Giáo trình Mạng điện nông nghiệp - Chương 6: Độ lệch điện áp và tổn thất điện áp cho phép

 86 
Ch−ơng 6 
Độ lệch điện áp vμ tổn thất điện áp cho phép 
 Ch−ơng này trình bày các ph−ơng pháp xác định tổn thất điện áp cho phép ( ΔUcp ) 
dựa vào độ lệch điện áp cho phép và thành phần thiết bị trong hệ thống điện, giúp việc tính 
toán tiết diện dây dẫn hợp lý, đảm bảo chất l−ợng điện và kinh tế nhất. 
Đ 6-1. Độ lệch điện áp vμ ảnh h−ởng tới sự lμm việc của thụ điện 
 Phụ tải điện luôn luôn thay đổi theo thời gian. Vì vậy tổn thất điện áp trên đ−ờng 
dây và điện áp tại thụ điện cũng thay đổi theo. Sự thay đổi có tính chất th−ờng xuyên liên 
tục của điện áp tại một điểm so với điện áp định mức gọi là độ lệch điện áp ( ký hiệu là 
ΔV). Độ lệch điện áp là hiệu đại số của điện áp tại điểm đã cho trong chế độ đã cho so với 
điện áp định mức của mạng. Độ lệch điện áp có thể 
tính bằng Vôn hay biểu thị theo % so với điện áp 
định mức. 
 ΔV = U - Udm 
 ΔV% = 100100
dm
dm
dm U
UU
U
V −=Δ 
Xét một đoạn đ−ờng dây AB nh− hình 6-1 
Độ lệch điện áp tại đầu đ−ờng dây ( điểm A ) và cuối ( điểm B ) của đ−ờng dây phụ tải phân 
bố đều và tiết diện không đổi ( hình 6-1 ) có giá trị là: 
 ΔVA = UA - Udm ( 6-1 ) 
 ΔVB = UB - Udm ( 6-2 ) 
 UA, UB - Là điện áp tại điểm A và điểm B ( V ); 
 Udm - là điện áp định mức của mạng điện ( V ). 
 ΔVA - ΔVB = ( UA - Udm ) - ( UB - Udm ) = UA - UB = ΔUAB ( 6-3 ) 
Nh− vậy, tổn thất điện áp chính bằng hiệu số giữa độ lệch điện áp của điểm đầu và 
cuối đ−ờng dây. 
Thực tế vận hành cho thấy, phụ tải cực đại ( Smax ) chỉ xảy ra trong một số giờ không 
lớn lắm hàng năm còn phụ tải cực tiểu ( Smin ) chiếm số giờ khá lớn nh−ng ít khi giảm quá 
25% phụ tải cực đại ( Smin ≥ 25%Smax ). Tuy nhiên trong thiết kế và quy hoạch, nếu có điều 
kiện cần xác định chính xác các giá trị Smax và Smin căn cứ vào đồ thị phụ tải thu thập đ−ợc, 
có nh− vậy việc tính toán hao tổn điện áp cho phép mới chính xác. Trong tính toán mạng 
điện, khi không có đồ thị tải, ng−ời ta th−ờng căn cứ vào 2 tr−ờng hợp là 100% Smax và 25% 
Smax. Theo " quy phạm trang bị điện " để cho thiết bị làm việc bình th−ờng thì điện áp trên 
các cực thụ điện đ−ợc quy định nh− sau: 
Mạng cung cấp cho các động cơ điện trong XNCN 
-5% ≤ ΔV ≤ + 10% 
Mạng chiếu sáng cho các XNCN và chiếu sáng công cộng 
-2,5% ≤ ΔV ≤ + 5% 
 ΔVA
 A UH B
 -ΔVB
Hình 6-1. Độ lệch điện áp trên đ−ờng 
dây 
 87 
Mạng cung cấp cho cácthiết bị điện ở thành phố, xí nghiệp 
-5% ≤ ΔV ≤ + 5% 
Mạng điện cung cấp cho các XN nông nghiệp và nông thôn 
 -7,5% ≤ ΔV ≤ + 7,5% 
Nh− vậy, đối với mạng điện nông nghiệp thì độ lệch điện áp không tăng quá +7,5% 
khi Smin và không giảm quá -7,5% khi Smax so với Udm. 
Khi tải cực đại tổn thất điện áp lớn nhất đối với những thụ điện ở cuối đ−ờng dây, 
nghĩa là độ lệch điện áp ở thụ điện xa nhất (điểm B) là thấp nhất, theo quy phạm thì: 
 ΔVCP100 ≥ - 7,5% Udm ( 6-4 ) 
 Khi tải cực tiểu ( 25% Smax ) điện áp ở các thụ điện gần nhất (nh− điểm A gần thanh 
cái trạm) có thể v−ợt quá Udm, theo quy phạm thì: 
 ΔVCP25 ≤ +7,5% Udm ( 6-5 ) 
 ΔVCP100 và ΔVCP25 - là độ lệch điện áp cho phép khi tải max và min. 
 Độ lệch điện áp có ảnh h−ởng rất lớn đến sự làm việc của thụ điện. Nhạy cảm nhất 
là đèn chiếu sáng. Đối với đèn sợi đốt khi tăng giảm ± 1% Udm thì thay đổi công suất là ± 
1,5%, quang thông ± 3,4%, c−ờng độ sáng ±1,8% và thời gian sử dụng là ±1,3 %. Khi điện 
áp tăng quá 5% Udm thì thời gian sử dụng của đèn giảm đến 3 lần còn khi U giảm 5%Udm thì 
quang thông giảm 17,5%. Đèn huỳnh quang chịu ảnh h−ởng của ΔV ít hơn so với đèn sợi 
đốt. Trung bình Udm thay đổi ±1% thì quang thông thay đổi ± 1% và c−ờng độ sáng thay đổi 
±0,5%. Khi U giảm còn 93,9%Udm thì việc mồi đèn đã gặp khó khăn. Những dụng cụ đốt 
nóng nh− lò s−ởi, bếp điện... có công suất tỷ lệ với bình ph−ơng của thay đổi điện áp nh−ng 
ít ảnh h−ởng đến sinh hoạt. Đặc biệt, mô men quay động cơ tỷ lệ thuận với bình ph−ơng U 
cho lên nếu U giảm quá động cơ có thể không khởi động đ−ợc. Vì vậy mạng điện phải đ−ợc 
tính toán sao cho ΔV ở các cực thụ điện nằm trong giới hạn cho phép. 
