Đồ án Thiết kế nhà máy điện với 4 tổ máy công suất 100MW

y dòng điện làm việc cưỡng bức của đường dây là lớn nhất và do đó chính là dòng điện làm việc cưỡng bức của cấp điện áp 220 kV và bằng 0,499 kA. * Các mạch phía 110 kV. Dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch cấp điện áp 110 kV là dòng làm việc cưỡng bức lớn nhất trong các dòng cưỡng bức của mạch đường dây, mạch máy biến áp ba pha hai cuộn dây B4, mạch trung áp của các máy biến áp tự ngẫu. - Mạch đường dây: Thanh góp trung cấp cho phụ tải gồm 3 đường dây kép, công suất mỗi đường như nhau nên dòng điện cưỡng bức: kA - Dòng điện làm việc cưỡng bức của máy biến áp ba pha hai cuộn dây (máy biến áp B3 hoặc B4) được xác định theo dòng cưỡng bức của máy phát điện: kA - Dòng điện làm việc cưỡng bức ở phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu được xác định khi xét các tình huống sự cố sau: + Khi một máy biến áp tự ngẫu bị sự cố: * Nếu sự cố xảy ra lúc phụ tải trung áp cực đại thì dòng công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu còn lại là: ST-TN = STmin – (SB3 + SB4) = 235,294 –2. 110,45 = 14,394 MVA. * Nếu sự cố xảy ra lúc phụ tải trung áp cực đại thì dòng công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu còn lại là: ST-TN = STmin – (SB3 + SB4) = 235,294 –2. 110,45 = 14,394 MVA. + Khi máy biến áp hai dây quấn B4 bị sự cố * Nếu sự cố xảy ra lúc phụ tải trung áp cực đại thì dòng công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu còn lại là: ST-TN = MVA * Nếu sự cố xảy ra lúc phụ tải trung áp cực tiểu thì dòng công suất phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu còn lại là: ST-TN = MVA Từ các tình huống sự cố trên ta thấy công suất cưỡng bức lớn nhất truyền tải qua phía trung áp của máy biến áp tự ngẫu là ST-Tnmax = 62,442 MVA ứng với sự cố một máy biến áp dây quấn lúc phụ tải trung áp cực đại. Do đó dòng điện làm việc cưỡng bức ở mạch trung áp của máy biến áp tự ngẫu là: kA So sánh dòng điện làm việc cưỡng bức trên ta thấy dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch trung áp 0,648 kA. * Cấp điện áp 10 kV: Dòng điện làm việc cưỡng bức của cấp điện áp 10 kV được tính theo dòng làm việc cưỡng bức của máy phát và bằng: kA Bảng tổng kết dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch ở phương án 2: Cấp điện áp Dòng điện 220 kV 110 kV 10 kV Icb, kA 0,499 0,655 7,123 Chương III Tính toán dòng điện ngắn mạch Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng và thường xảy ra trong hệ thống điện. Trong thời gian xảy ra ngắn mạch, kể từ thời điểm xuất hiện ngắn mạch cho tới khi cắt được phần từ hư hỏng ra khỏi mạch điện, xảy ra một quá trình quá độ phức tạp, gây ra các lực động điện và phát nhiệt mạnh. Vì vậy khi thiết kế nhà máy điện cần chọn các thiết bị có khả năng chịu được các lực động điện và phát nhiệt trong giới hạn cho phép khi có sự cố ngắn mạch. Mục đích của việc tính toán dòng điện ngắn mạch là để chọn khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua theo điều kiện đảm bảo các yêu cầu về ổn định động và ổn định nhiệt khi có dòng ngắn mạch (dòng tính toán là dòng ngắn mạch ba pha vì ngắn mạch ba pha thường nặng nề nhất, ảnh hưởng nhiều đến chế độ hệ thống). Khi tính toán ngắn mạch cần xác định các đại lượng sau: I” là giá trị ban đầu của thành phần chu kỳ của dòng điện ngắn mạch siêu quá độ. ixk là dòng điện ngắn mạch xung kích, để kiểm tra lực động điện. Khi tính toán ngắn mạch ta dùng hệ đơn vị tương đối. Chọn các đại lượng cơ bản như công suất cơ bản và điện áp cơ bản. Ta dùng phương pháp gần đúng với khái niệm điện áp trung bình và chọn điện áp cơ bản bằng điện áp định mức trung bình (Ucb = Utb), công suất cơ bản chọn là Scb = 1000 MVA. 3.1. Xác định các đại lượng tính toán trong hệ đơn vị tương đối cơ bản: + Điện kháng của hệ thống điện: + Điện kháng của đường dây kép: Theo tính toán ở Chương 2 ta có dòng điện cưỡng bức ở cấp điện áp 220kV là Icb = 0,499 kA nên ta chọn dây dẫn ở cấp điện áp 220 kV là dây nhôm lõi thép AC-240 có dòng điện cho phép khi đặt ngoài trời với khoảng cách các pha 5m là 590A. Tra bảng ta có điện kháng đơn vị x0 = 0,4W/km, do đó điện kháng của đường dây kép: + Điện kháng của máy phát điện: + Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây: + Điện kháng của các cuộn dây máy biến áp tự ngẫu ba pha: 3.2. Tính giá trị dòng điện ngắn mạch tại từng thời điểm theo phương pháp đường cong tính toán: Nhằm chọn khí cụ điện cho các mạch, khi lập sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch ta cần chọn chế độ làm việc nặng nề nhất phù hợp với thực tế. Điểm ngắn mạch tính toán được xác định là điểm mà khi ngắn mạch xảy ra tại thời điểm đó thì dòng điện ngắn mạch qua khí cụ điện là lớn nhất. 3.2.1. Phương án 1: a. Chọn điểm ngắn mạch tính toán: + Cấp điện áp 220 kV: ở cấp điện áp này thường chỉ chọn một loại máy cắt điện và dao cách ly nên ta chọn N1 là điểm ngắn mạch trên thanh góp 220 kV vì ngắn mạch trên thanh góp thì dòng điện ngắn mạch đi qua khí cụ điện là lớn nhất. Nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy. + Cấp điện áp 110 kV: Tương tự ta chọn điểm ngắn mạch N2 trên thanh góp 110 kV. Nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy. + Cấp điện áp 10 kV: Nhằm chọn khí cụ điện mạch máy phát cần tính 2 điểm ngắn mạch N3 và N’3. Sau đó so sánh hai giá trị dòng điện ngắn mạch trên, lấy trị số lớn hơn để chọn khí cụ điện. Điểm N-3 có nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy trừ máy phát F2. Điểm N’-3 có nguồn cung cấp chỉ có máy phát F2. Tính ngắn mạch tại điểm N-4 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng và phụ tải địa phương. Nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy điện. b. Sơ đồ nối điện và sơ đồ thay thế: Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán vẽ trên hình h.3.1. Hình 3.1 Sơ đồ thay thế vẽ trên hình h3.2. Hình 3.2 c. Tính toán ngắn mạch tại các điểm: * Xét khi ngắn mạch tại N1: Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. Sơ đồ thay thế cho trên hình h3.3. Hình 3.3 X1 = XHT + XD = 0,1667 + 0,3403 = 0,507 X2 = XF + XB220 = 1,5574 + 0,88 = 2,4374 X3 = X4 = XC = 0,46 X5 = X6 = XF + XH = 1,5574 + 0,82 = 