Các phần tử lƣới phân phối bao gồm:
1) Máy biến áp trung gian, máy biến áp phân phối.
2) Thiết bị dẫn điện: đƣờng dây điện gồm dây dẫn và phụ kiện.
3) Thiết bị đóng cắt và bảo vệ: Máy cắt, dao cách ly, cầu chì, hệ thống bảo vệ rơle, aptômát, bảo vệ chống quá điện áp, giảm dòng ngắn mạch.
4) Thiết bị điều chỉnh điện áp: thiết bị điều áp dƣới tải trong trạm trung gian, thiết bị thay đổi đầu phân áp ngoài tải ở máy biến áp phân phối, tụ bù ngang, tụ bù dọc, thiết bị đối xứng hoá, thiết bị lọc sóng hài bậc cao…
5) Thiết bị đo lƣờng: Công tơ đo điện năng tác dụng, điện năng phản kháng, đồng hồ đo điện áp và dòng điện…, thiết bị truyền thông tin đo lƣờng.
7) Thiết bị nâng cao độ tin cậy: thiết bị tự đóng lại, thiết bị tự đóng nguồn dự trữ, máy cắt hoặc dao cách ly phân đoạn, các khớp nối dễ tháo trên đƣờng dây, kháng điện hạn chế ngắn mạch…
8) Thiết bị điều khiển xa hoặc tự động: Máy tính điện tử, thiết bị đo xa.
Mỗi phần tử trên đều có các thông số đặc trƣng (nhƣ công suất, điện áp định mức, tiết diện dây dẫn, điện trở, điện kháng, điện dung, dòng điện cho phép, tần số định mức, khả năng đóng cắt, kích thƣớc…) đƣợc chọn trên cơ sở tính toán kỹ thuật.
Những phần tử có dòng công suất đi qua (nhƣ máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt, máy biến dòng, tụ bù…) thì thông số của chúng ảnh hƣởng trực tiếp đến thông số chế độ (điện áp, dòng điện, công suất) nên đƣợc dùng để tính toán chế độ làm việc của lƣới phân phối.
Nói chung các phần tử chỉ có 2 trạng thái: làm việc và không làm việc. Một số ít phần tử có nhiều trạng thái nhƣ: hệ thống điều áp, tụ bù có điều khiển, mỗi trạng thái ứng với khả năng làm việc.
Một số phần tử có thể thay đổi trạng thái trong khi đang mang điện (dƣới tải) nhƣ: máy cắt, aptomat, các thiết bị điều chỉnh dƣới tải. Một số khác có thể thay đổi trạng thái khi cắt điện nhƣ: dao cách ly, đầu phân áp cố định. Máy biến ápvà đƣờng dây nhờ có các máy cắt có thể thay đổi trạng thái dƣới tải. Nhờ các thiết bị phân đoạn, đƣờng dây điện đƣợc chia làm nhiều phần tử lƣới.
Không phải lúc nào các phần tử của lƣới phân phối cũng tham gia vận hành, một số phần tử có thể nghỉ vì lý do sự cố hoặc lý do kỹ thuật, kinh tế khác. Ví dụ nhƣ tụ bù có thể bị cắt lúc phụ tải thấp để giữ điện áp, một số phần tử lƣới không làm việc để lƣới phân phối vận hành hở theo điều kiện tổn thất công suất min. [3]
a. Phụ tải của lƣới điện phân phối
Phụ tải điện là công suất tác dụng (P) và phản kháng (Q) yêu cầu đối với lƣới điện ở điện áp và tần số danh định tại một điểm nào đó trên lƣới điện (gọi là điểm tải) và trong một khoảng thời gian nào đó.
Trong các giá trị của phụ tải thì quan trọng nhất là phụ tải cực đại (max) là công suất yêu cầu lớn nhất đối với lƣới điện trong một chu kỳ vận hành nhất định. Giá trị phụ tải đó thƣờng lấy là giá trị trung bình lớn nhất trong vòng 30 phút của đồ thị phụ tải thực. Đây là giá trị công suất gây nên tổn thất điện áp lớn nhất trên lƣới phân phối.