Đ 6-2. ảnh h−ởng của các thiết bị điện tới độ lệch điện áp 
 Khi có sự thay đổi điện áp ở các thiết bị điện nh− máy phát điện, máy biến áp tăng 
hạ áp, đ−ờng dây thì độ lệch điện áp ở thụ điện (ΔVtđ ) cũng thay đổi theo. 
 1. ảnh h−ởng của máy phát điện 
 Phần lớn máy phát điện của các trạm phát điện đều có cơ cấu tự động điều chỉnh 
điện áp. Điện áp trên cực của máy phát điện th−ờng đ−ợc giữ không đổi và cao hơn điện áp 
định mức ( Udm ) của mạng là 5% cả khi tải max và tải min. 
 Độ lệch điện áp của máy phát điện có giá trị là: 
 ΔVmp100 = ΔVmp25 = +5% ( 6-6) 
 2. Thanh cái của trạm biến áp cung cấp 
 Phần lớn thụ điện nông nghiệp đ−ợc cung cấp từ trạm biến áp trung gian 35/10 kV, 
110/35/10(6) kV hoặc các trạm trung gian mới xây dựng với cấp điện áp 110/22 kV, 
220/110/22 kV. Các máy biến áp này th−ờng đ−ợc chế tạo với dải điều chỉnh rất rộng, kèm 
theo các máy biến áp công suất lớn có bộ phận điều áp d−ới tải, trên thanh cái thứ cấp của 
trạm biến áp có điều chỉnh điện áp khi phụ tải thay đổi. 
 88 
 Đối với máy biến áp có bộ chuyển đổi đầu phân áp cố định, th−ờng đ−ợc sản xuất 
ngoài một đầu chính còn có 4 đầu phân áp phụ, đầu chính có điện áp bằng định mức của 
cuộn sơ cấp, khi dùng các đầu phụ thì hệ số biến áp sẽ thay đổi khác hệ số biến áp định mức 
là + 5%, + 2,5%, -2,5%, - 5%. Điện áp định mức của cuộn thứ cấp sẽ cao hơn điện áp định 
mức của mạng là 5% với máy có UK% < 7,5% và bằng 10% với máy có UK% ≥ 7,5%. Với 
loại máy biến áp này, ng−ời ta không điều chỉnh điện áp liên tục theo các chế độ của phụ tải 
trong ngày mà th−ờng điều chỉnh một lần theo mùa để điều áp. 
Đối với máy biến áp điều áp d−ới tải, tại thanh cái thứ cấp 6, 10, 15,22 kV 
- Chế độ điều chỉnh cao: 
 Tải cực đại ΔVtc100 = 5% ( 6-7 ) 
 Tải cực tiểu ΔVtc25 = 0% ( 6-8 ) 
 Khi sự cố duy trì điện áp: 0 ≤ ΔVTC ≤ 5% 
- Chế độ điều chỉnh thấp +2,5% ≤ ΔVTC ≤ 7,5% 
 Tải cực đại ΔVtc100 ≥ + 2,5% 
 Tải cực tiểu ΔVtc25 ≤ + 7,5% 
Khi sự cố: ΔVTC ≥ -2,5% 
ở các trạm biến áp khu vục dải điều chỉnh nấc của các máy biến áp th−ờng rất rộng, 
có thể từ - 17,5% đến + 17,5%, sự thay đổi độ lệch giữa các nấc cũng tuỳ thuộc nhà sản 
xuất, có thể từ 1,5%, 1,78%, 2,5%  −u điểm của máy điều áp d−ới tải là không cần cắt 
điểntong quá trình điều chỉnh điện áp và duy trì điện áp ở phía phụ tải một điện áp gần bằng 
điện áp định mức trong tất cả các tr−ờng hợp: sự cố, tải cực đại, cực tiểuvà việc điều 
chỉnh các đầu phân áp có thể bằng tay, tự động điều khiển hay điều khiển từ xa. Khi xác 
định hao tổn điện áp trong mạng, cần căn cứ vào chế độ vận hành cụ thể của trạm. 
 3. Dây dẫn của đ−ờng dây trên không 
 Tổn thất điện áp tính toán theo chế độ tải cực đại đã tính ở ch−ơng tr−ớc. Vìấho tổn 
điện áp gần nh− tỷ lệ với phụ tải nên khi tải cực tiểu, tổn thất điện áp đ−ợc lấy bằng 25% 
hao tổn điện áp khi tải cực đại: 
 ΔUđd25 = 0,25 ΔUđd100 ( 6-10 ) 
 4. ảnh h−ởng của máy biến áp tiêu thụ 
 Khi có phụ tải là It, tổn thất điện áp trong máy biến áp là: 
 ΔUBA = √3 It ( RB cosϕ + XB sinϕ ) ( 6-11 ) 
 Với RB = 
dm
dma
S
Uu
100
% 2 ; ( 6-12) 
 XB = 
dm
dmP
S
Uu
100
% 2 (6-13) 
Các thành phần điện áp ngắn mạch tác dụng và phản kháng có giá trị là: 
 %100
3
= %u a K
dm
K
dm
Bdm P
S
P
U
RI Δ=Δ= ( 6-14 ) 
 up% = 
22 %)(%)( ak uu − (6-15 ) 
Các thành phần ΔPk (kW), uk% cho tromg lý lịch máy theo công suất định mức của 
máy biến áp Sdm, thay vào ta có 
 89 
ΔUBA = √3 It (
dm
dma
S
Uu
100
% 2 cosϕ + 
dm
dmP
S
Uu
100
% 2 sinϕ ) ( 6-16 ) 
 ΔUBA = Udm
sm
t
S
S
.100
( ua% cosϕ + up% sinϕ ) (V) ( 6-17 ) 
 ΔU%BA = 100
dm
BA
U
UΔ
 ΔU%BA = 
dm
t
S
S ( ua% cosϕ + up% sinϕ ) % ( 6-18 ) 
 Khi không có số liệu chính xác của máy biến áp thì hao tổn trong máy biến áp 
th−ờng lấy bằng 4%. 
