Vấn đề bù công suất phản kháng

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
®¹i häc th¸i nguyªn
TRƯỜNG ®¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp
DƯƠNG hßa an
VÊn ®Ò cos, bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng vµ thÞ
TRƯỜNG ®iÖn n¨ng ph¶n kh¸ng
Chuyªn ngµnh: thiÕt bÞ m¹ng vµ hÖ thèng ®iÖn
LuËn v¨n th¹c sü khoa häc kü thuËt
Th¸i nguyªn n¨m 2008

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
®¹i häc th¸i nguyªn
TRƯỜNG ®¹i häc kü thuËt c«ng nghiÖp
DƯƠNG hßa an
VÊn ®Ò cos, bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng vµ
thÞ TRƯỜNG ®iÖn n¨ng ph¶n kh¸ng
Chuyªn ngµnh: thiÕt bÞ m¹ng vµ nhµ m¸y ®iÖn
LuËn v¨n th¹c sü khoa häc kü thuËt
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Ph¹m V¨n Hßa
Th¸i nguyªn n¨m 2008

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với quá trình phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc, ngành điện luôn phải đi
trƣớc một bƣớc trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa. Các nhà máy xí
nghiệp, các khu công nghiệp ngày càng phát triển nhanh chóng đòi hỏi tiêu thụ công
suất phản kháng càng tăng, điều này làm giảm hệ số cos , giảm chất lƣợng điện
năng, tăng tổn thất.Vì vậy các hộ tiêu thụ điện bị áp dụng bảng giá phạt đối khi có hệ
số cos thấp.
Nội dung của luận văn gồm hai vấn đề chính :
- Đi nghiên cứu phƣơng pháp để xác định dung lƣợng đặt thiết bị bù, vị trí đặt
bù, nhằm đem lại hiệu quả tối ƣu cả về kinh tế và kỹ thuật.
- Nghiên cứu thị trƣờng điện năng phản kháng.
Đề tài ‘ Vấn đề cos , bù công suất phản kháng và thị trƣờng điện năng phản
kháng ‘ gồm bốn phần nhƣ sau :
1. Tổng quan .
2. Chƣơng trình tính toán bù tối ƣu công suất phản kháng, có xét đến chất lƣợng
điện năng và phân tích kinh tế tài chính.
3. Tính toán áp dụng :
4. Thị trƣờng điện năng phản kháng.
5. Kết luận và kiến nghị.
Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ và chỉ bảo
tận tình của PGS.TS Phạm Văn Hòa, tôi xin chân thành cảm ơn những đóng góp của
thầy giáo hƣớng dẫn, các thầy cô giáo trƣờng đại học bách khoa Hà Nội, và các thầy
cô giáo trƣờng đại học Công nghiệp Thái Nguyên. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn
những đóng góp quý báu của các bạn đồng nghiệp, ngƣời thân và gia đình đã động
viên và giúp tôi trong quá trình thực hiện. Xin gửi lời chân thành cảm ơn đến các cơ

3
quan xí nghiệp, đã giúp tôi khảo sát tìm hiểu thực tế và lấy số liệu phục vụ cho luận
văn.
Mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng, song bản luận văn này vẫn còn nhiều hạn chế,
tôi rất mong đƣợc sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận
văn này đƣợc hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn.
Thái Nguyên ngày tháng năm 2008

4
Mục lục
Lời Cam đoan………………………………………….…….………………...1
Lời nói đầu:………………………………………………….…………...……2
Mục Lục:……………………………………………………….…….…..……4
Chƣơng I: TỔNG QUAN..…………………………………………...………..7
1.1Vấn đề bù công suất phản kháng trong hệ thống điện:……….……...…7
1.2 Nguồn công suất phản kháng :……………………………………...… 8
1.3.Bù kinh tế công suất phản kháng:…………………..……………….…9
1.4. Phân tích ảnh hƣởng của tụ bù đến tổn thất công suất tác dụng và tổn thất
điện năng ở lƣới phân phối :……………………..…..…………....…..10
1.4.1 lưới phân phối một phụ tải:…………………………….………………10
1.4.2 Lưới phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính….…………14
1.5 Một Số phƣơng pháp tính bù công suất phản kháng : …………….......16
1.5.1 Phương pháp xác định dung lượng tụ bù theo biểu đồ công suất phản
kháng của phụ tải :
1.5.2 Bù công suất phản kháng nâng cao hệ số cos :…………..………..19
1.5.3 Mô hình bù công suất phản kháng theo điều kiện cực tiểu tổn thất công
suất:…………………………………………………………………..……20
1.5.4 Mô hình bù công suất phản kháng dựa trên chỉ tiêu tối đa hóa các tiết
kiệm…………………………………………………………………..………23
1.5.5 Mô hình tính bù theo điều kiện chỉnh điện áp…………………..……24
1.5.6 Mô hình bù công suất phản kháng dựa trên chỉ tiêu cực tiểu hàm chi phí
tính toán………………………………………………………….……….…26
1.5.7 Phương pháp xét đến độ nhạy của chi tiêu ổn định điện áp, độ lệch điện
áp và tổn thất công suất tác dụng đối với sự biến đổi công suất phản kháng
nút………………………………………………………….…….…..…...28
1.5.8 Mô hình quy hoạch hỗn hợp………………………….………..…….. ..31
1.6. Tìm hiểu cos và bù cos tại một số nhà máy xí nghiệp…….…..…32

5
1.6.1 Các phụ tải đã tiến hành điều tra ………………………….………….33
1.6.2.Một số nhận xét từ kết quả thưc tế………………………….…………33
1.6.3 Tóm tắt và kiến nghị ........................................................................38
Chƣơng II: -CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN BÙ TỐI ƢU CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG, CÓ XÉT ĐẾN CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ PHÂN TÍCH KINH TẾ
TÀI CHÍNH………................................................................39
2.1. Phƣơng pháp luận và sơ đồ khối thuật toán…………………………..39
2.1.1 Mô hình tổng quát bài toán bù công suất phản kháng trong lưới phân
phối:……………………………………………………………………….39
2.1.2. Hàm mục tiêu……………………………………………………..….….40
2.1.3 Các ràng buộc…………………………………………..……….….….. 42
2.1.4 Mô hình bài toán bù công suất phản kháng khi có xét đến máy biến áp:
………………………………………………………………………………..43
2.1.5 Một số giả thiết khi tính toán tối ưu công suất bù:…………………..44
2.2 Phƣơng pháp giải bài toán bù công suất phản kháng………………….44
2.2.1 Tổng quan…………………………………………………………………44
2.2.2. Thuật toán giải bài toán bù công suất phản kháng bằng phương pháp quy
hoạch động:………….………………………………………………45
2.2.3 Xét đến rằng buộc về điện áp:……………………………….…………48
2.2.4.Hình thức hoá thuật toán và sơ đồ khối…………………….…………48
2.2.6 Các số liệu cần đưa vào tính toán:………………………….…………50
2.2.7 Ví dụ áp dụng ……………………………………………….……………51
2.3. Chƣơng trình máy tính và sử dụng chƣơng trình ..…………………..53
Chƣơng III- T ÍNH TOÁN ÁP DỤNG :……………..……………….…..…..58
3.1 Sơ đồ lộ 677: ..........................................................................................58
3.2 Các Số liêu Tính toán:............................................................................59
3.3 Kết quả tính toán ứng với chế độ phụ tải cực đại:……………………..61

6
3.4 Phân tích kinh tế tài chính và đánh giá hiệu quả kinh tế bù công suất phản
kháng...............................................................................................................65
Chƣơng 4: THỊ TRƢỜNG ĐIỆN NĂNG PHẢN KHÁNG...............................69
4.1Thị trƣờng điện năng phản kháng ở việt Nam:..........................................69
4.1.1 Phân tích mô hình kinh doanh điện năng phản kháng hiện tại
ở Việt Nam:................................................................................................69
4.1.2 Phương pháp xác định tiền mua công suất phản kháng:..................70
4.2 Các mô hình kinh doanh điện năng có thể đƣợc áp dụng:......................74
4.3Ví dụ áp dụng:……………….......……………………....………….….80
Chƣơng V : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………………..…....……….........84
5.1 Kết luận : ...............................................................................................84
5.2 Kiến nghị:...............................................................................................84
Tài liệu tham khảo.............................................................................................86

7
CHƢƠNG I ;
TỔNG QUAN
1. VẤN ĐỀ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG LƢỚI ĐIỆN:
1.1 Vấn đề bù công suất phản kháng trong hệ thống điện:
Trong hệ thống điện luôn có phần tử tiêu thụ và nguồn phát công suất phản
kháng. Phần tử tiêu thụ là máy biến áp, động cơ không đồng bộ, trên đƣờng dây điện
và mọi nơi có từ trƣờng. Yêu cầu công suất phản kháng chỉ có thể giảm tối thiểu chứ
không triệt tiêu đƣợc vì nó cần thiết để tạo ra từ trƣờng, yếu tố trung gian trong quá
trình chuyển hóa điện năng. yêu cầu công suất phản kháng đƣợc phân chia nhƣ sau:
- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 70-80%.
- Máy biến áp tiêu thụ 25-15%.
- Đƣờng dây tải điện và các phụ tải khác 5%.
Khả năng phát công suất phản kháng của các nhà máy điện rất hạn chế,
cos = 0,8-0,85. Các máy phát chỉ đảm đƣơng một phần yêu cầu công suất phản
kháng của phụ tải. Phần còn lại trông vào các nguồn công suất phản kháng đặt thêm
tức là nguồn công suất bù.
Có 2 con đƣờng để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống điện :
(1) - Cƣỡng bức phụ tải mà chủ yếu là các xí nghiệp công nghiệp phải đảm
bảo cos của họ ở mức cho phép. Cách này nhằm giảm yêu cầu công suất phản
kháng.
(2)- Đặt bù công suất phản kháng trong hệ thống điện để giải quyết phần thiếu
còn lại.
Tóm lại trong hệ thống điện phải bù cƣỡng bức hay bù kỹ thuật một lƣợng công suất
phản kháng nhất định để đảm bảo cân bằng công suất phản kháng trong hệ thống
điện.
Hệ thống điện thiếu công suất phản kháng thì việc bù kỹ thuật là bắt buộc, gọi là bù
cƣỡng bức.

8
Sau khi bù cƣỡng bức, một lƣợng công suất phản kháng đáng kể vẫn lƣu thông qua
lƣới phân phối trung áp gây ra tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng khá
lớn.
Để giảm tổn thất này có thể thực hiện bù kinh tế.
Bù kinh tế chỉ đƣợc thực hiện khi nó thực sự mang lại lợi ích, nghĩa là lợi ích kinh tế
mà nó mang lại phải lớn hơn chi phí vận hành và lắp đặt trạm bù.
Trong các xí nghiệp công nghiệp lƣợng công suất phản kháng phải bù cƣỡng bức để
đảm bảo cos cũng đƣợc phân phối hợp lý nhằm giảm tối đa tổn thất điện năng.
1.2 Nguồn công suất phản kháng :
Về nguồn công suất phản kháng thấy rằng : Khả năng phát công suất phản
kháng của máy phát rất hạn chế. Vì lý do kinh tế ngƣời ta không làm các máy phát
có khả năng phát nhiều công suất phản kháng đủ cho phụ tải, đặc biệt là ở chế độ
max. Các máy phát chỉ đảm đƣơng một phần yêu cầu công suất phản kháng của phụ
tải, chủ yếu làm nhiệm vụ điều chỉnh công suất phản kháng trong hệ thống điện đáp
ứng nhanh chóng các yêu cầu luôn thay đổi của phụ tải. Phần còn lại trông vào các
nguồn công suất bù.
Có hai loại nguồn công suất phản kháng là máy bù đồng bộ và tụ điện.
-Tụ điện đƣợc sử dụng rộng rãi để bù công suất phản kháng trong mạng điện, nó có
thể mắc trên thanh cái của các trạm biến áp, hoặc tại các điểm nút của mạng điện. Tụ
điện có thể mắc độc lập hoặc mắc thành từng nhóm theo yêu sơ đồ đấu Y, hoặc đấu
tam giác.
Hình 1.1 Sơ đồ mắc tụ bù tĩnh
Đối với lƣới điện hiện nay chủ yếu sử dụng tụ điện tĩnh do các ƣu điểm sau:
S=P+jQ
QC
~

9
- Chi phí theo 1 Var theo tụ là rẻ hơn so với máy bù đồng bộ.
- Làm việc êm, tin cậy do kết cấu đơn giản.
- Tuổi thọ cao.
- Tiêu thụ tốn suất tác dụng ít.
- Lắp đặt và vận hành đơn giản .
Tuy vậy tụ điện cũng có nhƣợc điểm so với máy bù đồng bộ :
- Máy bù đồng bộ có thể điều chỉnh trơn công suất phản kháng còn tụ điện điều
chỉnh theo từng cấp.
- Máy bù đồng bộ có thể phát ra hay tiêu thụ công suất phản kháng còn tụ điện
chỉ có thể phát công suất phản kháng .
- Công suất phản kháng do tụ điện phát ra phụ thuộc vào điện áp vận hành, dễ
hƣ hỏng ngắn mạch.
Để bảo vệ quá điện áp và kết hợp điều chỉnh tụ bù theo điện áp, ngƣời ta thƣờng lắp
đặt các bộ điều khiển để đóng cắt tụ theo điện áp. Từ các ƣu điểm trên ngày nay
thƣờng dùng tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng.
1.3.Bù kinh tế công suất phản kháng:
1.3.1 Tổn thất công suất và tổn thất điện năng :
Bù kinh tế là phƣơng pháp giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng hiệu
quả. Tổn thất gồm hai loại :
+ Tổn thất kỹ thuật là tổn thất sinh ra do tính chất vật lý của quá trình tải điện, tổn
thất này phụ thuộc vào tính chất của dây dẫn và vật liệu cách điện, điều kiện môi
trƣờng, dòng điện và điện áp.
Tổn thất kỹ thuật chia làm 2 loại :
- Tổn thất phụ thuộc vào dòng điện: Sinh ra do sự phát nóng trên điện trở của máy
phát, máy biến áp và dây dẫn. Thành phần này là tổn thất chính.
-Tổn thất phụ thuộc vào điện áp gồm có: tổn thất trong lõi thép của máy biến áp, tổn
thất do rò điện, do vầng quang.
Tổn thất kỹ thuật không triệt tiêu đƣợc mà chỉ có thể hạn chế ở mức độ cho phép.

