RealEDU

1. NHAØ XUAÁT BAÛN
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP. HOÀ CHÍ MINH
60
NGUYỄN NHÂN BỔN
LÊ VĂN ĐẠI
ÖÙNG DUÏNG PHAÀN MEÀM ETAP
TRONG COÂNG NGHEÄ LÖÔÙI ÑIEÄN THOÂNG MINH

2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
*******************
TS. NGUYỄN NHÂN BỔN
TS. LÊ VĂN ĐẠI
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP
TRONG CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2020

3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP
TRONG CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH
NGUYỄN NHÂN BỔN, LÊ VĂN ĐẠI
Chịu trách nhiệm xuất bản và nội dung
TS ĐỖ VĂN BIÊN
Biên tập
NGUYỄN THỊ NGỌC ANH
Sửa bản in
PHƯỚC HUỆ
Trình bày bìa
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
Website: http://hcmute.edu.vn
Đối tác liên kết – Tổ chức bản thảo và chịu trách nhiệm tác quyền
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
Website: http://hcmute.edu.vn
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Phòng 501, Nhà Điều hành ĐHQG-HCM, phường Linh Trung, quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh
ĐT: 028 6272 6361 - 028 6272 6390 E-mail: vnuhp@vnuhcm.edu.vn
Website: www.vnuhcmpress.edu.vn
VĂN PHÒNG NHÀ XUẤT BẢN
PHÒNG QUẢN LÝ DỰ ÁN VÀ PHÁT HÀNH
Tòa nhà K-Trường Đại học Khoa học Xã hội & Nhân văn, số 10-12 Đinh Tiên Hoàng, phường Bến Nghé,
Quận 1, TP Hồ Chí Minh
ĐT: 028 66817058 - 028 62726390 - 028 62726351
Website: www.vnuhcmpress.edu.vn
Nhà xuất bản ĐHQG-HCM và tác giả/ đối tác liên kết giữ bản quyền©
Copyright © by VNU-HCM Press and author/
co-partnership. All rights reserved.
ISBN: 978-604-73-7792-3
Xuất bản lần thứ 1. In 250 cuốn, khổ 16 x 24 cm, XNĐKXB số: 2442-2020/CXBIPH/4-
53/ĐHQGTPHCM. QĐXB số 116/QĐ-NXB ĐHQGTPHCM, cấp ngày 29/6/2020.
In tại: Công ty TNHH In & Bao bì Hưng Phú. Đ/c: 162A/1, KP1A, P. An Phú, TX. Thuận An,
Bình Dương. Nộp lưu chiểu: Quý III/2020.

4. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP
TRONG CÔNG NGHỆ LƯỚI ĐIỆN THÔNG MINH
NGUYỄN NHÂN BỔN,
LÊ VĂN ĐẠI
.
Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM, NXB
ĐHQG-HCM và TÁC GIẢ.
Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật Xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt
Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có
sự đồng ý của Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM và Tác giả.
ĐỂ CÓ SÁCH HAY, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN!

5. 2

6. 3
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời buổi được xem là thời kỳ Cách mạng công nghiệp lần 4 hiện
nay, vai trò của những ứng dụng tự động, phần mềm hỗ trợ con người trong
việc tính toán, thiết kế kỹ thuật càng trở nên cần thiết hơn. Điểm ưu việt dễ
nhận thấy hơn cả là máy tính sẽ tính nhanh hơn con người và độ chính xác rất
cao. Có những phần mềm hỗ trợ những bài toán đơn giản, có những phần mềm
lại có rất nhiều ứng dụng chuyên sâu và quy mô rộng rãi trên nhiều dạng bài
toán phức tạp đặt ra.
Đối với các ngành kỹ thuật nói chung, trong cả quá trình học tập
hay làm việc thì việc tính toán hầu như là xuyên suốt. Đối với những
bài toán đơn giản thì sẽ dễ dàng kiểm định lại tính chính xác, độ tin cậy
của thông số tính toán được. Còn đối với những bài toán nhiều số liệu liên
kết với nhau và quy mô phức tạp hơn thì việc “sai một ly, đi một dặm” là
điều không hiếm, và việc kiểm tra tính chính xác cũng mất nhiều thời gian.
Trong bộ môn Điện Công nghiệp có rất nhiều bài toán như thế.
Chính vì lý do đó mà có nhiều phần mềm ra đời hỗ trợ trong tính toán
thiết kế điện như Matlab, Ecodial, PowerSim, Etap,… và ETAP là phần mềm
mà chúng tôi thực hiện nghiên cứu, tìm hiểu các tiện ích trong đó. ETAPlà một
trong những phần mềm ưu việt trong tính toán thiết kế hệ thống điện và
nhiều ứng dụng khác được thiết kế bởi tập đoàn Operation Technology Inc.
ở thành phố Irvine, California, Mỹ. Phần mềm này có thể hỗ trợ truy xuất
kết quả tính toán để người thiết kế có thể căn cứ áp dụng hoặc đối chiếu
với kết quả tính toán bằng phương thức tự tính toán. TS. Nguyễn Nhân
Bổn phụ trách chương 1, 2, 3, 6, 7. TS. Lê Văn Đại phụ trách chương 4, 5.
Quá trình tìm hiểu phần mềm này trong cuốn sách chúng tôi chỉ tập
trung vào một số ứng dụng trong rất nhiều ứng dụng được tích hợp trong
đó cùng với những kiến thức đã học được trong môn học cung cấp điện
và hệ thống điện, sau đó là kết luận những gì rút ra được trong quá trình
nghiên cứu đó. Chính vì vậy sẽ không thể tránh khỏi sai sót. Rất mong
nhận được đóng góp của quý thầy, cô để chúng tôi có thể hoàn thiện hơn
kiến thức và khai thác hiệu quả hơn các ứng dụng này trong tương lai.
Mọi ý kiến đóng góp xin gởi về:
TS. Nguyễn Nhân Bổn; TS. Lê Văn Đại
Email: bonnn@hcmute.edu.vn; lvd160178@gmail.com

7. 4

8. 5
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ETAP
1. Tổng quát về phần mềm ETAP..............................................................9
2. Các thành phần và giao diện của ETAP.................................................9
3. Quản lý dữ liệu trong ETAP.
................................................................11
CHƯƠNG 2: CHỌN CÁP HẠ ÁP VÀ TRUNG ÁP
1. Cơ sở lý thuyết.....................................................................................13
1.1. Khái nhiệm chung........................................................................13
1.2. Cáp mạng phân phối....................................................................13
1.3. Phương pháp lựa chọn dây/cáp trong mạng phân phối cao áp..........14
2. Chủng loại cáp (CADIVI).
...................................................................15
2.1. Cáp vặn xoắn hạ áp LV-ABC.......................................................15
2.2. Dây cáp điện lực CV....................................................................15
2.3. Dây cáp điện lực 2, 3, 4 ruột CVV.
..............................................15
2.4. Dây đơn 1 sợi (nhiều sợi) VC......................................................15
3. Phương pháp lựa chọn.........................................................................15
3.1. Lựa chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng................................16
3.1.1. Xác định tiết diện cáp không chôn ở dưới đất.
.....................16
3.1.2. Xác định tiết diện cáp chôn ngầm trong đất.........................16
3.2. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn thiết bị bảo vệ.
...........................17
3.2.1. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn CB.....................................17
3.3. Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp và ổn định nhiệt...........17
3.3.1. Kiểm tra theo tổn thất điện áp..............................................17
3.3.2. Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch.
.....................................19
4. Ứng dụng trong phần mềm ETAP.
.......................................................20
4.1. Giới thiệu thư viện cáp trong ETAP.
............................................21

9. 6
4.2. Tiêu chuẩn áp dụng......................................................................21
4.3. Trang thông tin ............................................................................22
4.4. Mô phỏng ví dụ trong ETAP .......................................................22
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN DÂY DẪN CHO ĐƯỜNG DÂY
TRUYỀN TẢI TRÊN KHÔNG
1. Các tính toán cần thiết.
.........................................................................28
2. Ứng dụng phần mềm ETAP tính toán lựa chọn dây dẫn cho
đường dây truyền tải trên không..............................................................28
CHƯƠNG 4: MÁY PHÁT TUABIN GIÓ
1. Tổng quan về năng lượng gió..............................................................37
1.1. Thực trạng năng lượng và môi trường.........................................37
1.2. Ưu điểm năng lượng gió..............................................................39
1.3. Nhược điểm năng lượng gió........................................................39
1.4. Sự liên quan giữa công suất và độ cao.........................................40
2. Mô phỏng máy phát tuabin gió trong ETAP........................................41
2.1. Phân tích ổn định động................................................................41
2.2. Thanh công cụ phân tích ổn định động........................................42
2.3. Mô phỏng ví dụ trong ETAP........................................................44
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
1. Cơ sở lý thuyết.....................................................................................54
1.1 Tính toán công suất phụ tải...........................................................54
1.2. Tính toán dung lượng máy biến áp theo sơ đồ phân bố phụ
tải trong mạng điện..................................................................................54
1.3. Tính toán dung lượng máy biến áp theo đồ thị phụ tải................55
2. Lựa chọn máy biến áp..........................................................................58
3. Ứng dụng ETAP chọn máy biến áp.
.....................................................58
3.1. Thẻ Rating (thông số cơ bản của biến áp)...................................58
3.2. Thẻ thông số trở kháng máy biến áp (Impedance).
......................62
3.3. Thẻ nối đất (Grounding)..............................................................63
3.4. Thẻ định kích thước biến áp (Sizing).
..........................................65

10. 7
CHƯƠNG 6: TỐI ƯU LẮP ĐẶT TỤ BÙ
1. Cơ sở lý thuyết.....................................................................................69
1.1. Lợi ích của việc bù công suất phản kháng...................................69
1.2. Lý thuyết bù kinh tế.....................................................................70
2. Tổng quan chức năng tính toán lắp đặt tụ bù của ETAP......................72
2.1. Tổng quan về chế độ tính toán tối ưu tụ bù của ETAP................73
2.2. Chỉnh sửa Study Case của chế độ OCP.......................................73
2.2.1. Thẻ Info................................................................................74
2.2.2. Thẻ Voltage Constraint.........................................................75
2.2.3. Thẻ Capacitor.......................................................................76
2.3. Phương thức tính toán..................................................................77
3. Ví dụ - áp dụng mô phỏng ETAP.........................................................78
CHƯƠNG 7: PHỐI HỢP VÀ BẢO VỆ QUÁ DÒNG MẠNG
ĐIỆN
1. Phối hợp bảo vệ các relay quá dòng....................................................82
1.1. Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (chức năng 50 hay 50N)..........82
1.2. Bảo vệ quá dòng điện cực đại (chức năng 51 hay 51N)..............84
1.2.1. Phối hợp thời gian các đặc tính độc lập...............................85
1.2.2. Phối hợp thời gian các đặc tính phụ thuộc...........................86
1.3. Ứng dụng ETAP vào tính toán bảo vệ mạng điện.
.......................87
1.3.1. Tổng quát chức năng tính toán phối hợp bảo vệ..................87
1.3.2. Thanh công cụ......................................................................87
1.3.3. Chỉnh sửa Study Case..........................................................89
2. Ví dụ - áp dụng mô phỏng ETAP.........................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................95

11. 8

12. 9
Chương 1
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ETAP
1. TỔNG QUÁT VỀ PHẦN MỀM ETAP
ETAP là sản phẩm của công ty Operation Technology, Inc (OTI).
ETAP được ra đời ngay từ những buổi đầu tiên khi máy tính điện toán bắt
đầu được sử dụng để hỗ trợ công việc. Ban đầu, ETAP là một phần mềm
chuyên về thiết kế lưới điện, tính toán các thông số của một lưới điện tĩnh
(Off-line). Năm 1992, ETAP cũng giới thiệu mảng thứ hai, toàn diện và
thiết thực hơn, đó là quản lý lưới điện trong thời gian thực (Real-time) với
khả năng điều khiển, kiểm soát và dự báo lưới điện ngay trong kho vận
hành thực tế. Kể từ đó, ETAP phát triển rất nhanh với việc độc quyền trên
nền tảng thời gian thực, ETAP thu hút được số lượng người dùng đông đảo
và ngày càng được tin dùng.
Phần mềm ETAP được chia thành hai mảng chính là ETAP Off-line
và ETAP Real-time. ETAP Off-line cung cấp cái nhìn đầu tiên, mô phỏng hệ
thống điện cần quy hoạch trên mô hình và kiểm tra trước khi thi công dự
án. ETAP Real-time hướng đến một hệ thống điện tự hành, bao gồm thu
nhận dữ liệu, giám sát và dự báo trước những biến cố có thể xảy ra, quy
hoạch động cũng như thao tác tập trung hệ thống đang vận hành. Bên cạnh
đó, các chức năng của ETAP can thiệp được trong tất cả giai đoạn của quá
trình tính toán, giúp cho quá trình chuyển giao giai đoạn, ghép nối các
khâu hay bảo trì, vận hành dễ dàng do sử dụng nền tảng, ngôn ngữ chung.
2. CÁC THÀNH PHẦN VÀ GIAO DIỆN CỦA ETAP
ETAP là một giải pháp toàn diện cho việc thiết kế, mô phỏng, phân
tích hệ thống điện trong quá trình phát điện, truyền tải, phân phối và điện
công nghiệp. ETAP tổ chức công việc trên một nền tảng dự án. Mỗi dự án
được tạo ra, ETAP cung cấp tất cả những dụng cụ cần thiết và hỗ trợ cho
việc mô hình hóa và phân tích một hệ thống điện. Với giao diện và các
thành phần trực quan, dễ sử dụng, ETAP phù hợp cho tất cả các đối tượng
học tập, nghiên cứu và vận hành.

