trên những ứng dụng của 
phần mềm PSS/ADEPT 5.0[4].
2. Cơ sở lý thuyết
2.1. Các chỉ tiêu chất lượng điện áp
- Độ lệch điện áp (khi tốc độ biến đổi của 
điện áp nhỏ hơn 1% trong 1 giây) so với giá trị điện 
áp định mức:
. %qU U
U U
100
dm
dm=
-
- Độ dao động điện áp (khi tốc độ biến đổi 
điện áp không nhỏ hơn 1% trong 1 giây)
. %U U
U U
100max min
dm
T =
-
- Độ không sin dạng đường cong điện áp:
. %K U
U
100.sink
1
=
cR
- Độ không đối xứng của điện áp:
K 3U
U
100 3 U
U a U aU . 100 (%)A2
n
2
n
2
B C
• • •
= = + + 
2.2. Ảnh hưởng của chất lượng điện áp 
2.2.1. Ảnh hưởng đến hộ tiêu thụ điện
- Đối với động cơ không đồng bộ:
Khi điện áp trên cực động cơ bị giảm thấp thì 
mômen quay và tốc độ quay sẽ giảm, dòng điện trong 
stato tăng lên làm tăng phát nóng trong động cơ, động 
cơ khó khởi động, thời gian khởi động kéo dài.
- Đối với máy công cụ:
Do động cơ truyền động thì ảnh hưởng của 
điện áp còn liên quan đến phụ tải, đến hiệu suất làm 
việc của thiết bị. 
Nếu điện áp giảm thấp thì bản thân động cơ 
có thể không khởi động thành công. Hiện tượng này 
thường gặp ở các máy bơm phục vụ tưới tiêu.
- Đối với thiết bị chiếu sáng:
Khi điện áp giảm, quang thông của đèn nung 
nóng sẽ giảm. Điện áp giảm 5% thì quang thông 
giảm 10% dẫn đến giảm năng suất và chất lượng lao 
động, không bảo đảm an toàn lao động.
Khi điện áp tăng, tuổi thọ của đèn sẽ giảm. 
Điện áp tăng 1% so với điện áp định mức của đèn, 
tuổi thọ của đèn giảm 15%. Điện áp luôn tăng 5%, 
tuổi thọ của đèn giảm một nửa. Điện áp luôn tăng 
10-15%, bóng đèn sẽ bị cháy.
- Đối với các lò điện, sự biến đổi điện áp ảnh 
hưởng rất nhiều đến đặc tính kinh tế, kỹ thuật. Như 
lò luyện kim: khi điện áp giảm 10-15% thì thành 
phẩm giảm từ 15-20% do hư hỏng và do thời gian 
bị kéo dài.
- Đối với các dụng cụ đốt nóng, các bếp điện 
trở:
* * *P l R R
U R R
U3 3 3
2
2 2
T = = =d n 
Khi điện áp giảm, hiệu quả của các phần tử 
đốt nóng giảm xuống rõ rệt.
ISSN 2354-0575
Journal of Science and Technology50 Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng 6 - 2017
2.2.2. Ảnh hưởng đến hệ thống điện
- Điện áp tăng quá cao gây nguy hiểm cho 
thiết bị trong hệ thống điện. Như điện áp trên đường 
dây dài trong chế độ không tải, điện áp tăng rất cao 
gây nguy hiểm cho thiết bị và quá tải máy phát điện.
- Điện áp thấp làm giảm ổn định tĩnh, giảm 
khả năng ổn định động và ổn định tổng quát. Nếu 
quá thấp có thể gây mất ổn định phụ tải [3].
2.3. Các phương pháp điều chỉnh điện áp trong 
lưới điện phân phối
2.3.1. Nhóm các biện pháp tổ chức quản lý vận hành
Nhóm này gồm các biện pháp sau:
- Phân bố phụ tải hợp lý
- Chọn sơ đồ cấp điện hợp lý
- Chọn điện áp ở đầu vào thụ điện thích hợp
- Điều chỉnh chế độ làm việc của thụ điện 
một cách hợp lý
- Lựa chọn tiết diện dây trung tính hợp lý
- Phân bố đều phụ tải giữa các pha
- Không vận hành thiết bị non tải
- Với lưới điện có nhiều phụ tải một pha nên 
chọn máy biến áp có tổ nối dây sao-ziczăc để giảm 
tổn hao phụ do dòng thứ tư không gây ra.
