Đề tài Thiết kế phần điện của nhà máy thủy điện

cao: Lúc bình thường: SCTN =183,81 MVA Lúc sự cố T2: SCTN = 62,99 MVA Lúc sự cố AT2: SCTN =193,34 MVA + Dòng cưỡng bức phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu: IcbCAT1= IcbCAT2== 0,507 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối vào thanh góp cao áp là: IcbCmax= IcbHT=0,677 kA 2) Dòng cưỡng bức của các thành phần nối vào thanh góp trung áp - Dòng cưỡng bức của phụ tải trung áp: IcbT== 0,302 kA - Dòng cưỡng bức qua máy biến áp nối bộ: IcbT2== 0,973 kA - Dòng cưỡng bức qua máy biến áp tự ngẫu: + Công suất cuộn trung: Lúc bình thường: STTN=16,26MVA Lúc sự cố T2: STTN=103,45 MVA Lúc sự cố AT2: STTN=32,52MVA + Dòng cưỡng bức phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu: IcbTAT1= IcbTAT2== 0,543 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối vào thanh góp trung áp là: IcbTmax= IcbT2 = 0,973 kA 3) Dòng cưỡng bức của các thành phần địa phương IcbĐP == 0,34 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần địa phương là: IcbĐPmax=0,34 kA 4) Dòng cưỡng bức của các thành phần điện áp 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 thành phần nối vào thanh góp cao áp - Dòng cưỡng bức của phụ tải cao áp: IcbC== 0,268 kA IcbHT== 0,677 kA - Dòng cưỡng bức qua máy biến áp tự ngẫu: + Công suất cuộn cao: Lúc bình thường: SCTN=271 MVA Lúc sự cố T2: SCTN=152,39 MVA Lúc sự cố AT2: SCTN=367,72 MVA + Dòng cưỡng bức phía cao áp của máy biến áp tự ngẫu: IcbCAT1= IcbCAT2== 0,965 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối vào thanh góp cao áp là: IcbCmax= IcbCTN = 0,965 kA 2) Dòng cưỡng bức của các thành phần nối vào thanh góp trung áp - Dòng cưỡng bức của phụ tải trung áp: IcbT== 0,302 kA - Dòng cưỡng bức qua máy biến áp nối bộ: IcbT1= IcbT2== 0,973 kA - Dòng cưỡng bức qua máy biến áp tự ngẫu: + Công suất cuộn trung: Lúc bình thường: STTN=101,97 MVA Lúc sự cố T2: STTN =16,26 MVA Lúc sự cố AT2: STTN =203,93 MVA + Dòng cưỡng bức phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu: IcbTAT1= IcbTAT1== 1,07 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần nối vào thanh góp trung áp là: IcbTmax= IcbTTN=1,07 kA 3) Dòng cưỡng bức của các thành phần địa phương IcbĐP== 0,34 kA Vậy dòng cưỡng bức có giá trị lớn nhất của các thành phần địa phương là: IcbĐPmax=0,34 kA 4) Dòng cưỡng bức của các thành phần điện áp 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 dòng ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn theo tiêu chuẩn ổn định nhiệt và ổn định động khi dòng ngắn mạch qua chúng. Vì vậy phải chọn điểm ngắn mạch sao cho dòng ngắn mạch qua các khí cụ điện và dây dẫn là lớn nhất. 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 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. Một cách đơn giản để tính ngắn mạch là sử dụng phương pháp gần đúng. 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 bằng phương pháp tương đối. - 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”d2 - 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 - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía cao áp, chọn điểm ngắn mạch N1, nguồn cung cấp là các MF của nhà máy và hệ thống. - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía trung áp, chọn điểm ngắn mạch N2, nguồn cung cấp là các MF của nhà máy và hệ thống. - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp mạch MF, chọn điểm ngắn mạch N3 hay N4. + Đối với N3, nguồn cấp chỉ là máy phát G1. + Đối với N4, nguồn cấp là các MF của nhà máy (trừ máy phát G1) và hệ thống. Trong hai điểm ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch nào lớn hơn sẽ được dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn. - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp mạch tự dùng và phụ tải địa phương, chọn điểm ngắn mạch N5, nguồn cấp là các MF của nhà máy và hệ thống. Trong tính toán người ta lấy I”N5 = I”N3 + I”N4. 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 N3 N4 N5 Hình 3.1 N3 XHT EHT XF E2 · · · · · Xd XH XH XF XF E4 E1 E3 N5 N2 N1 N4 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+0,047 = 0,066 X2=XF+XB-C = 0,142+0,055 = 0,197 X3=XF+XB-T = 0,142+0,053 = 0,195 X4=XC = 0,032 X5=XF+XH = 0,142+0,057 = 0,199 Vì ngắn mạch tại N1 là 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= 0,066 + 0,016 = 0,082 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× Tra đường cong tính toán ta được: I0ck = 0,44 Dòng ngắn mạch phía hệ thống. kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM=X10× Tra đường cong tính toán ta được: I0ck=2,8 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N1 kA Dòng điện xung kích ixkN1= 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 = 0,047 + 0,019 = 0,066 X2=XF+XB-C = 0,142 + 0,055 = 0,197 X3=XF+XB-T = 0,142 + 0,053 = 0,195 X4=XC = 0,032 X5=XF+XH = 0,142+0,057 = 0,199 Vì ngắn mạch tại N2 là ngắn mạch đối xứng nên ta có: X6= X7= X8 = X7//X3 =  Ta có sơ đồ rút gọn: E3 E12 · X2 X6 X7 · · X3 · E4 X1 EHT 220 kV 110 kV N2 Hình 3.7 Biến đổi thành (X9,X10) bỏ qua nhánh cân bằng: = 0,087 = 0,261 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=X9× Vì XttHT>3 nên ta có thể tính dòng điện ngắn phía hệ thống I”HT= kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM=X11× Tra đường cong tính toán ta được: I0ck=2,35 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N2 kA Dòng điện xung kích ixkN2 =kA c) Tính dòng ngắn mạch tại N3 Nguồn cung cấp chỉ một máy phát G1 XF · G1 N3 Hình 3.10 Điện kháng tính toán Xtt== 0,25 Tra đường cong tính toán ta được: I0ck=4,3 Dòng điện ngắn mạch kA Dòng điện xung kích Vì ngắn mạch tại đầu cực máy phát nên ta lấy kxk=1,91 ixkN4=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+0,047 = 0,066 X2=XF+XB-C = 0,142+0,055 = 0,197 X3=XF+XB-T = 0,142+0,053 = 0,195 X4=XC =0,032 X5=XH=0,057 EHT X6= XF+XH=0,142+0,057=0,199 · · 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: = 0,087 = 0,26 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: = 0,215 = 0,173 EHT · · N4 E234 X11 X12 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.14 Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT=X11× Vì XttHT>3 nên ta có thể tính dòng điện ngắn phía hệ thống I”HT= kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM=X12× Tra đường cong tính toán ta được: I0ck=1,22 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N4 kA Dòng điện xung kích ixkN3=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 ixkN5=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 8,83 22,48 N2 14,1 35,89 N3 24,34 65,75 N4 35,64 90,73 N5 59,98 152,68 3.3.2. Phương án II 1) Chọn các điểm ngắn mạch - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía cao áp, chọn điểm ngắn mạch N1, nguồn cung cấp là các MF của nhà máy và hệ thống. - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía trung áp, chọn điểm ngắn mạch N2, nguồn cung cấp là các MF của nhà máy và hệ thống. - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn mạch MF, chọn điểm ngắn mạch N3 hay N4. + Đối với N4, nguồn cấp là các MF của nhà máy (trừ máy phát G1) và hệ thống. + Đối với N3, nguồn cấp chỉ là máy phát G1. Trong hai điểm ngắn mạch này, giá trị dòng ngắn mạch nào lớn hơn sẽ được dùng để chọn khí cụ điện và dây dẫn. - Để chọn khí cụ điện và dây dẫn phía hạ áp mạch tự dùng và phụ tải địa phương, chọn điểm ngắn mạch N5, nguồn cấp là các MF của nhà máy và hệ thống. Trong tính toán người ta lấy I”N5 = I”N3 + I”N4. 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 N3 N4 N5 T2 G4 ~ Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch Hình 3.15 N3 XHT EHT XF XB-T · E3 E2 · · · · Xd XH XH XF XF E4 E1 N5 N2 N1 N4 220 kV 110 kV XC XB-T XC Sơ đồ thay thế: XF Hình 3.16 3) Tính dòng điện ngắn mạch theo đường cong tính toán a) Tính dòng ngắn mạch tại N1 Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống N1 · · · · · E3 XB-T XF XF XB-T XHT Xd XH XC XF E2 E1 EHTT 110 kV 220 kV XF XH XC E4 Hình 3.17 X1=Xd+XHT = 0,019+0,047 = 0,066 X2=XF+XB-T = 0,142+0,053 = 0,195 X3=XF+XH = 0,142+0,057 = 0,199 X4=XC=0,032 Vì ngắn mạch tại N1 là ngắn mạch đối xứng nên ta có: X5= X6= X7= Ta có sơ đồ rút gọn: E12 EHT · X1 X5 X6 · X7 · N1 220 kV 110 kV E34 Hình 3.18 Ghép hai nguồn E12 và E34 X8=X6//X7= X9=X8+X5= 0,016+0,049 = 0,065 EHT · · N1 E1234 X1 X9 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.19 Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT=X1× Tra đường cong tính toán ta được: I0ck= 0,44 Dòng ngắn mạch phía hệ thống kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM =X9× Tra đường cong tính toán ta được: I0ck =2,5 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N1 kA Dòng điện xung kích ixkN1=kA b) Tính dòng ngắn mạch tại N2 Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống N2 · · · · · E3 XB-T XF E4 XF XHT Xd XH XC XF E2 E1 EHT 110 kV 220 kV XF XH XC XB-T Hình 3.20 X1=Xd+XHT = 0,019+0,047 = 0,066 X2=XF+XB-T = 0,142+0,053 = 0,195 X3=XF+XH = 0,142+0,057 = 0,199 X4=XC = 0,032 Vì ngắn mạch tại N2 là ngắn mạch đối xứng nên ta có: X5= X6= N2 · X1 X5 X7 · X6 · 220 kV 110 kV E12 EHT E34 X7= Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.21 Ghép hai nguồn E12 và E34 X8=X6//X7= X9=X1+X5= 0,066+0,016=0,082 EHT · · N2 E1234 X9 X8 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.22 Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT=X9× Tra đường cong tính toán ta được: I0ck=0,35 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM =X8× Tra đường cong tính toán ta được: I0ck=3,3 Dòng ngắn mạch phía nhà máy kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N2 kA Dòng điện xung kích ixkN2=kA c) Tính dòng ngắn mạch tại N3 Nguồn cung cấp chỉ một máy phát G1 XF · E1 N3 Hình 3.27 Điện kháng tính toán Xtt== 0,25 Tra đường cong tính toán ta được: I0ck = 4,3 Dòng điện ngắn mạch kA Dòng điện xung kích Vì ngắn mạch tại đầu cực máy phát nên ta lấy kxk=1,91 ixkN3= 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 3.23 X1=Xd+XHT=0,019+0,047 = 0,066 X2=XF+XB-T=0,142+0,053 = 0,195 X3=XC = 0,032 X4= XF+XH=0,142+0,057 = 0,199 X5=XH = 0,057 X6= X7= E34 E2 EHT · · · X1 X6 X4 X5 X7 N4 Ta có sơ đồ rút gọn: Ghép hai nguồn E34 và E2 X8=X4//X6= X9= X1+X7=0,066+0,016 = 0,082 EHT N4 · X9 · X8 X5 E234 Hình 3.24 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.25 Biến đổi thành (X10, X11) bỏ qua nhánh cân bằng: = 0,21 = 0,169 EHT · · N4 E234 X10 X11 Ta có sơ đồ rút gọn: Hình 3.26 Điện kháng tính toán phía hệ thống XttHT=X10× Vì XttHT>3 nên ta có thể tính dòng điện ngắn phía hệ thống I”HT= kA Điện kháng tính toán phía nhà máy XttNM=X11× Tra đường cong tính toán ta được: I0ck=1,21 Dòng điện ngắn mạch phía nhà máy: = 20,55 kA Vậy dòng điện ngắn mạch tổng tại N4 kA Dòng điện xung kích ixkN3=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 ixkN5= 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 8,3 21,13 N2 17,85 45,44 N3 24,34 65,75 N4 35,82 91,18 N5 60,16 153,14 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Khi thiết kế bất kỳ nhà máy điện nào cũng phải tiến hành so sánh để chọn một phương án hợp lí. Khi chọn một phương án tối ưu phải dựa trên phân tích toàn diện các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. 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 hoá..vv… Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản là vốn đầu tư ban đầu và phí tổn vận hành hàng năm. So sánh và phân tích các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đặc trưng cho các phương án cho phép ta tìm được phương án hợp lí. Tính kinh tế của phương án cần được đánh giá không những về vốn đầu tư ban đầu mà còn phí tổn vận hành hàng năm. Trong các phương án tính toán kinh tế thường dùng thì phương pháp thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch và chi phí tính toán hàng năm được coi là những phương pháp cơ bản để đánh giá về mặt kinh tế của phương án. Vốn đầu tư cho phương án bao gồm vốn đầu tư cho máy biến áp và vốn đầu tư cho thiết bị phân phối. 