13. 10
Hình 1.1. Giao diện phần mềm ETAP
Khi một dự án được khởi tạo, ETAP sẽ cung cấp dự liệu của dự án
trong file có phần mở rộng là *.OTI. Cơ sở dữ liệu được lưu trong một tập
tin cơ sở dữ liệu ODBC (Open Data Connectivity – kết nối cơ sở dữ liệu
mở) như Microsoft Access (*.MDB). Các file của dự án được lưu trong
một thư mục có tên là tên của dự án. ETAP cũng lưu trữ các báo cáo trong
thư mục này.
ETAP được thiết kế và phát triển bởi đội ngũ kỹ sư để giải quyết các
vấn đề của hệ thống điện sử dụng gói phần mềm được tích hợp sẵn với
nhiều giao diện như: mạng điện AC và DC, mương cáp, cáp ngầm, lưới
nối đất, hệ thống thông tin địa lý (GIS), phối hợp thiết bị bảo vệ, sơ đồ hệ
thống điều khiển AC và DC,…

14. 11
Hình 1.2. Các công cụ chính ETAP cung cấp
ETAP cung cấp tất cả các hệ thống và các giao diện để giúp người sử
dụng có thể mô hình hóa và phân tích tất cả các vấn đề của hệ thống điện,
từ các hệ thống điều khiển đến các bảng điều khiển, cũng như các lưới điện
truyền tải và phân phối lớn. Các giao diện được hiển thị đồ họa hoàn chỉnh
và các đặc tính kỹ thuật của mỗi thành phần mạng điện có thể được điều
chỉnh trực tiếp. Các kết quả tính toán của ETAP được hiển thị trực quan và
thuận tiện cho người sử dụng.
Tất cả hệ thống ETAP tận dụng lợi thế của việc sử dụng chung một
cơ sở dữ liệu. ETAP cũng chưa một thư viện tích hợp sẵn và có thể truy
cập từ các tập tin dự án. Người dùng có thể tạo ra thư viện mới hoặc hiệu
chỉnh lại thư viện hiện tại để thêm dữ liệu của nhà sản xuất
Giao diện và hệ thống ETAP có thể được kết nối bằng cách sử dụng
thanh công cụ hệ thống.
3. QUẢN LÝ DỮ LIỆU TRONG ETAP
ETAP thiết lập một hệ thống điện trong một dự án riêng. Trong dự án
này, ETAP tạo ra ba thành phần chính của hệ thống.

15. 12
Hình 1.3. Giao diện hệ thống quản lý dữ liệu
- Hiển thị (Presentation): thiết lập số lượng không bị giới hạn, hiển
thị đồ học độc lập của sơ đồ đơn tuyến mà nó mô tả dữ liệu thiết kế hoặc
bất kỳ mục đích nào khác (ví dụ: sơ đồ trở kháng, các kết quả nghiên cứu
hoặc đồ thị).
- Cấu hình (Configuration): Thiết lập với số lượng không bị giới hạn,
hệ thống cấu hình độc lập có thể nhận dạng tình trạng của các khóa điện (mở
hoặc đóng), động cơ và tải (liên tục, gián đoạn và dự trữ), các chế độ vận hành
của máy phát ( cân bằng, điều khiển điện áp, điều khiển công suất phản kháng,
điều khiển hệ số công suất) và MOVs (Mở, đóng, điều tiết và dự trữ).
- Dữ liệu hiệu chỉnh (Revision Data): Dữ liệu cơ sở được thiết lập
với số lượng không bị giới hạn với các dữ liệu hiệu chỉnh để theo dõi các
thay đổi và điều chỉnh các đặc tính kỹ thuật.
Ba thành phần hệ thống này được tổ chức ở dạng trực giao để cung
cấp khả năng và độ linh hoạt cao cho việc xây dựng và thao tác dự án
ETAP. Sử dụng khái niệm Hiển thị, Trạng thái cấu hình và Dữ liệu hiệu
chỉnh, người sử dụng có thể tạo vô số sự kết hợp các lưới điện từ các cấu
hình đa dạng và các tính chất kỹ thuật khác nhau, cho phép khảo sát và
nghiên cứu đầy đủ các tính chất của lưới điện dựa trên một dữ liệu ban đầu.
Điều này có nghĩa là người dùng không cần sao chép dữ liệu cho các cấu
hình hệ thống khác nhau.
ETAP dựa trên khái niệm cơ sở dữ liệu ba chiều để thực hiện tất cả
Hiển thị, Cấu hình, Dữ liệu cơ sở và hiệu chỉnh. Việc sử dụng khái niệm
dữ liệu nhiều chiều cho phép người dùng lựa chọn tùy ý như Hiển thị, Cấu
hình, Dữ liệu cơ sở và hiệu chỉnh cụ thể với cùng một dữ liệu dự án.

16. 13
Chương 2
CHỌN CÁP HẠ ÁP VÀ TRUNG ÁP
1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Khái nhiệm chung
Dây dẫn và cáp là một trong các thành phần chính của mạng cung
cấp điện. Vì vậy, việc lựa chọn dây dẫn và cáp đúng tiêu chuẩn kỹ thuật và
thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế sẽ góp phần đảm bảo chất lượng điện, cung cấp
điện an toàn và liên tục, đồng thời góp phần không nhỏ vào việc hạ thấp
giá thành truyền tải và phân phối điện năng, mang lại lợi ích không chỉ cho
ngành điện mà còn cho cả các ngành kinh tế quốc dân.
Tùy theo loại mạng điện và cấp điện áp mà điều kiện kinh tế đóng
vai trò quyết định và điều kiện kỹ thuật đóng vài trò quan trọng hay ngược
lại. Do đó, cần phải nắm vững bản chất của mỗi phương pháp lựa chọn dây
dẫn và cáp để sử dụng đúng chỗ và có hiệu quả.
1.2. Cáp mạng phân phối
Cáp mạng phân phối được chế tạo chắc chắn, có thể đặt trong đất
hoặc trong hầm dành riêng cho cáp nên tránh được va đập, tránh được ảnh
hưởng trực tiếp của khí hậu.
- Cáp ở cấp điện áp U < 10 kV, thường được chế tạo theo kiểu ba pha
bọc chung một vỏ chì.
- Cáp ở cấp điện áp U > 10 kV, thường được chế tạo theo kiểu bọc rẽ
từng pha.
Cáp thường dùng lõi nhôm một sợi hoặc nhiều sợi, chỉ sử dụng lõi
đồng ở những nơi đặc biệt như dễ cháy nổ, trong hầm mỏ, nguy hiểm do
khí và bụi.
Lõi cáp có thể làm bằng một sợi hoặc nhiều sợi xoắn lại, các sợi có
dạng tròn, ô van, cung quạt, có thể ép chặt hoặc không ép chặt.

17. 14
Cáp nhiều ruột thường là loại 3 hay 4 ruột. Với cáp 4 ruột, ruột trung
tính thường có tiết diện bé hơn.
Các ruột dẫn có bọc cách điện để bọc từng pha với nhau bên ngoài
được bao một lớp vỏ bằng chì, nhôm, cao su hoặc nhựa tổng hợp để ngăn
ngừa lớp vỏ bị ăn mòn hoặc bị hỏng, phí bên ngoài cũng được phủ một lớp
bảo vệ gồm:
- Lớp bảo vệ tránh ăn mòn, thường là bitum quét lên vỏ cáp và một lớp
băng giấy tẩm sulfat, trên đó lại quét một lớp bitum thứ hai.
- Lớp đệm phủ, để tránh cho vỏ cáp không bị hư khi đặt một lớp bọc
thép. Nó gồm lớp dây tẩm hoặc giấy tẩm sulfat và phủ ngoài một lớp
bitum.
- Lớp vỏ bọc thép bảo vệ cho vỏ không bị hỏng cơ học làm bằng thép
hoặc dây thép mạ kẽm.
1.3. Phương pháp lựa chọn dây/cáp trong mạng phân phối cao áp
Nguyên tắc chung chọn dây/cáp là phải đảm bảo yêu cầu về chỉ tiêu
kinh tế và kỹ thuật. Tuy nhiên, thường hai chỉ tiêu này mang tính đối lập
cho nên căn cứ vào đặc điểm của mạng phân phối, truyền tải điện được
xem xét và các yếu tố ảnh hưởng khác mà việc lựa chọn dây/cáp sẽ được
tiến hành trên cơ sở kinh tế hay kỹ thuật là chính. Tuy nhiên, dù được chọn
dựa trên cơ sở nào thì cũng phải kiểm tra cơ sở còn lại.
Các phương pháp chọn cáp trên cơ sở chỉ tiêu kinh tế bao gồm:
- Phương pháp chọn cáp theo mật độ dòng kinh tế
- Phương pháp chọn dây cáp theo khối lượng kim loại màu cực tiểu
Các phương pháp chọn cáp theo cơ sở chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm:
- Phương pháp chọn cáp theo điều kiện phát nóng
- Phương pháp chọn cáp theo điều kiện tổn thất điện áp
- Phương pháp xem xét đồng thời cả hai chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật là
phương pháp mật độ dòng điện J không đổi.

18. 15
2. CHỦNG LOẠI CÁP (CADIVI)
2.1. Cáp vặn xoắn hạ áp LV-ABC
Đây là loại cáp được bọc cách điện bằng XPLE, thường cáp này có
2,3 hoặc 4 ruột, ruột dẫn được làm bằng nhồm xoắn ép chặt lại. Tiết diện
danh định nằm trong khoảng từ 16 150mm2, được dùng với cấp điện áp
0,6/1 kV và làm việc lâu dài ở nhiệt độ bằng 90o
C.
Do cấu tạo được xoắn chung thành chùm nên có nhiều chắc năng ưu
việt, an toàn khi sử dụng, bảo đảm mỹ quan thành phố thuận tiện khi lắp
đặt và sửa chữa.
2.2. Dây cáp điện lực CV
Cáp điện lực CV là loại cáp được bọc cách điện bằng nhựa PVC,
ruột dẫn được làm bằng đồng nhiều sợi xoắn chặt lại với nhau. Tiết diện
danh định từ 11 400 mm2
. Cáp điện lực CV thường dùng cho mạng điện
phân phối khu vực có điện áp 660V. Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép
là 70o
C, nhiệt độ cực đại cho phép khi có sự cố là 80o
C trong khoảng thời
gian 24 giờ.
2.3. Dây cáp điện lực 2, 3, 4 ruột CVV
Đây là cáp được bọc cách điện bằng nhựa PVC, gồm 2, 3, 4 lõi. Ruột
dẫn được làm bằng đồng nhiều sợi nhỏ xoắn chặt lại với nhau. Tiết diện
danh định từ 2 50 mm2
. Cáp điện lực CVV thường dùng để cấp điện cho
các động cơ điện 2 pha hoặc 3 pha. Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép
là 70o
C, nhiệt độ cực đại cho phép khi có sự cố là 80o
C trong khoảng thời
gian 24 giờ.
2.4. Dây đơn 1 sợi (nhiều sợi) VC
Đây là dây điện được bọc cách điện bằng nhựa PVC, ruột dẫn được
làm bằng đồng một sợi. Tiết diện danh định từ 1o
C 7 mm2
. Dây VC
thường dùng trong thiết bị đường dẫn điện chính trong nhà. Nhiệt độ làm
việc dài hàn ở 70o
C và khi gặp sự cố là 80o
C trong khoảng thời gian 24 giờ.
3. PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN
Do mạng phân phối hạ áp tải công suất nhỏ và cự ly truyền tải ngắn