 Trong máy biến áp tiêu thụ, ngoài tổn thất còn có độ gia điện áp. Khi chế tạo MBA, 
ngoài nấc chính 0 th−ờng có thêm 2 đầu phân áp +5% và -5%. Khi sử dụng nấc chính (nấc 
0), cuộn thứ cấp của máy biến áp đ−ợc chế tạo có độ gia không đổi là 5%, nếu điều chỉnh 
kết hợp với các nấc thì tuỳ theo cách đặt nấc điều chỉnh mà độ gia là 0%, 5% hay 10% (nấc 
-5% thì độ gia là 10%, nấc 0 là +5% và nấc +5% là 0%). 
 Đ 6-3. Phân chia tổn thất điện áp cho phép giữa mạng điện 
cao áp vμ hạ áp 
 Bằng cách chọn độ gia điện áp của các máy biến áp một cách hợp lý và lập bảng độ 
lệch điện áp, ta xác định đ−ợc hao tổn điện áp cho phép. Trong nhiều tr−ờng hợp giá trị này 
là tổng của cả mạng cao và hạ áp. Việc phân chia hao tổn điện áp cho phép giữa mạng cao 
và hạ áp là một bài toán phức tạp và phụ thuộc nhiều yếu tố. Phần lớn các mạng điện việc 
phân chia chúng đ−ợc tính toán một cách cụ thể. Cơ sở để phân chia là dựa vào điều kiện 
kinh tế. 
 Giả sử một đ−ờng dây cao áp chiều dài Lc cung cấp cho k tuyến dây hạ áp, chiều dài 
một tuyến là Lh ( hình 6-6 ) 
Hình 6-6. 
Sơ đồ mạng điện 
có 2 cấp điện áp 
Thể tích của kim loại làm dây dẫn là: 
 V = F.L = 
%
100.cos3.cos3 22
acpdmacp UU
LI
U
LI
Δ=Δ γ
ϕ
γ
ϕ
 ( 6-19 ) 
 Dùng chỉ số c - cho mạng cao áp và h - cho mạng hạ áp. Khi coi hai mạng cao và hạ 
áp cùng sử dụng một loại vật liệu (nhôm) và hệ số cosϕ nh− nhau, tổng thể tích kim loại cho 
mạng cao áp và hạ áp là: 
 V = Vc + Vh = 
hah
hhh
cahacp
ccc
UU
LIn
k
UUU
LIn
%
1003
%)%(
1003 22
Δ+Δ−Δ γγ ( 6 - 20 ) 
 nc và nh - là số dây dẫn của mạng cao áp và hạ áp; 
 k - là số tuyến dây của mạng điện hạ áp; 
 K
Lc Lh
 2
 1
 90 
 ΔUacp% và ΔUah% - là tổn thất điện áp cho phép tác dụng tổng cộng và hạ áp: 
ΔUac% = ΔUacp% - ΔUah%; 
 Ic và Ih - là dòng điện cao và hạ áp. 
 LC , Lh là chiều dài đ−ờng dây cao áp và chiều dài trung bình các tuyến hạ áp 
 Cơ sở phân chia ΔUacp là chi phí kim loại cực tiểu. Lấy đạo hàm V theo ΔUah% và cho 
bằng không đ−ợc: 
 0
%)(
3100
.
%)%(
3100
2
2
2
2
=Δ+Δ−Δ− hah
hh
h
cahacp
cc
c UU
LInk
UUU
LIn γγ 
 suy ra: 
chh
hcc
h
c
ah
ac
UIKn
UIn
L
L
U
U =Δ
Δ
%
%
 ( 6-21 ) 
 Nếu 
c
h
h
c
U
U
KI
I = thì 
h
c
hc
ch
ah
ac
n
n
LU
LU
U
U =Δ
Δ
%
%
 ( 6-22 ) 
 Để tìm ΔUac và ΔUah ta giải hệ ph−ơng trình: 
⎪⎩
⎪⎨
⎧
=Δ
Δ
Δ=Δ+Δ
h
c
hc
ch
ah
ac
acpahac
n
n
LU
LU
U
U
UUU
 ( 6-23 ) 
 hay 
⎪⎩
⎪⎨
⎧
=Δ−Δ
Δ−Δ
Δ=Δ+Δ ∑
h
c
hc
ch
pHcpH
pCcpC
cpcpHcpC
n
n
LU
LU
UU
UU
UUU
 với ΔUp = 
dmU
lQx ∑ ..0 = x0 3 Σ Ip.l 
Xác định giá trị của ΔUp đối với l−ới cao và hạ áp bằng cách lấy một giá trị gần 
đúng của x0 để tính. Đối với l−ới hạ áp lấy x0 = 0,32 - 0,34 Ω/km, l−ới 6, 10kV lấy x0 = 0,36 
- 0,37 Ω/km, l−ới 15 kV lấy x0 = 0,38 - 0,39 Ω/km, l−ới 22 kV lấy x0 = 0,39 - 0,4 Ω/km, 
l−ới 35 kV lấy x0 = 0,4 - 0,41 Ω/km, l−ới 110 kV lấy x0 = 0,41 - 0,42 Ω/km. Tr−ờng hợp 
đ−ờng dây có nhiều tuyến thì tính cho tuyến có giá trị ΔUp lớn nhất. 
Để thuận tiện tính toán, gần đúng ng−ời ta coi biểu thức (6 - 23) trên đ−ợc tính với 
chính hao tổn điện áp cho phép của mạng cao và hạ áp. 