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 phưong án i (đồng). Pi: phí tổn vận hành hàng năm của phương án i (đồng/năm). Vi: vốn đầu tư của phưong án i (đồng). Yi: thiệt hại do mất điện gây ra của phưong 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 = ×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 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 0,68 8,83 22,48 3AQ1 245 4 40 100 N2 Trung 110 0,97 14,1 35,89 3AQ1-FG 123 3,15 31,5 80 N4 Hạ 18 5,94 35,94 90,73 8BK41 24 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 0,97 8,3 21,13 3AQ1 245 4 40 100 N2 Trung 110 1,07 17,85 45,44 3AQ1-FG 123 3,15 31,5 80 N4 Hạ 18 5,94 35,82 91,18 8BK41 18 12,5 80 225 Các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt 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 thõa 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 xử 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 sữa 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. Phương án I: Phía 220 kV: có các đường dây phụ tải quan trọng với công suất lớn, và cả đường dây nối về hệ thống nên yêu cầu tính cung cấp điện liên tục cao. Trên yêu cầu thực tế như vậy ta chọn sơ đồ 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, để đảm bảo cung cấp điện và hợp lý về kinh tế ta chọn sơ đồ 2 thanh góp 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 đầu cực máy phát qua MBA 2 dây quấn. HT G3 C3 C1 Tr1 Tr2 Tr3 Tr4 Tr5 G1 G2 G4 T2 T1 AT1 AT2 C2 Sơ đồ nối điện chính Phương án I Phương án II: Phía 220 kV: có các đường dây phụ tải quan trọng với công suất lớn, và cả đường dây nối về hệ thống nên yêu cầu tính cung cấp điện liên tục cao. Trên yêu cầu thực tế như vậy ta chọn sơ đồ 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 cho phía 110 kV. C1 G1 AT1 AT2 G2 G3 T1 T2 G4 C2 HT C3 Tr1 Tr2 Tr3 Tr4 Tr5 Phía 6 kV: có cả phụ tải không quan trọng và phụ tải quan trong 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 đầu cực máy phát qua MBA 2 dây quấn. Sơ đồ nối điện chính Phương án II 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 90.103USD - Phía thanh góp 110 kV có 11 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, bố trí tại đầu ra của 2 máy biến áp tự ngẫu. Vậy vốn đầu tư cho máy cắt của phương án I là: VTBPPI = (15×90+11×60+2×150).103=2310.103 USD = 39,27.109 đồng Vốn đầu tư ban đầu của phương án I: VI = VBI + VTBPPI = (12960+2310).103=15270.103 USD = 259,59.109 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 = = = 1527.103 USD = 25,959.109 đồng Phí tổn do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: PttI = = 600×27630,38.103=16,6.109 đồng Như vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án I là PI = PkhI + PttI = (25,959+16,6).109=42,559.109 đồng Hàm chi phí tính toán hàng năm của phương án: CI=PI+ađmVI=(42,559+0,1×259,59).109=68,518.109 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 90.103USD - 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, bố trí tại đầu ra của 2 máy biến áp tự ngẫu. Vậy vốn đầu tư cho máy cắt của phương án II là: VTBPPII = (14×90+12×60+2×150).103=2280.103 USD = 38,76.109 đồng Vốn đầu tư ban đầu của phương án II: VII = VBII + VTBPPII = (12360+2280).103 =14640.103 USD = 248,88.109 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 = = = 1464.103 USD = 24,888.109 đồng Phí tổn do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: PttII = = 600×29747,24.103=17,848.109 đồng Như vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án II là PII = PkhII + PttII = (24,888+17,848).109=42,736.109 đồng Hàm chi phí tính toán hàng năm của phương án: CII=PII+ađmVII=(42,736+0,1×248,888).109 = 67,625.109 đồng Sau khi tính toán kinh tế cho cả hai phương án ta có bảng thống kê như sau: Bảng 4.3: Phương án Vốn đầu tư .109 đồng Phí t