19. 16
nên chỉ tiêu kinh tế chỉ đóng vài trò quan trọng mà không đóng vai trò
quyết định như chỉ tiêu kỹ thuật. Chỉ tiêu kỹ thuật cần quan tâm khi chọn
cáp bao gồm:
- Nhiệt độ cáp không được vượt quá nhiệt độ cho phép quy định bởi
nhà chế tạo trong chế độ vận hành bình thường cũng như trong chế
độ vận hành sự cố khi xuất hiện ngắn mạch.
- Độ sụt áp không được vượt quá độ sụt áp cho phép.
3.1. Lựa chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng
Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm
bảo cho cách điện của dây dẫn không bị phá hỏng do nhiệt độ dây dẫn đạt
đến trị số nguy hiểm cho cách điện của dây. Điều này được thực hiện khi
dòng điện phát nóng cho phép của cáp phải lớn hơn dòng điện làm việc lâu
dài cực đại chạy trong dây dẫn.
3.1.1. Xác định tiết diện cáp không chôn ở dưới đất
Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của cáp
không chôn ngầm dưới đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các hệ
số thành phần:
- Hệ số K1 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt
- Hệ số K2 xét đến số mạch cáp trong một hàng đơn
- Hệ số K3 xét đến nhiệt độ môi trường khác 30o
C
K = K1 x K2 x K3 (2.1)
3.1.2. Xác định tiết diện cáp chôn ngầm trong đất
Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của cáp
chôn ngầm dưới đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các hệ số
thành phần:
- Hệ số K4 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt
- Hệ số K5 xét đến số mạch cáp trong một hàng đơn
- Hệ số K6 xét đến tính chất của đất
- Hệ số K7 xét đến nhiệt độ đất khác 20o
C
K = K4 x K5 x K6 x K7 (2.2)

20. 17
3.2. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn thiết bị bảo vệ
Trong mạng hạ áp, thường sử dụng máy cắt (CB) hay cầu chì để bảo
vệ quá tải thiết bị tiêu thụ điện và cáp. Do đó, việc chọn cáp trong mạng hạ
áp liên quan chặt chẽ với việc chọn thiết bị bảo vệ.
3.2.1. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn CB
Khi tính toán được dòng làm việc cực đại của phụ tải IB
, chọn CB có
dòng định mức In thỏa điều kiện:
In > IB
(2.3)
Từ đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp của cáp mà CB có thể có
khả năng bảo vệ:
Icp = In (2.4)
Từ điều kiện lắp đặt thực tế của cáp tìm được hệ số hiệu chỉnh K. Từ
đây, xác định dòng phát nóng cho phép tính toán Icptt:
Icptt cp
I
K
≥ (2.5)
Chọn loại cáp và tiết diện phù hợp có dòng phát nóng định mức
(Icpđm) thỏa điều kiện:
Icpđm > Icptt (2.6)
Sau đó, tính sụt áp ∆U và kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép:
∆U < ∆Ucp
(2.7)
Nếu điều kiện sụt áp cho phép không thỏa, cần tăng tiết diện dây lên
và kiểm tra lại sụt áp. Nếu thỏa điều kiện sụt áp cho phép thì tiếp tục kiểm
tra độ ổn định nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch:
F > Fnh
(2.8)
3.3. Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp và ổn định nhiệt
3.3.1. Kiểm tra theo tổn thất điện áp
Đối với mạng hạ áp, do trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải nên vấn
đề đảm bảo điện áp rất quan trọng. Vì vậy, thường phải kiểm tra điều kiện
tổn thất điện áp cho phép.

21. 18
Công thức xác định tổn thất điện áp trên cáp trình bày ở bảng sau:
Mạch
Sụt áp ∆U
∆U ∆U%
1 pha: pha/pha
1 pha: pha/trung tính
3 pha cân bằng: 3 pha (có
hoặc không có trung tính)
Bảng 2.1. Bảng công thức tính toán tổn thất điện áp
Bảng công thức tính toán tổn thất điện áp cho phép
Trong đó:
• I­
B
là dòng làm việc lớn nhất (A)
• r0
là điện trở của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài (Ω/km)
• x0
là cảm kháng của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài (Ω/km)
• Uđm
là điện áp định mức (V)
• L là chiều dài đường dây (km)
• là góc pha giữa điện áp và dòng điện trong dây
• r0
được bỏ qua khi tiết diện lớn hơn 55 mm2
r0
= cho dây đồng và r0
= cho dây nhôm
x0
được bảo qua cho dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn 50 mm2
Nếu không có thông tin nào khác chọn x0
= 0.08Ω/km
Cos được chọn như sau:
- Đối với phụ tải chiếu sáng Cos = 0,6 1
- Đối với phụ tải động cơ
Khi khởi động

22. 19
Ở chế độ bình thường
Trong thực tế, để đơn giản trong tính toán tổn thất điện áp có thể áp
dụng biểu thức sau:
(2.9)
Trong đó: Vd là điện áp rơi trên mỗi đơn vị chiều dài đường dây
(V/A.km), I là dòng điện phụ tải (A) , L là chiều dài của dây (km)
Khi mà nhà chế tạo cáp cho trước giá trị Vd
thì có thể xác định tiết
diện dây dẫn đảm bảo tổn thất điện áp qua bảng tra.
Điều kiện kiểm tra tổn thất điện áp cho phép:
(2.10)
Trong đó: là tổn thất điện áp cho phép ( + 5% hoặc 2.5% tùy
loại phụ tải), là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng.
Nếu trong mạng có nhiều đoạn, nhiều nhánh thì phải tìm điểm nào
có tổn thất điện áp lớn nhất để so sánh
3.3.2. Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch
Khi chưa mang tải, nhiệt độ trong dây dẫn bằng với nhiệt độ môi
trường. Khi ngắn mạch, nhiệt lượng trong dây dẫn sẽ sinh ra rất lớn và tỏa
vào lớp bọc cách điện. Nếu các thiết bị bảo vệ không cô lập sự cố kịp thời
sẽ dẫn đến cách điện dây dẫn bị phá hủy.
Cần phải kiểm tra khả năng chịu nhiệt của cáp khi xuất hiện ngắn
mạch theo biểu thức:
(2.11)
Hay: (2.12)
Trong đó: t là thời gian tồn tại dòng ngắn mạch (s), I­
N
là dòng điện
ngắn mạch (A), F là tiết diện của cáp (mm2), Kcđ
là hằng số đặc trưng cho
loại cách điện (A2.s/mm4)
Giá trị Kcđ
được tra:

23. 20
Cách điện
Nhiệt độ cực đại Hằng số Kcđ
Chế độ
xác lập
Chế độ kết thúc
ngắn mạch
Đồng Nhôm
PVC 70 160 115 76
Cao su
tổng hợp
85 135 135 90
PE, XLPE 90 143 143 94
Bảng 2.2. Hằng số cách điện
4. MÔ PHỎNG VÍ DỤ TRONG ETAP
Phần mềm ETAP cung cấp các tùy chọn khác nhau có thể được sử
dụng cho các yêu cầu thiết kế. Các yêu cầu thiết kế này có thể do người
dùng xác định hoặc tự động xác định từ lưu lượng tải, ngắn mạch và kết
quả tính toán thiết bị bảo vệ.
Nghiên cứu kích thước cáp ETAP tính toán kích thước cáp tối ưu và
thay thế cho dây dẫn pha dựa trên các tiêu chí sau:
- Dòng tải
- Sụt áp
- Áp khởi động động cơ tối thiểu
- Dòng ngắn mạch
- Thiết bị bảo vệ
- Sóng hài
Các tính năng chính:
- Tính toán thông số cáp
- Dựa trên giao diện lưới để sắp xếp, tìm kiếm và lọc
- Nhiều bộ lọc để lựa chọn
- Cập nhật hàng loạt từ thư viện
- Lựa chọn hàng loạt từ thư viện
- Truy cập vào biểu mẫu
- Báo cáo cá nhân hoặc hợp nhất

24. 21
4.1. Giới thiệu thư viện cáp trong ETAP
Trên thanh tiêu đề, ta chọn “Library”, sau đó chọn “Cable” để xuất
hiện hộp thoại thư viện cáp như hình 2.2:
Các thông số và ký hiệu trong hộp thoại thư viện cáp:
Unit Đơn vị đo lường theo English hoặc Mertic
Freq Tần số, đơn vị: Hz
Type Vật liệu dẫn, Đồng (CU) hoặc Nhôm (AL)
kV Điện áp dây định mức của cáp ( đơn vị: kV)
%Class Cấp điện áp phần trăm định mức : 100%, 133%
#/C Cáp đơn (1/C), cáp 3 lõi (3/C),…
Insul Loại cách điện: Rubber ( Cao Su ), XLPE, PVC,…
Source Tiêu chuẩn áp dụng
Instal Kiểu lắp đặt có từ tính hoặc không
Bảng 2.3. Hộp thoại Cable Library
4.2. Tiêu chuẩn áp dụng
Đối với mạng hạ áp (£ 1 kV): IEEE 399 (under ground installations),
ICEA P-54-440 (above ground trays), NEC, IEC 60364, BS 7671, NF
C15-100. Đối với mạng trung áp (< 35 kV): IEEE 399, ICEA P-54-440,
NEC, IEC 60502.
Hình 2.2. Tiêu chuẩn áp dụng

25. 22
Đốivớimạngcaoáp(>35kV):IEEE399(undergroundinstallations),
ICEA P-54-440 (above ground trays)
4.3. Trang thông tin
Hình 2.3. Thanh AC Elements Editor
4.4. Mô phỏng ví dụ trong ETAP
Tính toán lựa chọn cáp hạ áp, cho sơ đồ đơn tuyến như hình sau với
các thông số sau:
- Công suất điện đinh mức của lưới nguồn: 100 MVA
- Máy biện áp hạ áp 4.16/0.48 kV, 120 kVA
- Công suất của Motor1 là 125 HP

26. 23
Yêu cầu: Tính toán lựa chọn cáp 1. Lưu ý: ví dụ đang được tính ở
tiêu chuẩn ANSI, để đổi qua IEC người dùng có thể vào phần “Project” sau
đó chọn “Standards…”
Hình 2.4. Sơ đồ đơn tuyến mạng trung hạ thế đơn giản
Các bước mô phỏng trong ETAP
Bước 1: Nhập các thông số như trong hình
Hình 2.5. Thông số lưới điện

27. 24
Máy biến áp T1:
Hình 2.6. Thông số máy biến áp
Động cơ 1
Hình 2.7. Thông số Động cơ 1
Bước 2: Tính toán, nhập thông số cáp
Vào thẻ Rating của máy biến áp T1, ở phần Voltage Rating, dòng
định mức ở sơ cấp là 144.3A

28. 25
Hình 2.8. Thông số điện áp máy biến áp
Tra catalogue ta chọn cáp 3 × 1 × 250 AWG/kcmil AL/Rubber (đơn
vị đo lường tiết diện theo tiêu chuẩn ANSI).
Nhấp đúp chuột vào cáp, nhập thông số chiều dài 20ft, chọn Library
để mở hộp thoại thư viện ra sau đó chọn cáp.
Hình 2.9. Chọn thông số Cáp
- Sau đó điều hướng sang trang Impedance để coi trở kháng.
- Điều hướng sang trang Ampacity cài đặt Type.
- Qua trang Loading, tích vào ô Operating Current để hiển thị dòng
tải hoạt động.