Chú ý: 
 1. Khi phụ tải của đ−ờng dây hạ áp phân bố đều thì đoạn cuối tiết diện dây dẫn có 
thể giảm đi. Tính trung bình chiều dài Lh giảm đi √2 lần ta có: 
h
c
hc
ch
ah
ac
n
n
LU
LU
U
U 2=Δ
Δ
 ( 6-24 ) 
 2. Đối với đ−ờng dây phân nhánh 
 Sự phân chia ΔUacp cần phải có các b−ớc tính toán tỷ mỷ và rất phức tạp. Để đơn giản 
ta lấy chiều dài đ−ờng dây bằng chiều dài trung bình ( LTB ) và có: 
 91 
h
c
hTBc
cTBh
ah
ac
n
n
LU
LU
U
U =Δ
Δ
 ( 6-25 ) 
 3. Đối với mạng điện trong nhà 
 Nếu chiều dài ngắn thì F chọn theo ph−ơng pháp đốt nóng. Nếu mạng điện khá dài 
thì phải phân chia ΔUcp giữa đ−ờng dây ngoài trời và đ−ờng dây trong nhà một lần nữa. Bài 
toán trở lên rất phức tạp vì phụ tải phân tán thành một pha. Trong tr−ờng hợp phụ tải 3 pha 
phân bố đều đến cuối đ−ờng dây trong nhà thì ΔUcp phân chia cho đ−ờng dây ngoài trời và 
trong nhà tỷ lệ nghịch với chiều dài mỗi đ−ờng dây. 
 Việc xác định chính xác ΔUcp theo ΔV cho phép tận dụng hết khả năng truyền đạt 
của " Quy trình trang bị điện". Nhờ đó mạng điện đ−ợc xây dựng với chi phí kim loại ít 
nhất. Với tầm quan trọng nh− thế nhất thiết phải xác định ΔUcp. Chính bằng ph−ơng pháp 
này mà khi tính toán mạng điện không bị hạn chế bởi các giá trị −ớc chừng cuả hệ thống có 
các cấp điện áp khác nhau. 
Đ 6-4. Tổn thất điện áp cho phép của mạng đ−ợc cấp điện từ trạm 
phát điện nhỏ 
 Đây là mô hình của trạm thuỷ điện nhỏ hoặc trạm phat công suất nhỏ cung cấp cho 
nhóm phụ tải công suất không lớn, một nông tr−ờng, hợp tác xã hay các hộ tiêu thụ vùng 
sâu, vùng xa. Nó thích hợp với điện khí hoá nông thôn ở vùng núi không có l−ới điện quốc 
gia. 
 1. Tổn thất điện áp cho phép của mạng điện từ trạm phát điện nhỏ tới đ−ờng dây 
hạ áp 
Hình 6-2. 
Trạm phát điện nhỏ với 
mạng điện hạ áp 
 Hao tổn điện áp cho phép đ−ợc xác định trên cơ sở độ lệch điện áp cho phép tại thụ 
điện và các thành phần thiết bị cấu trúc nên hệ thống điện. Giới hạn độ lệch điện áp tại thụ 
điện, duy trì cho thiết bị làm việc với một chất l−ợng điện đảm bảo đ−ợc quy định trong 
"Quy trình trang bị điện"gọi là độ lệch điện áp cho phép. Khi thành lập bảng độ lệch điện áp 
cần căn cứ vào tính chất của thụ điện trong mạng ( XNCN, đô thị, mạng chiếu sáng, phụ tải 
điện nông nghiệp ) mà lựa chọn giá trị cho phù hợp. Trong phạm vi của giáo trình này, ta 
chỉ xét đối với mạng điện nông nghiệp có độ lệch điện áp cho phép đ−ợc quy định trong 
giới hạn -7,5% ≤ ΔVTĐ ≤ + 7,5%, khi tính với các mạng điện khác cần căn cứ vào độ lệch 
điện áp cho phép đã quy định. Hao tổn điện áp cho phép đ−ợc xét với chế độ tải cực đại, 
tính cho điểm B là phụ tải xa nhất, ứng với tải cực đại (100% tải) có độ lệch điện áp theo 
quy phạm không đ−ợc v−ợt quá -7,5%. Khi tải cực tiểu, ứng với các chế độ điều chỉnh đã 
lựa chọn của thiết bị điện trong hệ thống, cần kiểm tra với các thụ điện gần nhất (điểm A 
khi 25% tải) xem độ lệch điện áp có v−ợt quá giá trị cho phép hay không (với mạng nông 
nghiệp, quy định không v−ợt quá + 7,5%). Để thuận tiện cho việc xác định hao tổn điện áp 
cho phép, ng−ời ta tiến hành lập bảng độ lệch điện áp. Giả sử điện áp trên thanh cái của máy 
biến áp đ−ợc duy trì không đổi theo các chế độ tải ΔV100TC = ΔV25TC = 5% (giá trị này đ−ợc 
 A Đ D 0,4 KV B
Thụ điện gần Thụ điện xa 
 92 
xác định dựa vào chế độ làm việc của máy phát điện, khi thiết kế hoặc quy hoạch cần căn cứ 
vào chế độ vận hành cụ thể của máy phát). 
Bảng 6-1. Tổn thất điện áp cho phép và độ lệch điện áp của mạng điện ( Hình 6-2 ). 
Thành phần thiết bị điện Phụ tải 100% ( thụ 
điện xa nhất) 
Phụ tải 25% ( thụ 
điện gần nhất) 
Máy phát điện : ΔVTC +5 +5 
Đ−ờng dây o,4 kV : [ΔUcp] ( +12,5 ) 0 
Độ lệch U cho phép tại thụ điện ΔVTD - 7,5 +5 ≤ [ΔVcp] 
 a. Xác định tổn thất điện áp cho phép [ ΔUcp ] ở phụ tải xa ( điểm B ) khi Smax: 
 ΔV100TC = +5%; độ lệch cho phép tại B: ΔVTĐ100 = -7,5% 
 [ ΔUcp ] = ΔVTC100 - ΔVTĐ100 = +5 - (-7,5) = + 12,5% 
 b. Kiểm tra độ lệch điện áp ở thụ điện gần ( điểm A ) khi tải cự tiểu và so sánh với giá 
trị độ lệch điện áp cho phép là ΔVTĐ25 = + 7,5%, khi đó hao tổn điện áp trên đ−ờng dây 0,4 
kV tính cho điểm A bằng không. 
 ΔVTC25 = 5%; ΔUA25 = 0% 
 ΔVA25 = ΔVTĐ25 - ΔUA25 = +5 - 0 = 5% ≤ [ΔVA] = 7,5%. 