2,3774 X7 = XF + XB110 = 1,5574 + 0,84 = 2,3974 Hình.3.4 Điểm ngắn mạch N1 có tính chất đối xứng nên ta có: X8 = X3/2 = 0,46/2 = 0,23 X9 = X5/2 = 2,3774/2 = 1,1887 Ghép các nguồn phía nhà máy ta có: X10 = [(X7//X9) + X8] // X2 = [(2,3974//1,1887)+0,23] //2,4374 = 0,7214 Hình.3.5 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống cung cấp: kA kA Điện kháng tính toán nhánh nhà máy: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: kA kA Do đó dòng ngắn mạch tổng tại N1: kA kA Dòng điện xung kích xuất hiện khi có ngắn mạch tại N1: kA * Xét khi ngắn mạch tại N2: Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. Sơ đồ thay thế cho trên hình h.3.6. Hình 3.6 X1 = XHT + XD = 0,1667 + 0,3403 = 0,507 X2 = XF + XB220 = 1,5574 + 0,88 = 2,4374 X3 = X4 = XC = 0,46 X5 = X6 = XF + XH = 1,5574 + 0,82 = 2,3774 X7 = XF + XB110 = 1,5574 + 0,84 = 2,3974 Hình 3.7 Điểm ngắn mạch N2 có tính chất đối xứng nên ta có: X8 = X3/2 = 0,46/2 = 0,23 X9 = X5/2 = 2,3774/2 = 1,1887 Ghép các nguồn phía nhà máy ta có: Biến đổi Y (X1, X2, X8) thành D (X10, X11) ở đây ta không xét nhánh nối giữa các nguồn: Hình.3.8 Ghép các nguồn E1, E4, E23 ta có: Hình.3.9 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống cung cấp: kA kA Điện kháng tính toán nhánh nhà máy: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy cung cấp: kA kA Do đó dòng ngắn mạch tổng tại N2: kA kA Dòng điện xung kích xuất hiện khi có ngắn mạch tại N2: kA * Xét khi ngắn mạch tại N3: Nguồn cung cấp gồm hệ thống tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế trừ máy phát F2. Sơ đồ thay thế cho trên hình h.3.9 Hình 3.10 X1 = XHT + XD = 0,1667 + 0,3403 = 0,507 X2 = XF + XB220 = 1,5574 + 0,88 = 2,4374 X3 = X4 = XC = 0,46 X5 = XH = 0,82 X6 = XF + XH = 1,5574 + 0,82 = 2,3774 X7 = XF + XB110 = 1,5574 + 0,84 = 2,3974 X8 = X3/2 = 0,46/2 = 0,23 Hình 3.11 Sơ đồ hình h3.10 được vẽ lại trên hình h3.11. Hình 3.12 Biến đổi Y (X1, X2, X8) thành D (X9, X10) ở đây ta không xét nhánh nối giữa các nguồn: Hình.3.13 Ghép các nguồn E1, E34 ta có: Hình.3.14 Biến đổi Y (X5, X9, X12) thành D (X13, X14) ở đây ta không xét nhánh nối giữa các nguồn: Hình.3.15 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống cung cấp: kA Điện kháng tính toán nhánh nhà máy: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy cung cấp: kA kA Do đó dòng ngắn mạch tổng tại N3: kA kA Dòng điện xung kích xuất hiện khi có ngắn mạch tại N3: kA * Xét khi ngắn mạch tại N’3: Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F2. Sơ đồ thay thế cho trên hình h.3.14 Hình.3.16 Điện kháng tính toán: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch tại N’3: kA kA Do ta đang xét ngắn mạch tại đầu cực máy phát nhiệt điện nên ta lấy kxk = 1,91 dòng điện xung kích xuất hiện khi có ngắn mạch tạiN’3. kA * Xét khi ngắn mạch tại N4: Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng và mạch phụ tải điện áp máy phát. nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có: kA kA Dòng điện xung kích xuất hiện khi có ngắn mạch tại N4: kA Do đó kết quả tính toán ngắn mạch phương án 1 cho ở bảng 