29. 26
Hình 2.10. Chọn phương pháp lắp đặt Cáp
- Điều hướng sang trang Sizing – Phase để xem kết quả
Hình 2.11. Tính toán tối ưu lắp đặt Cáp
Bước 3: Chạy phân bố công suất
- Vào Load Flow Study Case, tích vào ô Cable Load Amp để hiển thị
dòng tải trong cáp.
- Chạy phân bố công suất, kiểm tra sụt áp.
Hình 2.12. Kết quả phân bố công suất, kiểm tra sụt áp

30. 27
Bước 4: Xuất file Report Manager
Trang thông tin về cáp như sau:
Hình 2.13. Kết quả thông tin về cáp

31. 28
Chương 3
TÍNH TOÁN DÂY DẪN CHO ĐƯỜNG DÂY
TRUYỀN TẢI TRÊN KHÔNG
1. CÁC TÍNH TOÁN CẦN THIẾT
Phần mềm ETAP hỗ trợ tính toán lựa chọn dây dẫn cho đường dây
truyền tải trên không với các tính toán sau:
- Tính toán thông số của dây dẫn.
- Tính toán khả năng tải dòng và phát nóng của dây dẫn.
- Tính toán độ võng và độ căng của dây dẫn.
- Tính toán thông số của dây dẫn.
Phần mềm ETAP cung cấp chức năng tự động tính toán các thông số
của dây dẫn như điện trở (R), điện kháng (X), điện dung ký sinh (Y) dựa
trên các thông số về dây dẫn, cấu hình trụ, lưới nối đất, các mạch đường
dây đi chung với nhau. Các giá trị tính toán là giá trị tương đối (Ω hoặc µs/
đơn vị chiều dài) hoặc tuyệt đối (Ω hoặc µs). Ngoài ra ETAP còn tự động
tính toán ma trận thông số R, X, Y để tham khảo nếu cần.
Các tính toán được ETAP thực hiện dựa trên các phương trình trong
tiêu chuẩn IEC 60909-3, IEC 60287-1-1 và ICEA P-34-359 và người sử
dụng không thể hiệu chỉnh các tính toán này.
Các thông số cơ bản của dây dẫn phục vụ tính toán thông số của
đường dây truyền tải như điện trở ban đầu, điện kháng lý tưởng, đường
kính ngoài dây dẫn, bán kính trung bình hình học,… người dùng có thể sử
dụng từ thư viện của ETAP hoặc nhập vào trực tiếp để phù hợp với đường
dây khảo sát.
2. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ETAP TÍNH TOÁN LỰA CHỌN DÂY
DẪN CHO ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI TRÊN KHÔNG
Ví dụ: Cho sơ đồ lưới điện 500 kV như hình dưới và các thông số
lưới điện đã biết như sau:

32. 29
Hệ thống vô cùng lớn: Isc = 40 kA; X/R = 20;
Máy phát GEN: P = 660 MW; Qmax/min = + 300 Mvar; PF = 0.85;
Máy biến áp T1: S = 800 MVA;
Các phụ tải Load 1 = 300 MVA, PF = 0.95; Load 2 = 600 MVA, PF
= 0.95; Load 3 = 500 MVA, PF = 0.95;
Thông tin về các đường dây truyền tải cho trong Bảng 3.1:
Đường
dây
Chiều
Dài
(km)
Vận
tốc
gió
(m/s)
Hướng
gió (0)
Nhiệt
độ
(0C)
Độ cao
lắp đặt
(m)
Hỗ cảm
A-B 300 5 0 20 1.000 50 km
B-C 100 3 45 25 800 không
B-D 100 2 90 40 300 không
Bảng 3.1. Thông tin về các đường dây truyền tải
Hình 3.1.Sơ đồ lưới điện khảo sát
Các bước thực hiện tính toán chọn dây dẫn cho đường dâyA-B như sau:
- Xây dựng sơ đồ lưới điện.
- Nhập các thông số cho đường dây A-B.
- Trang Info.
- Trang Parameter.

33. 30
Lưu ý: Đối với lưới điện 500 kV Việt Nam, tiết diện dây thường sử
dụng là ACSR 330 mm2 và thư viện ETAP hiện tại không có tiết diện dây
này nên trong ví dụ lựa chọn dây có tiết diện tương đối để tính toán cho
khả năng tải dòng.
- Trang Configuration.
Lưu ý: Đối với lưới điện 500 kV Việt Nam thường sử dụng dây phân
pha 4, tuy nhiên ở lần tính đầu tiên, ví dụ chọn dây phân pha một 1 để kiểm
tra, nếu không đạt sẽ thay đổi cấu hình này.
- Trang Grouping.
Hình 3.2. Thông tin thiết lập trang Info

34. 31
Hình 3.3. Thông tin thiết lập trang Parameter
Hình 3.4. Thông tin thiết lập trang Configuration

35. 32
Hình 3.5. Thông tin thiết lập trang Grouping
- Trang Earth: Hình 3.6

36. 33
Hình 3.6. Trang Earth
Lưu ý: Trong ví dụ không xem xét ảnh hưởng nhiều của đất nên các
giá trị để mặc định theo ETAP, tuy nhiên trong bài toán thực tế cần cung
cấp thông tin ở trang này theo kết quả khảo sát.
- Trang Impedance.
- Trang Protection.
- Trang Sag & Tension.
Hình 3.7. Giao diện trang Impedance

37. 34
Hình 3.8. Giao diện trang Protection
Hình 3.9. Giao diện thiết lập trang Sag & Tension

38. 35
Lưu ý: Nội dung này nhằm tính toán độ võng đường dây và lực căng
lên trụ điện phục vụ cho công tác thiết kế trụ. Ở vị dụ này, mục tiêu là đạt
độ võng 3m, tuy nhiên với các khoảng vượt đề ra thì độ võng luôn lớn hơn
3m, để cải thiện điều này, cần giảm độ dài khoảng vượt hoặc tăng cường
lực căng của cột.
- Trang Ampacity
Hình 3.10. Giao diện trang Ampacity
Từ kết quả trang này, ta thấy rằng với các thông số, cấu hình đường
dây như đã trình bày, đường dây A-B có khả năng tải dòng lớn nhất là
806.2 A, khi đó nhiệt độ dây dẫn đạt mức tối đa cho phép là 750
C. Người
dùng có thể nhập giá trị dòng tải thực tế vào ô “Operating Ampacity” để
kiểm tra nhiệt độ dây dẫn thực tế. Trong trường hợp nhiệt độ vận hành dây
dẫn lớn hơn nhiệt độ cho phép (750
C) người dùng cần lựa chọn lại dây dẫn
(chọn dây phân pha, tăng tiết diện dây,…).
Các trang Reliability, Remarks và Comments không ảnh hưởng đến
việc lựa chọn dây dẫn nên không đề cập trong ví dụ này.

39. 36
- Nhập các thông số tương tự cho các đường dây B-C và B-D.
- Chạy chương trình tính toán trào lưu công suất, ta có kết quả như
hình 3.11.
- Từ kết quả trên ta thấy rằng các dây dẫn lựa chọn làm cho sụt áp tại
các nút rất lớn nên cần phải lựa chọn lại.
Giữ nguyên các thông số khác, thay đổi cấu hình dây dẫn, sử dụng
phân pha bốn (4) khoảng cách phân pha là 40 cm, chạy lại chương trình
tính toán trào lưu công suất ta có kết quả như hình 3.12.
Với sự thay đổi trên,, ta thấy rằng điện áp các nút đã được cải thiện
và đảm bảo theo quy đinh (< 5%). Người dùng cũng có thể tiếp tục thay
đổi thông số đường dây B-C để cải thiện điện áp tại nút C.
Hình 3.11. Kết quả tính trào lưu công suất
với dây dẫn lựa chọn lần 1
Hình 3.12. Kết quả tính trào lưu công suất
với dây dẫn lựa chọn lần 2

40. 37
Chương 4
MÁY PHÁT TUABIN GIÓ
1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ
1.1. Thực trạng năng lượng và môi trường
Năng lượng là một trong các điều kiện thiết yếu của đời sống con
người. Từ thế kỷ XX, con người đã sử dụng năng lượng hóa thạch, năng
lượng hạt nhân, bước đầu sử dụng năng lượng tái tạo để phát điện nhằm
phục vụ sản xuất và cải thiện đời sống cho nhân loại. Ngày nay trữ lượng
than, dầu, khí đang ngày càng cạn kiệt. Mặt khác, khi dùng chúng phát
điện sẽ thải khí nhà kính vào khí quyển làm cho Trái Đất ngày càng nóng
lên, gây biến đổi khí hậu toàn cầu. Xây dựng các nhà máy điện bằng sức
gió là một giải pháp nhanh chóng nâng cao sản lượng điện, đáp ứng nhu
cầu điện năng trong một thời gian không lâu.
Các máy phát điện sử dụng sức gió đã được sử dụng nhiều ở các
nước Châu Âu, Châu Mỹ và các nước công nghiệp phát triển khác. Sau
thảm họa Chernobyl (Ukraine 1986), cuộc đấu tranh đòi hủy bỏ các nhà
máy điện nguyên tử tại Đức diễn ra ngày càng mãnh liệt nên điện bằng sức
gió phát triển rất mạnh, sản lượng đã vượt xa sản lượng thủy điện và trở
thành nguồn năng lượng đáng kể trên cường quốc công nghiệp này.
Tại Việt Nam, năm 2004 đầu tư cho đảo Bạch Long Vĩ 800 kW điện
gió 414 kW kết hợp điêden hết 938150 USD. Đầu tư cho điện gió không
lớn so với đầu tư cho các nhà máy điện khác tại Việt Nam: nhà máy điện
Uông Bí 890000 USD/MW, Nhà máy điện Ninh Bình 2 gần 1 triệu USD/
MW, Nhà máy điện Khí Phú Mỹ 3: 627784 USD/MW, thủy điện Đại Ninh:
1.45 triệu USD/MW, thủy điện Sơn la 1 triệu USD/MW.
Theo bản đồ phân bố các cấp độ gió của tổ chức Khí tượng thế giới
và bản đồ phân bố các cấp tốc độ gió của khu vực Đông Nam Á, do tổ chức
True Wind Solutions LLC (Mỹ) lập theo yêu cầu của Ngân hàng Thế giới,
xuất bản năm 2001 cho thấy: Khu vực ven biển từ Bình Định đến Bình
Thuận, Tây Nguyên, dãy Trường Sơn phía Bắc rung Bộ, nhiều nơi có tốc
độ gió đạt từ 7.0; 8.0 và 9.0 m/giây, có thể phát điện với công suất lớn (nối
lưới điện quốc gia), hầu hết ven biển còn lại trên lãnh thổ, một số nơi, vùng
núi trong đất liền.

41. 38
Gần đây, Việt Nam đã đưa vào vận hành Tua-bin phát điện gió với công
suất 800 kW kết hợp điêden có công suất 414 kW tại đảo Bạch Long Vĩ. Tổng
công ty Điện lực Việt Nam đầu tư 142 tỷ đồng xây dựng hệ thống điện gió kết
hợp điêden tại đảo Phú Quý (Bình Thuận). Hiện có ba phương áp xây dựng
điện gió: Phương Mai I 30 MW đang triển khai xây dựng, Phương Mai II 36
MW và Phương Mai III 50 MW đang triển khai dự án khả thi.
Kết quả nêu trên chỉ dung cho dự án tiền khả thi, muốn xây dựng
được dự án khả thi phải có số liệu đo trực tiếp ở độ cao trên 65 m tại những
nơi để Tua-bin phát điện gió. Do đó, cần có một đề tài khoa học đánh giá
diện tích đặt Tua-bin gió, xác định tổng công suất điện gió trên toàn lãnh
thổ, làm cơ sở để kêu gọi các nhà đầu tư trong nước và ngoài nước.
Sử dụng điện gió sẽ tiết kiệm nguồn năng lượng hóa thạch, bảo vệ
môi trường và phát triển bền vững, khắc phục khủng hoảng năng lượng
trong tương lai. Ở nước ta có các diện tích ven biển, thềm lục địa, vùng
Tây Nguyên và các nơi khác trên lãnh thổ có nhiều tiềm năng về điện gió,
rất cần được ưu tiên nghiên cứu, khai thác điện gió để cùng với các nguồn
điện khác đáp ứng nhu cầu về điện phục vụ sản xuất và đời sống.
Hoàng Sa
Trường Sa
Hình 4.1. Bản đồ phân bố gió ở Việt Nam
tại độ cao 80 mét (World Bank - 2001).