Lƣới điện phân phối cung cấp điện tới một lƣợng lớn và đa dạng về các loại phụ tải nhƣ: sinh hoạt, thƣơng mại, công nghiệp, nông nghiệp và các thành phần khác. Các phụ tải này có những tính chất và đặc điểm riêng về điện tạo nên nhƣng đặc tính khác nhau của các lộ đƣờng dây cấp điện cho chúng. Và do đó các lộ đƣờng dây sẽ đƣợc phân loại theo từng loại phụ tải mà chúng cấp điện tới. Trong một trạm TG với nhiều lộ xuất tuyến đó phụ thuộc vào phần trăm phụ tải trên tổng số phụ tải đƣợc cấp điện.
Trên toàn bộ lƣới thì đặc tính phụ tải của lƣới sẽ thay đổi theo số hộ phụ tải đƣợc cấp điện từ lƣới. Khi số hộ tiêu thụ tăng lên tức là mức ảnh hƣởng của chúng tới các chế độ của lƣới điện sẽ giảm đi. Phụ tải trên lƣới có thể đƣợc chia thành phụ tải động, phụ tải nhiệt, phụ tải chiếu sáng và các tổn thất trên lƣới. [5]
Trong phạm vi 80120% điện áp định mức, thì sự phụ thuộc của các thành phần phụ tải hỗn hợp vào điện áp có thể đƣợc mô tả thông qua quan hệ sau:
dm a dm P . U U P ; dm b dm Q . U U Q (2.1)
Trong (3.1) a = 0,61,4 và b = 1,53,2, giá trị trung bình của a = 1 và b = 2 có thể sử dụng trong những trƣờng hợp chung, có nghĩa là công suất tác dụng tiêu thụ tỉ lệ bậc nhất với điện áp trong khi công suất phản kháng yêu cầu của phụ tải lại thay đổi theo bình phƣơng điện áp. [6]
Một trong những đặc điểm của phụ tải là biến đổi theo tần số và điện áp tại điểm nối vào lƣới điện. Phụ tải cơ sơ có giá trị ở Uđm và fđm. Khi điện áp và tần số lệch khỏi định mức thì giá trị thực tế của phụ tải sẽ biến đổi theo quan hệ:
qf qv pf pv ) f .( ) U .( Kq Q ) f .( ) U .( Kp P (2.2)
Trong đó, Kp và Kq là các hệ số phụ thuộc giá trị định mức của phụ tải. Còn các hệ số Pv, Pf, Qv và Qf là các hệ số thống kê đặc trƣng cho các loại thiết bị dùng điện. Bảng 2.1 liệt kê giá trị của một số phụ tải. [1]
Bảng 2.1. Hệ số thống kê cho một số phụ tải thông dụng
Phụ tải Pv Pf Qv Qf
Đèn sợi đốt 1,6 0 0 0
Đèn huỳnh quang 1,2 3-1 -1 2,8
Máy sƣởi (bình đun nƣớc) 2,0 0 0 0
Động cơ KĐB ½ tải 0,2 1,6 1,5 -0,3
Động cơ KĐB đầy tải 0,1 0,6 2,8 1,8
Lò nung 1,9 2,1 -0,5 0
Nhà máy nhôm 1,8 2,2 -0,3 0,6
Khi có nhiều thiết bị điện dùng điện đối với một điểm tải, các hệ số Pv, Pf, Qv và Qf có thể tính theo phƣơng pháp trung bình toán học nhƣ sau:
i i i P P Pv Pv (2.3)
Trong đó Pi là công suất của phụ tải thứ i.
b. Trạm biến áp phân phối
Các TBA phân phối có nhiệm vụ biến đổi điện áp trung áp xuống hạ áp để cấp điện cho lƣới phân phối hạ áp. Các trạm này thƣờng chỉ có một MBA. Phía cao thế đƣợc đóng cắt bằng cầu dao cao thế, bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì (hình dƣới) hoặc sử dụng cầu chì tự rơi (hình dƣới). Bảo vệ chống quá điện thế do sóng sét lan truyền từ đƣờng dây vào trạm dùng chống sét van. Phía hạ thế đóng cắt và bảo vệ bằng Aptômát; có hệ thống đo lƣờng các đại lƣợng: dòng điện, điện áp, điện năng hữu công, vô công.
Về kết cấu thƣờng là trạm treo trên cột hoặc trạm kiểu kiốt nếu ở trong thành phố. Độ tin cậy cung cấp điện của các trạm biến áp này không cao, thời gian sửa chữa thay thế lớn không đáp ứng đƣợc nhu cầu cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng.