Thiết kế phần điện của nhà máy nhiệt điện công suất 240 MW

ính trong phần trước là: SHmax = 63,88125 MVA<68,5 MVA Lượng công suất cần tải qua tự ngẫu từ cao áp sang trung áp là: SCmax= STmax – SHmax =68,5 - 63,88125 = 4.619 MVA Như vậy chế độ làm việc của tự ngẫu là công suất được truyền từ, phụ tải phía trung là lớn nhất. Do đó công suất qua cuộn chung là lớn nhất và điều kiện kiểm tra quá tải bình thường là: Do hệ số công suất nên công suất qua cuộn chung bằng: Suy ra lượng công suất lớn nhất tải qua cuộn chung: ( ) . 88125 , 63 S S S max C H max . ch + 0,5.4,619 = 66,19 MVA = a + = Ta nhận thấy Sch.max< ksc.Stt = 112 MVA nên máy biến áp tự ngẫu không bị quá tải sự cố. Tóm lại, các máy biến áp đã chọn hoàn toàn đảm bảo điều kiện quá tải bình thường lẫn quá tải sự cố. Tính Tổn Thất Điện Năng Tổn thất điện năng trong máy biến áp hai dây quấn B1 và B4 Do bộ máy biến áp – máy phát làm việc với phụ tải bằng phẳng trong suốt cả năm nên tổn thất điện năng trong mỗi máy biến áp hai cuộn dây có hai cuộn dây phân chia điện áp thấp là: Thay số ta có, tổn thất điện năng trong máy biến áp B3: ΔAB3 = 80.8760 + 320.(69/80)2.8760 = 2786118 kWh = 2786,118MWh Tổn thất điện năng trong máy biến áp B4: ΔAB4 = 70.8760 + 310.(69/80)2.8760 = 2633352 kWh = 2633,352 MWh Vậy tổn thất điện năng trong các máy biến áp hai dây quấn là: ΔAb = ΔAB3 + ΔAB4 = 5419,470 MWh Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc Tổn thất điện năng trong máy biến áp liên lạc tính theo công thức: trong đó: : tổn thất ngắn mạch trong cuộn dây cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu, kW : công suất qua cuộn cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu vận hành với thời gian ti trong ngày, MVA Tổn thất ngắn mạch trong các cuộn dây - Tổn thất ngắn mạch trong cuộn cao - Tổn thất ngắn mạch trong cuộn trung - Tổn thất ngắn mạch trong cuộn hạ bảng 3.4 Thời gian 0 – 6 6 – 8 8 - 10 10 - 12 12 - 14 14 - 18 18 - 20 20 - 24 SB.C , MVA 11,12 -1,95 33,75 27,2688 12,9888 38,7625 49,47 13,77 SB.T , MVA 17,06 27,38 27,38 34,25 34,25 23,9375 13,63 13,63 SB.H , MVA 28,18 25,43 61,13 61,5188 47,2388 62,7 63,09 27,39 DAN , kWh 124,57 39,967 194,41 196,9813 119,2884 411,748 216,35 77,973 Tổn thất điện năng ngắn mạch trong ngày: ΔAN24 = ΣΔAiN = 1381.289 kWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của mỗi máy biến áp tự ngẫu: ΔAB1= ΔAB2= 85.8760 + 365. 1381.289 = 1248770 kWh = 1248,770 MWh Tổn thất điện năng trong 1 năm của các máy biến áp liên lạc: ΔATN= ΔAB1 + ΔAB2= 2. 1248,770= 2497,541 MWh Tổn thất điện năng của phương án 2 Tổn thất điện năng của phương án 2 bằng: ΔA2= ΔAb + ΔATN= 5419,470 + 2497,541 = 7917,011MWh Tính Dòng Điện Cưỡng Bức Của Các Mạch Các mạch phía điện áp cao 220kV Đường dây nối với hệ thống: kA Cuộn cao áp máy biến áp liên lạc: kA Bộ máy phát – máy phát điện: kA Vậy dòng làm việc cưỡng bức ở phía điện áp cao là: ICcb = max{ I(1)cb, I(2)cb, I(3)cb } = 0,588 kA Các mạch phía điện áp trung 110kV Đường dây kép: kA Bộ máy phát - máy biến áp B4: kA Trung áp máy biến áp liên lạc: - Khi B4 sự cố, dòng cưỡng bức qua mạch 6 là: kA - Khi B2 sự cố, dòng cưỡng bức qua mạch 6 là: kA Do đó I(6)cb = 0,361 kA Vậy dòng làm việc cưỡng bức phía 110kV là: 413 kA , 0 } I , I , I max{ I ) 6 ( cb ) 5 ( cb ) 4 ( cb T cb = = Các mạch phía điện áp máy phát 10,5kV Mạch máy phát: kA Vậy dòng điện làm việc cưỡng bức phía điện áp máy phát là: IHcb = 4,33013 kA CHƯƠNG III TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Tính toán dòng điện ngắn mạch nhằm phục vụ cho việc lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua như máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện, thanh