42. 39
1.2. Ưu điểm năng lượng gió
Năng lượng gió là nguồn năng lượng cạnh tranh: ngày nay năng
lượng gió đã được nghiên cứu kĩ và giá thành có thể cạnh tranh với các
nguồn năng lượng khác. Năm 2006, trong báo cáo của viện nghiên cứu
năng lượng mới, giá thành năng lượng gió chỉ cao hơn nhà máy điện chạy
năng lượng than đá một ít và tương đương với năng lượng khí thiên nhiên,
nhưng không thải khí CO2
.
Năng lượng gió có thể dự đoán trước: giá dầu, ga thiên nhiên, than đá
và các nhiên liệu khác dao động lên xuống không dự đoán được. Giá của
năng lượng gió là dự đoán được và miễn phí. Đây là nguồn động lực lớn
cho người dân và chính phủ đầu tư tiền vào.
Năng lượng gió nhanh: nhanh ở đây có nghĩa là một nhà máy điện
chạy bằng sức gió được xây dựng nhanh chóng, điều này có ý nghĩa lớn
với các quốc gia đang thiếu điện như nước ta.
Năng lượng gió độc lập: chúng ta biết gió là nguồn năng lượng vô
tận và không thuộc quyền quản lý của một tổ chức nào, mọi người dân, tổ
chức đều có quyền sử dụng năng lượng gió.
Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch: ưu điểm dễ thấy nhất
của điện bằng sức gió là không tiêu tốn nhiên liệu, không gây ô nhiễm
môi trường như các nhà máy điện, dễ chọn địa điểm và tiết kiệm đất
xây dựng, khác hẳn với các nhà máy thủy điện chỉ có thể xây dựng gần
dòng nước mạnh với những điều kiện đặc biệt và cần diện tích rất lớn
cho hồ chứa nước. Các Tua-bin gió sau khi đã hết tuổi thọ hoạt động có
thể tái chế đến 80%.
Các trạm điện bằng sức gió có thể đặt gần nơi tiêu thụ điện, như vậy
sẽ tránh đuợc chi phí cho việc xây dựng đường dây tải điện. Ngày nay điện
bằng sức gió đã trở nên rất phổ biến, thiết bị được sản xuất hàng loạt, công
nghệ lắp ráp đã hoàn thiện nên chi phí cho việc hoàn thành một trạm điện
bằng sức gió hiện nay thấp và thời gian chỉ khoảng 1 – 2 năm.
1.3. Nhược điểm năng lượng gió
Điểm bất thuận lợi chính yếu của nguồn năng lượng gió là phụ thuộc
vào thiên nhiên. Dù công nghệ gió đang phát triển cao và giá thành của một

43. 40
Tua-bin gió giảm dần từ hơn 10 năm qua, xét về chất lượng điện năng thì
mức đầu tư ban đầu cho nguồn năng lượng này vẫn còn cao hơn mức đầu
tư các nguồn năng lượng cổ điển.
Gió đến từ thiên nhiên cho nên không đáp ứng được những nhu
cầu cần thiết của con người, vì con người không thể kiểm soát được
nguồn gió và nguồn điện năng này không thể giữ lại được và điện dư
thừa trừ khi chuyển điện qua các bình điện dự trữ, rất tốn kém và không
hiệu quả kinh tế.
Nguồn gió nhiều và đều đặn thường ở khu vực xa thành phố, do đó
ngoài việc sử dụng tại chỗ, điện năng từ gió khó được chuyển về các khu
đông dân cư. Do đó, trước khi có những biện pháp nhằm giải quyết các
bất lợi trên, năng lượng từ gió có thể xem như một nguồn năng lượng dự
phòng ngoài các nguồn năng lượng chính yếu khác.
Ảnh hưởng đáng lưu tâm của Tua-bin gió là gây ra tiếng động làm
đảo lộn các luồng gió trong không khí có thể làm xáo trộn hệ sinh thái của
các loài chim hoang dã và gây ra nhiều trở ngại cho việc phát sóng trong
truyền thanh và truyền hình.
Tất nhiên, gió là dạng năng lượng vô hình và mang tính ngẫu nhiên
rất cao nên khi đầu tư vào lĩnh vực này cần có các số liệu thống kê đủ tin
cậy. Nhưng chắc chắn chi phí đầu tư cho điện bằng sức gió thấp hơn so
với thủy điện.
1.4. Sự liên quan giữa công suất và độ cao
Hình 4.2. Sự liên quan giữa công suất và độ cao

44. 41
Tốc độ gió tăng theo chiều cao.
- Ước lượng sắp sỉ: V2
= (H2
/H1
) V1
là số mũ gần đúng:
- Địa hình bằng phẳng (nước hoặc nước đá): 0.1
- Địa hình gập gềnh (vùng rừng ngoại ô): 0.25
- Đồng cỏ: 0.14
2. MÔ PHỎNG MÁY PHÁT TUABIN GIÓ TRONG ETAP
2.1. Phân tích ổn định động
Chương trình phân tích ổn định động trong ETAP được thiết kế để
phân tích đáp ứng động của hệ thống và giới hạn ổn định của lưới điện
trước, trong và sau khi hệ thống thay đổi hoặc bị nhiễu. Chương trình
này mô hình hóa đặc tính động của hệ thống điện, thực hiện sự kiện và
tác động do người dùng tự xây dựng, giải các phương trình mạng điện
và phương trình vi phân máy điện để tìm ra, đáp ứng hệ thống và máy
điện trong miền thời gian. Có thể sử dụng đáp ứng này để xác định hành
vi của hệ thống, đánh giá sự ổn định, thiết lập các cài đặt thiết bị bảo
vệ, áp dụng biện pháp khắc phục hoặc tăng cường cần thiết để cải thiện sự
ổn định hệ thống.
Mục này mô tả các công cụ khác nhau để hỗ trợ trong việc thực hiện
phân tích ổn định động, gồm chín phần sau:
Thanh công cụ Transient Stability Toolbar: giải thích cách thực hiện
tính toán ổn định động, mở và xem một báo cáo đầu ra, chọn các tùy chỉnh
hiển thị, xem các đồ thị, xem các tác động được thực hiện và thực hiện lại
chuỗi các tác động.
Phần Study Case Editor: giải thích cách để tạo một Study Case
mới, xác định các thông số cho một Study Case, tạo một chuỗi chuyển
đổi sự kiện và nhiễu, xác định một cách toàn cục phương pháp mô hình
động máy điện, chọn thiết bị vẽ đồ thị hoặc bảng biểu và điều chỉnh
dung sai thiết bị.

45. 42
Phần Display Options: phân tích các tùy chọn có sẵn để trình bày
các tham số và kết quả đầu ra then chốt của hệ thống trên sơ đồ đơn tuyến
và cách cài đặt.
Phần phương pháp tính toán (Calculation Methods): Cung cấp các
nền tảng cơ bản và tham khảo nhanh các nguyên tắc cơ bản về phân tích
ổn định động.
Phần dữ liệu bắt buộc (Required Data): Là một tài liệu tham khảo
rất tốt để kiểm tra liệu đã chuẩn bị tất cả các dữ liệu cần thiết để tính
toán ổn định động chưa. Phạm vi dữ liệu này từ phía hệ thống, như là
thông tin thanh cái và phân nhánh, đến phía máy điện, như là mô hình
máy điện và các thông số, mô hình kích từ và các thông số, mô hình
điều tốc và các thông số.
Phần báo cáo đầu ra (Output Reports): Giải thích, chứng minh, định
dạng và tổ chức của báo cáo văn bản ổn định động.
Phần kết quả hiển thị sơ đồ đơn tuyến (One-line Diagram Dis-played
Results): giải thích kết quả hiển thị sơ đồ đơn tuyến có sẵn và cung cấp
một ví dụ.
Phần đồ thị (Plots): Giải thích các đồ thị dành cho ổn định động có
sẵn và cách chọn và xem chúng.
Phần danh sách tác động (Action List): Giải thích cách xem các tác
động đã được thực hiện trong phân tích, và cách quan sát chuỗi tác động
của hệ thống bằng cách di truyền thanh trượt thời gian.
2.2. Thanh công cụ phân tích ổn định động
Thanh công cụ ổn định động sẽ xuất hiện trên màn hình khi ở trong
chế độ phân tích ổn định động như sau:

46. 43
Hình 4.3. Thanh công cụ phân tích độ ổn định động
Run Transient Stability: Thực hiện ổn định động với các trường
hợp đã được tùy chỉnh.
Hình 4.4. Trang Report Manager

47. 44
Display Options: Những tùy chỉnh trong việc thể hiện hình ảnh
cũng như trên sơ đồ đơn tuyến.
Report Manager: Hiển thị các kết quả của các trường hợp vừa được
mô phỏng, có thể hiện thị qua cửa sổ Viewer, PDF, hoặc tập tin Excel theo
Hình 4.4.
Action List: Thể hiện các sự kiện diễn ra trong quá trình mô phỏng
ổn định động.
Hình 4.5. Giao diện Action List
Transient Stability Plots: Biểu diễn quá trình ổn định động bằng
đồ thị.
2.3. Mô phỏng ví dụ trong ETAP
Bài tập: Tác động của gió theo độ dốc (giảm)
- Cho sơ đồ đơn tuyến như hình dưới
- Các số liệu thiết lập cho mạng điện được nhập vào.
- Chạy mô phỏng độ ổn định động với 2 trường hợp:
o
Trường hợp 1: Tác động riêng lẻ từng máy phát điện gió .
o
Trường hợp 2: Tác động chung một vùng thanh cái (Bus Zone).

48. 45
Hình 4.6. Sơ đồ đơn tuyến mô phỏng máy phát tubin gió
- Máy phát Gen 1:
Hình 4.7. Giao diện thiết lập máy phát Gen 1

49. 46
- Biến áp T1:
Hình 4.8. Giao diện thiết lập biếp áp T1
- Biến áp T2, T3, T4, T5 tương tự nhau:
Hình 4.9. Giao diện trang thiết lập biến áp T2

50. 47
Tải 1:
Hình 4.10. Giao diện thiết lập tải lump 1
- Máy phát điện gió 1 ( WTG 1):
Hình 4.11. Giao diện thiết lập máy phát điện gió 1

51. 48
Máy phát điện gió 2 (WTG2)
Hình 4.12. Giao diện thiết lập máy phát điện gió 2
Máy phát điện gió 3 và 4 lần lượt:
Hình 4.13. Giao diện thiết lập máy phát điện gió 3

52. 49
Hình 4.14. Giao diện thiết lập máy phát điện gió 4
- Chạy thanh biểu tượng phân tích ổn định động (Transient Stability)
- Vào Edit Study Case bên góc phải màn hình để tạo sự kiện (Events):
• Trường hợp 1
Hình 4.15. Trang Transient Stability Study Case trường hợp 1

53. 50
• Trường hợp 2:
Hình 4.16. Trang Transient Stability Case trường hợp 2
- Nhấn Run Transient Stability để bắt đầu mô phỏng trường hợp 1.
- Hộp thoại Action List xuất hiện, chạy Next Action cho đến cuối và
xem kết quả.
Hình 4.17. Chạy mô phỏng trên sơ đồ đơn tuyến
- Nhấn Trasient Stability Plots để quan sát đồ thị: Chọn Buses 
MainBus, Bus4 (tương ứng với WTG 2)  Voltage Angle.

54. 51
Hình 4.18. Giao diện trang Trasient Stability Plots
- Đồ thị góc lệch pha điện áp của Main Bus và Bus 4:
Hình 4.19. Đồ thị góc lệch pha điện áp của MainBus
(greevà Bus4 (blue))
Để xem chính xác số liệu, nhấp đôi chuột lần lượt vào từng đường đồ
thị, hộp thoại Plot Parameter sẽ hiện lên.

55. 52
Hình 4.20. Hộp thoại Plot Parameter
Sau đó nhấn vào nút Data, số liệu chính xác hiển thị.
Hình 4.21. Dữ liệu chi tiết của thanh cái 4

56. 53
Quan sát đồ thị công phản kháng của WTG phát ra trong trường hợp
tác động gió theo độ dốc: Chọn Wind Turbine  WTG1 hoặc 2,3,4  Mvar.
Hình 4.22. Thiết lập đồ thị công suất phản kháng cho WTG 1
và WTG 2
Đồ thị phản chiếu độ thay đổi công suất phản kháng khi có tác động
gió thay đổi theo độ dốc.
Hình 4.23. Đồ thị công suất phản kháng
WTG 1 (blue) và WTG 2 (green)
Thiết kế tương tự cho trường hợp 2: tác động theo vùng. Ta thấy 2
trường hợp là như nhau và không có sự thay đổi nào.

57. 54
Chương 5
TÍNH TOÁN LỰA CHỌN BIẾN ÁP
1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Tính toán công suất phụ tải
Việc tính toán lựa chọn dung lượng máy biến áp vô cùng quan trọng
trong việc tính toán thiết kế mạng điện phân phối cho các phụ tải. Nếu tính
toán dung lượng dư quá nhiều sẽ gây lãng phí, vì chi phí lắp đặt máy biến
áp rất lớn và thay đổi khá nhiều ở từng mức dung lượng khác nhau. Nếu
tính toán không đủ đáp ứng cho phụ tải sẽ gây tình trạng thường xuyên quá
tải, rất nguy hiểm cho máy biến áp và không đảm bảo nguồn điện ổn định
cho phụ tải.
1.2. Tính toán dung lượng máy biến áp theo sơ đồ phân bố phụ tải trong
mạng điện
Giả sử có một mạng điện có phụ tải phân bố như hình.
Hình 5.1. Phân bố tải phân nhánh
Công suất tác dụng của phụ tải trong một nhóm tải:
P = (5.1)

58. 55
Với: Pi
là công suất tác dụng của các phụ tải song song trong một
nhóm.
Tính toán công suất tác dụng tổng của các nhánh cũng tương tự.
Công suất phản kháng của các phụ tải trong nhóm:
Q = (5.2)
Với: Qi
là công suất phản khác của từng tải.
tanϕi
được tính ra từ hệ số công suất cosϕi
của từng phụ tải.
Tính công suất phản kháng tổng của các nhánh cũng tương tự.
Giá trị cần dùng sau cùng để lựa chọn dung lượng máy biến áp là
công suất biểu kiến của toàn bộ phụ tải.
S = (5.3)
Còn một cách khác để tính giá trị công suất biểu kiến tổng phụ tải
thông qua hệ số công suất trung bình:
Cosϕtb
= (5.4)
Với Cosϕi
là hệ số công suất từng phụ tải, n là số phụ tải trong hệ
thống. Vậy công suất biểu kiến cần tính:
S = (5.5)
Với: Ptổng
: tổng công suất tác dụng của toàn bộ phụ tải
Lưu ý: Chỉ được cộng tổng công suất tác dụng P, tổng công suất
phản kháng Q của các phụ tải, không được cộng công suất biểu kiến S
của các phụ tải với nhau.
Sau khi tính toán được công suất biểu kiến của toàn bộ phụ tải ta tiến
hành chọn dung lượng máy biến áp theo công thức:
SMBA
≥ S (5.6)
1.3. Tính toán dung lượng máy biến áp theo đồ thị phụ tải
Giả sử có đồ thị phụ tải như hình dưới:

59. 56
Hình 5.2. Đồ thị phụ tải
Nhận thấy công suất cực đại Pmax
và hệ số công suất cosϕ của phụ
tải sẽ tính được Smax
để áp dụng các công thức tính toán chọn máy biến áp.
Lưu ý: Đôi khi đồ thị phụ tải sẽ sử dụng công suất biểu kiến S
hoặc thỉnh thoảng dùng công suất phản kháng Q. Cần đọc kỹ đồ thị
để không bị nhầm lẫn.
a) Tính toán theo phương pháp 3%
SMBA
≥ (5.7)
Với: kqtbt
= 1 + 0.3(1 – kđk
) là hệ số quá tải bình thường
Mà kđk
= là hệ số điền kín đồ thị phụ tải
b) Tính toán theo phương pháp quá tải sự cố
SMBA
≥ (5.8)
Với: kqtsc
= 1.3 là hệ số quá tải sự cố
n: số máy biến áp (n ≥ 2)
Thông thường cách tính này dùng để áp dụng cho tải loại 1, loại 2
với số máy biến áp từ 2 máy trở lên. Tải loại 3 số máy biến áp là 1 thì công
thức trên vô nghĩa.
c) Tính toán theo phương pháp đẳng trị (độ chính xác cao)
Thực hiện các bước như sau:
• Bước 1: Chọn ước lượng giá trị máy biến áp Sđm
(nên chọn nhỏ
hơn một tí so với giá trị Smax
của đồ thị phụ tải để tạo thời gian quá tải)

60. 57
• Bước 2: Xác định thời gian
- Non tải: t1
(10 giờ trước hoặc sau khi quá tải)
- Quá tải: t2
(thời gian MBA quá tải)
• Bước 3: Tính các công suất đẳng trị
Sđt1
= (5.9)
Với Si
, ti
là các công suất và thời gian nằm trong khoảng thời gian 10
tiếng trước hoặc sau khi quá tải t1
Sđt2
= (5.10)
Với Sj
, tj
là các công suất và thời gian nằm trong khoảng thời gian
quá tải t2
• Bước 4: Tính hệ số non tải K1
và quá tải K2
K1
= , K2
= (5.11)
Từ K1
và thời gian quá tải, ta tra đồ thị đường cong quá tải cho phép
của hãng máy biến áp phù hợp để tìm hệ số quá tải cho phép K2cp
Hình 5.3. Ví dụ về đường cong quá tải cho phép của máy biến áp ABB,
phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường lắp đặt

61. 58
• Bước 5: So sánh
Nếu K2
< K2cp
→ Chấp nhận công suất máy biến áp đã chọn
Nếu K2
> K2cp
→ Chọn tăng lên công suất máy biến áp ước lượng
ban đầu và tính lại đến khi thỏa điều kiện K2
< K2cp
1. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP
Sau khi có được công suất biểu kiến sau cùng của toàn bộ phụ tải, ta
chọn dung lượng máy biến áp.
Dãy công suất danh định máy biến áp cao thế thông dụng:
25, 32, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000 MVA.
Ngoài ra cũng nên chú ý việc lựa chọn các đặc tính phân biệt các loại
máy biến áp và phương thức lắp đặt cho phù hợp:
- Biến áp dầu, biến áp khô.
- Biến áp 2 cuộn dây, biến áp 3 cuộn dây.
- Phương thức lắp đặt: Trạm treo (thường cho biến áp 1 pha, khối
lượng nhỏ), trạm giàn (trạm chữ H), trạm nền, nhà trạm (công suất lớn),
trạm hợp bộ (tích hợp với các thiết bị đóng cắt, đo lường),...
2. ỨNG DỤNG ETAP CHỌN MÁY BIẾN ÁP
2.1. Thẻ Rating (thông số cơ bản của biến áp)
Sau khi xây dựng được sơ đồ đơn tuyến, ta nháy đúp vào máy biến
áp để tùy chỉnh thông số máy biến áp.

62. 59
Hình 5.4. Giao diện thẻ Rating của máy biến áp
Thông số điện áp (Voltage Rating): ta chọn thông số điện áp vào
cuộn sơ cấp (Prim) và điện áp ra ở cuộn thứ cấp (Sec).
Có thể ở đây ta dùng 3 máy biến áp 1 pha để thay thế máy biến áp 3
pha, thì khi 3 máy 1 pha đấu theo kiểu tam giác, điện áp chính là điện áp
trung bình của 3 máy biến áp 1 pha. Còn khi đấu kiểu hình sao thì điện áp
sẽ là gấp 3 lần (~1.73 lần) điện áp trung bình của 3 máy 1 pha.
Khi có nhiều máy biến áp song song có tỷ số điện áp không bằng
nhau phải chỉnh sửa lại sao cho chúng bằng nhau.
Thông số FLA: chính là dòng điện cuộn sơ cấp và thứ cấp khi đầy
tải (Full Load Ampere). FLA bên trái là khi máy biến áp chạy với công
suất tải nhỏ nhất. Còn FLA bên phải là khi máy biến áp chạy với công suất
cực đại.
Thông số Nominal Bus kV: là thông số điện áp danh định kết nối
với cuộn thứ cấp và sơ cấp của máy biến áp.

63. 60
Hình 5.5. Vùng Power Rating
Thông số công suất (Power Rating): đây là công suất máy biến áp
ta ước lượng trước cho hệ thống.
* Lưu ý rằng công suất ước lượng của máy biến áp phải lớn hơn
hoặc bằng công suất của phụ tải nối vào phía thứ cấp của máy biến áp khi
đầy tải. Nếu nhỏ hơn công suất tải, chương trình sẽ báo lỗi khi chạy mô
phỏng phân bố công suất.
Installation: Là thông số môi trường lắp đặt máy biến áp, bao gồm
độ cao (Alitude) và nhiệt độ môi trường (Ambient Temp)
Hình 5.6. Vùng xét thông số môi trường
Type/Class: là thông số chủng loại và phương thức làm mát máy
biến áp, phụ thuộc vào tiêu chuẩn người dùng lựa chọn ANSI hoặc IEC.
Có các thông số lựa chọn gồm:
Hình 5.7. Vùng chọn đặc tính chủng loại MBA

64. 61
• Loại điện môi (Type) gồm biến áp dầu/khô; phân loại nhỏ hơn của
biến áp dầu/khô (Sub Type);
• Phương thức làm mát máy biến áp (Class) phụ thuộc vào loại điện
môi của máy biến áp và tiêu chuẩn ANSI/IEC
Theo tiêu chuẩn ANSI C57.12, máy biến áp dầu:
Bảng 5.1: Tiêu chuẩn ANSI C57.12, máy biến áp dầu
Theo tiêu chuẩn ANSI máy biến áp khô:
Bảng 5.2: Tiêu chuẩn ANSI C57.12, máy biến áp khô
Theo tiêu chuẩn IEC, máy biến áp dầu:
Bảng 5.3: Tiêu chuẩn IEC, máy biến áp dầu

65. 62
Theo tiêu chuẩn IEC, máy biến áp khô:
Bảng 5.4: Tiêu chuẩn IEC, máy biến áp khô
2.2. Thẻ thông số trở kháng máy biến áp (Impedance)
Hình 5.8. Giao diện thẻ trở kháng máy biến áp
Trở kháng thứ tự thuận và thứ tự không (Positive and Zero
Sequence Impedance): Đây là những thông số trở kháng thứ tự thuận
và thứ tự không trong các cài đặt thông số danh định (đơn vị %) và là
những thông số cơ bản của máy biến áp cùng với dung lượng và mức
điện áp.
Tỷ lệ X/R, R/X: Nhập giá trị này vào để ETAP tính toán trở kháng
của các cuộn dây và có liên hệ với phần trăm trở kháng đã cho trước đó.
%X và %R: Được tính từ phần trăm trở kháng và tỷ lệ X/R, R/X đã
cho trước đó.

66. 63
Nút Typical Z & X/R và nút Typical X/R: Là các nút mà khi
bấm chọn thì ETAP sẽ tự động cho các thông số điển hình dựa theo tiêu
chuẩn ANSI C57.12.10 của Mỹ và Sổ tay Hệ thống Điện Công nghiệp của
Beeman.
2.3. Thẻ nối đất (Grounding)
Hình 5.9. Giao diện thẻ Grounding
Phase Shift (Dịch chuyển pha): Cho phép người dùng dịch chuyển
pha liên quan đến máy biến áp, hiển thị nối đất trong group vector hoặc
cách đấu dây trên sơ đồ đơn tuyến.
• Symbol: Hiển thị ký hiệu tổ đấu dây của biến áp trên sơ đồ đơn
tuyến. Khi người dùng click chọn hiển thị thì sẽ ra kết quả thế này.

67. 64
Hình 5.10. Hiển thị kiểu đấu dây và nối đất của MBA
• Angle: Góc dẫn pha giữa điện áp cao so với điện áp thấp. Ví dụ chọn
giá trị -30o
thì điện áp cao dẫn trước điện áp thấp một góc -30o
hoặc có thể hiểu
là điện áp thấp dẫn trước điện áp cao góc 30o
điện. Vậy góc -30o
tương ứng với
góc 11 giờ trong kim đồng hồ. Đó chính là con số 11 trong dãy “Dyn11”.
Grounding Type (Kiểu nối đất): Đối với kiểu đấu sao, các kiểu nối
đất được liệt kê trong bảng 3.5 sau:
Kiểu nối đất Mô tả
Open (hở) Trung tính không nối đất
Solid (Chất rắn) Nối đất bằng chất rắn, không có điện kháng
đáng kể trong đường nối đất.
Resistor (Điện trở) Sử dụng điện trở nối đất
Reactor (Điện kháng) Sử dụng điện kháng nối đất
Xfmr Reactor Sử dụng nối đất trung tính bằng điện kháng ở
cuộn thứ cấp của biến áp nối đất phụ
Xfmr Resistor Sử dụng nối đất trung tính bằng điện trở ở
cuộn thứ cấp của biến áp nối đất phụ
Bảng 5.5: Các kiểu nối đất

68. 65
2.4. Thẻ định kích thước biến áp (Sizing)
Trước hết, ta chạy sơ đồ đơn tuyến ở chế độ phân bố công suất. Ví
dụ ta thu được kết quả chạy phân bố công suất như sau.
Hình 5.11. Ví dụ ta thu được kết quả chạy phân bố công suất
Để truy cập vào module kích thước biến áp, nháy đúp vào ký hiệu
máy biến áp 2 cuộn dây trên sơ đồ đơn tuyến để truy cập vào trình chỉnh
sửa thông số biến áp. Sau đó click chọn thẻ Sizing.

69. 66
Hình 5.12. Giao diện thẻ Sizing
Transformer Loading: Thể hiện thông số tải mà máy biến áp kết
nối đang chạy, từ đó sử dụng thông số này để định lại dung lượng máy biến
áp cho phù hợp.
MVA: Thể hiện thông số tổng phụ tải đang chạy (khi bấm nút
Operating) hoặc công suất danh định của tải đã kết nối (khi bấm nút
Connected). Đây là thông số quan trọng để tính toán chọn dung lượng máy
biến áp.

70. 67
Hình 5.13. Biểu tượng Study Case Editor
Hình 5.14. Tùy chọn Operating Load & Voltage
Sau đó Click chọn nút Operating thì dữ liệu của máy biến áp sẽ được
cập nhật.