 Kết quả tính toán thể hiện trong bảng 6-1: ... n 2- 10), xác định độ lệch điện áp tại điểm đấu và thay vào bảng để tính 
đ−ợc hao tổn điện áp cho phép trên đ−ờng dây 0,4 kV. 
 2. Tổn thất điện áp cho phép của mạng điện cung cấp từ trạm biến áp khu vực 
110/35 kV hay từ nhánh đ−ờng dây 35 kV tới thụ điện hạ áp 
 Đối với mạng này, ta cần xác định hao tổn điện áp cho phép trên các đoạn đ−ờng 
dây 35, 10, 0,4 kV. Xét tr−ờng hợp mạng điện đ−ợc đấu trực tiếp từ thanh cái 110/35 kV, 
trạm 10 kV gần nhất đ−ợc đấu ngay thanh cái trạm 35/10 kV, chiều dài đ−ờng dây 35 kV là 
30 km, chiều dài đ−ờng 10 kV là 15 km và chiều dài trung bình đ−ờng hạ áp là 0,8 km. L−ới 
hạ áp, cần xác định hao tổn điện áp cho phép của trạm xa nhất và gần nhất. 
Sơ đồ tính toán thể hiện trên hình 6-6 
Để xác định đ−ợc hao tổn điện áp cho phép trên các tuyến, ta cần xem xét chế độ 
vận hành cụ thể của các trạm biến áp. Giả sử trong chế độ vận hành, máy biến áp 110/35 có 
điều áp d−ới tải và vận hành ở yêu cầu cao, độ lệch điện áp tại thanh cái 35 kV có thể tự 
động điều chỉnh và duy trì: ΔVTC35100 = +5%; ΔVTC3525 = 0. máy biến áp 35/10 kV duy trì 
điện áp trên thanh cái ΔVT2100 = 0%; ΔVT225 = 0%. 
Hình 6-6. Mạng điện cấp từ trạm biến áp khu vực 110/35 kV 
110/35 kV 35/10 kV 10/0,4 kV
 35 kV 10 kV A 0,4 kV B
T1 T2 T4 TĐgần TĐ xa
 TBA gần T3 10/0,4kV TBA xa
0,4 kV
 C D
 TĐ gần TĐ xa 
 101 
Chọn độ gia điện áp của các máy biến áp tiêu thụ một cách hợp lý (độ gia điện áp lớn nhất 
có thể) và lập bảng độ lệch điện áp nh− bảng 6-7. 
Bảng 6-7 Độ lệch điện áp và tổn thất điện áp cho phép của mạng điện từ thanh cái 35 kV 
 Mức phụ tải (%) của máy biến áp 
Thành phần thiết bị điện MBA xa nhất T4 MBA gần nhất T3 
 100 25 100 25 
1. Thanh cái 35 kV: ΔVTC35 
2. Tổn thất U cho phép mạng 35 kV : ΔUcp35 
3. Máy biến áp 35/10kV (T2): 
 Độ gia điện áp: ΔVT2 
 Tổn thất điện áp: ΔUT2 
4. Tổn thất U cho phép mạng 10 kV: ΔUcp10 
5. Máy biến áp 10/0,4 kV 
 Độ gia điện áp: ΔVT 
 Tổn thất điện áp: ΔUT 
6. Tổn thất U cho phép mạng 0,4 kV: ΔUcp0,4
+5 
(-2,66) 
0 
-4 
(-4,66) 
+10 
-4 
(-7,18) 
0 
(-0,665) 
0 
-1 
(-1,165) 
+10 
-1 
0 
+5 
(-2,66) 
0 
-4 
0 
+10 
-4 
(-11,84)
0 
(-0,665) 
0 
-1 
0 
+10 
-1 
0 
7. Độ lệch U tại thụ điện xa và gần nhất : 
ΔV 
-7,5 +6,17% 
 < [ΔV]cp
-7,5 7,335% 
< [ΔV]cp 
 Chọn độ gia điện áp của các máy tiêu thụ ΔVT100 = ΔVT25 = +10% 
 Xác định ΔUΣCP đối với các đ−ờng dây trung áp và mạng hạ áp của máy xa nhất, ta 
sử dụng ph−ơng trình phân chia hao tổn điện áp: 
ΔUcpΣ = ΔUcp35 + ΔUcp10 + ΔUco0,4 Xa = 
ΔUcpΣ = ΔVTC35100 + ΔVT2100 + ΔUT2100 + ΔVT100 + ΔUT100 -ΔVTĐ100 
ΔUcpΣ = +5 + 0 - 4 + 10 - 4 - (-7,5) = 14,5(%). 
 Khi không biết phụ tải của trạm tiêu thụ, gần đúng ta có thể áp dụng biểu thức 6-23 
để tính ΔUCP các tuyến 
⎪⎪
⎪⎪
⎩
⎪⎪
⎪⎪
⎨
⎧
==Δ
Δ
==Δ
Δ
=Δ+Δ+Δ
65,0
4
3
8,0.10
15.4,0
57,0
3
3
15.35
30.10
%5,14
4,0
10
10
35
.1035
Xacp
cp
cp
cp
xacpHcpcp
U
U
U
U
UUU
Giải ra ta có: ΔUcp35 = 2,66%, ΔUcp10 = 4,66%, ΔUcp 0,4 = 7,18 %. 
 T−ơng tự ta xác định đ−ợc ΔUcp của mạng 0,4 kV đối với máy biến áp gần T4: 
 ΔUcp0,4 Gan = 11,84% 
 Kiểm tra độ lệch điện áp tại thụ điện gần ( điểm C ) đảm bảo. 
 102 
Đ 6-6. Kiểm tra mạng điện theo dao động điện áp khi mở máy 
động cơ 
 Ta biết rằng dòng điện mở máy của động cơ dị bộ lồng sóc lớn hơn dòng điện định mức 
của nó từ 4 - 7,5 lần. Vì thế tổn thất điện áp khi khởi động động cơ sẽ tăng lên gấp mấy lần 
lúc làm việc bình th−ờng còn điện áp tại động cơ điện sụt đi đáng kể so với chế độ định 
mức. Bởi vậy nếu mạng điện hạ áp có các động cơ công suất lớn làm việc thì sau khi tính 
toán mạng điện theo tổn thất điện áp cho phép, vẫn phải kiểm tra sự dao động điện áp khi 
khởi động động cơ. 