3-1: Bảng 3-1. Dòng điện Điểm ngắn mạch I”, kA IƠ, kA ixk, kA N1 8,316 7,844 21,169 N2 14,407 12,562 36,674 N3 44,467 47,374 113,195 N’3 34,242 16,669 92,493 N4 78,709 64,043 200,36 d. Chọn máy cắt cho phương án 1: Dựa vào cấp điện áp và dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch đã xác định ở chương II, kết hợp với các giá trị dòng ngắn mạch đã tính ở trên ta chọn được máy cắt cho máy phát điện và các mạch ở cấp điện áp 110 kV, 220 kV nên chú ý một số điểm sau: - Nên chọn cùng một loại máy cắt trên cùng một cấp điện áp, để thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành và sửa chữa. - Trên các đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát nên dùng máy cắt hợp bộ. * Máy cắt được cọn theo các điều kiện sau: + Loại máy cắt khí SF6. + Điện áp :UđmMC ³ Uđm. + Dòng điện : IđmMC ³ Icb. + Điều kiện cắt : ICđm ³ I” + Điều kiện ổn định động : iôđđ ³ ixk. + Điều kiện ổn định nhiệt : .tnh ³ BN. Điều kiện này chỉ xét khi Iđm < 1000A * Bảng thông số máy cắt cho các mạch điện của phương án 1 như bảng 3-2. Bảng 3-2 Thông số tính toán Thông số định mức Uđm, kV Icb, kA I”N, kA ixk, kA Loại MCĐ Uđm, kV Iđm, kA Icắtđm, kA Ilđđ, kA Mạch 220 kV 220 0,499 8,316 21,169 3AQ2 245 4 50 125 Mạch 110 kV 110 0,665 14,407 36,674 3AQ1 123 4 40 100 Mạch 10 kV 10 7,123 44,467 113,195 8FG10 12 12,5 80 225 Trong phương án này các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 3.2.2. Phương án 2: a. Chọn điểm ngắn mạch tính toán: + Cấp điện áp 220 kV: ở cấp điện áp này thường chỉ chọn một loại máy cắt điện và dao cách ly nên ta chọn N1 là điểm ngắn mạch trên thanh góp 220 kV vì ngắn mạch trên thanh góp thì dòng điện ngắn mạch đi qua khí cụ điện là lớn nhất. Nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy. + Cấp điện áp 110 kV: Tương tự ta chọn điểm ngắn mạch N2 trên thanh góp 110 kV. Nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy. + Cấp điện áp 10 kV: Nhằm chọn khí cụ điện mạch máy phát cần tính 2 điểm ngắn mạch N3 và N’3. Sau đó so sánh hai giá trị dòng điện ngắn mạch trên, lấy trị số lớn hơn để chọn khí cụ điện. Điểm N-3 có nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy trừ máy phát F2. Điểm N’-3 có nguồn cung cấp chỉ có máy phát F2. Tính ngắn mạch tại điểm N-4 để chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng và phụ tải địa phương. Nguồn cung cấp là hệ thống và nhà máy điện. b. Sơ đồ nối điện và sơ đồ thay thế: Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán vẽ trên hình h.3.17. Hình.3.17 Sơ đồ thay thế vẽ trên hình h3.18. Hình.3.18 c. Tính toán ngắn mạch tại các điểm: * Xét khi ngắn mạch tại N1: Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. Sơ đồ thay thế cho trên hình h3.19. Hình.3.19 X1 = XHT + XD = 0,1667 + 0,3403 = 0,507 X3 = X3 = XC = 0,46 X4 = X5 = XF + XH = 1,5574 + 0,82 = 2,3774 X6 = XF + XB110 = 1,5574 + 0,84 = 2,3974 Hình 3.20 Điểm ngắn mạch N1 có tính chất đối xứng nên ta có: X7 = X2/2 = 0,46/2 = 0,23 X8 = X4/2 = 2,3774/2 = 1,1887 X9 = X6/2 = 2,3974/2= 1,1987 Ghép các nguồn phía nhà máy ta có: X10 = [(X8//X9) = X11 = X10 + X7 = 0,5968 + 0,23 = 0,8268 Hình.3.21 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống cung cấp: kA kA Điện kháng tính toán nhánh nhà máy: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp: kA kA Do đó dòng ngắn mạch tổng tại N1: kA kA Dòng điện xung kích xuất hiện khi có ngắn mạch tại N1: kA * Xét khi ngắn mạch tại N2: Nguồn cung cấp gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. Sơ đồ thay thế cho trên hình h.3.22. Hình 3.22 X1 = XHT + XD = 0,1667 + 0,3403 = 0,507 X2 = X3 = XC = 0,46 X4 = X5 = XF + XH = 1,5574 + 0,82 = 2,3774 X6 = XF + XB110 = 1,5574 + 0,84 = 2,3974 Hình.3.23. Điểm ngắn mạch N2 có tính chất đối xứng nên ta có: X7 = X2/2 = 0,46/2 = 0,23 X8 = X4/2 = 2,3774/2 = 1,1887 X9 = X6/2 = 2,3774/2 = 1,1887 X10 = X1 + X7 = 0,507 + 0,23 = 0,737 Hình.3.24. Ghép các nguồn E12 và E34 ta có: Hình.3.24 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống cung cấp: kA kA Điện kháng tính toán nhánh nhà máy: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy cung cấp: kA kA Do đó dòng ngắn mạch tổng tại N2: kA kA Dòng điện xung kích xuất hiện khi có ngắn mạch tại N2: kA * Xét khi ngắn mạch tại N3: Nguồn cung cấp gồm hệ thống tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế trừ máy phát F2. Sơ đồ thay thế cho trên hình h.3.25. Hình.3.25. X1 = XHT + XD = 0,1667 + 0,3403 = 0,507 X2 = X3 = XC = 0,46 X4 = XH = 1,5574 + 0,82 = 2,3774 X6 = X7 = XF + XB110 = 1,5574 + 0,84 = 2,3974 Hình.3.26. Ghép các nguồn E1, E2 và E4 ta có: X8 = X1 + X2/2 = 0,507 + 0,46/2 = 0,737 X9 = (X6/2) // X5 = (2,3974/2) // 2,3774 = 0,7969 Hình.3.27 Biến đổi Y (X8, X9, X4) thành D (X10, X11) ở đây ta không xét nhánh nối giữa các nguồn: Hình.3.28 Điện kháng tính toán của nhánh hệ thống: Dòng ngắn mạch nhánh hệ thống cung cấp: kA Điện kháng tính toán nhánh nhà máy: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch nhánh nhà máy cung cấp: kA kA Do đó dòng ngắn mạch tổng tại N3: kA kA Dòng điện xung kích xuất hiện khi có ngắn mạch tại N3: kA * Xét khi ngắn mạch tại N’3: Nguồn cung cấp chỉ gồm máy phát F1. Sơ đồ thay thế cho trên hình h.3.29 Hình.3.29 Điện kháng tính toán: Tra đường cong tính toán ta có: và Dòng ngắn mạch tại N’3: kA kA Do ta đang xét ngắn mạch tại đầu cực máy phát nhiệt điện nên ta lấy kxk = 1,91 dòng điện xung kích xuất hiện khi có ngắn mạch tại N’3. kA * Xét khi ngắn mạch tại N4: Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng và mạch phụ tải điện áp máy phát. nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có: kA kA Dòng điện xung kích xuất hiện khi có ngắn mạch tại N4: kA Do đó kết quả tính toán ngắn mạch phương án 2 cho ở bảng 3-3: Bảng 3-3. Dòng điện Điểm ngắn mạch I”, kA IƠ, kA ixk, kA N1 7,845 7,69 19,97 N2 15,122 13,108 38,494 N3 45,65 47,976 116,206 N’3 34,242 16,669 92,493 N4 79,892 64,645 203,372 d. Chọn máy cắt cho phương án 2: Dựa vào cấp điện áp và dòng điện làm việc cưỡng bức của các mạch đã xác định ở chương II, kết hợp với các giá trị dòng ngắn mạch đã tính ở trên ta chọn được máy cắt cho máy phát điện và các mạch ở cấp điện áp 110 kV, 220 kV nên chú