10
+ Tổn thất kinh doanh : Là tổn thất trong khâu kinh doanh điện năng do: điện năng
tiêu dùng không đo đƣợc, điện năng đo đƣợc nhƣng không vào hóa đơn, điện năng
vào hóa đơn nhƣng không đƣợc trả tiền hoặc trả chậm.
1.3.2 Phương thức bù kinh tế công suất phản kháng trong lưới phân phối và bài
toán bù kinh tế :
Lợi ích khi đặt bù :
- Giảm đƣợc công suất tác dụng yêu cầu ở chế dộ max của hệ thống điện do đó giảm
đƣợc dự trữ công suất tác dụng hoặc tăng độ tin cậy của hệ thống.
- Giảm đƣợc tổn thất điện năng.
- Cải thiện đƣợc chất lƣợng điện áp.
- Giảm nhẹ tải cho máy biến áp trung gian và đƣờng trục trung áp giảm đƣợc yêu cầu
công suất phản kháng, tăng tuổi thọ cho thiết bị.
Chi phí khi đặt bù:
- Vốn đầu tƣ và chi phí vận hành cho trạm bù.
- Tổn thất điện năng trong tụ bù.
Giải bài toán bù công suất phản kháng là xác định : Số lƣợng trạm bù, vị trí đặt của
chúng trên lƣới phân phối, công suất bù và chế độ làm việc của tụ bù sao cho đạt
hiệu quả kinh tế cao nhất.

11
1.4. Phân tích ảnh hƣởng của tụ bù đến tổn thất công suất tác dụng và tổn thất
điện năng ở lƣới phân phối :
1.4.1 lưới phân phối một phụ tải:
Xét lƣới phân phối theo hình 1.2 a công suất phản kháng yêu cầu max là Qmax
, Công suất bù là Qbù đồ thị kéo dài của công suất phản kháng yêu cầu là q(t), đồ thị
kéo dài của công suất phản kháng sau khi bù là : qb(t)= q(t)- Qb
-Trên hình 2.1 b : qb1(t) ứng với Qb=Qmin.
-Trên hình 2.1 c : qb2(t) ứng với Qb=Qtb.
-Trên hình 2.1 d : qb1(t) ứng với Qb=Qmax.
Từ các đồ thị kéo dài của công suất phản kháng ta thấy : khi đặt tụ bù đồ thị kéo dài
công suất phản kháng mới có thể nằm trên, nằm dƣới hoặc cắt trục hoành tùy thuộc
vào độ lớn của công suất bù. Công suất phản kháng dƣơng có nghĩa là nó đi từ
nguồn đến phụ tải còn âm có nghĩa là đi ngƣợc từ phụ tải về nguồn. Dù đi theo
hƣớng nào công suất phản kháng đều gây ra tổn thất công suất tác dụng nhƣ nhau
nếu độ lớn nhƣ nhau.
Trong trƣờng hợp Qb=Qmin (hình 1.2 b) thì trong các chế độ trừ chế độ min
phụ tải phải nhận công suất từ nguồn, còn trong chế độ max chỉ giảm đƣợc lƣợng
công suất phản kháng Q=Qmax- Qb=Qmax-Qmin.
Trong trƣờng hợp Qb=Qmax ( hình 1.2 d) thì trong các chế độ trừ chế độ max, công
suất bù thừa cho phụ tải và đi ngƣợc về nguồn. Công suất phản kháng yêu cầu ở chế
độ max đƣợc triệt tiêu hoàn toàn, cho lợi ích lớn nhất về độ giảm yêu cầu công suất
phản kháng và tổn thất công suất tác dụng.

12
a)
Hình 1.2
Về mặt tổn thất điện năng hai trƣờng trƣờng hợp này giống nhau hoàn toàn, ta
thấy đồ thị công suất phản kháng của chúng có dạng giống nhau chỉ ngƣợc dấu mà
thôi.
Trong trƣờng hợp Qb=Qtb(hình 1.2 c), trong 1 nửa thời gian công suất phản kháng đi
từ nguồn đến phụ tải còn trong nửa thời gian còn lại công suất phản kháng đi từ tụ bù
đi ngƣợc về nguồn. Yêu cầu công suất phản kháng không giảm đƣợc nhiều nhƣng đồ
Qmax Qmax
qb1(t) Qb=Qmax Qb=Qtb
Qtb
+
0 0 -
b) T c) qb2(t) T
Qmin
+
0 t 0
t
b) T c)
qb2(t) -
T
Qmax
Qb=Qmax
Qmin
d) 0
qb3(t) - T
+ công suất phản kháng
đến tải.
- công suất phản kháng đi
về nguồn.
R Qmax [KVAr]
Qb[KVAr]

13
thị này cho tổn thất điện năng nhỏ nhất có nghĩa là độ giảm tổn thất điện năng lớn
nhất. Bởi vì tổn thất điện năng phụ thuộc vào độ bằng phẳng của đồ thị công suất
phản kháng, độ thị cằng bằng phẳng thì tổn thất điện năng càng nhỏ (theo nguyên tắc
bình phƣơng cực tiểu).
Tóm lại nếu cho phép bù không hạn chế thì :
-Qb=Qmax cho độ giảm tổn thất công suất tác dụng và độ giảm yêu cầu công suất
phản kháng ở chế độ max lớn nhất.
-Qb=Qtb cho độ giảm tổn thất điện năng lớn nhất. Kết luận này là tổng quát đúng cho
mọi cấu trúc lƣới phân phối.
Nếu xét đồng thời cho cả hai yếu tố thì công suất bù tối ƣu sẽ phải nằm đâu đó giữa
Qmin và Qtb.
Các nhận xét trực quan trên đây sẽ đƣợc lƣợng hóa chính xác dƣới đây để phục vụ
giải bài toán bù sau này.
Tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng q(t) gây ra là:
R
U
tq
P 2
2
)(
[ KW, MVAr, ,KV] U là điện áp định mức của lƣới điện.
Sau khi bù:
R
U
QQtqtq
R
U
Qtq
P bbb
b
22
2
2
)(.2)())((
Lợị ích về tổn thất công suất tác dụng sau khi bù chính là độ giảm tổn thất công suất
tác dụng do bù:
22
2
))(.2(.).(.2
)(
U
QtqQR
R
U
QQtq
PPtDP bbbb
b (1.1)
Lợi ích do giảm tổn thất công suất tác dụng chỉ có ý nghĩa ở chế độ max của hệ
thống khi mà nguồn công suất tác dụng bị căng thẳng, lúc đó q(t)=Qmax và:
R
U
QQtQ
DP bb
2
2
max ).(.2
(1.2)
Ta dễ thấy DP sẽ lớn nhất khi Qb=Qmax.
R
U
Q
DP 2
max
2
max

14
Để giảm tổn thất điện năng trong thời gian xét T là tích phân của DP(t) trong
khoảng thời gian xét T:
2
max
22
2
2
0
2
).2(..].2[.....2
..]).(.2[
U
QQKQRT
U
QQQRT
U
QTQTQ
U
dtRQQtq
DA
bsdqbbtbbbbb
T
bb
(1.3)
Vì tbQdttq
T
)(
1
và Ksdq=Qtb/Qmax.
Lấy đạo hàm riêng của 1.3 theo Qb, đặt =0 rồi giải ta đƣợc giá trị của Qb cho độ giảm
tổn thất điện năng lớn nhất:
0
2.2
2
R
U
QTQ
Q
DA btb
b
rút ra Qbopt=Qtb Khi đó
2
2
max
U
Q
RTDA
tb
Cần lƣu ý rằng để có thể giải bài toán bù, trƣớc hết phải tiến hành đo đạc đồ thị công
suất phản kháng trên lƣới phân phối dự định đặt bù để đảm bảo bù đem lại hiệu quả
thực sự.
1.4.2 Lƣới phân phối có phụ tải phân bố đều trên trục chính :
Xét lƣới phân phối trên hình dƣới đây :
a)
b)
Hình 1.3
QN
0 B C A
L
0 r0[ /km] q0[KVAr/km]
L[km]
Qb
lb

15
Trong trƣờng hợp này có vấn đề là địa điểm đặt bù nên ở đâu để có hiệu quả
bù là lớn nhất. Còn vấn đề giá trị công suất bù đã đƣợc giải quyết ở phần trên và vẫn
đúng cho trƣờng hợp này.
Giả thiết rằng chỉ đạt bù tại 1 điểm và phải tìm điểm đạt tối ƣu sao cho với công suất
bù nhỏ nhất đạt hiệu quả lớn nhất.
Ta xét chế độ max :
Tổn thất công suất trƣớc khi bù là :
).3/(.. 232
001 ULqrP
Ta đặt bù sao cho công suất phản kháng QN từ nguồn cấp cho đoạn lx (đoạn 0B) còn
tụ bù cung cấp công suất phản kháng Qb cho đoạn L-lx (đoạn BA )
QN=lx.q0
Qb=(L-lx).q0
Dễ ràng nhận thấy rằng muốn tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng sau
khi bù là nhỏ nhất thì trạm bù phải đặt ở chính giữa đoạn c, công suất phản kháng
của tụ sẽ chia đều về 2 phía có độ dài (L-lx)/2 và công suất phản kháng Qb/2. Vị trí
bù sẽ là:
lb= lx+ (L-lx)/2=(L+lx)/2
Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn lx là:
2
0
2
0
3
2
0
2
0
.3
..
.3
..).(
U
rql
U
rlql
P xxx
N
Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn L-lx là:
2
0
2
0
3
2
02
0
.12
..)(
.6
).(
.]2/)..[2
U
rqlL
U
rlL
qlLP xx
xb
Tổn thất công suất tác dụng sau khi bù là:
..3].4/)([
.12
)().3/(.. 2332
002
2
03
0
2
0
23
2 UlLlqr
U
q
lLrUrqlPPP xxxoxbN
Độ giảm tổn thất công suất tác dụng do bù là:
]4/)([
.3
.
.3
. 33
2
0
2
03
2
0
2
0
21 xx lLl
U
rq
L
U
rq
PPDP (1.4)

16
Lấy đạo hàm của DP theo lx rồi đặt =0 và giải ta đƣợc lxop.
0]4/)(3.3[
.3
. 22
2
0
2
0
xx
x
lLl
U
rq
l
DP
3
L
lbop
Từ đây ta có vị trí bù tối ƣu
3
2L
lxop
Nhƣ vậy muốn độ giảm tổn thất công suất tác dụng do bù lớn nhất nguồn điện phải
cung cấp công suất phản kháng cho 1/3 độ dài lƣới điện, tụ bù cung cấp công suất
phản kháng cho 2/3 còn lại và đặt ở vị trí các đầu lƣới điện 2/3L. Từ đây cũng tính
đƣợc công suất bù tối ƣu là 2/3 công suất phản kháng yêu cầu.
Dễ dàng chứng minh đƣợc rằng để có độ giảm tổn thất điện năng lớn nhất vẫn
phải đặt bù tại 2/3 L nhƣng cs bù tối ƣu là 2/3 công suất phản kháng trung bình.
Trong lƣới điện phức tạp vị trí bù tối ƣu có thể xê dịch một chút so với lƣới điện đơn
giản xét ở đây.
Hai trƣờng hợp đơn giản trên cho thấy rõ về các khái niệm nhƣ :
Độ giảm tổn thất công suất tác dụng, độ giảm tổn thất điện năng do bù, công
suất bù tối ƣu theo các điều kiện giảm tổn thất công suất tác dụng, Giảm tổn
thất điện năng, vị trí đặt bù cũng nhƣ điều kiện cần để giải bài toán bù.
1.5 Một Số phƣơng pháp tính bù công suất phản kháng :
1.5.1 Phương pháp xác định dung lượng tụ bù theo biểu đồ công suất phản
kháng của phụ tải :
Dung lƣợng tụ bù cố định :
Qbcđ=Qmin(KVAr) (1.5)
Dung lƣợng tụ bù đóng cắt xác định :
7.0
max
)(
Q
Q đóngcătcôđôđib
(1.6)
Hoặc tổng dung lƣợng (Tụ cố định +tụ đóng cắt) là dung lƣợng cần thiết để nâng
điện áp điểm nhận đến cực đại ở chế độ 50% tải đỉnh.
*Kiểm tra điều kiện điện áp:

17
Điện áp đặt đƣợc không vƣợt quá ở chế độ tải cực tiểu.
Khi có biểu đồ công suất phản kháng của phụ tải có thể xác định dễ dàng dung
lƣợng tụ bù theo phƣơng pháp này. Đây cũng là phƣơng pháp đơn giản để xác định
dung lƣợng tụ đóng cắt trên lƣới nhằm đảm bảo cho điều kiện về độ chênh lệch điện
áp tại hộ dùng điện. Tuy nhiên phƣơng pháp này chỉ cho phép xác định khoảng thời
gian cụm tụ đóng vào hoặc cắt ra khỏi lƣới do đó độ chính xác không cao, nó phụ
thuộc vào việc lấy số liệu ban đầu trong đó yêu cầu độ chính xác là tƣơng đối cao.
Hình dƣới đây cho cách xác định dung lƣợng tụ bù đáp ứng nhu cầu công suất phản
kháng .
*Ƣu điểm: đơn giản, dễ áp dụng.
*Nhƣợc điểm:

18
- Phải có biểu đồ công suất phản kháng của phụ tải, đây là điều khó khăn bởi các
trạm phân phối chiếm tải trọng lớn trong tổng số trạm biến áp mà lại chƣa có các
đồng hồ điện tử, các đồng hồ cảm ứng không đáp ứng đƣợc các yêu cầu số liệu,
không có ngƣời trực tiếp để ghi thông số theo giờ, do đó cần phải có thời gian dài để
theo dõi nắm quy luật dẫn đến độ chính xác không cao.
-Phụ tải phải có quy luật tƣơng đối ổn định, các phụ tải trong mạng lƣới tƣơng đối
đồng nhất, điều này khó xẩy ra trong thực tế.
-Chƣa tính đến khả năng điều áp của các MBA có điều áp dƣới tải nên có thể gây
quá áp ở các giờ thấp điểm (non tải).
-Chƣa xét đến hiệu quả kinh tế của việc bù công suất phản kháng.
1.5.2 Bù công suất phản kháng nâng cao hệ số cos :
Bằng cách đặt các thiết bị bù tại các hộ dùng điện để cung cấp công suất phản kháng
cho chúng, ta giảm đƣợc lƣợng công suất phản kháng phải truyền tải trên đƣờng dây
do đó nâng cao đƣợc hệ số cos của mạng. Nhƣng biện pháp bù công suất phản
kháng không làm giảm lƣợng công suất phản kháng tiêu thụ của các hộ phụ tải mà
chỉ giảm đƣợc lƣợng công suất phản kháng truyền tải trên đƣờng dây đó mà thôi. Vì
thế chỉ sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao cos tự nhiên mà vẫn không đạt
yêu cầu thì chúng ta mới xét đến phƣơng bù nay.
Dung lƣợng bù đƣợc xác định theo công thức:
Qb= .P.(tg 1- tg 2) [KVAr] (1.7)
Trong đó:
-P là phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ điện KW.
- 1 là góc ứng với hệ số trung bình (cos 1) trƣớc khi bù.
- 2 là góc ứng với hệ số công suất mong muốn (cos 2) sau khi bù.
- = 0.9 1 là hệ số xét tới khả năng nâng cao cos bằng những phƣơng pháp
không đòi hỏi đạt thiết bị bù.

19
Đứng về mặt tổn thất công suất tác dụng của hộ dùng điện thì dung lƣợng bù có thể
xác định theo quan điểm tối ƣu.
Do bù có thể tiết kiệm đƣợc một lƣợng công suất tác dụng:
DP=(Kkt-kb). Qb [KW] (1.8)
Trong đó:
Kkt Đƣơng lƣợng kinh tế của công suất phản kháng, KW/KVAr (là lƣợng
công suất tác dụng (KW) tiết kiệm đƣợc khi bù 1 KVAr.
)2(2
Q
Q
U
QR
Q
DP
K b
b
p
kt (1.9)
DPp – lƣợng giảm tổn thất công suất tác dụng do công suất phản kháng gây ra khi
đặt một đơn vị công suất bù.
KW/KVAr.
Q- Công suất phản kháng hộ tiêu thụ, KVAr.
Nếu Qb <<Q có thể coi Qb /Q=0 nên kkt=2.Q.R/U2
. (1.10)
Giá trị của kkt =0,02-0,12 KW/kVAr phụ thuộc vào công thức cấp điện của hệ
thống (Bảng 1).
Bảng 1: Giá trị của kkt theo phƣơng thức cấp điện.
STT Phƣơng thức cấp điện cho hộ tiêu dùng kkt
1 Từ máy phát 0,02 0,04
2 Qua một cấp biến áp 0,04 0,06
3 Qua hai cấp biến áp 0,05 0,07
4 Qua 3 cấp biến áp 0,08 0,12
Kb- Suất tổn thất công suất tác dụng trong thiết bị bù, KW/kVAr.
Đối với thiết bị bù là tụ điện, kb=0,003 0,005 kW/KVAr.
Nhƣ vậy DP=f(Qb), từ đó có thể tìm đƣợc dung lƣợng bù tối ƣu ứng với DP cực đại
là: bbopt k
R
U
QQ
2
2
[KVAr] (1.11)

20
Từ công thức 1.9 rút ra thành phần U2
/(2R) và thay vào công thức trên ta đƣợc:
)1(
kt
b
bopt
k
k
QQ [KVAr] (1.12)
Qbopt – không nhất thiết trùng với Qb đƣợc tính theo công thức 1.7, đứng về
phía các hộ tiêu thụ thì nên bù một lƣợng bằng Qbopt là kinh tế hơn cả, song do lợi
ích chung của toàn hệ thống điện, thƣờng nhà nƣớc quy định hệ số công suất tiêu
chuẩn mà các hộ tiêu thụ nhất thiết phải đạt đƣợc, mặc dù đối với từng hộ dùng điện
cụ thể cos tiêu chuẩn đó chƣa phải là tốt nhất.
Vì vậy, trong thực tế ngƣời ta thƣờng tính dung lƣợng bù theo công thức (1.7)
Phƣơng này đặc biệt đơn giản, dễ áp dụng nên đƣợc sử dụng rộng dãi, biết công suất
P, hệ số cos 1 của phụ tải, hệ số cos 2 yêu cầu ta có thể tính nhanh đƣợc lƣợng công
suất phản kháng cần bù. Vấn đề đặt ra là phân phối dung lƣợng bù đó ra sao cho đạt
hiệu quả kinh tế nhất, thƣờng các bài toán này tiến hành theo nguyên tắc đảm bảo
tổn thất công suất tác dụng P do công suất phản kháng gây ra là nhỏ nhất. Trong
các xí nghiệp công nghiệp, mạng điện thƣờng là hình tia hoặc phân nhánh vì vậy
việc phân phối dung lƣợng bù theo nguyên tắc trên có thể thực hiện dễ dàng.
* Ƣu điểm: Đơn giản, dễ áp dụng, dễ lấy số liệu.
* Nhƣợc điểm : Mô hình này chỉ thích hợp với lƣới điện xí nghiệp công nghiệp là
lƣới có phụ tải phản kháng cao, hệ số cos thấp.
1.5.3 Mô hình bù công suất phản kháng theo điều kiện cực tiểu tổn thất công
suất:
Bằng việc giải tích mạng điện, tính toán phân bổ công suất, ứng với mỗi chế độ xác
lập, ta tính đƣợc điện áp tại các nút và tổn thất P, Q của hệ thống. Trong đó tổn
thất công suất của nhánh i của mạng điện đƣợc xác định theo công thức:
3
2
22
10.. i
i
ii
i R
U
QP
P [KW] (1.13)

21
3
2
22
1 10.. i
i
ii
X
U
QP
Q [KVAr] (1.14)
Với Si=Pi+jQi là công suất đi vào nút i trên nhánh i, KVA.
Zi=Ri+jXi là tổng trở của nhánh, .
Khi đặt một giá trị bù Qi vào nút i, các biểu thức(1.13) (1.14) trở thành
3
2
22
1 10..
)(
i
i
biii
R
U
QQP
P (1.15)
3
2
22
1 10..
)(
i
i
biii
X
U
QQP
Q (1.16)
Xem Pi và Qi là các hàm mục tiêu với biến Qbi bài toán bù tối ƣu công suất phản
kháng theo cực tiểu tổn thất công suất tác dụng nhằm mục tiêu giảm tổn thất điện
năng đƣợc phát biểu nhƣ sau:
Tính chọn các giá trị Qbi tại các nút i sao cho P (Qbi) min với các rằng buộc
điện áp tại các nút đảm bảo đạt giá trị lân cận giá trị định mức và với các điều kiện
biên Qb min Qb Qb max .
Với bài toán giải tích mạng điện có n nút, các hàm F(Qbi)= P(Qbi) trở thành
hàm đa biến với i=1 n.
Bài toán bù tối ƣu công suất phản kháng theo điều kiện cực tiểu tổn thất công
suất tác dụng đƣợc phát biểu nhƣ sau:
Cần xác định các giá trị Qb1,Qb2,….Qbn sao cho:
F(Qb1,Qb2,….Qbn)= P(Qb1,Qb2,….Qbn i) min
Với các điều kiện biên: Qb min Qb Qb max . (1.17)
Trong đó Qbi - Giá trị bù tối ƣu tại nút i.
Qb min, Qb max _- Các giá trị giới hạn bù min và bù max tại nút i.
F(Qbi) – tổn thất công suất ứng với giá trị Qbi đặt tại nút i.

22
12
1
2
1
2
1
.
)(
)()( R
U
QQP
QPQF bi
ibi (1.18)
Các rằng buộc trong bài toán tối ƣu là định luật Kirchof 1 cho công suất phản kháng
tại các nút có yêu cầu bù vô công.
11
bnb2b1 ).Q,Q,Q(
m
I
jj Ig (1.19)
Từ đây thành lập hàm lagrange:
m
i
jin gFL
1
bnb2b1bnb2b1321bnb2b1 ).Q,Q,Q().Q,Q,Q()....,;.Q,Q,Q(
Trong đó j với j=1,2,3…,m là những hằng số không xác định Lagrange.
Đây là một trƣờng hợp của bài toán quy hoạch phi tuyến, trong đó các rằng buộc có
quan hệ tuyến tính, hàm mục tiêu là tổng của các hàm có quan hệ tuyến tính và quan
hệ bậc 2. Áp dụng phƣơng pháp Lagrange để giải bài toán trên, tìm nghiệm của
phƣơng trình L(Qbi, j).
Xem xét các hằng số j Lagrange là biến, lấy đạo hàm riêng phần biểu thức
trên lần lƣợt theo các biến Qbi và j ta có hệ phƣơng trình:
bi
m
j j
i
j
bi
j
m
j bi
i
bi
bi
bi
Q
L
gQPL
Q
g
Q
QP
Q
L
2
2
1
1
)(
)(
Với i=1 n; j=1 n. (1.20)
Giải hệ (m+n) phƣơng trình trên kết hợp với điều kiện biên ta tìm đƣợc n nghiệm
Qbi và nghiệm j.
Nhận xét phƣơng pháp:
Ƣu điểm: Bài toán hội tụ nhanh, lời giải với mạng có số nút, nhánh không lớn lắm
tìm đƣợc khá dễ dàng, có thể mở rộng thành mô hình phụ thuộc điện áp để nâng cao
độ chính xác của kết quả.

23
* Nhƣợc điểm: Chƣa nhận xét đến điều kiện về điện áp ở các nút; với mạng điện có
nhiều nút, nhiều nhánh thì khối lƣợng tính toán lớn, việc lấy đạo hàm dạng giải tích
rất khó khăn.
1.5.4 Mô hình bù công suất phản kháng dựa trên chỉ tiêu tối đa hóa các tiết
kiệm:
Theo yêu cầu là tối ƣu dung lƣợng và vị trí lắp đặt của n tụ bù trên một xuất tuyến
phân phối ba pha hình tia nhằm tối thiểu hóa tổn thất công suất và tổn thất điện năng.
Cụ thể hơn là chúng ta tìm các vị trí hi (i=1,2,…n) và các kích cỡ Qbi(i=1,2…n) của
các tụ bù ngang theo hình 1-5 để cực đại hóa các tiết kiệm ròng bằng tiền đạt đƣợc
cho chƣơng trình lắp đặt tụ.
Hình 1.5 Vị trí lắp đặt và kích cỡ tụ điện
Các tiết kiệm ròng đạt đƣợc từ giảm tổn thất công suất và tổn thất điện năng :
S= CpDP +C .DA-Kc Qbi (1.21)
Với Cp, C , Kc là các hệ số kinh tế, giá của mỗi đơn vị tổn thất công suất, tổn thất
điện năng và dung lƣợng tụ bù.
DP, DA- Độ giảm công suất đỉnh, độ giảm tổn thất điện năng do tác dụng của
n tụ bù ngang.
Mô hình này có thể giải bằng phƣơng pháp lặp cho từng bài toán nhỏ, tìm biến
tối ƣu cục bộ (vị trí, kích thƣớc, thời gian đóng cắt tối ƣu) từ đó xác định lời giải tối
ƣu toàn cục.
Pi+jQi Qb
Pn+jQn Qbn

24
* Ƣu điểm: Tính đƣợc tƣơng đối đủ các lợi ích do thiết bị bù mang lại, đặc
biệt có ý nghĩa với mạng lƣới làm việc tƣơng đối đầy tải, do giảm đƣợc lƣợng công
suất tác dụng giờ cao điểm.
* Nhƣợc điểm: Độ chính xác của mô hình phụ thuộc rất nhiều vào các hệ số
kinh tế.
- Việc xác định các hệ số Cp, C , Kc là rất khó khăn, ngoài ra trong thực tế giá trị tụ
bù là hàm không tuyến tính đối với dung lƣợng của nó.
-Chƣa kiểm tra đƣợc điều kiện về độ lệch điện áp.
Mô hình khá phức tạp nên trong thực tế phải tùy theo điều kiện cụ thể ngƣời
ta có thể đƣa ra các giả thiết làm đơn giản mô hình. Ví dụ: Nếu mục đích của chƣơng
trình lắp đặt tụ là để giảm tối đa tổn thất công suất đỉnh thì C ,=0, (ở công thức 1.21
), còn nếu mục đích là để tiết kiệm điện năng (giảm tổn thất điện năng), không để ý
đến tổn thất công suất hay tính kinh tế thì cả hệ số Cp=0, , Kc=0,
1.5.5 Mô hình tính bù theo điều kiện chỉnh điện áp:
Trƣớc khi bù tổn thất điện áp trong mạng là:
)(
100
1
2 iiii
n
XQRP
U
U (1.22)
lấy cho toàn đƣờng dây.
Sau khi tổn thất điện áp giảm đi một lƣợng là:
i
n
b X
U
U 2
100
1
(1.23)
lấy điểm đặt bù.
Sau khi bù: U’= U- Ub
Bản chất vấn đề không thay đổi nếu ta coi tổn thất U của lƣới vẫn giữ
nguyên nhƣng đƣa thêm vào đầu nguồn một độ tăng điện áp Ek:
ib
n
bk XQ
U
UE 2
100
1
(1.24)

25
Nếu biết Ek ta tính đƣợc Qb, với đƣờng dây cùng tiết diện:
XEUQ knb /.10
2
[KVAr] (1.25)
X- là điện kháng của đƣờng dây tính đến điểm đặ bù, .
Nếu công suất cần bù quá lớn thì có thể chia ra làm nhiều điểm đặt bù (hình 1.6). Ta
có phƣơng trình: knbb EUXQXQ
2
2211 .10...... (1.26)
Hình 1.6 Phân phối công suất tụ bù trong mạng điện
Trên cơ sở phân tích, so sánh các phƣơng án ta sẽ lựa chọn đƣợc địa điểm đặt dung
lƣợng bù hợp lý.
*Ƣu điểm: đơn giản, có thể dễ dàng xác định đƣợc dung lƣợng tụ khi biết dung
lƣợng tăng thêm điện áp.
- Do đặt bù theo điều kiện điện áp nên có thể bù sâu đƣợc, làm giảm đáng kể
tổn thất trong mạng.
- Có thể kết hợp với chọn nấc điều chỉnh ở máy biến áp để đƣợc dung lƣợng bù
là bé nhất.
*Nhƣợc điểm: Điểm đặt bù khá phân tán gây khó khăn cho việc vận hành và điều
chỉnh dung lƣợng.
- Với lƣợng điện bao gồm nhiều nút, nhánh, số phƣơng án đặt bù sẽ lớn, việc tìm ra
lời giải về điểm đặt bù và dung lƣợng tối ƣu tƣơng đối phức tạp.
Xi
Qb1 Qbi
Qbn
Hình 1.6 Phân phối công suất tụ bù trong mạng điện
X1

26
- Không xét tới yếu tố kinh tế của việc lắp đặt tụ.
1.5.6 Mô hình bù công suất phản kháng dựa trên chỉ tiêu cực tiểu hàm chi phí
tính toán:
Xét mạng điện gồm n nút (không kể nút nguồn cung cấp), đối với mỗi nút i,
ký hiệu công suất cực đại của phụ tải Sti=Pti+jQti công suất bù Qbi , đối với mỗi
nhánh i tổng trở Zi=Ri+jXi, công suất truyền tải đến cuối đƣờng dây: Si=Pi+jQi (vì
mạng có sơ đồ hở nên luôn có thể ký hiệu thứ tự nhánh theo số hiệu nút của nó).
Tổn thất công suất tác dụng trên nhánh thứ i xác định theo công thức:
23
2
22
32
.10.10...3 iiii
i
ii
ii QBAR
U
QP
RIP [KW] (1.27)
Với Pi, Qi, Ui đều đƣợc tính ở cuối nhánh; Khi tính gần đứng có thể lấy Ui Un (điện
áp định mức tại nút i). Tổn thất công suất trong toàn mạng sẽ là:
n
i
iii QBAP
1
2
).( [KW] (1.28)
Ai,Bi là những hằng số.
Gọi là thời gian tổn thất công suất lớn nhất, C là giá trị tổn thất lấy bằng giá bán
điện trung bình, ta tính đƣợc chi phí tổn thất hằng năm:
P. . C [đồng/năm] (1.29)
Vốn đầu tƣ cho thiết bị bù tại nút i:
Vi=koi+KiQbi [đồng] (1.30)
Trong đó : Ki là suất vốn đầu tƣ tính cho một đơn vị công suất bù, đ/KVAr.
koi là phần vốn phụ thuộc vào dung lƣợng bù đồng/trạm.
Vốn đầu tƣ cho thiết bị bù:
n
i
biii
n
i
i QkkVV
1
0
1
)( (1.31)
Dùng hàm mục tiêu là cực tiểu chi phí tính toán ta có :

27
min)].(.)..([.
1
2
0
n
i
iiibiiitctc QBACQkykaCVaZ (1.32)
Cần chú ý koi 0 chỉ khi Qbi 0, ngƣợc lại koi=0. Để thể hiện điều này trong hàm mục
tiêu có thể sử dụng các biến nguyên yi với :
01
00
bi
bi
i
khiQ
khiQ
y (1.33)
atc hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tƣ ban đầu.
Đây là trƣờng hợp riêng của hàm phi tuyến, có chứa các điểm rời rạc tại gốc
tọa độ. Hệ rằng buộc cần thiết lập bao gồm :
- Mỗi nút có phƣơng trình cân bằng công suất phản kháng dạng :
0).(
2
k
kkkktibi QDCQQQQ (1.34)
Với i=1,2…n.
Tổng k lấy ứng với các nhánh xác định theo thông số nhánh :
k
n
k
k X
U
P
C 2
2
2
n
k
k
U
X
D (1.35)
-Giới hạn dung lƣợng bù tại các nút có thể viết dƣới dạng:
Qbi min Qbi Qbi max với i=1,2..n. (1.36)
- Giới hạn về tổng vốn đầu tƣ cho thiết bị bù :
n
i
biii VQkk
1
0 )( (1.37)
-Giới hạn về thời gian thu hồi vốn :V-(C-C0). Tth 0 (1.38)
Trong đó: C0 chi phí tổn thất hành năm khi chƣa tính bù.
Trong bài toán đƣợc giải theo phƣơng pháp quy hoạch phi tuyến xấp xỉ hoặc
phƣơng pháp tuyến tính hóa, sai số của phép xấp xỉ có thể khống chế đƣợc theo yêu
cầu .
*Ƣu điểm:

28
-Do tính tổng quan của mô hình nên có thể áp dụng hiệu quả để xây dựng giải bài
toán bù kinh tế tối ƣu đối với hệ thống phân phối điện.
- Các rằng buộc khá toàn diện, có xét đến khả năng đầu tƣ và mức độ thu hồi vốn bắt
buộc (đạt hiệu quả kinh tế cao).
-Phƣơng pháp cho phép đầu tƣ hiệu quả: Vốn đầu tƣ thấp nhƣng có khả năng giảm
tổn thất với tỷ lệ cao.
* Nhƣợc điểm:
- Khối lƣợng tính toán lớn. Sử dụng rằng buộc cân bằng công suất phản nút đối với
lƣợng phân phối có nhiều phụ tải có tính chất hỗn hợp là khó thực hiện.
- Chƣa thấy rõ hiệu quả cải thiện chất lƣợng điện (chƣa có phần kiểm tra lại điều
kiện điện áp ở các nút phụ tải).
-Rất khó xác định các hệ số kinh tế (vì chúng phụ thuộc nhiều vào các yếu tố kinh tế
xã hội khác).
-Khi giá thành lắp đặt thiết bị bù cao có thể tính đến việc tính dung lƣợng bù theo
phƣơng pháp này không đạt hiệu quả tối ƣu.
1.5.7 Phƣơng pháp xét đến độ nhạy của chi tiêu ổn định điện áp, độ lệch điện áp
và tổn thất công suất tác dụng đối với sự biến đổi công suất phản kháng nút:
Các bƣớc tính:
- Sắp xếp các nút theo thứ tự ƣ tiên theo ảnh hƣởng của sự biến đổi công suất
phản kháng ở nút đó đến độ ổn định điện áp, độ lệch điện áp và tổn thất công
suất tác dụng.
- Lập ba véctơ giá cả thích hợp cho từng nút, cho từng sự biến đổi cho điện áp,
công suất phảng kháng và dầu phân áp.
- Lập hàm Lagrangevà giải nút này để tìm ra nút cần bù và công sất bù tối
thiểu.
Khi giải tích lƣới điện bằng phƣơng pháp Newton-Raphson ta có hệ phƣơng trình:

29
U
QQ
U
PP
Q
P
U (1.39)
Nếu coi P/ U=0, Q/ =0, ta có :
[ Q]= P/ U=0. [ Q]=[JQ]. [ U] (1.40)
Trong đó ma trận Jacobi J chỉ bao gồm các nút tải ;
Ổn định điện áp đƣợc đánh giá theo tiêu chuẩn : Hiệu ứng điều chỉnh điện áp
theo công suất phản kháng của các nút tải i : Q/ U. Tính Q/ U cho từng nút tải
sau đó sắp xếp nút tải theo độ tăng của Q/ U . Nếu bù ở các nút có Q/ U thấp, vì
khả năng ổn định điện áp ở các nút này thấp. Q/ U là thành phần nằm trên đƣờng
chéo của ma trận Jacobi JQ.
Chỉ tiêu độ lệch điện áp đƣợc sét theo ảnh hƣởng của biến đổi công suất phản
kháng nút đến môđun điện áp nút và các nút lân cận. Khi có công suất phản kháng ở
một nút nào đó biến đổi thì sẽ ảnh hƣởng đển môđun điện áp của tất cả các nút, ảnh
hƣởng này thể hiện trên cột của ma trận Jacobi J, do đó phải lập ra tiêu chuẩn để
đánh giá ảnh hƣởng này. Nên bù ở các nút mà sự biến đổi công suất phản kháng ở
nút đó ảnh hƣởng nhiều đến mức điện áp của hệ thống, do đó nút đƣợc sắp xếp theo
điều kiện này .
Tổn thất công suất tác dụng phụ thuộc biến đổi Q nhƣ sau :
[ P]= [ P/ Q][ Q] (1.41)
P/ Q càng lớn thì ảnh hƣởng của Q đến tổn thất công suất tác dụng càng lớn,
do đó càng nên bù, nút đƣợc sắp xếp theo điều kiện này. Sự sắp xếp trên thực hiện
bằng cách gán cho mỗi nút ba hệ số trọng theo ba tiêu chuẩn trên. Sau đó ba hệ số
này đƣợc tổ hợp lại để cho mỗi nút một hệ số ƣu tiên đặt bù duy nhất. Nếu có nút
không thể đặt bù do một điều kiện nào đó thì hệ số ƣu tiên của nút đó bằng 0.
Tiếp theo, lựa chọn số nút bù ít nhất và dung lƣợng bù nhỏ nhất. Nút bù đƣợc
chọn theo thứ tự ƣu tiên đã lập, đầu tiên chọn n0 nút bù, dùng tính toán chế độ có xét

30
đến mọi khả năng điều chỉnh của các nguồn công suất phản kháng đã có và vừa thêm
vào, cùng với điều áp dƣới tải để kiểm tra xem điện áp và các hạn chế khác có bị
vƣợt khung hay không, nếu không thì dừng, nếu có thì tăng số nút bù lên n1=n0+1,
rồi tính lại.
Sau khi đã có đƣợc số nút bù thì dùng mô hình tuyến tính để tối ƣu hóa dung
lƣợng bù ở các nút bù bằng cách giảm dần dung lƣợng bù đã lựa chọn ban đầu. Tính
cho mọi chế độ rồi tổng hợp lại cho kết quả chung.
Mô hình tuyến tính có dạng:
F=CIT. UG+ QL+C3T. T min (1.42)
Với các rằng buộc :
Theo điều chỉnh điện áp nguồn điện :
UG min UG UG max (1.43)
-Theo điều chỉnh công suất phản kháng nút tải :
QL min QL QL max (1.44)
-Theo điều chỉnh điện áp dƣới tải :
T min T T max (1.45)
Ngoài ra còn hạn chế QG nút nguồn và UL nút tải, các hạn chế này phụ thuộc
vào cấu trúc của lƣới. Nếu giả thiết P=0, ta có hệ phƣơng trình lƣới điện :
T
U
U
J
J
J
J
J
J
Q
Q
L
G
LT
QT
LL
QL
LG
QG
L
G
. (1.46)
Biến đổi ta đƣợc :
T
U
U
J
J
J
J
J
J
Q
Q
L
G
LT
QT
LL
QL
LG
QG
L
G
.
'
'
'
'
'
'
(1.47)
Hệ phƣơng trình này cho phép tính đƣợc QG và UL .
C1T, C2T,C3T là các véc tơ giá cả, T trong ma trận là ký hiệu chuyển vị.

31
*Ƣu điểm :
-Việc xác định thứ tự ƣu tiên các nút đặt bù khá toàn diện, chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
đồng thời đƣợc quan tâm.
*Nhƣợc điểm :
-Đối với một mạng lƣới điện gồm nhiều nút, nhánh việc xét thứ tụ đặt bù ở các nút
theo các chỉ tiêu trên là phức tạp.
-Mô hình phù hợp với hệ thống phụ tải lớn, biến thiên công suất liên tục.
1.5.8 Mô hình quy hoạch hỗn hợp :
Mô hình quy hoạch hỗn hợp gồm quy hoạch phi tuyến và quy hoạch tuyến
tính nguyên. Mô hình của bài toán nhƣ sau:
Cực tiểu hóa hàm
n
i
biiii
n
i
i QkykVVZ
1
0
1
)..(
Bƣớc 1: Cho bù tại mọi nút tải, giải mô hình phi tuyến tìm đƣợc công suất bù ở mọi
nút.
Bƣớc 2: Tuyến tính hóa hệ phƣơng trình tại giá trị bù đã tính ở bƣớc 1, giải mô hình
tuyến tính nguyên để giảm bớt đến nhỏ nhất số nút bù. Trong bƣớc này cũng phải
tính đến hệ số nhạy cảm của chỉ tiêu ổn định điện áp, độ lệch điện áp và tổn thất
công suất tác dụng đối với sự biến đổi công suất phản kháng nút nhƣ ở mô hình trên.
Do mô hình chỉ quan tâm đến ttổng vốn đầu tƣ nên khi giá tụ bù cao sẽ ảnh hƣởng
lớn đến dung lƣợng bù, dẫn đến hiệu quả bù không cao.
- Trong điều kiện thực tế hiện nay, khi ngƣời đầu tƣ quan tâm đên lợi ích kinh tế thì
mô hình trở nên không còn phù hợp.

32
1.6. TÌM HIỂU COS VÀ BÙ COS TẠI MỘT SỐ NHÀ MÁY XÍ NGHIỆP:
1.6.1 Các phụ tải đã tiến hành điều tra :
Để tiến hành phân tích và đánh giá đặc điểm tiêu thụ công suất phản kháng và tỷ lệ
tổn thất điện năng ở mạng điện phụ tải hỗn hợp cần tiến hành điều tra khảo sát thu
thập các số liệu tập trung vào các phụ tải công nghiệp, Cụ thể nhƣ sau:
Tại Thái Nguyên:
1. Công ty ván dăm Thái nguyên
2. Công ty gạch ốp lát Việt ý
3. Công ty điện phân kẽm sông Công
4. Công ty cổ phần thép Thái nguyên trạm số II (Sông Công)
5. Công ty cổ phần thép Thái nguyên trạm số I (Sông Công)
6. Công ty Diesel sông Công ( Lộ 675)
7. Công ty Diesel sông Công ( Lộ 673)
8. Công ty phụ tùng maý số 1 sông Công
9. Công ty xi măng Lƣu xá
10. Công ty thép Hiên Sơn
Quá trình khảo sát đƣợc tiến hành đo trực tiếp hay từ công tơ điện tử. Số liệu
thu thập đƣợc là điện năng hữu công và điện năng vô công trong từng tháng hay của
cả một khoảng thời gian. Từ đó tính toán giá trị hệ số công suất Cos theo công
thức sau:
22
QP
P
AA
A
Cos (1.48)
Trong đó : AP- Điện năng hữu công;
AQ-Điện năn vô công.
Tại một số địa phƣơng số liệu thu đƣợc lại là công suất tác dụng, điện áp và dòng.
Khi đó giá trị hệ số công suất Cos theo công thức sau:
IU
P
S
P
Cos
*
(1.49)
Tại một số điểm qua công tơ điện tử đã ghi đƣợc chỉ số công suất tác dụng và
công suất phản kháng theo giờ ( chính là điện năng tiêu thụ trong từng giờ).
1.6.2.Một số nhận xét từ kết quả thƣc tế:
1.6.2.1. Đối với phụ tải công nghiệp
- Các phụ tải công nghiệp nói chung có giá trị Cos thấp và đều đƣợc lắp đặt tụ bù
để không bị phạt Cos thấp.

33
* Công ty xi măng Lƣu xá, Thái nguyên có đồ thị phụ tải ngày nhƣ trên bảng 2,
hình 1.7. Công ty này đặt bù 600 kVar, trong đó có 420 kVar tập trung ở trạm biến
áp, còn lại đặt rải rác ở các phân xƣởng-cố định dung lƣợng, không có điều chỉnh
dung lƣợng bù ( chỉ có đóng hay cắt toàn bộ)
Bảng 2. Đồ thị phụ tải nhà máy xi măng Lƣu xá Thái nguyên
Giờ P;
kW
Q phụ tải
kVar
Q bù;
kVar
Q sau khi
bù;
kVar
Cos
Truoc bu
Cos
Sau bu
1-2 1484 1042.00 600 442 0.82 0.96
2-3 1344 1086.00 600 486 0.78 0.94
3-4 1319 961.00 600 361 0.81 0.96
4-5 1187 1018.00 600 418 0.76 0.94
5-6 1338 1078.00 600 478 0.78 0.94
6-7 1260 958.00 600 358 0.80 0.96
7-8 1230 1040.00 600 440 0.76 0.94
8-9 1147 1014.00 600 414 0.75 0.94
9-10 1361 1055.00 600 455 0.79 0.95
10-11 1387 1080.00 600 480 0.79 0.95
11-12 1337 1081.00 600 481 0.78 0.94
12-13 1346 1010.00 600 410 0.80 0.96
13-14 1134 1079.00 600 479 0.72 0.92
14-15 1294 1007.00 600 407 0.79 0.95
15-16 1321 1054.00 600 454 0.78 0.95
16-17 1325 1078.00 600 478 0.78 0.94
17-18 1186 1075.00 600 475 0.74 0.93
18-19 1320 1248.00 600 648 0.73 0.90
19-20 1135 1040.00 600 440 0.74 0.93
20-21 1092 907.00 600 307 0.77 0.96
21-22 1104 920.00 600 320 0.77 0.96
22-23 1106 881.00 600 281 0.78 0.97
23-24 1313 1079.00 600 479 0.77 0.94

34
Hình 1.7 Đồ thị Cos Công ty xi măng Lƣu xá Thái nguyên
- Đƣờng bên dƣới : trƣớc khi bù
- Đƣờng bên trên : Sau khi bù
COS TRUOC VA SAU BU
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
GIO

35
* Một số phụ tải khác trong khu công nghiệp Thái nguyên, kết quả tính toán ghi trên
bảng 3.
Bảng 3. Giá trị Cos các phụ tải khu công nghiệp Thái nguyên
( tính từ tháng 1 đến hết tháng 11 năm 2007)
TT Phụ tải Điện năng hiệu
dụng; AP;kWh
Điện năng vô
công; AQ;kVarh
Cos
1 CT Ván dăm TN 32 922 936 15 342 061 0,906
2 CT Gạch ốp lát Việt ý 7 912 541 3 565 217 0,912
3 CT Điện phân kẽm sông
Công
32 182 884 14 743 344 0,909
4 CTCP Thép TN Tram I 3 178 244 1 277 213 0,928
5 CTCP Thép TN Tram II 3 077 142 1 296 620 0,922
6 CT Diesel sông Công 6 622 560 2 801 242 0,921
7 CT Phụ tùng máy số 1 7 040 412 2 112 536 0,958
8 CT Thép Hiên Sơn 5 613 1527 0,978
- Các tụ bù tĩnh có dung lƣợng cố định, rất ít đóng cắt mặc dù tiêu thụ công suất
phản kháng có thay đổi. Do vậy khi phụ tải có nhu cầu công suất phản kháng nhỏ,
công suất phản kháng từ tụ bù sẽ chạy ngƣợc về hệ thống, gây tổn thất trong lƣới.
Nhƣ vậy tụ bù phản tác dụng.

36
Lấy ví dụ : Công ty thép Hiên Sơn, trạm biến áp số 1 tại Thái nguyên.
Đồ thị phụ tải ngày ghi trên bảng 4, hình 1.8
Bảng 4. Đồ thị phụ tải ngày CT thép Hiên Sơn
Giờ P;kW Q phụ tải Cos
1-2 452.63 125.45 0.96
2-3 450.00 121.00 0.97
3-4 445.00 126.00 0.96
4-5 447.00 127.00 0.96
5-6 445.00 129.00 0.96
6-7 447.00 119.00 0.97
7-8 460.00 125.00 0.97
8-9 5.50 0.30 1.00
9-10 5.00 0.50 1.00
10-11 4.60 0.40 1.00
11-12 4.60 0.40 1.00
12-13 4.70 0.13 1.00
13-14 4.70 0.40 1.00
14-15 5.50 0.30 1.00
15-16 5.50 0.50 1.00
16-17 5.70 0.60 1.00
17-18 5.70 0.50 1.00
18-19 7.00 0.40 1.00
19-20 550.00 145.00 0.97
20-21 500.00 121.00 0.97
21-22 450.00 126.00 0.96
22-23 457.00 128.00 0.96
23-24 451.00 130.00 0.96

37
Hình 1.8. Đồ hị phụ tải ngày Công ty thép Hiên sơn TBA số 1
Từ bảng 4, hình 1.8 thấy rằng Công ty thép Hiên Sơn không bị phạt do Cos thấp.
Nhƣng thực tế tụ bù chỉ có công dụng từ 20 giờ đêm đến 8 giờ sáng ngày hôm sau,
còn từ 8 giờ sáng đến 20 giờ tối công suất phản kháng từ tụ bù lại ngƣợc về lƣới, gây
ra tổn thất trên lƣới. Nhƣ vậy vấn đề phạt do thải công suất phản khảng từ tụ bù dứt
khoát phải đƣợc đề cập đến.
- Các công ty có hệ số Cos không quá thấp ( từ 0,75 đến 0,85) nói chung không có
đặt tụ bù vì số tiền phạt do Cos thấp không nhiều hoặc so với tổng tiền điện là
không đáng kể.
1.6.2.2. Các cơ quan hành chính sự nghiệp:
Các cơ quan hành chính sự nghiệp nhƣ các trƣờng Đại học, các cơ quan hành
chính,.... không trong diện bị phạt Cos . Thực tế trong các cơ quan này ngày dùng
càng nhiều các thiết bị điện có hệ số công suất Cos thấp nhƣ đèn Neon
(Cos =0,44), các máy điều hoà và các thiết bị có cơ cấu động cơ (Cos chỉ vào
khoảng 0,65 đến 0,7),.....Do vậy tại các trạm điện này không có công tơ vô công.
Hơn nữa tại đây ngƣời ta ít khi nói về tiêu thụ công suất phản kháng và hệ số Cos .

38
1.6.3 Tóm tắt và kiến nghị :
* Các phụ tải công nghiệp nhƣ công ty thép, công ty đệt, công ty xi măng, công ty
điesel, bản thân phần lớn các thiết bị dùng điện có giá trị Cos không cao ( khoảng
từ 0,65 đến 0,75), nhƣng đều đã đƣợc lắp đặt các bộ tù bù cố định để không bị phạt
Cos . Nhƣng vấn đề ở đây là dung lƣợng bù đăt khá cao ( Cos trên 0,95) mà các
tụ bù lại là cố định không thể điều chỉnh dung lƣợng công suất bù phản kháng. Điều
đó dẫn đến khi phụ tải tiêu thụ công suất phản kháng ít vào những giờ thấp điểm,
dung lƣợng công suất phản kháng bù dùng không hết lại chạy ngƣợc về lƣới, gây tổn
thất trên lƣới; Khi đó bài toán bù lại bị phản tác dụng gây ảnh hƣởng xấu. Chính vì
vậy khi lựa chọn dung lƣợng công suất phản kháng bù cần phải tính toán thận trọng
và tốt nhất là sử dụng các tụ bù có thể điều chỉnh đƣợc dung lƣợng bù theo thời điểm
là tuỳ thuộc nhu cầu tiêu thụ công suất phản kháng của phụ tải. Mặt khác nếu tụ bù
không thể tự điều chỉnh dung lƣợng bù thì phải chịu phạt Cos tại những thời điểm
công suất phản kháng bù phát ngƣợc về lƣới.
* Các công ty có hệ số Cos không quá thấp ( từ 0,75 đến 0,85) nói chung không
có đặt tụ bù vì số tiền phạt do Cos thấp không nhiều hoặc so với tổng tiền điện là
không đáng kể. Vấn đề ở đây là cần xem xét lại quy định giá trị Cos tối thiểu và
kinh doanh (thị trƣờng) công suất phản kháng.
* Đối với các phụ tải tổng hợp cấp điện từ các lộ tại điện lực tỉnh bao gồm các
cụm công nghiệp nhỏ, còn lại là phụ tải thắp sáng, sinh hoạt gia đình; trong đó các
cụm công nghiệp đều có lắp đặt tụ bù để tránh phạt Cos nên giá trị Cos của toàn
lộ là không thấp ( đều trên 0,85). Do vậy bài toán về bù công suất phản kháng nâng
cao Cos đối với các lộ này không thành vấn đề lớn. Vấn đề còn lại là nên đặt tụ bù
phía hạ thế 0,4kV có tự động điều chỉnh dung lƣợng bù cho cụm phụ tải hay cụm
dân cƣ, trạm bơm là đủ. Điều này không có gì khó khăn vì tụ bù hạ thế 0,4 kV có tự
động điều chỉnh dung lƣợng bù rất sẵn trên thị trƣờng mà giá thành rẻ.
* Đặc biệt lƣu tâm đến vấn đề Cos tại các phụ tải là cơ quan hành chính sự
nghiệp : trƣờng học, bệnh viện, cơ quan hành chính, công sở,… Đối với phụ tải loại
này theo quy định của ngành Điện là không bị phạt Cos . Trong khi đó giá trị Cos
của các phụ tải loại này là rất thấp. Do vậy vấn đề Cos đối với các phụ tải này là
có vấn đề cần phải có chính sách cụ thể vì lợi ích chung của hệ thống điện toàn quốc.

39
CHƢƠNG II:
CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN BÙ CÔNG SUẤT PHẢN
KHÁNG, CÓ XÉT ĐẾN CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ
PHÂN TÍCH TÀI CHÍNH.
2.1. PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ SƠ ĐỒ KHỐI THUẬT TOÁN
2.1.1 Mô hình tổng quát bài toán bù công suất phản kháng trong lƣới phân
phối:
Xét lƣới điện phân phối gồm n+1 nút đánh số 0,1,2,…,n. Các nút đều có phụ tải
Pi+jQi và có thể đặt bù công suất phản kháng QBi.
Các nguồn phát ra công suất phản kháng đặt tại các nút phụ tải là các tụ điện tĩnh
không điều khiển và có thang công suất rời rạc. Giả sử tại các nút của lƣới điện có
đặt tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng, công suất đặt bù ở các nút là QBi;
i=1..N. Khi ấy tổn thất công suất trên toàn lƣới sẽ là:
i
n
i
Jj
Bjii
R
U
QQP
P i
1
23
2
2
10
(2.1)
Ji: theo chiều công suất tác dụng, tập những nút j nằm sau nút i đang xét.
Biểu thức trên chứng tỏ rằng sau khi đặt tụ điện tĩnh để bù công suất phản kháng
tại các nút phụ tải thì tổn thất công suất trên lƣới điện giảm, chi phí cho tổn thất công
suất giảm. Nhƣng thay vào đó cần đầu tƣ cho xây dựng trạm bù, giá tiền mua tụ điện
tĩnh, chi phí cho tổn thất công suất trên tụ điện tĩnh.
Vấn đề đặt ra là cần so sánh giữa hai chi phí: trƣớc khi bù và sau khi bù để tìm ra
một phƣơng án tối ƣu với tổng chi phí là ít nhất mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ
thuật. Để tìm đƣợc lời giải tối ƣu thì trƣớc hết phải xây dựng đƣợc hàm mục tiêu của
bài toán. Hàm mục tiêu ở đây là hàm tổng chi phí tính toán, sẽ đƣợc trình bày trong

40
phần sau. Giải bài toán bù kinh tế công suất phản kháng tức là đi tìm lời giải để hàm
tổng chi phí tính toán là cực tiểu với các ràng buộc về mặt kỹ thuật.
Sau đây sẽ thành lập mô hình bài toán bù công suất phản kháng trong lƣới điện
phân phối gồm hàm mục tiêu và các ràng buộc.
2.1.2. Hàm mục tiêu
Hàm mục tiêu là hàm tổng chi phí tính toán bao gồm chi phí do tổn thất điện
năng trên đƣờng dây, chi phí do tổn thất trong tụ bù và chi phí lắp đăt thiết bị bù. Cụ
thể:
MinZZZZ 321 (2.2)
Trong đó :
Z – Tổng chi phí tính toán quy về một năm(đồng);
Z1– Vốn đầu tƣ quy đổi một năm cho thiết bị bù;
Z2– Chi phí tổn thất điện năng trong thiết bị bù;
Z3– Chi phí tổn thất điện năng trong đƣờng dây.
- Vốn đầu tư quy đổi một năm của thiết bị bù:
N
i
iBiBtcvh QKKZ
1
01 .. (2.3)
Trong đó: KBi - vốn đầu tƣ cho một đơn vị công suất thiết bị bù tại nút i,
(đồng/kVAr)
K0 – Chi phí cố định lắp đặt thiết bị bù (đồng)
QBi- dung lƣợng thiết bị bù tại nút i, kVAr;
vh- hệ số chi phí vận hành hàng năm;
tc - hệ số khấu hao;
- Chi phí tổn thất điện năng trong thiết bị bù:
Bi
N
i
B QPZ
1
02 ... (2.4)

41
Trong đó:
p0 – tổn hao công suất tác dụng cho một đơn vị dung lƣợng
bù,kW/kVAr;
B - thời gian tổn thất công suất cực đại của thiết bị bù, giờ/năm; (có
thể lấy bằng thời gian làm việc của thiết bị bù)
- giá thành điện năng, đ/kWh.
- Chi phí tổn thất điện năng trên đường dây:
N
i
nhii QR
U
Z
1
2
233 ..
.10.3
.
(2.5)
Trong đó:
- thời gian tổn thất công suất cực đại của lƣới, giờ/năm;
( cần lƣu ý là B )
Ri - điện trở của dây dẫn nhánh i, ;
U - điện áp định mức của lƣới, kV;
Qnhi- công suất phản kháng tải trên nhánh i khi có bù công suất phản
kháng tại các nút.
Công suất phản kháng tại các nhánh khi xét đến cả các công suất bù tại các nút
đƣợc tính tƣơng tự nhƣ tính dòng các nhánh, cụ thể là :
B
nh
QQAQ . (2.6)
Trong đó : Qnh
- ma trận cột công suất phản kháng truyền trên nhánh;
A = Z . C - ma trận hệ số, ma trận vuông NxN;
Q - QB - ma trận cột hiệu công suất phản kháng phụ tải và công
suất bù.
Hay viết dƣới dạng đại số:
N
j
Bjjijnhi QQAQ
1
. (2.7)

42
Trong đó:
Qj
nh
- công suất phản kháng truyền tải trên nhánh j;
Aij - phần tử của ma trận A (Nếu nút i không nối với nút j thì
Aij = 0);
Qj - công suất phản kháng phụ tải tại nút j;
QBi - công suất bù tại nút i.
Ghi chú: trong Z3 nếu tính đầy đủ phải có thành phần tổn thất công suất do công
suất tác dụng P gây ra, nhƣng bài toán xét Min hàm chi phí tính toấn bổ phần tổn
thất này đi vẫn không ảnh hƣởng gì vì chúng là hằng số không phụ thuộc vào QB.
Từ (2.3), (2.4) và (2.5) ta thấy các trị số Z1, Z2, Z3 đều phụ thuộc vào trị số QBi.
Nhƣ vậy yêu cầu của bài toán là xác định các giá trị công suất phản kháng thiết bị bù
(QBi) đặt tại các nút của lƣới điện sao cho tổng chi phí tính toán Z là nhỏ nhất.
2.1.3 Các ràng buộc
- Tổng công suất bù tại các nút không vƣợt quá giá trị bù tổng toàn lƣới:
B
N
i
Bi QQ
1
(2.8)
- Công suất bù tại một nút không vƣợt khỏi phạm vi cho phép:
NiQQQ Max
BiBi
Min
Bi 1; (2.9)
- Bù để sao cho hệ số công suất Cos tại các nút phía cao áp nằm trong phạm vi
cho phép:
niCosCosCos MaxiMin 1; (2.10)
Trong đó : 22
Biii
i
i
QQP
P
Cos (2.11)
Sau đây xét một số phƣơng pháp giải bài toán bù hiện có.

43
2.1.4 Mô hình bài toán bù công suất phản kháng khi có xét đến máy biến áp:
Trong phần trên đã đề cập đến mô hình bài toán bù đối với lƣới phân phối hình
tia, một cấp điện áp và chƣa xét đến máy biến áp. Tuy nhiên, tổn thất trong máy biến
áp cũng rất đáng kể. Do đó, nếu bỏ qua máy biến áp thì lời giải bài toán sẽ thiếu
chính xác. Sau đây sẽ trình bày mô hình bài toán bù khi có xét đến máy biến áp.
Xét lƣới điện phân phối gồm n+1 nút đánh số 0,1,2,…,N và M nút có máy biến
áp đánh số N+1,N+2,…,N = N+M. Các nút đều có phụ tải Pi+jQi và có thể đặt bù
công suất phản kháng QBi.
Nút MBA tổng quát có cả phụ tải phía cao (gộp cả tổn thất không tải), phụ tải
phía hạ và ở cả hai cấp điện áp đều có thể đặt bù công suất phản kháng. Nói tóm lại,
tại nút có máy MBA sẽ đƣợc xem là hai nút phụ tải (đặc trƣng cho phụ tải phía cao
và hạ của MBA), mà nhánh nối giữa hai nút có tổng trở bằng (RMBA + jXMBA). Trong
đó RMBA và XMBA theo thứ tự là điện trở và điện kháng của máy biến áp.
2.1.5 Một số giả thiết khi tính toán tối ƣu công suất bù:
Mô hình bài toán bù tối ƣu công suất phản kháng bằng tụ điện trên lƣới phân
phối là một bài toán phức tạp có nhiều yếu tố tác động vì vậy để đơn giản hóa bài
toán cần một số giả thiết nhƣ sau:
-Giá trị điện áp lƣới đƣợc coi là không đổi.
QBC
PC+jQC
QBH
PH+jQH
QBC
PC+jQC
QBH
PH+jQH
RMBA
+jXMBAMBA
Hình 2.1- Mô hình nút có máy biến áp

44
-Tính chất của tải coi là nhƣ nhau tại các nút (giá trị = const).
-Giá trị của thiết bị bù đƣợc coi nhƣ là tỷ lệ thuận với công suất của chúng và không
xét đến các ảnh hƣởng khi có sự thay đổi về giá (không phụ thuộc vào các yếu tố
kinh tế xã hội).
-Giá trị cos là giá trị trung bình không đổi.
-Với lƣới phân phối có nhiều trục chính, việc thay đổi công suất phản kháng tại một
nút bất kỳ trên trục chính ảnh hƣởng không đáng kể đến việc thay đổi công suất phản
kháng tại các nút khác trên trục chính.
2.2 Phƣơng pháp giải bài toán bù công suất phản kháng
2.2.1 Tổng quan
Hiện nay đã có rất nhiều cách giải khác nhau để giải bài toán bù tối ƣu công suất
phản kháng trong lƣới điện.
- Phƣơng pháp tƣơng đƣơng liên tiếp, cho phép giải bài toán bù công suất phản
kháng trong lƣới điện rất đơn giản và thuận tiện mà không cần phải lập hệ phƣơng
trình;
- Phƣơng pháp ma trận, ở đây đƣa vào ma trận điện trở nút để tính toán điện
năng trong lƣới điện. Phƣơng pháp này tính toán bù công suất phản kháng trên cơ sở
các biểu thức ma trận tƣờng minh đã làm giảm khá nhiều khối lƣợng tính toán. Phát
triển của phƣơng pháp này ngƣời ta xây dựng ma trận Tôpô, thiết lập các công thức
tính định thức và phần phụ đại số của ma trận điện trở nút của lƣới điện. Sử dụng các
phƣơng pháp phân tích Tôpô để xây dựng công thức tính ma trận điện trở nút. Bằng
phƣơng pháp đại số ma trận để xây dựng các thuật toán giải bài toán bù;
- Phƣơng pháp giải bài toán bù tối ƣu công suất phản kháng trong lƣới điện kín
dựa trên phƣơng pháp quy hoạch toán học, chuyển bài toán phân bố tối ƣu công suất
phản kháng về bài toán quy hoạch toàn phƣơng. Thuật toán này cũng chỉ tiến hành
trong điều kiện thang công suất TĐT liên tục;
- Phƣơng pháp quy hoạch động giải bài toán bù có tính đến tính rời rạc của
thang công suất TĐT. Trên cơ sở tiến hành quá trình thuận và ngƣợc của phƣơng

45
pháp quy hoạch động. Trong quá trình thuận tiến hành hợp nhất các nhánh để tìm
quan hệ Z n (QB n) và QBn (QB n). Trong đó Z n, QBn, QB n tƣơng ứng là tổng chi phí
tính toán ở bƣớc hợp nhất thứ n, công suất TĐT đặt ở đầu cuối thứ n, tổng công suất
TĐT đặt ở đầu cuối các nhánh trong bƣớc hợp nhất thứ n. Từ quan hệ QBn(QB n) tìm
đƣợc trong quá trình thuận tiến hành quá trình ngƣợc của thuật toán để tìm các giá trị
công suất TĐT đặt tại các nút của lƣới điện tƣơng ứng với cực tiểu hàm tổng chi phí
tính toán;
- Ngoài ra còn rất nhiều phƣơng pháp khác nhƣ phƣơng pháp tổ hợp các quá
trình gián đoạn, phƣơng pháp diện tích, phƣơng pháp lặp, phƣơng pháp đánh giá chất
lƣợng điện áp,… Cũng đề cập đến cách giải bài toán bù tối ƣu công suất phản kháng
trong những ràng buộc và hàm mục tiêu khác nhau.
Nhƣ vậy, hiện nay đã có rất nhiều phƣơng pháp khác nhau nghiên cứu về bài
toán bù công suất phản kháng. Điều đó cho thấy bù công suất phản kháng là một vấn
đề cấp thiết và vận hành lƣới điện. Những kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực này rất
phong phú và đa dạng.
Tuy nhiên, hàng loạt những khó khăn trong giải quyết vấn đề này khi tính toán
lƣới điện thực tế vẫn chƣa đƣợc giải quyết triệt để (nhƣ khó khăn về khối lƣợng tính
toán, ô nhớ, hình thức hoá,...)
Sau đây giới thiệu thuất toán quy hoạch động giải bài toán bù công suất phản
kháng.
2.2.2. Thuật toán giải bài toán bù công suất phản kháng bằng phương pháp
quy hoạch động:
Giải bài toán xác định công suất và chỗ đặt TĐT trên cơ sở thuật toán quy hoạch
động bao gồm 2 quá trình thuận và ngƣợc.
Trong quá trình thuận thực hiện các bƣớc hợp nhất các nhánh bắt đầu từ phụ tải
về tới nguồn cung cấp để tìm giá trị nhỏ nhất của hàm mục tiêu.
Giả sử lƣợng công suất TĐT cần đặt là BQ . Chia BQ ra làm m mức:

46
0- BQ ; BQ - 2 BQ ... m BQ - BQ . Bƣớc chia này càng nhỏ độ chính xác
càng cao. Nhƣng do thang công suất TĐT đƣợc sản xuất theo tiêu chuẩn nên ta chọn
sao cho mức trên của mỗi bƣớc là bội số của thang công suất TĐT.
* Đối với lƣới điện đƣờng dây chính (hình 2-2a) trình tự bắt đầu từ phụ tải cuối
lƣới điện (nhánh 1).
0 n 2 1 0
Hình 2.2a
Hình 2.2b
0
Hình 2.2c
Hình 2.2: Các loại sơ đồ lƣới phân phối
Bƣớc 1: Tính giá trị hàm )( 11 BQf với tất cả các giá trị có thể của 1BQ (nhánh 1 hình
2.2a). Quan hệ này đƣợc kí hiệu là )( 11 BQZ ; nghĩa là:
)( 11 BQZ = )( 11 BQf (2.12)
Bƣớc 2: thực hiện hợp nhất nhánh 1 với nhánh 2 (hình 2.2a). Đối với mỗi mức k của
BQ cần tìm tổ hợp tối ƣu của 1BQ và 2BQ thoả mãn điều kiện:
);()(min 22112 BBB QQfQfZ (2.13)
Thay )( 11 BQf ta có:
);()(min)( 2221122 BBBB QQfQZQZ

47
Bƣớc i: ở bƣớc thứ i, đối với mức k của BQ , tìm tổ hợp tối ƣu của BiQ và tổng
11
...21 ii BBBB QQQQ
Phƣơng trình trung toán có dạng:
);()(min)( 1
0
iBBiiBiiBi
QQ
iBi QQfQQZQZ
iBBi
(2.14)
Bƣớc n: Sau khi thực hiện (n - 1) bƣớc hợp nhất, tiến hành hợp nhất nhánh thứ n. ở
bƣớc này tìm đƣợc hàm quan hệ giữa tổng chi phí tính toán của toàn lƣới điện với
tổng công suất TĐT đặt tại các nút trong lƣới. Phƣơng trình truy toán ở bƣớc n có
dạng:
);()(min)( 1
0
nBBnnBnnBn
QQ
nBn QQfQQZQZ
nBBn
(2.15)
* Đối với lƣới điện hình tia (hình 2.2b) với các nhánh chỉ có một đầu nhánh
chung với đầu các nhánh khác trong lƣới, trƣớc khi thực hiện các bƣớc hợp nhất phải
tiến hành tính giá trị của hàm chi phí tính toán với tất cả các giá trị có thể có của
công suất TĐT đặt ở đầu cuối mỗi nhánh. Sau đó thực hiện quá trình hợp nhất
nhánh.
Trƣờng hợp này phƣơng trình trung toán cho bƣớc hợp nhất thứ i có dạng:
)()(min)( 1
0
BiiBiiBi
QQ
iBi QfQQZQZ
iBBi
(2.16)
* Đối với lƣới phân phối hở (hình 2.2c) bao gồm m đƣờng dây chính, dọc mỗi
đƣờng dây chính có n nút, n nhánh nối tiếp nhau. Nhƣ vậy đƣờng dây chính có thể
coi nhƣ một lƣới điện đƣờng dây chính. Thuật toán giải đối với lƣới điện phân phối
(hình 2.2c) là quá trình hợp nhất nhánh bắt đầu từ cuối mỗi đƣờng dây chính thực
hiện theo thuật toán đối với lƣới điện. Sau khi các nhánh của mỗi đƣờng dây chính
đƣợc hợp nhất thành một nhánh tƣơng đƣơng, lƣới điện mới có dạng hình tia.
Có thể thấy rằng đối với lƣới điện phân phối hở thuật toán giải là tập hợp của hai
thuật toán giải đối với lƣới điện đƣờng dây chính và lƣới điện hình tia nhƣ đã trình
bày.

48
Trong quá trình ngƣợc sẽ xác định chính xác công suất TĐT cần đặt tại các nút
để hàm chi phí tại các lƣới là nhỏ nhất. Sau khi thực hiện bƣớc hợp nhất cuối cùng ta
tìm đƣợc hàm quan hệ giữa tổng chi phí tính toán của toàn lƣới điện đối với tổng
công suất TĐT đặt tại các nút trong lƣới điện, sẽ xác định đƣợc tổng công suất TĐT
đặt tại các nút trong toàn lƣới là bao nhiêu là tối ƣu. Từ đó căn cứ vào các quan hệ
)( iBi QZ đã xây dựng trong quá trình thuận để xác định giá trị công suất TĐT
cần đặt tại các nút trong lƣới.
2.2.3 Xét đến rằng buộc về điện áp:
Cùng với quá trình thuận của quy hoạch động sẽ đồng thời tính đến tổn
thất điện áp trên các nhánh ứng với giá trị công suất chạy trên nhánh đó. Tại mỗi
bƣớc của quá trình quy hoạch động, úng với tổng công suất bù của các nút i là QBji sẽ
ghi lại công suất bù ở các nút ứng với hàm chi phí nhỏ nhất và ghi lại tổn thất điện
áp U cực đại từ nút i tới nút ta kiểm tra tổn thất điện áp. Ngoài ra còn ghi lại các
phƣơng án khác, tức là các tổ hợp khác mặc dù chi phí lớn hơn nhƣng tổn thất điện
áp cực đại từ nút i tới các nút cần kiểm tra lại nhỏ hơn tỏ hợp có hàm chi phí nhỏ
nhất.
Khi hợp nhất hai nhánh thẳng i và i’ thì tổng tổn thất điệnáp là ( Ui+ Ui’). Khi hợp
nhất hai nhánh hình tia thì tổn thất điện áp sẽ là giá trị max ( Ui; Ui’).
Sau khi thực hiện bƣớc quy hoạch cuối cùng xác định đƣợc quan hệ Zn
opt
(QB ; Ui)
sẽ đƣợc lời giải là hàm chi phí thực sự nhỏ nhất sao cho đảm bảo điều kiện về tổn
thất điện áp.
2.2.4. Hình thức hoá thuật toán và sơ đồ khối.
Khi thực hiện giải bài toán bù công suất phản kháng bằng phƣơng pháp quy
hoạch động thực hiện trên máy tính điện tử có một số vấn đề đặt ra là làm thế nào
hình thức hoá đƣợc quá trình hợp nhất, cần phải làm thế nào để máy hợp nhất các
nhánh đúng thứ tự.

49
o Nhƣ đã trình bày, quá trình thuận đƣợc thực hiện bằng cách hợp nhất các
nhánh theo trình tự nhất định (từ các nhánh cụt đến các nhánh đầu).
Để mô hình hóa thành sơ đồ khối thuật toán, trƣớc hết ta định nghĩa một số nhãn
sau:
o Nutcon[A]: là nút nối với nút A nhƣng đứng sau A tính theo chiều dòng công
suất tác dụng chạy trên đƣờng dây.
o Nutcha[A]: là nút nối với nút A nhƣng đứng trƣớc A tính theo chiều dòng
công suất tác dụng chạy trên đƣờng dây.
o Anhem[A]: là nút có cùng Nutcha với nút A. Ví dụ: B = Anhem[A] thì
Nutcha[B] = Nutcha[A]. Nói cách khác, B và A có cùng Nutcha.
a. Sơ đồ khối thuật toán quá trình thuận: (Tính hàm chi phí tính toán tổng
ứng với tất cả các phƣơng án bù tại các nút).
Stop = 0
B = nut[0]
Stop = 1
Stop = 1
B có nút con
0
0
1
1
B = Nutcon[B]
B = nut[0]
Tính bù tại B
B có anh em
B =
Anhem[B]
B = Nutcha[B]
1
STOP
0
Hình 2.3: Sơ đồ khối thuật toán quá trình thuận
BEGIN
1
0

50
b. Sơ đồ khối quá trình ngƣợc: tìm công suất và vị trí đặt bù tối ƣu (hàm chi
phí tính toán đạt cực tiểu)
2.2.6 Các số liệu cần đƣa vào tính toán:
Việc giải bài toán bù với khối lƣợng tính toán lớn thực hiện nhiều vòng lặp do
đó phải thực hiện trên máy tính.
Để tính toán cần nhập vào các thông số:
* Điện áp định mức của lƣới phân phối (KV).
* Mã hiệu dây nối giữa hai nút, chiều dài dây dẫn (km).
* Thông số nút :
- Công suất max Pmax(KW), Q(KVAr).
-Điện trở và điện kháng của máy biến áp tƣơng đƣơng.
Stop = 0
B = nut[0]
Stop = 1
Stop = 1
B có nút con
0
0
1
1
B = Nutcon[B]
B = nut[0]
B có anh em
B =
Anhem[B]
B = Nutcha[B]
1
0
Hình 2.4: Sơ đồ khối thuật toán quá trình ngƣợc
1
0
Tìm Qb[B]
HIỂN THỊ KẾT
QUẢ

51
2.2.7 Ví dụ áp dụng :
Xét lƣới điện đơn giản nhƣ hình sau:
Hình 2.5 Sơ đồ lƣới điện
Khi thực hiện giải bài toán bù bằng phƣơng pháp quy hoạch động, quá trình thuận
thực hiện hợp nhất các nhánh theo thứ tự (từ các nhánh cụt cho đến nhánh đầu). Với
ví dụ này sẽ hợp nhất nhƣ sau:
Bƣớc 1 Hợp nhất nhánh 5 và 6.
Bƣớc 2 hợp nhất 5-6 và 4.
Bƣớc 3 Hợp nhất 2 và 3.
Bƣớc 4 Hợp nhất nhánh 2-3 với 4.
Bƣớc 5 Hợp nhất nhánh 4 -2 vào 1.
Dùng phƣơng pháp quy hoạch động xác định vị trí và công suất đặt bù tại các nút
của lƣới điện này, cho các giá trị:
0
0
1 4
6
5
2 3

52
vh=0,1; tc=0,125; Un=10KV; Kb0=2.106
đồng. Kb=150.103
đ/kVAr ;
T=4500h ; =3000h ;C =750đ/kWh ; Pb=0.0023kW/kVAr.
Số liệu phụ tải và đƣờng dây cho trong bảng sau:
Nút Ppt(KW) Q(KVAr) Qbmax(KVAr)
1 1000 1000 1000
2 600 600 600
3 500 500 500
4 400 400 400
5 300 300 300
Số liệu đƣờng dây:
TT Nút
đầu
Nút
Cuối
Loại dây L(km) Số
lộ
R0
( /km)
X0
( /km)
Icp(A)
1 0 1 AC-120 1 1 0.27 0.391 380
2 1 2 AC-70 1.2 1 0.46 0.408 265
3 2 3 AC-50 1.5 1 0.656 0.418 210
4 1 4 AC-95 1 1 0.33 0.397 330
5 4 5 AC-50 1.2 1 0.656 0.418 210
6 4 6 AC-50 2 1 0.656 0.418 210
Kết quả tính toán :
Kết quả tính chế độ xác lập:
--------------------------------------
Tổng công suất yêu cầu đầu nguồn: 3400.563 +j3423.566 kVA
Tổng công suất phụ tải: 3300.000 +j3300.000 kVA
Tổng tổn thất công suất : 100.563 +j123.566 kVA

53
Điện áp thanh cái tổng: Udm = 10.00/_0 kV
Nút có điện áp thấp nhất: Umin = 9.555 /_ -0.001(kV)<3 >
Tổn thất điện áp cực đại: deltaUmax = 4.4%
Kết quả tính toán bù: QB = 1630 KVAr. Lợi nhuận thu đƣợc 45000000 đồng/ năm.
2.3. Chƣơng trình máy tính và sử dụng chƣơng trình
2.3.1.Kiến trúc chƣơng trình:
Chƣơng trình đƣợc viết bởi ngôn ngữ lập trình Dephi 7.0 có thể chạy tốt trên môi
trƣờng Window XP. Giao diện sử dụng thân thiện với ngƣời dùng.

54
Menu chính
Dữ liệu
Load Flow
Bù CSPK
Tạo mới
__ Mở
__ Lƣu
__ Lƣu với tên khác
__ Nhập dữ liệu
__ Đồ thị phụ tải
__ Bản đồ địa lý
__ Xuất dữ liệu
__ Nút
__ Nhánh
__ Máy biến áp
__ In ấn
__ Kết thúc
Tính toán
__ Thay đổi thông số
__ Nút
__ Nhánh
__ Biến áp 2 cuộn dây
__ Biến áp 3 cuộn dây
__ Tụ
__ Kháng
Tính toán
__ Thay đổi thông số
__ Cácc hệ số
__ Các ràng buộc
TRỢ GIÚP Hƣớng dẫn sử dụng
__ Giới thiệu PSA
Hình 2.6: Kiến trúc chương trình PSA

55
2.3.2 S¬ ®å khèi ch-¬ng tr×nh:
TÍNH TOÁN
Mở file có sẵn
Mô phỏng
lƣới mới
Tạo file mới
Thay đổi sơ đồ cấu
trúc lƣới
Vào số
liệu mới
Thay đổi
số liệu cũ
Tính
Loadflow
Tính Bù kinh tế
công suất phản
kháng
GHI VÀO
FILE
MÔ PHỎNG
VÀO SỐ LIỆU
- Số liệu bài toán LF
- Số liệu bài toán bù
- Đồ thị phụ tải
- Đồ thị cos
XUẤT DỮ LIỆU
- Bảng
- File
- Đồ họa
- Máy in
FILE
Hình 2.7: Sơ đồ khối tổng quát chương trình PSA

56
2.3.3 Giao diện chƣơng trình:
Hình 3.14: Giao diện chính chương trình PSA
2.3.4 Vào Số liệu : Vào số liệu thông số đƣờng dây
Công cụ mô
phỏng lƣới điện
Hiển thị kết
quả Load Flow
Các modul
Tính toán
Cửa sổ chính
của chƣơng trình
Cửa sổ mụ phỏng,
hiển thị sơ đồ lƣới điện

57
Vào số liệu nút:

58
CHƢƠNG III. TÍNH TOÁN ÁP DỤNG:
Để kiểm chứng cho phƣơng pháp bù tối ƣu công suất phản kháng đã đƣa ra ở
chƣơng III xét một lƣới điện thuộc khu vực Huyện Đồng Hỷ tỉnh Thái Nguyên để
tính toán áp dụng.
3.1 Sơ đồ lộ 677:

59
3.2 Các Số liêu Tính toán:
Bảng 3.1 Số liệu Máy Biến áp trên lộ 677;
Stt Tên TBA
Sđm
(KVA)
Uđm1/Uđ
m2 (KV)
I0
%
∆P 0
%
∆PN
(W)
∆U N
(V)
Rn( ) Xn( )
1 Đồng bẩm 2 180 6/0,4 1.03 500 2323 4.47 0.86 5.10
2
Đồng bẩm 3 250 6/0,4
3.83 1240 4850 3.53 0.93 2.79
3
Chùa hang
4
320 6/0,4
3.83 900 4200 3.83 0.49 2.44
4
Làng đông 180 6/0,4
3 850 2825 4 1.05 4.50
5
Đồng bẩm 1 250 6/0,4
3.68 960 3700 6.5 0.71 5.36
6
Gia Bẩy 180 6/0,4
1.03 500 2323 4.47 0.86 5.10
7
Chùa hang
5
250 6/0,4
2.5 900 3650 3.8 0.70 3.08
8
Tấm Lợp 400 6/0,4 2.3 1080 5500 4.5
0.41 2.30
9 UB Huyện 180 6/0.4 1.6 620 2603 5.7 0.96 6.52
10
Nƣớc Đồng
Bẩm
75 6/0.4 1.67 300 1161 3.89
2.48 10.51
11
Bu Điện 50 6/0.4
2.17 260 1073 4.07 5.15 16.14
12
Đá xẻ 250 6/0.4
3.68 960 3700 6.5 0.71 5.36

60
Bảng 3.2 Số liệu đƣờng dây của lộ 677:
Nút đầu
Nút
Cuối
Loại
Dây
L(Km) Số lộ R( ) X( ) Icp (A)
0 1 AC70 0.686 1 0.46 0.408 265
1 2 AC50 0.64 1 0.65 0.418 210
2 3 AC50 0.035 1 0.65 0.418 210
2 4 AC50 0.15 1 0.65 0.418 210
1 5 AC70 0.58 1 0.46 0.408 265
5 6 AC50 0.04 1 0.65 0.418 210
5 7 AC70 0.116 1 0.46 0.408 265
7 8 AC50 0.45 1 0.65 0.418 210
8 9 AC50 0.08 1 0.65 0.418 210
8 10 AC50 0.24 1 0.65 0.418 210
8 11 AC50 0.025 1 0.65 0.418 210
7 12 AC70 0.14 1 0.46 0.408 265
12 13 AC50 0.055 1 0.65 0.418 210
12 14 AC70 0.095 1 0.46 0.408 265
14 15 AC50 0.64 1 0.65 0.418 210
14 16 AC70 0.408 1 0.46 0.408 265
16 17 AC50 0.02 1 0.65 0.418 210
16 18 AC70 0.302 1 0.46 0.408 265
18 19 AC50 0.64 1 0.65 0.418 210
18 20 AC70 0.52 1 0.46 0.408 265
20 21 AC50 0.108 1 0.65 0.418 210
20 22 AC70 0.24 1 0.46 0.408 265

61
Bảng 3.3 Số liệu phụ tải cực đại trên lộ 677:
TT Tên nút Loại nút Pt(KW) Qt(KWAr)
1 677 0 0
2 Đồng Bẩm 1 PQ 211 134
3 Đồng Bẩm 2 PQ 146 105
4 Đồng Bẩm3 PQ 218 123
5 Chùa Hang 4 PQ 273 167
6 Chùa Hang 5 PQ 207 139
7 Tấm lợp PQ 326 231
8 UB Huyện PQ 139 114
9 Đá xẻ PQ 207 140
10 Bƣu Điện PQ 41 29
11 Gia Bẩy PQ 146 106
12 Làng Đông PQ 151 98
13 Nƣớc Đồng Bẩm PQ 57 49
Qúa trình tính toán thực hiện bằng chƣơng trình:
Với các số liệu sử dụng :
vh=0,1; tc=0,125; Un=10KV; Kb0=2.106
đồng. Kb=150.103
đ/kVAr ;
T=4500h ; =3000h ;C =750đ/kWh ; Pb=0.0023kW/kVAr.
3.3 Kết quả tính toán ứng với chế độ phụ tải cực đại:
3.3.1 Kết quả trước khi bù tối ưu:

62
Nút có điện áp thấp nhất: Umin = 5.260 /_ -2.663(kV)<28 Dong Bam1>
Bảng 3.4 Tổn thất điện áp trên lộ 677 khi chƣa bù :
TT Tên nút U nút U(nút)% Pmax(KW) Q(max) Cos
1 1 5.802 3.3 0 0
2 2 5.775 3.7 0 0
3 3 5.774 3.8 0 0
4 Chùa Hang 5 5.672 5.5 207 139 0.8302
5 4 5.775 3.7 0 0
6 Bu Điện 5.653 5.8 41 29 0.8164
7 5 5.653 5.8 0 0
8 7 5.625 6.3 0 0
9 8 5.563 7.3 0 0
10 9 5.556 7.4 0 0
11 Đá xẻ 5.386 10.2 207 140 0.8283
12 11 5.553 7.5 0 0
13 Tấm lợp 5.429 9.5 326 231 0.8159
14 10 5.552 7.5 0 0
15 Chùa Hang 4 5.452 9.1 273 167 0.8531
16 12 5.607 6.6 0 0
17 13 5.606 6.6 0 0
18 UB huyện 5.443 9.3 138.6 114 0.7723
19 14 5.505 8.3 0 0
20 16 5.473 8.8 0 0
21 18 5.452 9.1 0 0
22 20 5.431 9.5 0 0
23 21 5.428 9.5 0 0
24 Làng Đông 5.314 11.4 151 98 0.8388
25 22 5.426 9.6 0 0
26 Gia Bẩy 5.299 11.7 146 106 0.8092
27 19 5.428 9.5 0 0
28 Đồng Bẩm 1 5.26 12.3 210 134 0.843
29 17 5.473 8.8 0 0
30 bơm ĐB 5.351 10.8 57 48 0.7649

63
31 15 5.482 8.6 0 0
32 Đồng Bẩm 3 5.38 10.3 218 123 0.8709
33 6 5.652 5.8 0 0
34 Đồng Bẩm 2 5.531 7.8 146 105 0.8119
3.3.2 Kết quả tính bù công suất phản kháng:
Bảng 3.5 Giá trị Q bù tại các nút
TT Tên nút Qb Cos( ) trƣớc bù Cos( ) sau bù
1 Đồng Bẩm 1 130 0.843 1
2 Đồng Bẩm3 110 0.871 0.998
3 Chùa Hang 4 150 0.853 0.998
4 Chùa Hang 5 70 0.813 0.949
5 Tấm lợp 210 0.816 0.998
6 UB Huyện 90 0.772 0.985
7 Đá xẻ 120 0.828 0.995
8 Gia Bẩy 100 0.809 0.999
9 Làng Đông 90 0.839 0.999
10 Nƣớc Đồng Bẩm 40 0.765 0.99
Tổng dung lƣợng bù là: 1110 KVAr.

64
Bảng 3.6 Tổn thất điện áp trƣớc và sau khi bù
TT Tên nút Trƣớc khi bù Sau Khi Bù
U nút U(nút)% U nút U(nút)%
1 1 5.802 3.3 5.861 2.32
2 2 5.775 3.7 5.838 2.70
3 3 5.774 3.8 5.837 2.72
4 Chùa Hang 5 5.672 5.5 5.775 3.75
5 4 5.775 3.7 5.838 2.70
6 Bu Điện 5.653 5.8 5.717 4.72
7 5 5.653 5.8 5.76 4.00
8 7 5.625 6.3 5.742 4.30
9 8 5.563 7.3 5.698 5.03
10 9 5.556 7.4 5.693 5.12
11 Đá xẻ 5.386 10.2 5.644 5.93
12 11 5.553 7.5 5.691 5.15
13 Tấm lợp 5.429 9.5 5.657 5.72
14 10 5.552 7.5 5.69 5.17
15 Chùa Hang 4 5.452 9.1 5.658 5.70
16 12 5.607 6.6 5.73 4.50
17 13 5.606 6.6 5.73 4.50
18 UB huyện 5.443 9.3 5.676 5.40
19 14 5.505 8.3 5.665 5.58
20 16 5.473 8.8 5.645 5.92
21 18 5.452 9.1 5.631 6.15
22 20 5.431 9.5 5.618 6.37
23 21 5.428 9.5 5.616 6.40
24 Làng Đông 5.314 11.4 5.58 7.00
25 22 5.426 9.6 5.615 6.42
26 Gia Bẩy 5.299 11.7 5.586 6.90
27 19 5.428 9.5 5.615 6.42
28 Đồng Bẩm 1 5.26 12.3 5.581 6.98
29 17 5.473 8.8 5.645 5.92
30 bơm ĐB 5.351 10.8 5.6 6.67
31 15 5.482 8.6 5.648 5.87

65
32 Đồng Bẩm 3 5.38 10.3 5.604 6.60
33 6 5.652 5.8 5.759 4.02
34 Đồng Bẩm 2 5.531 7.8 5.641 5.98
Kết quả tính chế độ xác lập sau khi bù:
--------------------------------------
Nút có điện áp thấp nhất:Umin = 5.580 /_ -3.724(kV)<24 Lang Dong>
3.3.3 Hiệu quả sau khi bù:
Kết quả tính toán thấy đƣợc :
+ Tổn thất điện áp giảm đáng kể: tổn thất điện áp cực đại giảm 5%.
+ Tổn thất công suất giảm:
Tổng tổn thất công suất trƣớc khi bù: 177.050 +j223.791 kVA Tổng tổn
thất công suất sau khi bù : 114.394 +j145.614 kVA
+Công huy động đầu nguồn giảm: (chủ yếu công suất phản kháng)
Tổng công suất yêu cầu đầu nguồn trƣớc khi bù:2296.910 +j1657.791 kVA
Tổng công suất yêu cầu đầu nguồn sau khi bù: 2234.254 +j470.614 kVA
+ Tổng lợi nhuận thu đƣợc là: 66.366.000 đồng/ năm.
3.4 Phân tích kinh tế tài chính và đánh giá hiệu quả kinh tế bù công suất phản
kháng.
3.4.1 Các chi phí và lợi ích khi đặt bù:
Để lắp đặt cơ cấu bù cần phải có một lƣợng chi phí vốn đầu tƣ mua sắm và
xây dựng. Doanh thu của dự án bao gồm lợi ích do giảm tổn thất, lợi ích do nâng cao
chất lƣợng điện.
3.4.1. Dòng thu

66
Tổng thu trong một năm của dự án là giá trị sản phẩm tính bằng tiền của dự
án, đƣợc xác định bằng tổng số tiền lợi nhuận trong năm của dự án
Tổng doanh thu tăng thêm ở năm thứ t
B t=B t+Bclt (3.1)
B t- Giảm chi phí tổn thất ở năm thứ t so với năm gốc
t
mt
tt
A
gA
AAB
1
)( 0 (3.2)
A0, At- tổn thất điện năng tƣơng đối trƣớc và sau khi đặt bù;
At- tổng điện năng truyền tải qua lƣới tính toán, kWh;
gm- giá mua điện năng, đ/kWh;
Bclđ - Hiệu quả tăng thêm do chất lƣợng điện tốt hơn
Bclđ=Acl.t.gcl (3.3)
Acl.t – điện năng chất lƣợng tăng thêm do đặt cơ cấu bù:
Acl.t=(pcl.t-pcl0)At
pcl.t, pcl0 – xác xuất chất lƣợng điện năng ở năm thứ t và năm trƣớc khi đặt bù;
pcl – xác suất chất lƣợng điện năng;
gcl- giá thành điện năng chất lƣợng đ/kWh.
3.4.2. Dòng chi của dự án
Dòng chi của dự án đƣợc tính bằng các chi phí do mua sắm xây dựng, vận
hành và trả lãi do vay vốn
Tổng chi phí năm thứ t:
C t= Kt + CO&M + Ctra lai (3.4)
Kt - Tổng chi phí cho việc mua sắm, lắp đặt thiết bị bù ở năm thứ t;
CO&Mt- Chi phí bảo dƣỡng và vận hành năm thứ t
CO&Mt=kO&MKt (3.5)
kO&M – hệ số vận hành và bảo dƣỡng lƣới điện;
Ctra lai – chi phí trả lãi vốn vay ngân hàng
Ctra lai = Vvayllai
Vvay- vốn vay ngân hàng;
llai – lãi suất ngân hàng.

Vấn đề bù công suất phản kháng

Vấn đề bù công suất phản kháng

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Vấn đề bù công suất phản kháng

Similar to Vấn đề bù công suất phản kháng (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Vấn đề bù công suất phản kháng