 Mặt khác, đa số các tr−ờng hợp động cơ điện chỉ mở máy vài lần trong một giờ và thời 
gian lấy đà rất ngắn (không quá 10 s). Điều đó cho phép điện áp đặt vào động cơ điện giảm 
đi nhiều so với lúc làm việc bình th−ờng. Khi mở máy chỉ cần mô men khởi động đủ thắng 
mô men cản của nó là động cơ có thể quay đ−ợc. 
 Theo " quy phạm trang bị điện " khi đ−ờng dây dẫn đến một động cơ, cho phép độ sụt 
áp ở thời điểm mở máy động cơ dị bộ lồng sóc lên tới 40% so với điện áp định mức: 
 ΔUkd ≥ - 40%Udm . (6-26) 
 Phần lớn các máy công tác (ví dụ nh− các loại máy bơm n−ớc, quạt gió, máy công cụ 
truyền động bằng dây cua-roa hay nối cứng) mô men ban đầu không v−ợt quá 1/3 mô men 
định mức của động cơ điện. Điều đó ảnh h−ởng đến các cực các động cơ khác đang làm 
việc. Do đó tr−ờng hợp đ−ờng dây dẫn đến nhiều động cơ, theo quy định, khi mở máy động 
cơ, điện áp trên cực các động cơ còn lại không đ−ợc giảm quá 20% so với điện áp định mức, 
nghĩa là: 
 ΔUkd ≥ -20%Udm. (6-27) 
 Đồng thời để tránh điện áp giảm quá mức, các động cơ đều không chế không mở 
máy cùng một lúc bằng các Rơ-le thời gian. 
 Phần lớn các động cơ điện đ−ợc cung cấp từ các trạm biến áp hay máy phát đồng bộ 
qua đ−ờng dây trên không (hay cáp). Nếu động cơ đ−ợc cung cấp điện từ máy biến áp qua 
đ−ờng dây thì tổn thất điện áp lúc mở máy 1 động cơ có tính đến điện trở của mạng điện 
xác định theo biểu thức: 
 ΔUkd = 100
dcddmba
ddmba
ZZZ
ZZ
++
+
 (6-28) 
 trong đó: 
 Zmba- là tổng trở của máy biến áp, có thể chọn theo bảng 6-5 hoặc tính theo 
biểu thức: 
 Zmba = 
dm
dmk
I
Uu
3100
^%
 (6-29) 
 ở đây: 
 uk%- là điện áp ngắn mạch phần trăm của máy biến áp ; 
 Udm, Idm- là điện áp và dòng điện định mức; 
 Zđd- là tổng trở của đ−ờng dây có thể chọn theo bảng 6-6 hoặc tính theo công 
thức: 
 Zđ = (r0 + jx0)l = Z0l (Ω) (6-30) 
 Zdc- là tổng trở của động cơ khi mở máy: 
 103 
 Zdc = 
mmdm
dm
KI
U
3
 (6-31) 
 Kmm- là bội số dòng điện mở máy của động cơ, cho trong lý lịch máy. 
 Bảng 6-5. Tổng trở của một số máy biến áp quy về điện áp 380V. 
Công suất (kVA) 20 30 50 100 180 
Zmba (Ω) 0,4 0,265 0,16 0,08 0,036 
 Bảng 6-6. Tổng trở của một số tiết diện dây dẫn đ−ờng dây trên không. 
Mác dây dẫn M10 M16 M25 A, AC16 A, AC25 A, AC35 
Z0đ (Ω/km) 1,88 1,27 0,84 2,0 1,34 1,0 
 Tr−ờng hợp động cơ điện đ−ợc cung cấp từ máy phát đồng bộ qua đ−ờng dây thì tổn 
thất điện áp tính theo biểu thức: 
 ΔUkd = 100
dcddmp
ddmp
ZZZ
ZZ
++
+
 (6-32) 
 trong đó : Zmp - là tổng trở của máy phát. 
 Zmp = 
nmdm
dm
KI
U
3
 (6-33) 
 Knm - là bội số dòng điện ngắn mạch của máy phát điện cho trong lý lịch máy. 
 Tổng trở của máy phát điện nhỏ đ−ợc tính sẵn cho trong bảng 6-7. 
Bảng 6-7. Tổng trở của máy phát điện điện áp 0,4kV. 
Công suất (kVA) 15 25 35 45 60 
Zmp (Ω) 9,4 5,75 5,15 4,0 3,15 
 Ví dụ 
 Một động cơ điện rô to lồng sóc, công suất PH =10kW đ−ợc cung cấp từ máy biến áp 
dung l−ợng 100kVA. Đ−ờng dây trên không dùng dây dẫn AC25 dài 0,75km. Hãy kiểm tra 
dao động điện áp khi mở máy động cơ. 
Giải: 
 Tra bảng phụ lục với động cơ lồng sóc DK624-10kW có: cosϕ = 0,88; Kmm =6,5; 
η = 0,87, tính đ−ợc: 
 Idm = )(8,19
87,0.88,0.380.3
10.10
.cos3
3
A
U
P
dm
dm ==ηϕ 
 Zdc = )(7,1
5,6.8,19.3
380
3
Ω==
mmdm
dm
KI
U
 Tra bảng 6-7 và 6-8 ta đ−ợc : Zmba = 0,08 Ω; Z0 = 1,34 Ω/km. 
 104 
 Tổng trở của đ−ờng dây là: 
 Zđ = Z0.l = 1,34.0,75 = 1,0 (Ω) 
 Độ sụt áp khi khởi động động cơ là: 
 ΔUkd% = (%)8,381007,10,108,0
0,108,0100 =++
+=++
+
dcddmba
ddmba
ZZZ
ZZ
 Ta có ΔUkd = 38,8 < 40% , vậy động cơ có thể khởi động đ−ợc. 