71. 68
Hình 5.15. Công suất thực chế độ Operating
Load Variation: Những yếu tố làm thay đổi phụ tải có thể ảnh hưởng
đến việc tính chọn dung lượng biến áp.
Hình 5.16. Yếu tố phụ tải thay đổi chọn máy biến áp
• Growth Factor là tương lai phát triển của phụ tải. ETAP mặc định
tải vẫn sẽ giữ nguyên trong tương lai nên giá trị sẽ là 100%. Người dùng có
thể nhập tay để thay đổi giá trị này, và sẽ tác động đến việc tính toán dung
lượng máy biến áp.
Result (Kết quả):
Hình 5.17. Kết quả công suất đề nghị của ETAP
Sau khi nhập tất cả các thông số cần thiết, ETAP sẽ tự tính kết quả
và hiển thị bên dưới giao diện của thẻ Sizing. Ta có thể thấy còn 2 vùng
Larger Size và Smaller Size, nếu cần thiết, ETAP sẽ có thể xuất ra các giá
trị lớn hơn và nhỏ hơn giá trị chuẩn đang sử dụng theo các tiêu chuẩn đã
áp dụng (có thể không cần thiết).

72. 69
Chương 6
TỐI ƯU LẮP ĐẶT TỤ BÙ
1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Yêu cầu lắp đặt tụ bù là do quá trình truyền tải điện thì có khoảng
8% đến 10% năng lượng tổn thất trên lưới điện. Chính do hao hụt công
suất mà phần lớn các phụ tải sử dụng năng lượng điện ở hệ số công suất
trễ, gây ra bởi trở kháng của các thiết bị phân phối (như máy biến áp,
đường dây,…). Hầu hết các tải đều có tính cảm nên cần được cung cấp
công suất phản kháng từ lưới điện. Nhưng nhu cầu càng cao thì công
suất phản kháng cao quá mức sẽ tăng tổn thất công suất, giảm điện áp
và tăng chi phí vận hành.
Các tủ tụ điện mắc song song có thể đáp ứng được vấn đề này. Các
vấn đề quy mô, vị trí, phương pháp điều khiển cũng như chi phí vận hành
là các vấn đề cần được tối ưu hóa trong quá trình thiết kế.
1.1. Lợi ích của việc bù công suất phản kháng
Hầu hết các thiết bị sử dụng đều tiêu thụ công suất tác dụng P và
công suất phản kháng Q. Sự tiêu thụ công suất phản kháng này sẽ được
truyền tải trên lưới điện về phía nguồn cung cấp công suất phản kháng. Sự
truyền tải công suất này trên đường dây sẽ làm tổn hao lượng công suất
và làm tang tổn hao điện áp, và cũng làm cho công suất biểu kiến S tăng
lên, dẫn đến chi phí xây dựng đường dây tăng lên. Vì thế việc bù công suất
phản kháng cho lưới điện có các mặt tích cực sau:
• Giảm tổn thất công suất trong mạng điện
Tổn thất công suất trong mạng điện được tính theo công thức:
(6.1)
Như vậy, nếu giảm được lượng công suất phản kháng Q truyền tải
trên đường dây thì sẽ giảm được lượng tổn hao công suất ΔP(Q)
do Q gây ra.
• Giảm tổn thất điện áp trong mạng điện

73. 70
Tổn thất điện áp được xác định theo công thức:
ΔU =
PR QX
U
+
= R
P
U
+
Q
U
X = ΔU(P)
+ ΔU(Q)
(6.2)
Như vậy khi giảm Q thì sẽ giảm được lượng tổn hao điện áp ΔU(Q)
do Q gây ra.
• Tăng khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp
• Khả năng truyền tải của đường dây và máy biến áp phụ thuộc vào
điều kiện phát nóng, tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép của chúng.
Dòng điện chạy trên dây dẫn và máy biến áp được tính như sau:
I =
2 2
3
P Q
U
+
(6.3)
Từ đó cho thấy với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của
đường dây và máy biến áp ( tức là I = const), có thể tăng khả năng truyền
tải của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng mà chúng phải tải đi.
Vì thế khi vẫn giữ nguyên đường dây và máy biến áp, nếu giảm lượng Q
truyền đi thì khả năng truyền tải P của chúng được tăng lên, góp phần ổn
định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát điện,…
1.2. Lý thuyết bù kinh tế
Tụ điện khi dùng trong việc giảm tổn thất điện năng chỉ có lợi khi
khoản tiền tiết kiệm được do hiệu quả giảm tổn thất điện năng được bù vào
vốn đầu tư thiết bị bù sau một khoảng thời gian tiêu chuẩn nhất định, và
sau đó được tiếp tục trong suốt thời gian tuổi thọ của thiết bị. Việc đặt tụ
bù ở đâu, công suất bao nhiêu là kết quả của bài toán kinh tế dựa trên chi
phí tính toán hàng năm nhỏ nhất.
Chi phí khi đặt tụ bù: Gồm vốn đầu tư và chi phí vận hành cho trạm
bù và tổn thất điện năng trong tụ bù. Trong đó vốn đầu tư là thành phần
chủ yếu của tổng chi phí.
Khi đặt tụ bù còn có nguy cơ quá áp khi phụ tải cực tiểu hoặc không
tải và nguy cơ xảy ra cộng hưởng và tự kích thích ở phụ tải. Các nguy cơ
này ảnh hưởng đến vị trí và công suất bù.
Giải bài toán bù công suất là xác định số lượng trạm bù, vị trí đặt của
chúng trên lưới phân phối, công suất bù ở mỗi trạm và chế độ làm việc của

74. 71
tụ bù sao cho đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Nói cách khác là làm sao cho
hàm mục tiêu theo chi phí đạt giá trị nhỏ nhất.
Có hai cách đặt bù:
Cách 1: Bù tập trung ở một số điểm trên trục chính trung áp
Cách 2: Bù phân tán ở các trạm phân phối hạ áp.
Nếu bù theo cách 1, công suất bù có thể lớn, dễ thực hiện việc điều
khiển, giá thành đơn vị bù rẻ, việc vận hành và quản lý dễ dàng. Tuy nhiên
chỉ bù được công suất phản kháng trên đường dây từ lưới điện đến bị trí
bù, còn phần hệ thống bên dưới điểm bù vẫn không có sự thay đổi do tính
cục bộ của hệ số công suất đã nêu trên.
Bù theo cách 2 sẽ giảm được tổn thất công suất và tổn thất điện năng
nhiều hơn vì bù sâu hơn. Nhưng bù quá gần phụ tải sẽ có nguy cơ cộng
hưởng và tự kích thích ở phụ tải cao. Để giảm nguy cơ này phải hạn chế
công suất bù sao cho ở chế độ cực tiểu, công suất bù không lớn hơn yêu
cầu của phụ tải. Nếu bù nhiều hơn thì phải cắt một phần bù ở chế độ cực
tiểu. Để có thể thực hiện hiệu quả phải có hệ thống điều khiển tự động hoặc
điều khiển từ xa, việc này làm tăng thêm chi phí cho trạm bù.
Vì vậy, trước khi lập bài toán bù công suất, người thiết kế phải lựa
chọn trước cách đặt bù và cách điều khiển tụ bù rồi mới lập bài toán để tìm
số lượng trạm bù, vị trí đặt và công suất của mỗi trạm bù.
Hàm mục tiêu của bài toán bù là tổng đại số của các yếu tố chi phí và
lợi ích đã nêu được lượng hóa về một thứ nguyên chung là tiền. Các yếu
tố không thể lượng hóa được và các tiêu chuẩn kỹ thuật thì được thể hiện
bằng các ràng buộc và hạn chế.
Để giải bài toán bù, cần biết rõ cấu trúc của lưới phân phối, đồ thị
phụ tải phản kháng của các trạm phân phối hay ít nhất là biết hệ số sử dụng
công suất phản kháng của chúng. Tiếp theo là biết giá cả và các hệ số kinh
tế khác, loại và đặc tính kỹ thuật, kinh tế của tụ bù. Nếu tính bù theo tăng
trưởng phụ tải thì phải biết hệ số tăng trưởng phụ tải hàng năm.
Mặc dù các phương pháp giải có thể khác nhau nhưng các mô hình
đều có chung hàm mục tiêu là chi phí cho bù nhỏ nhất trên cơ sở đảm bảo
cho các điều kiện kỹ thuật của lưới điện, điện áp trên mọi nút của hệ thống

75. 72
phải nằm trong giới hạn cho phép, nguy cơ mất ổn định điện áp đến mức
thấp nhất và làm sao cho tổn thất công suất thấp nhất.
Lưu ý là bù kinh tế phải dựa trên cơ sở bù kỹ thuật chứ không thể
tách rời. Bù kinh tế chỉ có tác dụng làm tối ưu cho bù kỹ thuật chứ không
thay thế hoàn toàn cho bù kỹ thuật. Nên chỉ có thể kết hợp hai khía cạnh
này thành một thể thống nhất phù hợp mới tạo ra được lợi ích cho hệ thống.
2. TỔNG QUAN CHỨC NĂNG TÍNH TOÁN LẮP ĐẶT TỤ BÙ
CỦA ETAP
Giải pháp lý tưởng là một công cụ có thể hỗ trợ người thiết kế cân
bằng các yếu tố trên và cả xem xét mức độ của phụ tải. Giải pháp này có
thể đưa ra phương án lắp đặt tụ hỗ trợ điện áp và hiệu chỉnh hệ số công
suất, đồng thời giảm thiểu tổng chi phí lắp đặt, vận hành. ETAP đã có hỗ
trợ công cụ như thế, trong module tối ưu vị trí lắp đặt tụ điện (Optimal
Capacitor Placement - OCP).
Như giới thiệu ở tiêu chuẩn IEEE 1036-1992 (Hướng dẫn về ứng
dụng lắp đặt tụ bù năng lượng), mục đích lắp đặt tụ bù bao gồm:
• Hỗ trợ công suất phản kháng.
• Điều chỉnh điện áp.
• Tăng khả năng mang tải của hệ thống.
• Giảm tổn hao công suất.
• Giảm chi phí.
Để lắp đặt tụ bù cần xem xét các yếu tố:
• Công suất cần bù.
• Vị trí lắp đặt.
• Phương thức điều khiển.
• Kiểu mắc tụ (sao hay tam giác).
Module OCP cho phép đặt các tụ điện để hỗ trợ điện áp và hiệu
chỉnh hệ số công suất và giảm thiểu tổng chi phí, và cho phép xem kết
quả nhanh chóng. Phương pháp tính toán chính xác tự động xác định
vị trí và kích thước tụ tối ưu. Các khả năng của module OCP được tóm
tắt dưới đây:

76. 73
• Tính toán, xác định vịt trí, dung lượng tụ bù.
• Giảm chi phí lắp đặt, vận hành.
• Xem xét vấn đề điều chỉnh điện áp và hệ số công suất.
• Đánh giá phương pháp điều khiển tụ điện.
• Cho phép xem tác động của tụ điện lên mạng điện.
Kết quả xuất ra:
• Thuộc tính tụ điện.
• Vị trí và kích thước tụ điện.
• Kết quả lưu lượng cho tải tối đa, trung bình và tối thiểu.
• Công suất các nhánh được giải phóng.
• Tổng hợp chi phí.
2.1. Tổng quan về chế độ tính toán tối ưu tụ bù của ETAP
Thanh công cụ hiện ra khi để chương trình ở chế độ OCP. Các công
cụ trong đó được mô tả như hình dưới đây.
Hình 6.1. Chế độ tính OCP và thanh công cụ
2.2. Chỉnh sửa Study Case của chế độ OCP
Study Case của OCP chứa các biến giải pháp điều khiển. ETAP
cho phép tạo và lưu số lượng trường hợp nghiên cứu không giới hạn
cho từng loại nghiên cứu. Cũng giống như trong các loại nghiên cứu khác, có
thể chuyển đổi giữa các trường hợp nghiên cứu OCP khác nhau.
Hình 6.2. Thanh Study Case

77. 74
2.2.1. Thẻ Info
Thẻ Info trong Study Case của OCP cho phép nhập các tham số
giải pháp chung và thông tin của Study Case của OCP.
Hình 6.3. Giao diện thẻ Info của Study Case
Objective: chọn mục đích đặt tụ điện. Điều này cho phép module
OCP đặt các tụ điện để thực hiện hỗ trợ điện áp, hiệu chỉnh hệ số công suất
hoặc thực hiện cả hai cùng một lúc.
Voltage Support (Hỗ trợ điện áp): Với tùy chọn này được chọn,
module OCP chỉ kiểm tra giới hạn điện áp và đặt tụ điện để đáp ứng giới
hạn điện áp khi giảm thiểu chi phí.
Power Factor Correction (Hiệu chỉnh hệ số công suất): Với
tùy chọn này được chọn, module OCP chỉ kiểm tra giới hạn hệ số công
suất và đặt tụ điện để đáp ứng giới hạn hệ số công suất tải khi giảm
thiểu chi phí.
Both: Với tùy chọn này, module OCP kiểm tra giới hạn điện áp và
giới hạn hệ số công suất tải và đặt tụ điện để đáp ứng giới hạn điện áp và
giới hạn hệ số công suất tải khi giảm thiểu chi phí.

78. 75
General Parameter (Thông số chung): Ta có thể chỉ định các tham
số chi phí và kiểm soát trong nhóm General Parameter.
Source Energy Cost (Chi phí năng lượng nguồn): Nếu chọn
tùy chọn này, chi phí năng lượng tính bằng $/kWh sẽ được tính từ các
nguồn phát.
Average Energy Cost (Chi phí năng lượng trung bình): Nếu
bật tùy chọn này, giá trị chi phí năng lượng trung bình sẽ được sử dụng.
Cost (Giá cả): Nhập giá trị cho chi phí năng lượng trung bình ($/
kWh) trong trường Cost.
Planning Period (Giai đoạn lập kế hoạch): Nhập khoảng thời
gian (năm) cần thiết để có được lợi ích tối đa bằng cách cài đặt các tụ
điện. Module OCP phân tích chi phí, tiết kiệm và lợi nhuận đạt được trong
những năm này.
Interest Rate (Lãi suất): Nhập lãi suất (%/năm) sẽ được sử dụng để
tính chi phí, tiết kiệm và lợi nhuận theo năm.
2.2.2. Thẻ Voltage Constraint
Hình 6.4. Giao diện thẻ Voltage Constraint

79. 76
Global Constraint (khống chế toàn cục): Trong vùng này cho phép
đặt giới hạn khống chế mức điện áp tối thiểu, tối đa trên các bus. Click
chọn ô này rồi đặt giá trị Max/Min. Max/Min. Voltage: Ngưỡng cực đại/
cực tiểu (%) của điện áp trên các bus.
2.2.3. Thẻ Capacitor
Capacitor Info: Cho phép nhập thông tin cụ thể liên quan đến tụ điện
trong nhóm này. Mỗi hàng được đánh số cung cấp xếp hạng, quy mô bộ tụ
và thông tin về giá được sắp xếp từ thấp nhất đến cao nhất. kV cho từng
loại tụ điện.
Max. kV: Mức điện áp định mức tối đa có thể (kV) mà loại tụ này có
thể được sử dụng.
Bank Size (kvar): Lượng công suất cần bù (kVar) cho loại tụ
điện này.
Max#Banks: Số tụ tối đa trong 1 tủ có thể lắp đặt được.
Purchases ($/kVar): Chi phí trên mỗi kVar bù
Install ($); Operating ($/bank Yr): Chi phí lắp đặt; chi phí vận hành
trên mỗi tủ tụ bù trong 1 năm.
Bus Candidates: Hiển thị các bus tiềm năng có thể lắp đặt tụ ở đó.
Hình 6.5. Giao diện thẻ Capacitor

80. 77
Buses: Hiển thị các bus khả dụng. Candidates: Các bus được người
dùng chọn để có thể lắp đặt tụ.
Bus Category:
All Buses Chọn tất cả các bus
HV Buses Các bus có điện áp >1kV
LV Buses Các bus có điện áp ≤ 1kV
HV SWGR Các bus đóng cắt có điện áp > 1kV
LV SWGR/MCC Các bus đóng cắt/có MCC (Khởi động từ – Mo-
tor Control Center), điện áp ≤ 1kV
2.3. Phương thức tính toán
Hàm mục tiêu của OCP
Mục tiêu của vị trí tụ điện tối ưu là để giảm thiểu chi phí của hệ
thống. Chi phí này được đo bằng bốn cách:
• Chi phí lắp đặt tụ điện cố định.
• Chi phí mua tụ điện.
• Chi phí vận hành ngân hàng tụ điện (bảo trì và khấu hao).
• Chi phí tổn thất điện năng thực sự.
Chi phí có thể được biểu diễn dưới dạng toán học như sau:
Hàm chi phí cực tiểu
( )
1 0 1 1 2 2 1
N M
i i i ci i i i j Load j
C = =
= ∑ + + + ∑
x C Q C B C T C T P
(6.4)
Trong đó:
N: số bus tiềm năng có thể lắp đặt tụ (Bus Candidates).
xi
: số tụ lắp đặt ở bus thứ i.
C0i
: Chi phí lắp đặt.
Qci
: Công suất bù của tụ (kVar).
C1i
: Chi phí cho mỗi kVar của tụ.
Bi
: số tụ trong 1 bộ tụ bù.
C2i
: chi phí vận hành mỗi tủ tụ/năm.
T: thời gian thực hiện quy hoạch.
C2
: Chi phí cho mỗi kWh.

81. 78
j: Mức tải (cực tiểu, trung bình, cực đại).
M: số mức tải hoạt động.
Tj
: thời gian hoạt động của mỗi mức tải j.
P Load j
: Tổng hao hụt của hệ thống ở mức tải j.
Mức khống chế: Các mức khống chế chính cho OCP là để đáp ứng
các khống chế về dòng tải. Ngoài ra, tất cả các cường độ điện áp của bus
tải (PQ) phải nằm trong các thanh dưới và trên. Hệ số công suất tải (PF)
phải lớn hơn mức tối thiểu. Nó có thể là một mức hệ số công suất tối đa.
Mức khống chế có thể được biểu diễn dạng toán học như sau:
Vmin
≤ V ≤ Vmax
, PFmin
≤ PF ≤ PFmax
(6.5)
3. VÍ DỤ - ÁP DỤNG MÔ PHỎNG ETAP
Xây dựng sơ đồ đơn tuyến sau:
- Thiết lập thông số các phần tử trên sơ đồ đơn tuyến.
- Sau khi thiết lập đầy đủ các thông số trên sơ đồ đơn tuyến ta chỉnh
sửa ở Study Case của OCP như sau:
- Thẻ Info: Chọn chế độ tính toán Voltage Support (hỗ trợ cải thiện
chất lượng điện áp),
Hình 6.6. Sơ đồ đơn tuyến

82. 79
Nhập các thông số chi phí ở General Parameter.
- Thẻ Voltage Constraint: Nhập giới hạn max và min điện áp trên
hệ thống. Sau đó chọn tất cả các bus tiềm năng đưa vào khung Individual
Constraint, điều chỉnh giới hạn điện áp trên các bus đó.
Hình 6.7. Thẻ Info và các thông số yêu cầu
Hình 6.8. Thẻ Voltage Constraint

83. 80
Thẻ Capacitor: Chọn loại tụ đầu tiên trong bảng. Bên dưới chọn tất
cả các bus có tiềm năng được xét đặt tụ bù ở đó và Add qua khung Candi-
dates. Phần thiết lập thông số đã hoàn tất.
Hình 6.9 Thẻ Capacitor
Chạy kết quả tính toán: Nhấp vào biểu tượng chạy chế độ trên
toolbar của OCP, ta được kết quả như hình:
Hình 6.10. Kết quả tính toán

84. 81
Những khu vực nào cần đặt tụ bù và thông số bù như thế nào sẽ được
ghi tại thanh cái cần bù. Ví dụ: Ở bus 2: Tổng bộ tụ bù là 2, công suất phản
kháng bù là 756.51kVar, dòng điện tụ làm việc là 20.42A, điện áp định
mức là 22kV, mỗi bộ tụ có dung lượng bù là 400 kVar.
Sau khi gắn các tụ bù đúng yêu cầu thì đã thỏa mãn được bài toán,
hệ thống sẽ báo lỗi nếu tiếp tục nhấn chạy tính toán tụ bù.
Xuất kết quả:
Hình 6.11. Xuất kết quả tính toán

85. 82
Chương 7
PHỐI HỢPVÀ BẢO VỆ QUÁ DÒNG MẠNG ĐIỆN
1. PHỐI HỢP BẢO VỆ CÁC RƠ LE QUÁ DÒNG
Trên đường dây, khi có các thiết bị bảo vệ mà vùng bảo vệ riêng biệt
nhau thì không cần xét đến phối hợp bảo vệ. Còn nếu có các vùng bảo vệ
chồng lấn lên nhau thì cần xem xét phối hợp bảo vệ để đảm bảo tác động
có chọn lọc.
1.1. Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (chức năng 50 hay 50N)
Hình 7.1. Vùng bảo vệ của các bảo vệ cắt nhanh
Rơ le R1, R2 với Kat
=1.2
Để đảm bảo tính chọn lọc, bảo vệ cắt nhanh của rơ le R1 và R2, hay
vùng bảo vệ của chúng không trùng lắp nhau khi hệ số an toàn là 1.2.
Vùng bảo vệ cắt nhanh của rơ le R1 là đoạn 1P. Còn vùng bảo vệ cắt
nhanh của rơ le R2 là đoạn 2Q.
Hai vùng bảo vệ này không giao nhau nên phối hợp bảo vệ giữa rơ le
R1 và R2 là không cần thiết. Nhờ đó mà thời gian chỉnh định cho rơ le R1
và R2 có thể rất bé và độc lập nhau. Tuy nhiên chúng có vùng chết tồn tại:
Vùng chết của rơ le R1 là đoạn P2, còn vùng chết của rơ le R2 là đoạn Q3.
Phân tích các trường hợp sự cố khác nhau:
Khi sự cố xảy ra tại Fx
trên đoạn 1P hay tại Fy
trên đoạn 2Q thì bảo
vệ cắt nhanh của rơ le R1, R2 sẽ cắt nhanh tương ứng với thời gian tR1
và
tR2
để cô lập sự cố.

86. 83
a) Thời gian cắt nhanh của rơ le R1 b) Thời gian cắt nhanh của rơ le R2
Hình 7.2. Thời gian cắt nhanh của rơ le R1&R2
Khi sự cố xảy ra tại Fm
trên đoạn P2 hay tại Fn
trên đoạn Q3 thì bảo
vệ cắt nhanh của R1, R2 không thể tác động vì nằm ở vùng chết của chúng.
a) Rơ le R1 không tác động b) Rơ le R2 không tác động
Hình 7.2. Rơ le R1&R2 không tác động
Nếu rơ le R1 và R2 có hệ số an toàn nhỏ hơn hoặc bằng 1 thì vùng
bảo vệ của chúng sẽ trùng lắp. Cho nên, phối hợp thời gian giữa chúng
phải được thực hiện. Điều này làm mất đi tính tác động nhanh của bảo vệ
cắt nhanh.
Phân tích trường hợp sự cố xảy ra tại Fx
trên đoạn 2P. Nếu cả hai bảo
vệ cắt nhanh của R1 và R2 đều chỉnh tác động tức thời thì chúng cùng cắt.
Điều này làm mất điện cả đường dây 12 và 23.

87. 84
Hình 7.3. Vùng bảo vệ của các chức năng bảo vệ
cắt nhanh với Kat
<1
a) Rơ le R1 và R2 không phối hợp
thời gian
b) Rơ le R1 và R2 không Phối hợp
thời gian
Hình 7.4. Rơ le R1 và R2 không phối hợp thời gian
Khắc phục bằng cách phối hợp thời gian nhưng điều này làm mất đi
tính cắt nhanh của các bảo vệ cắt nhanh của rơ le R1 và R2. Cách khác là
dùng thêm chức năng tự đóng lại của rơ le R1.
1.2. Bảo vệ quá dòng điện cực đại (chức năng 51 hay 51N)
Bảo vệ quá dòng điện cực đại của rơ le R1 và rơ le R2 có vùng bảo vệ
rất rộng nên vùng bảo vệ của chúng bị trùng lắp nhau như hình 7.4 Chính
vì vậy mà phối hợp thời gian giữa chúng là cần thiết. Như đã biết, đặc tính
của bảo vệ quá dòng điện cực đại có thể chọn đặc tính độc lập hay đặc tính
phụ thuộc.

88. 85
Hình 7.5. Vùng bảo vệ quá dòng điện cực đại
1.2.1. Phối hợp thời gian các đặc tính độc lập
Phối hợp thời gian các đặc tính độc lập là đơn giản có dạng bậc thang
(bậc thời gian) nhưng khuyết điểm lớn nhất của nó là các rơ le càng gần nguồn
thì thời gian tác động càng lớn. Điều này có thể gây ảnh hưởng đến những thiết
bị khác trên mạng điện vì dòng sự cố lớn nhưng thời gian cắt rất lớn.
Bậc thời gian là thời gian cực tiểu đảm bảo được tính chọn lọc cho
hai rơ le liền kề nhau nói riêng và hai thiết bị bảo vệ liền kề nhau nói
chung. Nghĩa là khi có sự cố xảy ra tại Fx trên dường dây 23 như hình 7.6
thì rơ le R2 phải chắc chắn tác động trước rơ le R1.
Δt = tR1
– tR2
(7.1)
Với: tR1
và tR2
lần lượt là thời gian tác động của rơ le R1, R2. Δt là
bậc thời gian.
Hình 7.6. Bậc thời gian trong phối hợp bảo vệ