2.3.2. Nhóm các biện pháp kỹ thuật
- Điều chỉnh điện áp.
- Đặt các thiết bị bù.
- Đối xứng hóa lưới điện
- Hạn chế sóng hài trong lưới hạ áp
- Nâng cao điện áp vận hành lưới phân phối 
và đưa về điện áp quy chuẩn.
3. Phân tích hiện trạng lưới điện phân phối 
huyện Tứ Kỳ, tỉnh Hải Dương
3.1. Giới thiệu chung về lưới điện phân phối 
huyện Tứ Kỳ
Lưới điện huyện Tứ Kỳ nằm trong hệ thống 
lưới điện Hải Dương được cấp từ đường dây 35kV 
của lưới điện miền Bắc.
Điện lực Tứ Kỳ quản lý và vận hành các 
đường dây trung áp cung cấp điện cho 26 xã và 01 
thị trấn với các cấp điện áp là 35kV, 10kV như sau:
Bảng 1. Thông số các lộ đường dây
STT Tên lộ đường 
dây
Cấp điện áp 
(kV)
Chiều dài 
(km)
1 372E8.10 35 0,55
2 971 10 1,3
3 371E8.1 35 2,7
4 373E8.7 35 7,8
5 375E8.7 35 10,4
6 375E8.7 nhánh 
CD59
35 4,63
7 373E8.13 35 7,03
8 373E8.13 
nhánh CD78
35 8,67
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý lộ 373E8.7
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng 6 - 2017 Journal of Science and Technology 51
3.2. Các thông số vận hành của lưới điện 
3.2.1. Thông số các trạm biến áp
Bảng 2. Thông số các trạm biến áp lưới điện phân 
phối huyện Tứ Kỳ
3.2.2. Thông số kỹ thuật của các đường dây 
trung áp
Bảng 3. Thông số kỹ thuật các đường dây lưới điện 
phân phối huyện Tứ Kỳ
3.3. Ứng dụng phần mềm PSS/ADEPT đánh giá 
các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới điện phân phối 
huyện Tứ Kỳ
3.3.1. Giới thiệu phần mềm PSS/ADEPT
Phần mềm PSS/ADEPT (The Power System 
Simulator/Advanced Distribution Engineering 
Productivity Tool) là phần mềm mới nhất trong các 
phần mềm PSS của hãng Shaw Power Technologies, 
Inc được sử dụng rất phổ biến.
Phần mềm PSS/ADEPT được phát triển cho 
các kỹ sư và nhân viên kỹ thuật ngành điện để thiết kế 
và phân tích lưới điện phân phối với các chức năng sau:
- Tính toán phân bố công suất (Load Flow). 
- Tính toán ngắn mạch tại một hay nhiều 
điểm tải (All Fault).
- Tính toán các thông số đường dây truyền 
tải (Line Properties Calculator).
- Tối ưu hóa việc lắp đặt tụ bù (CAPO).
- Bài toán phân tích sóng hài (Hamornics).
- Bài toán phối hợp và bảo vệ (Protection ad 
Coordination).
- Bài toán phân tích điểm dừng tối ưu (TOPO).
- Phân tích độ tin cậy lưới điện (DRA).
Tháng 4/2004, hãng Shaw Power 
Technologies đã đưa ra phiên bản phần mềm PSS/
ADEPT 5.0 với nhiều tính năng bổ sung và cập nhật 
đầy đủ các thông số thực tế của các phần tử trên lưới 
điện. Màn hình giao diện của PSS/ADEPT 5.0:
Hình 3. Giao diện chính của phần mềm
ISSN 2354-0575
Journal of Science and Technology52 Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng 6 - 2017
3.3.2. Tính tổn thất điện áp trên lưới điện phân 
phối huyện Tứ Kỳ
Bước 1: Thiết lập thông số lưới điện 
- Lựa chọn cấu hình và thư viện các thông số 
của các phần tử lưới điện
- Nhập các thông tin cơ bản về lưới điện
- Chọn hình thức hiển thị kết quả.