ý một số điểm sau: - Nên chọn cùng một loại máy cắt trên cùng một cấp điện áp, để thuận tiện cho việc lắp đặt, vận hành và sửa chữa. - Trên các đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát nên dùng máy cắt hợp bộ. * Máy cắt được chọn theo các điều kiện sau: + Loại máy cắt khí SF6. + Điện áp :UđmMC ³ Uđm. + Dòng điện : IđmMC ³ Icb. + Điều kiện cắt : ICđm ³ I” + Điều kiện ổn định động : iôđđ ³ ixk. + Điều kiện ổn định nhiệt : .tnh ³ BN. Điều kiện này chỉ xét khi Iđm < 1000A * Bảng thông số máy cắt cho các mạch điện của phương án 2 như bảng 3-4. Bảng 3-4. Thông số tính toán Thông số định mức Uđm, kV Icb, kA I”N, kA ixk, kA Loại MCĐ Uđm, kV Iđm, kA Icắtđm, kA Ilđđ, kA Mạch 220 kV 220 0,499 7,845 19,97 3AQ2 245 4 50 125 Mạch 110 kV 110 0,648 15,122 38,494 3AQ1 123 4 50 100 Mạch 10 kV 10 7,123 45,65 116,206 8FG10 12 12,5 80 225 Trong phương án này các máy cắt đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Chương IV So sánh kinh tế – kỹ thuật các phương án Chọn phương án tối ưu Việc quyết định chọn một phương án nào cũng đều phải dựa trên cơ sở so sánh về mặt kinh tế và kỹ thuật. Về mặt kinh tế đó chính là tổng vốn đầu tư cho phương án, phí tổn vận hành hàng năm, thiệt hại hàng năm do mất điện. Nếu việc tính toán thiệt hại hàng năm do mất điện khó khăn thì ta có thể so sánh các phương án theo phương thức rút gọn, bỏ qua thành phần thiệt hại. Về mặt ký thuật để đánh giá một phương án có thể dựa vào các điểm sau: + Tính đảm bảo cung cấp điện khi làm việc bình thường cũng như khi sự cố. + Tính linh hoạt trong vận hành, mức độ tự động hoá. + Tính an toàn cho người và thiết bị. Trong các phương án tính toán kinh tế thường dùng phương pháp thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch hay hàm chi phí tính toán. Vốn đầu tư cho phương án bao gồm vốn đầu tư cho máy biến áp và vốn đầu cho thiết bị phân phối. Ta sẽ định nghĩa các chỉ tiêu đánh giá nhưng chỉ tính những phần cơ bản khác nhau giữa hai phương án. 4.1. Phương pháp đánh giá hiệu quả các phương án. Một phương án được gọi là có hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất. Ci = Pi + adm . Vi + Yi Trong đó: Ci : là hàm chi phí tính toán của phương án i (đồng). 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 = 0,15 (1/năm) ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện, không có kháng điện phân đoạn. do đó vốn đầu tư được tính là tiền mua, vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt. Vốn đầu tư: Vi = VBi + VTBPPi Trong đó: Vốn đầu tư máy biến áp VB = kB. VB kB: Hệ số tính đến chuyên chở và xây lắp. VB: Tiền mau máy biến áp. Vốn đầu tư máy cắt VTBPP = n1. VTBPP1 + n2 . VTBPP2 + n3 . VTBPP3 + n1,n2 .: số mạch phân phối. VTBPP1, VTBPP2: Giá tiền mỗi mạch thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp. Phí tổn vận hành hàng năm: Pi = Pki + Ppi + Pti. là khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn. a - Định mức khấu hao (%) Ppi: Chi phí lương 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 cũng ít khác nhau giữa các phương án. Pti = b . DA là chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra. b: là giá tiền tổn thất điện năng trung bình, b = 500 đồng/kWh. DA: là tổn thất điện năng trong thiết bị điện (kWh) chủ yếu do tổn thất trong máy biến áp quyết định. So sánh hiệu quả kinh tế của hai phương án: Nếu các phương án có V1 > V2 và P1 P2) thì có thể tính thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch: ở đây: T là thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch (năm). Nếu T < Tđm thì phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án có vốn đầu tư lớn. Việt Nam quy định Tđm = 8 năm. Nếu T > Tđm thì phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án có vốn đầu tư thấp hơn. là thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn. Nếu dùng hàm chi phí tính toán thì phương án nào có hàm chi phí tính toán bé nhất sẽ được xem là phương án tối ưu về mặt kinh tế. 4.2. Tính toán cho các phương án: 4.2.1. Phương án 1: a. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối. + Cấp điện áp 220 kV: Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp. + Cấp điện áp 110 kV: Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp. + Cấp điện áp 10 kV: Không có thanh góp điện áp máy phát. Sơ đồ nối điện của phương án vẽ trên hình h.4.1. Hình.4.1. b. Tính chi phí tính toán. + Vốn đầu tư: V1 = VB1 + VTBPP1 - Máy biến áp tự ngẫu công suất 250 MVA cấp điện áp 220 kV có: vB = 240 . 103 .40000 đồng; kB = 1,3 - Máy biến áp hai cuộn dây công suất 125 MVA có: vB110 = 100 . 103 . 40000 đồng; kB110 = 1,5 vB220 = 162 . 103 . 40000 đồng; kB110 = 1,4 Như vậy tiền đầu tư cho máy biến áp là: VB1 = (2 . 1,3.240.103 +1,4.162.103+1,5.100.103).40000 = 40032.106 đồng Theo sơ đồ nối điện như trên hình h.4.1. ta có: - Phía 220 kV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 75.103.15000 đồng. - Phía 110 kV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 45.103.15000 đồng. - Phía 10 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 23.103.15000 đồng. Do đó: VTBPP1 = (4.75 + 4 . 45 + 2 . 23).103 . 15000 = 7890 .106 đồng. Vậy vốn đầu tư cho phương án 1 là: V1 = 40032 . 106 + 7890 . 106 = 47922 . 106 đồng. + Phí tổn vận hành hàng năm: - Khấu hao và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 6,4%. đồng - Chi phí do tổn thất điện hàng năm gây ra: Pt1 = b. D = 500 . 10605,781 . 103 = 5302,891 . 106 đồng. - Phí tổn vận hành hàng năm: P1 = Pk1 + Pt1 = 3067,088 . 106 + 5302,89 .106 = 8369,898 . 106 đồng + Chi phí tính toán: Z1 = P1 + ađm . V1 = 8369,898 . 106 + 0,15 . 47922 .106 = 15558,198 . 106 MVA. 4.2.2. Phương án 2: a. Chọn sơ đồ nối điện và thiết bị phân phối: + Cấp điện áp 220 kV: Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp. + Cấp điện áp 110 kV: Dùng sơ đồ hệ thống hai thanh góp. + Cấp điện áp 10 kV: Không có thanh góp điện áp máy phát. Sơ đồ nối điện của phương án vẽ trên hình h.4.2. Hình.4.2. b. Tính chi phí tính toán. + Vốn đầu tư: V2 = VB2 + VTBPP2 - Máy biến áp tự ngẫu công suất 250 MVA cấp điện áp 220 kV có: vB = 240 . 103 .40000 đồng; kB = 1,3 - Máy biến áp hai cuộn dây công suất 125 MVA cáp điện áp 100 kV có: vB110 = 100 . 103 . 40000 đồng; kB110 = 1,5 Như vậy tiền đầu tư cho máy biến áp là: VB2 = (2 . 1,3.240.103 +2.1,5.100.103).40000 = 36960.106 đồng Theo sơ đồ nối điện như trên hình h.4.2. ta có: - Phía 220 kV có 3 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 75.103.15000 đồng. - Phía 110 kV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 45.103.15000 đồng. - Phía 10 kV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 23.103.15000 đồng. Do đó: VTBPP2 = (3.75 + 5 . 45 + 2 . 23).103 . 15000 = 7440 .106 đồng. Vậy vốn đầu tư cho phương án 2 là: V2 = 36960 . 106 + 7440 . 106 = 44400 . 106 đồng. + Phí tổn vận hành hàng năm: - Khấu hao và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 6,4%. đồng - Chi phí do tổn thất điện hàng năm gây ra: Pt1 = b. D = 500 . 10844,884 . 103 = 5422,442 . 106 đồng. - Phí tổn vận hành hàng năm: P2 = Pk2 + Pt2 = 2841,6 . 106 + 5422,442 .106 = 8264,042 . 106 đồng + Chi phí tính toán: Z2 = P2 + ađm . V2 = 8264,042 . 106 + 0,15 . 44400 .106 = 14924,042 . 106 MVA. 4.3. So sánh các phương án để chọn phương án tối ưu: a. Về mặt kinh tế: Phương án Vốn đầu tư (x 106 đồng) Phí tổn vận hành (x 106 đồng) Chi phí tính toán (x 106 đồng) 1 47922 8369,898 15558,198 2 44400 8264,042 14924,042 b. Về mặt kỹ thuật: - Độ tin cậy cung cấp điện của hai phương án là như nhau. - Phương án 2 có các bộ máy phát- máy biến áp hai cuộn dây là giống nhau nên sẽ được vận hành dễ dàng hơn, ở cấp điện áp thấp hơn mức độ an toàn điện cũng có thể coi là cao hơn cho người và thiết bị. - Khả năng phát triển của phương án 2 tốt hơn, khi cần bổ sung thêm nguồn vào phía thanh góp 220 hay thêm phụ tải vào phí 110 kV. Qua phân tích ở trên ta đi đến kết luận chọn phương án 2 là phương án tối ưu làm phương án thiết kế nhà máy điện. Chương V. Lựa chọn dây dẫn và khí cụ điện Sau khi chọn được sơ đồ nối điện chính cho nhà máy, trong chương này ta tiến hành chọn các thiết bị điện và dây dẫn. Các thiết bị điện và dây dẫn được chọn phải làm việc tin cậy, chịu được các tác động nhiệt và cơ không những trong chế độ làm việc lâu dài, chế độ quá tải mà còn trong các tình huống sự cố nặng nề nhất, đồng thời cũng phải đảm bảo về kinh tế. 5.1. Chọn máy cắt điện và dao cách ly: a. Chọn máy cắt điện: Kết quả chọn ở bảng 3 – 4 chương 3. b. Chọn dao cách ly: + Điều kiện chọn dao cách ly: - Điện áp : UdmCL ³ Udm - Dòng điện: IdmCL ³ Icb - ổn định nhiệt: . tnh ³ BN - ổn định lực điện động: iIdd ³ ixk + Dựa vào kết quả tính toán dòng điện cưỡng bức bảng 2 – 6 và kết quả tính dòng điện ngắn mạch bảng 3 – 4 ta chọn thông số dao cách ly cho các cấp điện áp cho trong bảng 5 – 1: Bảng 5 – 1 Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại dao cách ly Thông số định mức Udm KV Icb,kA II”,kA ixk kA Udm kV Idm,kA IIdd kA Inh/tnh N1 Cao 220 0,499 7,845 19,97 SGCP-245/2000 245 2000 125 N2 Trung 110 0,648 15,122 38,494 SGCP-123/1250 123 1250 80 N3 Hạ 10 7,123 45,65 116,21 PBK 20/8000 20 8000 300 112/4 Các dao cách ly đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. 5.2. Chọn dây dẫn, thanh góp mềm và thanh dẫn cứng