Đ 6-7. Biện pháp bù dung l−ợng phản kháng trong mạng điện 
 1. Khái niệm chung 
 Trong hệ thống điện, ng−ời ta phải giải quyết vấn đề cân bằng công suất giữa nguồn và 
thụ điện. Công suất toàn phần S có 2 thành phần là công suất tác dụng P và phản kháng Q. 
Chúng liên quan chặt chẽ với nhau bởi hệ số công suất cosϕ: 
 cosϕ = 
22 QP
P
S
P
+
= . 
 Công suất toàn phần là công suất thiết kế của thiết bị nó đã đ−ợc khống chế. Vì vậy 
việc tăng hay giảm P hoặc Q không thể tuỳ tiện đ−ợc. Trong mạng điện công suất tác dụng 
P có liên quan đến quá trình động lực mô men quay động cơ, truyền lực đến máy công cụ, 
làm nóng dây dẫn và lõi thép. Tại nguồn điện công suất tác dụng liên quan trực tiếp đến tiêu 
hao than, n−ớc và nhiên liệu. Công suất phản kháng liên quan chủ yếu đến suất điện động 
của máy phát hay dòng điện kích từ. ở mạng điện công suất phản kháng liên quan đến quá 
trình từ hoá trong lõi thép, máy biến áp, động cơ điện, gây ra biến đổi từ thông, tạo ra suất 
điện động phía thứ cấp và gây ra tản từ trong mạng điện. 
 Để đáp ứng yêu cầu của thụ điện, công suất tác dụng phải đ−ợc lấy từ nguồn phát là 
thuỷ điện, nhiệt điện qua các máy biến áp và đ−ờng dây đến phụ tải. Công suất phản kháng 
có thể lấy từ nguồn ( nhà máy điện ) hoặc từ thiết bị bù đặt ngay tại phụ tải. ở đây, ng−ời ta 
phải giải bài toán kinh tế và kỹ thuật là: đặt thiết bị bù nh− thế nào là kinh tế nhất. 
 Bù công suất phản kháng đặt tại phụ tải có thể sử dụng tụ điện tĩnh hay máy bù đồng 
bộ. 
 Tụ điện tĩnh có −u nh−ợc điểm là: vận hành đơn giản, giá thành t−ơng đối rẻ, có thể 
chia nhỏ thành các bộ ghép nối tiếp hoặc song song , đặt ở mạng điện cao hoặc hạ áp; tổn 
hao công suất t−ơng đối nhỏ. Nh−ợc điểm của tụ bù là công suất phản kháng phát ra tỷ lệ 
với bình ph−ơng điện áp (Qtd = U
2/xc ) cho nên nếu điện áp giảm quá và kéo dài có thể gây 
ra thác sụt áp, làm mất ổn định trong mạng điện. Ngoài ra còn nh−ợc điểm nữa là khi phụ 
tải nhỏ cần tiêu thụ công suất phản kháng của mạng điện thì nó không giải quyết đ−ợc. 
 Máy bù đồng bộ là loại động cơ điện đồng bộ chạy không tải tiêu thụ công suất tác 
dụng từ mạng điện. Nó có thể phát ra hoặc tiêu thụ công suất phản kháng tuỳ theo dòng 
điện kích từ của nó. Ưu điểm cơ bản của máy bù đồng bộ là có thể điều chỉnh công suất 
phản kháng phát ra. Do đó điều chỉnh đ−ợc điện áp một cách linh hoạt và có thể giữ cho 
điện áp ở các nút đ−ợc ổn định. Nh−ợc điểm của máy bù là vận hành phức tạp và giá thành 
cao. 
 105 
 Biện pháp bù dung l−ợng phản kháng trong mạng điện có thể thực hiện theo 2 h−ớng là 
bù theo điều kiện kinh tế tức là giải bài toán đặt thiết bị bù tại nguồn hay phụ tải thì có lơị. 
Bù theo điều chỉnh điện áp nhằm giải quyết yêu cầu về chất l−ợng điện. 
 Đối với mạng điện địa ph−ơng hoạt động trong một phạm vi không rộng lắm và gần thụ 
điện hạ áp, cho nên dùng máy bù là không có lợi. Vì vậy ng−ời ta th−ờng bù theo điều kiện 
điều chỉnh điện áp bằng tụ điện tĩnh. Sau đây chỉ nêu 2 ph−ơng pháp: bù ngang và bù dọc 
bằng tụ điện. 
 2. Bù ngang bằng tụ điện tĩnh 
 Khi công suất phản kháng đi trên đ−ờng dây thay đổi thì tổn thất điện áp cũng thay đổi 
theo. Vì vậy có thể điều chỉnh đ−ợc điện áp ở cực các phụ tải bằng các thiết bị bù phản 
kháng theo ph−ơng pháp bù ngang. Sơ đồ bù ngang bằng tụ điện (Qb) theo ph−ơng pháp 
điều chỉnh điện áp đối với mạng điện địa ph−ơng nh− trên hình vẽ (hình 6-7). 
Hình 6-7. Bù theo điều chỉnh điện áp 
Qb - là bù ngang bằng tụ điện; 
xc - là bù dọc bằng tụ điện. 
 Tụ điện tĩnh phát ra công suất phản kháng nên khi đặt ở phụ tải, nó có tác dụng làm 
giảm công suất phản kháng đi trên đ−ờng dây. Gọi Qb là dung l−ợng của tụ điện cần thiết để 
nâng điện áp từ U2 đến U2b là giá trị điện áp cần đạt đ−ợc, còn điện áp đầu đ−ờng dây coi 
nh− không đổi. 
 Khi ch−a đặt tụ điện ta có: 
 U2 = U1 - 
dmU
Qx+Pr
 (6-34) 
 trong đó: 
 P, Q - là công suất tác dụng và phản kháng truyền tải của d−ờng dây; 
 r, x- là điện trở tác dụng và phản kháng của đ−ờng dây nơi đặt tụ điện. 
 Khi đặt tụ điện Qb, điện áp đ−ợc nâng từ U2 lên đến U2yc có giá trị là: 
 U2b = U1 - 
dmU
Qx+Pr
+
yc
b
U
xQ
2
 (6-35) 
 So sánh (6-34) và (6-35) ta thấy khi có tụ bù, công suất phản kháng giảm đi một 
l−ợng là Q - Qb. Tổn thất điện áp giảm đi một l−ợng do dòng điện dung đi ng−ợc trên đ−ờng 
dây. 
 Lấy (6-35) trừ đi (6-34) ta đ−ợc: 
 P1 + jQ1 r x xc
 P2 + jQ2
 Qb
 106 
 U2yc - U2 = 
b
b
U
xQ
2
 (6-36) 
 suy ra: Qb = yc
b
yc
yc U
x
UU
x
UU
22
22 Δ=− (6-37) 
 Với ΔUb = U2yc - U2 
Muốn chọn số l−ợng tụ điện, ta phải căn cứ vào số liệu của mỗi tụ điện và thông số 
của đ−ờng dây. 
 Số tụ điện mắc nối tiếp là: 
 n = 
c
yc
U
U 2 (6-38) 
 U2yc, Uc- là điện áp yêu cầu của mạng điện và điện áp cho phép của tụ điện. 
 Số tụ điện mắc song song là: 
 m = 
cI
I
 (6-39) 
 I, Ic- là dòng điện truyền tải của đ−ơng dây và dòng điện cho phép đi qua tụ điện. 
 Khi đặt tụ điện, ng−ời ta phải tính toán ở lúc phụ tải cực đại, còn khi phụ tải cực tiểu 
phải cắt tụ điện ra khỏi mạng điện. Vì vậy phải kết hợp giữa bù bằng tụ điện với chọn nấc 
của máy biến áp sao cho khi phụ tải cực tiểu điện áp đạt giá trị yêu cầu là nhờ nấc máy biến 
áp chọn hợp lý (vì tụ điện đã đ−ợc cắt ra). 
 3. Bù dọc 
 Sơ đồ bù dọc thực hiện bằng tụ điện ( Xc ) cho trên hình 6-7. 
 Khi đặt tụ bù dọc trên đ−ờng dây, tổn thất điện áp giảm đi một l−ợng là: 
 ΔU = ]sin)(cos[3 ϕϕ cxxrI −+ (6-40) 
 trong đó: x, xc- là điện kháng của đ−ờng dây và điện kháng của bộ tụ điện bù. 
 Đối với mạng điện khu vực, thì công suất phản kháng thấp, hệ số công suất cao nên 
hiệu quả bù rất thấp. 
 Tổn thất điện áp phụ thuộc rất nhiều vào cosϕ, nếu cosϕ cao thì tổn thất điện áp rất 
ít nên hiệu quả bù cũng không đáng kể. 
 Đối với mạng điện địa ph−ơng và nhất là mạng điện nông nghiệp, hệ số cosϕ t−ơng 
đối thấp nên bù dọc rất có hiệu quả. 
 Khi ch−a đặt tụ điện bù dọc, tổn thất điện áp trên đ−ờng dây xác định theo biểu thức: 
 ΔU% = 100Pr 2U
Qx+
 (6-41) 
 Khi có đặt tụ bù tổn thất điện áp là: 
 107 
 ΔUtb% = 100)(Pr 2U
xxQ b−+ (6-42) 
 Do đặt tụ bù dọc, tổn thất điện áp giảm đi một l−ợng là: 
 ΔUb% = ΔU% - ΔUtb% = 1002U
Qxb (6-43) 
 suy ra: xb = 100.
%
100.
% 22
ϕPtg
UU
Q
UU bb Δ=Δ (6-44) 
 Điện áp mỗi pha đặt lên bộ tụ điện là: 
 Ub = I.xb (6-45) 
 Căn cứ vào tham số của tụ điện: dung l−ợng Qc, dung kháng xc, điện áp Uc và dòng 
điện cho phép đi qua tụ điện (Ic =Qc / Uc), ta có thể chọn đ−ợc số tụ điện mắc nối tiếp và 
song song: 
 n = 
c
b
U
U
; m = 
cI
I
 (6-46) 
 Khi tính m và n ta phải làm tròn cho đến số nguyên gần nhất do đó dung l−ợng thực 
của bộ tụ điện trên 3 pha sẽ là: 
 Qb= 3.m.n.Qc (6-47) 
 Dung kháng bù thực tế là: 
 xbt = 
c
cc
Qm
Un
m
xn
.
.. 2= (6-48) 
 Độ giảm tổn thất điện áp thực tế có gía trị là: 
 ΔUbt% = 2
100.
U
xPtg btϕ (6-49) 
 Vị trí tụ điện đ−ợc đặt ở trạng thái đ−ờng dây làm việc bình th−ờng và có tính đến hạn 
chế dòng điện khi xảy ra ngắn mạch. Nếu đ−ờng dây có 1 phụ tải thì nên đặt tụ điện ở cuối 
đ−ờng dây (vì khi đó nếu xảy ra ngắn mạch thì dòng điện qua tụ điện bé). Nếu đ−ờng dây 
có nhiều phụ tải thì nên đặt tụ điện bù ở giữa 
trung tâm phụ tải. 
 Để bảo vệ cho tụ điện khi xảy ra ngắn 
mạch, ng−ời ta dùng hệ thống Rơ- le máy ngắt nh− 
trên hình 6-8. 
Hình 6-8. 
Sơ đồ bảo vệ tụ điện bù dọc 
 C - bộ tụ điện. 
 P- khe hở phóng điện. 
 K- máy cắt bảo vệ. 
 W1, W2- cuộn dây Rơ-le. 
 C
 W1 P
 A B
 C D
 K
 W2
 108 
Khi xảy ra ngắn mạch dòng điện qua tụ điện C tăng lên, điện áp rơi trên tụ điện tăng quá 
giới hạn cho phép. Khe hở phóng điện P mắc song song với tụ C nên cũng chịu một điện áp 
lớn và xảy ra phóng điện. Đoạn AB đ−ợc nối liền mạch. Cuộn dây điện từ (hay cuộn dây 
máy cắt) có điện và hút công tắc K, nối tắt mạch CD, hồ quang qua khe hở P tắt. Dòng điện 
sẽ đi qua K và nối tắt mạch, tụ điện đ−ợc bảo vệ an toàn.