Bước 2: Vẽ sơ đồ lưới điện với các phần tử 
trên thanh công cụ
- Nguồn (Source): Tên nguồn, loại điện áp, 
công suất định mức...
- Đường dây (Line): Đặt tên, chọn loại dây 
dẫn, cấu trúc dây dẫn, số pha, chiều dài
- Máy biến áp (Transformer): Tên trạm biến 
áp, thông số MBA, loại MBA
- Phụ tải (Load): Tên phụ tải, loại phụ tải, 
công suất tác dụng
- Nút (Node): nhập tên nút, điện áp nút
- Thiết bị đóng cắt bảo vệ (Switch): Tên vị trí 
đặt, số pha, dòng điện định mức
Bước 3: Thực hiện chạy các chức năng tính toán
Bước 4: Báo cáo kết quả tính toán.
3.3.3. Kết quả đánh giá tổn thất trên các lộ đường dây
Hình 4. Mô phỏng đường dây 35kV lộ 373E8.7 trên PSS/ADEPT 5.0 (một phần)
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng 6 - 2017 Journal of Science and Technology 53
Hình 4. Mô phỏng đường dây 35kV lộ 373E8.7 trên PSS/ADEPT 5.0 (một phần)
Bảng 4. Kết quả phân tích đường dây 35kV lộ 
373E8.7 huyện Tứ Kỳ của phần mềm PSS/ADEPT
Thực hiện tương tự cho các lộ đường dây 
còn lại ta có bảng kết quả về tổn thất công suất, tổn 
thất điện năng và tổn thất điện áp như sau:
Bảng 5. Kết quả tổn thất các lộ huyện Tứ Kỳ
ISSN 2354-0575
Journal of Science and Technology54 Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng 6 - 2017
4. Lựa chọn giải pháp nâng cao chất lượng điện áp 
lưới điện phân phối huyện Tứ Kỳ, tỉnh Hải Dương
Để nâng cao chất lượng điện áp của lưới điện 
phân phối huyện Tứ Kỳ ta áp dụng phương pháp bù 
công suất phản kháng[5]. Chạy chương trình CAPO 
trong phần mềm PSS/ADEPT 5.0 để tính toán trị số 
cần bù ta được kết quả cần bù. 
4.1. Thiết lập các tùy chọn cho cho phép phân 
tích CAPO
Các bước thực hiện bài toán CAPO:
- Bước 1: Chọn Analysis > Options. Bảng 
tùy chọn sẽ hiện ra.
- Bước 2: Chọn thẻ CAPO.
- Bước 3: Chọn tùy chọn mà chúng ta muốn 
cho phép phân tích CAPO 
Hình 6. Hộp thoại thẻ CAPO
4.2. Cách chạy bài toán tìm vị trí đặt bù tối ưu
Có thể chọn thực hiện một trong hai cách sau:
- Chọn Analysis > CAPO.
- Nhấp chuột vào nút CAPO trên thanh công 
cụ Analysis.
Report sau khi phân tích và tính toán. Để có 
bảng báo cáo kết quả dạng bảng chứa các tham số 
đầu và kết quả phân tích, chọn Report > Capacitor 
Placement Optimization.
4.3. Xác định vị trí và dung lượng bù cho lộ 373E8.7
Tác giả lựa chọn đưa ra 4 phương án bù cho 
lộ 373E8.7 như sau:
4.3.1. Phương án 1
Tổng dung lượng bù là 600kVAr. Chạy 
chương trình CAPO ta thu được kết quả như sau: 02 
tụ bù cố định vào nút N19 và N12 và 01 tụ bù ứng 
động vào nút N6.
- Tổn thất công suất sau bù:
+ Tổn thất công suất tác dụng: 178,49 kW
+ Tổn thất công suất phản kháng: 271,2 kVAr
+ Tiết kiệm được: 28,11 kW.
4.3.2. Phương án 2
Chọn 02 bộ tụ bù cố định có dung lượng 
600kVAr và 01 bộ tụ bù ứng động có dung lượng 
300kVAr.
Chạy chương trình CAPO ta thu được kết 
quả như sau: 
- Tổn thất công suất sau bù:
+ Tổn thất công suất tác dụng: 178,97 kW
+ Tổn thất công suất phản kháng: 265,61 kVAr
+ Tiết kiệm được: 27,64 kW.
4.3.3. Phương án 3
Tổng dung lượng bù là 2000 kVAr. Chia 
dung lượng bù thành 05 bộ tụ cố định, mỗi bộ có 
dung lượng 300kVAr và 05 bộ tụ ứng động, mỗi bộ 
có dung lượng 100kVAr. Chạy chương trình CAPO 
ta thu được kết quả như sau: 
- Tổn thất công suất sau bù:
+ Tổn thất công suất tác dụng: 173,56 kW
+ Tổn thất công suất phản kháng: 252,31 kVAr
+ Tiết kiệm được: 33,05 kW
4.3.4. Phương án 4
Tổng dung lượng bù là 1900 kVAr. Chia 
dung lượng bù thành 10 bộ tụ cố định, mỗi bộ có 
dung lượng 100kVAr và 09 bộ tụ ứng động, mỗi bộ 
có dung lượng 100kVAr. Chạy chương trình CAPO 
ta thu được kết quả như sau: 
- Tổn thất công suất sau bù:
+ Tổn thất công suất tác dụng: 169,38 kW
+ Tổn thất công suất phản kháng: 239,99 kVAr
+ Tiết kiệm được: 37,23 kW
Như vậy: Với phương án 4 là đạt hiệu quả về 
kỹ thuật cao nhất.
Hình 7. Kết quả tính toán bù công suất phản kháng 
lộ 373E8.7
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng 6 - 2017 Journal of Science and Technology 55
Bảng 6. Kết quả phân tích đường dây sau khi bù 
công suất phản kháng lộ 375E8.15 từ phần mềm 
PSS/ADEPT 5.0
5. Kết luận và đánh giá
Bài báo trình bày quá trình phân tích hiện 
trạng, tính toán, lựa chọn giải pháp nâng cao chất 
lượng điện áp trong lưới điện phân phối huyện Tứ 
Kỳ, tỉnh Hải Dương. Dựa trên phần mềm PSS/
ADEPT 5.0 chỉ rõ tổn thất trong lưới điện và thực 
hiện bài toán CAPO để bù công suất phản kháng. Ta 
thấy tổn thất trong lưới điện đã giảm rõ rệt. Kết quả 
nghiên cứu trên là cơ sở để tính toán và lựa chọn 
giải pháp nâng cao chất lượng điện áp trong lưới 
điện phân phối huyện Tứ Kỳ, tỉnh Hải Dương.
Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Văn Đạm (2009), “Mạng lưới điện”, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
[2]. Trần Quang Khánh (2000), “Quy hoạch điện nông thôn”, NXB Nông nghiệp.
[3]. Trần Đình Long (2000), “Bảo vệ các hệ thống điện”, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[4]. Nguyễn Hữu Phúc, (2007), “Áp dụng PSS/ADEPT 5.0 trong lưới điện phân phối”, Đại học Điện 
lực, trang 166-198.
[5]. Trần Vinh Tịnh, Trương Văn Chương (2008), “Bù tối ưu công suất phản kháng lưới phân phối”, 
Tạp chí khoa học và công nghệ số 2, trang 25.
ANALYSIS AND PROPOSITION FOR THE STRATEGY TO IMPROVE THE VOLTAGE
IN THE POWER GRID IN TU KY DISTRICT, HAI DUONG PROVINCE
Abstract:
This article presents one strategy to improve the voltage in the power grid in Tu Ky, Hai Duong. The 
writer has used software PSS/ADEPT 5.0 to analyze the economic and technical critndicators, technical 
criteria to set power compensation. Thanks for this, the power grid in Tu Ky district, Hai Duong province 
will be improved.
Keywords: The voltage in the power grid, CAPO, PSS/ADEPT 5.0.