Đề tài Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện 2

03×(92,64)2+0,738×(107,32)2]×4} =3×0,21×8760 +×431619,89=9165,59 MWh DAAT1 = DAAT2 = 9165,59 MWh Vậy tổng tổn thất điện năng một năm trong các máy biến áp của phương án II là: DAII = DAT1 + DAT2 + DAAT1 + DAAT2 =4541,92+4541,92+9165,59+9165,59=27415,02 MWh 2.3. Xác định dòng điện cưỡng bức cho các phương án Trong vận hành nhà máy điện nói riêng và hệ thống điện nói chung, các khí cụ điện và dây dẫn không những chỉ làm việc ở chế độ bình thường mà có khi còn phải vận hành ở chế độ cưỡng bức. Mục đích của việc tính dòng cưỡng bức là để phục vụ cho việc lựa chọn các khí cụ điện và dây dẫn sao cho đảm bảo cung cấp điện an toàn lúc làm việc bình thường cũng như khi sự cố một phần tử nào đó, do đó ta phải tìm dòng điện cưỡng bức lớn nhất. Theo đề tài thiết kế, phụ tải ở các cấp điện áp cho như sau: Cao áp: hai đường dây kép: P=90 MW; cos=0,89; SC=101,12 MVA một đường dây đơn: P=70 MW; cos=0,89; =78,65 MVA Trung áp: hai đường dây kép: P=40 MW; cos=0,87; ST=45,98 MVA ba đường dây đơn: P=30 MW; cos=0,87; =34,48 MVA Địa phương: bốn đường dây cáp kép: P=3 MW; cos=0,84; SĐP=3,57 MVA ba đường dây cáp đơn: P=2 MW; cos=0,84; =2,38 MVA 2.3.1. Phương án I 1) Dòng cưỡng bức của các mạch nối vào thanh góp cao áp Dòng cưỡng bức của phụ tải cao áp: IcbC== 0,265 kA IcbHT== 0,565 kA Dòng cưỡng bức qua máy biến áp nội bộ: IcbT1== 0,486 kA Dòng cưỡng bức qua máy biến áp tự ngẫu: Công suất cuộn cao: Lúc bình thường: SCTN=140 MVA Lúc sự cố T2: SCTN=59,11 MVA Lúc sự cố AT2: SCTN=181,18 MVA Dòng cưỡng bức phía cáo áp của máy biến áp tự ngẫu: IcbCAT1= IcbCAT1== 0,475 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối vào thanh góp cao áp là: IcbCmax= IcbHT=0,565 kA 2) Dòng cưỡng bức của các mạch nối vào thanh góp trung áp Dòng cưỡng bức của phụ tải trung áp: IcbT== 0,241 kA Dòng cưỡng bức qua máy biến áp nội bộ: IcbT2== 0,973 kA Dòng cưỡng bức qua máy biến áp tự ngẫu: Công suất cuộn trung: Lúc bình thường: STTN=14,75 MVA Lúc sự cố T2: STTN=97,7 MVA Lúc sự cố AT2: STTN=29,49 MVA Dòng cưỡng bức phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu: IcbTAT1= IcbTAT1== 0,513 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối vào thanh góp cao áp là: IcbTmax= IcbT2=0,973 kA 3) Dòng cưỡng bức của các mạch phụ tải địa phương IcbĐP== 0,344 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần địa phương là: IcbĐPmax=0,344 kA 4) Dòng cưỡng bức của mạch máy phát IcbMF== 5,944 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối vào cấp điện áp máy phát là: IcbMFmax=5,944 kA. 2.3.2. Phương án II 1) Dòng cưỡng bức của các mạch nối vào thanh góp cao áp Dòng cưỡng bức của phụ tải cao áp: IcbC== 0,265 kA IcbHT== 0,565 kA Dòng cưỡng bức qua máy biến áp tự ngẫu: Công suất cuộn cao: Lúc bình thường: SCTN=224,96 MVA Lúc sự cố T2: SCTN=142,06 MVA Lúc sự cố AT2: SCTN=348,09 MVA Dòng cưỡng bức phía cáo áp của máy biến áp tự ngẫu: IcbCAT1= IcbCAT1== 0,913 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối vào thanh góp cao áp là: IcbCmax= IcbCTN=0,913 kA 2) Dòng cưỡng bức của các mạch nối vào thanh góp trung áp Dòng cưỡng bức của phụ tải trung áp: IcbT== 0,241 kA Dòng cưỡng bức qua máy biến áp nội bộ: IcbT1= IcbT2== 0,973 kA Dòng cưỡng bức qua máy biến áp tự ngẫu: Công suất cuộn trung: Lúc bình thường: STTN=97,52 MVA Lúc sự cố T2: STTN=14,75 MVA Lúc sự cố AT2: STTN=195,04 MVA Dòng cưỡng bức phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu: IcbTAT1= IcbTAT1== 1,023 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối vào thanh góp cao áp là: IcbTmax= IcbTTN=1,023 kA 3) Dòng cưỡng bức của các mạch phụ tải địa phương IcbĐP== 0,344 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần địa phương là: IcbĐPmax=0,344 kA 4) Dòng cưỡng bức của mạch máy phát IcbMF== 5,944 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối vào cấp điện áp máy phát là: IcbMFmax=5,944 kA. CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH 3.1. Mục đích tính toán ngắn mạch Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua. Một cách đơn giản để tính ngắn mạch là sử dụng phương pháp gần đúng. Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn một chế độ làm việc nặng nề nhất ứng phù hợp với điều kiện làm việc thực tế, dòng điện tính toán ngắn mạch để chọn khí cụ điện là dòng ngắn mạch 3 pha. Các bước tính toán ngắn mạch cho từng phương án như sau : - Trước hết ta chọn các đại lượng cơ bản như công suất cơ bản và điện áp cơ bản. + Chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình: Ucb=Utb + Chọn công suất cơ bản: Scb = 100 MVA. - Chọn các điểm ngắn mạch cần tính toán. - Thành lập sơ đồ thay thế các phần tử trong hệ thống. - Tính toán điện kháng các phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản. - Tính dòng ngắn mạch siêu quá độ I”Ni - Tính trị số dòng điện xung kích: ixk = ×I”Ni×kxk 3.2. Xác định các đại lượng tính toán trong hệ đơn vị tương đối cơ bản - Điện kháng của hệ thống điện: XHT - Điện kháng của máy phát điện: Vì chọn các máy phát giống nhau nên ta chỉ cần tính điện kháng của một máy phát. XF=X”d - Điện kháng của đường dây kép nối với hệ thống: Chọn điện kháng đơn vị x0=0,4 Ω/km - Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây: + Cấp 110 kV có: SđmB=200 MVA; UN%=10,5% + Cấp 220 kV có: SđmB=200 MVA; UN%=11% - Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu ba pha: , nên ta lấy XT=0 3.3. Tính dòng điện ngắn mạch theo đường cong tính toán 3.3.1. Phương án I 1) Chọn các điểm ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch N1: Để chọn các khí cụ điện phía 220 kV có nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống điện. Chọn điểm ngắn mạch N2: Để chọn khí cụ điện phía 110 kV có nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống điện. Chọn điểm ngắn mạch N3 và N4: Để chọn khí cụ điện hạ áp của máy biến áp tự ngẫu và mạch máy phát, khi ngắn mạch tại N4 coi máy phát G1 không làm việc, nguồn cung cấp là các máy phát còn lại và hệ thống. Khi ngắn mạch tại N3: nguồn cung cấp chỉ là máy phát G1 cung cấp cho điểm ngắn mạch. Dòng ngắn mạch tính toán là dòng ngắn mạch lớn nhất của N3 và N4 . Chọn điểm ngắn mạch N5: Để chọn các khí cụ điện cho mạch tự dùng, nguồn cung cấp là các máy điện của nhà máy và hệ thống, khi đó trong tính toán ta có: . 2) Sơ đồ nối điện và sơ đồ thay thế Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch 220 kV 110 kV ST SC SHT SĐP T1 AT1 AT2 T2 G2 G4 G1 ~ ~ ~ G3 N2 N1 N4 N3 N5 ~ Hình 3.1 N4 XHT EHT XF E2 · · · · · Xd XH XH XF XF E4 E1 E3 N5 N2 N1 N3 220 kV 110 kV XB-C XC XB-T XC Sơ đồ thay thế: Hình 3.2 3) Tính dòng điện ngắn mạch theo đường cong tính toán a) Tính dòng ngắn mạch tại N1 N1 · · · · · XHT Xd XH XC XF E4 E2 E1 E3 EHT XB-C 110 kV 220 kV XF XB-T XF XF XH XC Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống Hình 3.3 X1=Xd+XHT=0,019+0,052=0,071 X2=XF+XB-C=0,121+0,055=0,176 X3=XF+XB-T=0,121+0,053=0,174 X4=XC=0,096 X5=XF+XH=0,121+0,171=0,292 Vì ngắn mạch tại N1 là đều ngắn mạch đối xứng nên ta có: X6= X1 EHT E3 E12 · X2 X6 X7 · · X3 · N1 E4 220 kV 110 kV X7= Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.4 Ghép hai nguồn E12 và E4 X8=X3//X7= X9=X8+X6= 0,079+0,048=0,127 Ghép hai nguồn E124 và E3 X10=X9//X2= EHT · · N1 E1234 X1 X10 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.5 Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT=X1× Vì XttHT>3 nên ta có thể tính dòng điện ngắn mạch phía hệ thống I”HT= kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM=X10× Tra đường cong tính toán ta được: =1,9 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N1 kA Dòng điện xung kích kA b) Tính dòng ngắn mạch tại N2 N2 · · · · · XHT Xd XH XC XF E4 E2 E1 E3 EHT XB-C 110 kV 220 kV XF XB-T XF XF XH XC Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống Hình 3.6 X1=Xd+XHT=0,019+0,052=0,071 X2=XF+XB-C=0,121+0,055=0,176 X3=XF+XB-T=0,121+0,053=0,174 X4=XC=0,096 X5=XF+XH=0,121+0,171=0,292 Vì ngắn mạch tại N2 là đều ngắn mạch đối xứng nên ta có: X6= E3 E12 · X2 X6 X7 · · X3 · E4 X1 EHT 220 kV 110 kV X7= N2 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.7 Biến đổi thành (X9,X10) bỏ qua nhánh cân bằng: =0,138 =0,343 E3 · X9 · · E124 EHT x10 X8 N2 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.8 Ghép hai nguồn E3 và E124 X11=X10//X8= EHT · · N2 E1234 X9 X11 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.9 Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT=X1× Vì XttHT>3 nên ta có thể tính dòng điện ngắn mạch phía hệ thống I”HT= kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM=X11× Tra đường cong tính toán ta được: =2,2 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N2 kA Dòng điện xung kích kA c) Tính dòng ngắn mạch tại N3 Nguồn cung cấp chỉ một máy phát G1 XF · E1 N3 Hình 3.10 Điện kháng tính toán Xtt== 0,213 Tra đường cong tính toán ta được: =5,1 Dòng điện ngắn mạch kA Dòng điện xung kích Vì ngắn mạch tại đầu cực máy phát nên ta lấy kxk=1,91 kA d) Tính dòng ngắn mạch tại N4 · · E3 · · N4 XB-C XHT XH XF E4 E2 EHT Xd 220 kV 110 kV XC XC XB-T XH XF XF Nguồn cung cấp gồm hệ thống và các máy phát của nhà máy trừ máy phát G1 Hình 3.11 X1=Xd+XHT=0,019+0,052=0,071 X2=XF+XB-C=0,121+0,055=0,176 X3=XF+XB-T=0,121+0,053=0,174 X4=XC=0,096 X5=XH=0,171 EHT X6= XF+XH=0,121+0,171=0,292 · · E4 E2 · · E3 X1 X2 X3 X6 X5 X7 N4 X7= Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.12 Biến đổi thành (X8, X9) bỏ qua nhánh cân bằng: =0,138 =0,343 Ghép ba nguồn E2, E3 và E4 EHT N4 · X8 · X10 X5 E234 X10=X9//X3//X6= Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.13 Biến đổi thành (X11,X12) bỏ qua nhánh cân bằng: =0,593 =0,357 EHT · · N4 E234 X11 X12 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.14 Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT=X1× Vì XttHT>3 nên ta có thể tính dòng điện ngắn mạch phía hệ thống I”HT= kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM=X12× Tra đường cong tính toán ta được: =0,513 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N4 kA Dòng điện xung kích kA e) Tính dòng ngắn mạch tại N5 Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện nên dòng điện ngắn mạch tại N5 kA Dòng điện xung kích kA Kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án I được tổng hợp ở bảng 3.1 Bảng 3.1: Dòng điện Điểm ngắn mạch I” kA ixk kA N1 6,906 17,58 N2 11,436 29,111 N3 28,872 77,988 N4 14,122 35,949 N5 42,994 109,445 3.3.2. Phương án II 1) Chọn các điểm ngắn mạch Chọn điểm ngắn mạch N1: Để chọn các khí cụ điện phía 220 kV có nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống điện. Chọn điểm ngắn mạch N2: Để chọn khí cụ điện phía 110 kV có nguồn cung cấp là các máy phát và hệ thống điện. Chọn điểm ngắn mạch N3 và N4: Để chọn khí cụ điện hạ áp của máy biến áp tự ngẫu và mạch máy phát, khi ngắn mạch tại N4  coi máy phát G1 không làm việc, nguồn cung cấp là các máy phát còn lại và hệ thống. Khi ngắn mạch tại N3: nguồn cung cấp chỉ là máy phát G1 cung cấp cho điểm ngắn mạch. Dòng ngắn mạch tính toán là dòng ngắn mạch lớn nhất của N3 và N4. Chọn điểm ngắn mạch N5: Để chọn các khí cụ điện cho mạch tự dùng, nguồn cung cấp là các máy điện của nhà máy và hệ thống, khi đó trong tính toán ta có: . 2) Sơ đồ nối điện và sơ đồ thay thế T1 G3 ~ 220 kV 110 kV ST SC SHT SĐP AT1 AT2 G2 G1 ~ ~ N2 N1 N4 N3 N5 T2 G4 ~ Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch Hình 3.15 N4 XHT EHT XF XB-T · E3 E2 · · · · Xd XH XH XF XF E4 E1 N5 N2 N1 N3 220 kV 110 kV XC XB-T XC Sơ đồ thay thế: Hình 3.16 3) Tính dòng điện ngắn mạch theo đường cong tính toán a) Tính dòng ngắn mạch tại N1 N1 · · · · · E3 XB-T XF E4 XF XB-T XHT Xd XH XC XF E2 E1 EHT 110 kV 220 kV XF XH XC Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống Hình 3.17 X1=Xd+XHT=0,019+0,052=0,071 X2=XF+XB-T=0,121+0,053=0,174 X3=XF+XH=0,121+0,171=0,292 X4=XC=0,096 Vì ngắn mạch tại N1 là đều ngắn mạch đối xứng nên ta có: X5= X6= E12 EHT · X1 X5 X6 · X7 · N1 220 kV 110 kV E34 X7= Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.18 Ghép hai nguồn E12 và E34 X8=X6//X7= X9=X8+X5= 0,055+0,048=0,103 EHT · · N1 E1234 X1 X9 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.19 Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT=X1× Vì XttHT>3 nên ta có thể tính dòng điện ngắn mạch phía hệ thống I”HT= kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM=X9× Tra đường cong tính toán ta được: =1,38 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N1 kA Dòng điện xung kích kA b) Tính dòng ngắn mạch tại N2 N2 · · · · · E3 XB-T XF E4 XF XB-T XHT Xd XH XC XF E2 E1 EHT 110 kV 220 kV XF XH XC Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống Hình 3.20 X1=Xd+XHT=0,019+0,052=0,071 X2=XF+XB-T=0,121+0,053=0,174 X3=XF+XH=0,121+0,171=0,292 X4=XC=0,096 Vì ngắn mạch tại N2 là đều ngắn mạch đối xứng nên ta có: X5= X6= X7= N2 · X1 X5 X7 · X6 · 220 kV 110 kV E12 EHT E34 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.21 Ghép hai nguồn E12 và E34 X8=X6//X7= X9=X1+X5= 0,071+0,048=0,119 EHT · · N2 E1234 X9 X8 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.22 Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT=X9× Vì XttHT>3 nên ta có thể tính dòng điện ngắn mạch phía hệ thống I”HT= kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM=X8× Tra đường cong tính toán ta được: =2,6 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N2 kA Dòng điện xung kích kA c) Tính dòng ngắn mạch tại N3 Nguồn cung cấp chỉ một máy phát G1 XF · E1 N3 Hình 3.23 Điện kháng tính toán Xtt== 0,213 Tra đường cong tính toán ta được: =5,1 Dòng điện ngắn mạch tại N3 kA Dòng điện xung kích Vì ngắn mạch tại đầu cực máy phát nên ta lấy kxk=1,91 kA d) Tính dòng ngắn mạch tại N4 N4 · E3 · · · XHT XH XF E4 E2 EHT Xd 220 kV 110 kV XC XC XB-T XH XF XB-T XF Nguồn cung cấp gồm hệ thống và các máy phát của nhà máy trừ máy phát G1 Hình 3.24 X1=Xd+XHT=0,019+0,052=0,071 X2=XF+XB-T=0,121+0,053=0,174 X3=XC=0,096 X4= XF+XH=0,121+0,171=0,292 X5=XH=0,171 X6= EHT · · E34 E2 · X1 X6 X4 X5 X7 N4 X7= Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.25 Ghép hai nguồn E34 và E2 X8=X4//X6= X9= X1+X7=0,071+0,048=0,119 EHT N4 · X8 · X10 X5 E234 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.26 Biến đổi thành (X10,X11) bỏ qua nhánh cân bằng: =0,594 =0,334 EHT · · N4 E234 X10 X11 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.27 Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT=X10× Vì XttHT>3 nên ta có thể tính dòng điện ngắn mạch phía hệ thống I”HT= kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM=X11× Tra đường cong tính toán ta được: = 0,56 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N4 kA Dòng điện xung kích kA e) Tính dòng ngắn mạch tại N5 Nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện nên dòng điện ngắn mạch tại N5 kA Dòng điện xung kích kA Kết quả tính toán ngắn mạch cho phương án II được tổng hợp ở bảng 3.2 Bảng 3.2: Dòng điện Điểm ngắn mạch I” kA ixk kA N1 5,982 15,228 N2 13,435 34,2 N3 28,872 77,988 N4 14,91 37,955 N5 43,782 111,451 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Mục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế - kỹ thuật. Từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. Các chỉ tiêu kỹ thuật bao gồm: độ tin cậy, sự thuận tiện trong vận hành, độ bền vững các công trình, khối lượng sửa chữa định kỳ, mức độ tự động hóa. Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản là vốn đầu tư ban đầu và phí tổn vận hành hàng năm. 4.1. Phương pháp đánh giá hiệu quả các phương án Một phương án về thiết bị điện được coi là có hiệu quả kinh tế nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất: Ci = Pi + ađm×Vi + Yi Trong đó: Ci: hàm chi phí tính toán của phương án i (đồng/năm). Pi: phí tổn vận hành hàng năm của phương án i (đồng/năm). Vi: vốn đầu tư của phương án i (đồng). Yi: thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i (đồng/năm). ađm: hệ số định mức của hiệu quả kinh tế ađm= 0,1 (1/năm). 4.1.1. Tính vốn đầu tư cho thiết bị: Khi tính vốn đầu tư của một phương án, chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị như máy phát điện, máy biến áp, máy cắt điện.... Ở hai phương án đều có số lượng các máy phát điện và loại máy đều như nhau nên ta chỉ so sánh vốn đầu tư của 2 phương án bằng vốn đầu tư cho máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt . Như vậy vốn đầu tư của một phương án như sau: Vi = VBi + VTBPPi Trong đó: VB: vốn đầu tư máy biến áp VB = ∑kB×vB kB: hệ số tính đến chuyên chở và xây dựng. vB: tiền mua máy biến áp . VTBPPi: Vốn đầu tư thiết bị phân phối VTBPP = n1×VTBPP1 + n2×VTBPP2 + n3×VTBPP3 +.....+ nn×VTBPPn Trong đó: n1, n2... nn: số mạch thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U1,U2... Un VTBPP1, VTBPP2 .... : giá tiền mỗi mạch thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U1, U2 ... Un . 4.1.2. Tính phí tổn vận hành hàng năm P: Phí tổn vận hành hàng năm của mỗi phương án được xác định: Pi = Pki + PPi +Pti Trong đó: Pki= : khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn. a: định mức khấu hao lấy bằng 10%. PPi: chi phí lương cho công nhân và sửa chữa nhỏ. Có thể bỏ qua vì nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và ít khác nhau giữa các phương án. Pti = b×DA: là chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra. b: giá thành trung bình điện năng b = 600 (đồng/kWh). DA: tổn thất điện năng trong thiết bị (kWh) chủ yếu do tổn thất trong máy biến áp quyết định. So sánh hiệu quả kinh tế của hai phương án có thể dùng phương pháp thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch: T: thời gian thu hồi vấn đầu tư chênh lệch (năm) Nếu T < Tđm thì dùng phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án có vốn đầu tư lớn. Nếu T > Tđm thì dùng phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án có vốn đầu tư thấp. Tđm=: thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn 4.2. Chọn máy cắt cho các phương án Trên cơ sở những số liệu về các dòng ngắn mạch đã tính được, ta đi chọn máy cắt cho từng phương án với những điều kiện cho trước sau: + Điện áp : UđmMC Umạng + Dòng điện: IđmMC Icb + Điều kiện cắt: ICđm I’’ + Điều kiện ổn định động: ildd ixk + Điều kiện ổn định nhiệt: Bảng thông số máy cắt cho phương án I: Bảng 4.1 Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số định mức Uđm kV Icb kA I’’ kA ixk kA UđmMC kV IđmMC kA ICđm kA ildd kA N1 Cao 220 0,57 6,906 17,58 3AQ1 245 4 40 100 N2 Trung 110 0,97 11,44 29,11 3AQ1-FG 123 3,15 31,5 80 N3 Hạ 18 5,94 28,872 77,988 8BK41 18 12,5 80 225 Bảng thông số máy cắt cho phương án II: Bảng 4.2 Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại máy cắt Thông số định mức Uđm kV Icb kA I’’ kA ixk kA UđmMC kV IđmMC kA ICđm kA ildd kA N1 Cao 220 0,91 5,982 15,23 3AQ1 245 4 40 100 N2 Trung 110 1,02 13,43 34,2 3AQ1-FG 123 3,15 31,5 80 N3 Hạ 18 5,94 28,872 77,988 8BK41 18 12,5 80 225 4.3. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối Việc chọn sơ đồ nối điện cho nhà máy điện là một khâu rất quan trọng, phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo cung cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải. - Sơ đồ nối dây rõ ràng, thuận tiện trong vận hành và sử lý sự cố. - Bố trí thiết bị trên mặt bằng thực tế hợp lý, đơn giản, không chồng chéo. - An toàn trong lúc vận hành và sửa chữa. - Hợp lý về kinh tế trên yêu cầu đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Trong thực tế khi lựa chọn khó đảm bảo toàn bộ các yêu cầu trên. Do vậy ta chọn các phương án có nhiều ưu điểm và phù hợp với tương lai phát triển của nhà máy. 4.3.1. Phương án I Phía 220 kV: có các đường dây phụ tải quan trọng và không quan trọng với công suất lớn, và cả đường dây nối về hệ thống nên yêu cầu tính cung cấp điện liên tục cao. Từ yêu cầu thực tế như vậy ta chọn sơ đồ một rưởi cho thanh góp phía cao áp. Sơ đồ đảm bảo được tính liên tục cung cấp điện cho các phụ tải và thuận tiện xử lý khi có sự cố và sửa chữa thiết bị. Phía 110 kV: có các đường dây phụ tải quan trọng và không quan trọng với công suất trung bình, nên để đảm bảo cung cấp điện và hợp lý về kinh tế ta chọn sơ đồ hai thanh góp, có thanh góp vòng cho phía 110 kV. Phía 6 kV: có cả phụ tải không quan trọng và phụ tải quan trọng nên vẫn phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng trong cấp điện áp này. Vì thế ta lấy điện từ phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu qua 2 máy biến áp 18/6,3 kV. AT1 AT2 HT G3 C3 C1 Tr1 Tr2 Tr3 Tr4 Tr4 G1 G2 G4 T2 T1 C2 Sơ đồ nối điện phương án I: Hình 4.1 4.3.2. Phương án II Phía 220 kV: có các đường dây phụ tải quan trọng và không quan trọng với công suất lớn, và cả đường dây nối về hệ thống nên yêu cầu tính cung cấp điện liên tục cao. Từ yêu cầu thực tế như vậy ta chọn sơ đồ một rưởi cho thanh góp phía cao áp. Sơ đồ đảm bảo được tính liên tục cung cấp điện cho các phụ tải và thuận tiện xử lý khi có sự cố và sửa chữa thiết bị. Phía 110 kV: có các đường dây phụ tải quan trọng và không quan trọng với công suất trung bình, nên để đảm bảo cung cấp điện và hợp lý về kinh tế ta chọn sơ đồ 2 thanh góp, có thanh góp vòng cho phía 110 kV. Phía 6 kV: có cả phụ tải không quan trọng và phụ tải quan trọng nên vẫn phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng trong cấp điện áp này. Vì thế ta lấy điện từ phía hạ áp của máy biến áp tự ngẫu qua 2 máy biến áp 18/6,3 kV. C1 G1 AT1 AT2 G2 G3 T1 T2 G4 C2 HT C3 Tr1 Tr2 Tr3 Tr4 Tr5 Sơ đồ nối điện phương án II: Hình 4.2 4.4. Tính toán cho từng phương án 4.4.1. Phương án I Vốn đầu tư của phương án này gồm vốn đầu tư cho máy phát, máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt. Vốn đầu tư máy biến áp: phương án này gồm có: - Sáu máy biến áp tự ngẫu một pha có: Sđm=120 MVA; có cấp điện áp cao là 220 kV, có giá thành là vB = 1200.103 USD; hệ số kB = 1,3. - Một máy biến áp 2 cuộn dây có: Sđm=200 MVA; có cấp điện áp cao là 220 kV, có giá thành là vB= 1500.103 USD; hệ số kB=1,4. - Một máy biến áp 2 cuộn dây có: Sđm=200 MVA; có cấp điện áp cao là 110 kV, có giá thành là vB=1000.103 USD; hệ số kB=1,5 . Vậy nên vốn đầu tư cho máy biến áp ở phương án này là : VBI= (6×1200×1,3+1500×1,4+1000×1,5).103=12960.103 USD = 220,32.109 đồng Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối (máy cắt): phương án này có: - Phía thanh góp 220 kV có 15 máy cắt loại 3AQ1 có giá là 90.103 USD - Phía thanh góp 110 kV có 12 máy cắt loại 3AQ1-FG có giá là 60.103 USD. - Phía điện áp máy phát có 2 máy cắt hợp bộ loại 8BK41 có giá là 150.103 USD. Vậy vốn đầu tư cho máy cắt của phương án I là: VTBPPI = (15×90+12×60+2×150).103=2370.103 USD = 40,29.109 đồng Vốn đầu tư ban đầu của phương án I : VI = VBI + VTBPPI = (12960+2370).103=15330.103 USD = 260,61.109 đồng Chi phí vận hành hàng năm của phương án I: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a=10% PkhI = = = 1533.103 USD = 26,061.109 đồng Phí tổn do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: PttI = = 600×25668,08.103=15,4.109 đồng Như vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án I là PI = PkhI + PttI = (26,061+15,4).109=41,461.109 đồng Hàm chi phí tính toán hàng năm của phương án : CI=PI+ađmVI=(41,461+0,1×260,61).109=67,522.109 đồng 4.4.2. Phương án II Vốn đầu tư của phương án này gồm vốn đầu tư cho máy phát, máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt. Vốn đầu tư máy biến áp: phương án này gồm có: - Sáu máy biến áp tự ngẫu một pha có: Sđm=120 MVA; có cấp điện áp cao là 220 kV, có giá thành là vB = 1200.103 USD; hệ số kB = 1,3. - Hai máy biến áp 2 cuộn dây có: Sđm=200 MVA; có cấp điện áp cao là 110 kV, có giá thành là vB=1000.103 USD; hệ số kB=1,5 . Vậy nên vốn đầu tư cho máy biến áp ở phương án này là : VBII= (6×1200×1,3+2×1000×1,5).103=12360.103 USD = 210,12.109 đồng Vốn đầu tư cho thiết bị phân phối (máy cắt): phương án này có: - Phía thanh góp 220 kV có 14 máy cắt loại 3AQ1 có giá là 90.103 USD - Phía thanh góp 110 kV có 13 máy cắt loại 3AQ1-FG có giá là 60.103 USD. - Phía điện áp máy phát có 2 máy cắt hợp bộ loại 8BK41 có giá là 150.103 USD. Vậy vốn đầu tư cho máy cắt của phương án II là: VTBPPII = (14×90+13×60+2×150).103=2340.103 USD = 39,78.109 đồng Vốn đầu tư ban đầu của phương án II: VII = VBII + VTBPPII = (12360+2340).103=14700.103 USD = 249,9.109 đồng Chi phí vận hành hàng năm của phương án II: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a=10% PkhII = =