dẫn, thanh góp, cáp ... Để tính được dòng điện ngắn mạch, trước hết ta sẽ chọn điểm ngắn mạch tính toán, rồi lập sơ đồ thay thế, tính điện kháng các phần tử, chọn các đại lượng cơ bản. Từ đó tính được dòng ngắn mạch. PHƯƠNG ÁN 1 Xác định điểm ngắn mạch tính toán Sơ đồ xác định các điểm cần tính ngắn mạch như trên hình vẽ. Mạch điện áp 110kV và 220kV thường chỉ chọn 1 loại máy cắt điện, và dao cách ly, nên ta chỉ tính toán ngắn mạch ở một điểm cho mỗi cấp điện áp. Để xác định điểm tính toán ngắn mạch ta căn cứ vào điều kiện thực tế có thể xảy ra sự cố nặng nề nhất. - Để chọn các khí cụ điện cho mạch 220kV ta lấy điểm N1 trên thanh góp 220kV là điểm tính toán ngắn mạch. Nguồn cung cấp khi ngắn mạch tại N1 là tất cả các máy phát điện của nhà máy và hệ thống. - Để chọn các khí cụ điện cho mạch 110kV ta chọn điểm N2 trên thanh góp 110 kV. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch là các máy phát điện và hệ thống. - Chọn khí cụ điện cho mạch máy phát điện: điểm ngắn mạch N3 và N3’. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3 là các máy phát điện và hệ thống. Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N3’ chỉ là máy phát điện F1. - Chọn khí cụ điện cho mạch tự dùng : điểm ngắn mạch N4, nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống. Xác định điện kháng của các phần tử. Chọn và Ucb bằng điện áp trung bình các cấp, tức là: Các dòng điện cơ bản có thể xác định được: Áp dụng các công thức tính toán, ta xác định trị số các phần tử trên sơ đồ thay thế trong hệ đơn vị tương đối cơ bản. Hệ thống. Đường dây 220kV nối nhà máy với hệ thống. Máy biến áp tự ngẫu B1, B2. Tính điện áp ngắn mạch các cấp : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 5 , 19 11 20 32 2 1 % U % U % U 2 1 % U 0 32 20 11 2 1 % U % U % U 2 1 % U 5 , 11 20 32 11 2 1 % U % U % U 2 1 % U T C N H T N H C N H N H C N H T N T C N T N H T N H C N T C N C N = - + = - + = » - + = - + = = - + = - + = - - - - - - - - - Điện kháng thay thế: 2813 , 1 160 1000 . 100 5 , 19 S S 100 % U X 0 160 1000 . 100 0 S S 100 % U X 7811 , 0 160 1000 . 100 5 , 11 S S 100 % U X dm 1 B cb H N H dm 1 B cb T N T dm 1 B cb C N C = = = = = = = = = Máy biến áp 2 cuộn dây B3, B4. 3125 , 1 80 1000 . 100 5 , 10 S S . 100 % U X X dm 3 B cb N 4 B 3 B = = = = Máy phát điện. Điện kháng thay thế: 9467 , 1 75 1000 . 146 , 0 S S . X X Fdm cb " d F = = = XHT XD XC XH XF E1 E2 E3 E4 UHT N1 XB XF Xác định dòng ngắn mạch. Ngắn mạch tại N-1 Do điểm N-1 là điểm ngắn mạch đối xứng nên ta sử dụng phép gập đôi sơ đồ và biến đổi tương đương. XHT XD X1 X2 X4 X3 X4 E34 E12 UHT N1 X5 X1 X6 X7 E34 E12 UHT N1 trong đó : X5 X1 X8 E1234 UHT N1 X5 X9 E1234 UHT N1 Tiếp tục biến đổi ta được : X9 = X8 + X1 = 1,1702 Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1234 : Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 2,83 I1tt(∞) = 2,14 Dòng điện định mức : kA Vậy ta có : Trị số dòng điện xung kích: kA XHT XD X1 X2 X4 X3 X4 E34 E12 UHT N2 XB XF XHT XD XC XH XF E1 E2 E3 E4 UHT N2 Ngắn mạch tại N-2 X7 X6 X5 UHT E34 E12 N2 Do điểm N-2 là điểm ngắn mạch đối xứng nên ta sử dụng phép gập đôi sơ đồ, trong đó : X5 X8 E1234 UHT N2 Tiếp tục biến đổi ta được : X5 = XHT + XD+ X1 = 0,6962 X6 = X3 + X4 =1,6296 X7 = X3 + X4 =1,614 Cuối cùng ta có sơ đồ : Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1234 : Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 4,2 I1tt(∞) = 2,4 Dòng điện định mức : kA Vậy ta có : kA kA Trị số dòng điện xung kích: kA Ngắn Mạch Tại N-3 Khi ngắn mạch tại N-3, nguồn cung cấp là máy phát F1 và hệ thống máy biến áp liên lạc B-1 nghỉ, E1 XF N3 Ta có sơ đồ thay thế như sau: Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1 : Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 6,95 I1tt(∞) = 2,67 Dòng điện định mức : kA Vậy ta có : kA kA Trị số dòng điện xung kích: kA XHT UHT XD XB XF XC XH XF E3 E4 E2 N3’ Ngắn mạch tại N-3’ Sơ đồ tương đương : UHT X1 X3 XC XH X2 E34 E2 N3’ UHT X4 XH X5 N3’ E234 X1 trong đó : X1 = XHT + XD = 0,6736 X2 = XH + XF = 3,2279 X3 = (XB + XF) =1,6296 X4 = = 0,3594 Tiếp tục thu gọn sơ đồ : UHT X6 XH X5 N3’ E234 UHT E234 X7 X8 N3’ ở đây : X6 = X1 + X4 = 1,033 Biến đổi đối với các nhánh ta có : Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E234 : Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 1,18 I1tt(∞) = 1,3 Dòng điện định mức : kA Vậy ta có : kA kA Trị số dòng điện xung kích: kA Ngắn Mạch Tại N-4 Tính điểm ngắn mạch N-4 với nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống, Ta có thể tính ngay được dòng điện ngắn mạch như sau: I”N-4 = I”N-3’ + I”N-3 Vậy: I”N-4(0) = I”N-3’(0) + I”N-3 (0) = 58,809 kA I”N-4(∞) = I”N-3’(∞) + I”N-3 (∞) = 42,643 kA iN-4xk = iN-3’xk + iN-3xk = 154,393 kA Như vậy ta có bảng kết quả tính ngắn mạch: bảng 3.1 Kết quả tính Điểm ngắn mạch I” , kA I∞ , kA ixk , kA N-1 9,584 9,064 24,397 N-2 13,537 10,826 34,460 N-3 28,661 11,011 72,959 N-3’ 30,148 31,632 81,434 N-4 58,809 42,643 154,393 Chọn máy cắt điện. Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau : - Loại máy cắt điện: máy cắt không khí hoặc máy cắt SF6 - Điện áp: - Dòng điện: - Ổn định nhiệt: - Ổn định lực động điện: - Điều kiện cắt: bảng3.2 Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại MC điện Thông số định mức Uđm kV Icb kA I’’ kA ixk kA Uđm kV Idm kA Icắt kA ildd kA N1 220kV 220 0,5878 9,584 24,397 3AQ2 245 4 50 125 N2 110kV 110 0,4133 13,537 34,460 3AQ1 123 4 40 100 N3’ 10,5kV 10,5 4,33013 30,148 81,434 8BK41 12 12,5 80 225 Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. PHƯƠNG ÁN 2 Xác định điểm ngắn mạch tính toán Xác định điện kháng của các phần tử. Điện kháng các phần tử tính hoàn toàn tương tự phương án 1, chỉ khác giá trị điện kháng thay thế của máy biến áp B3, Máy biến áp 2 cuộn dây B3 11 375 , 1 80 1000 . 100 S S . 100 % U X dm 3 B cb N 3 B = = = Xác định dòng ngắn mạch. Ngắn mạch tại N-1XB4 XF XHT XD XC XH XF E1 E2 E3 E4 UHT N1 XB3 XF Sơ đồ tương đương : XB4 XF XHT XD X1 X2 X3 E12 E3 E4 UHT N1 XB3 XF trong đó : X8 UHT X1 X6 E124 E3 X4 N1 X7 X5 UHT X1 X6 E12 E3 E4 X4 N1 Tiếp tục biến đổi ta được : trong đó: X4 = XHT + XD = 0,6736 X5 = X2 + X3 =1,61396 X6 = XB3 + XF =3,32167 X7 = XB4 + XF =3,25917 UHT X4 X10 E1234 N1 Tiếp tục thu gọn sơ đồ : UHT X4 X6 X9 E3 E124 N1 trong đó : X9 = X8 + X1 = 1,4388 Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1234 : Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 3,35 I1tt(∞) = 2,27 Dòng điện định mức : kA Vậy ta có : kA kA Trị số dòng điện xung kích: kA UHT XH XF N2 XF XB4 E2 E1 E3 E4 XD XHT XF XB3 XC Ngắn mạch tại N-2 UHT X5 N2 X7 E12 E3 E4 X4 X1 X6 Biến đổi tương tự như điểm ngắn mạch N-1 ta có sơ đồ đẳng trị : E4 X7 N2 X8 X5 X9 UHT E3 E12 Biến đổi đối với các nhánh ta có : trong đó: Ghép song song các nhánh có nguồn 5, 7, 9 ta có: E1234 X10 N2 X8 UHT 0,9011 X 1 X 1 X 1 1 X 9 7 5 10 = + + = Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1234 : Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 3,78 I1tt(∞) = 2,33 Dòng điện định mức : kA Vậy ta có : kA kA Trị số dòng điện xung kích: kA Ngắn Mạch Tại N-3 Khi ngắn mạch tại N-3, nguồn cung cấp là máy phát F1 và hệ thống máy biến áp liên lạc B-1 nghỉ, Ta có sơ đồ thay thế như sau: E1 XF N3 Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E1 : Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 6,95 I1tt(∞) = 2,67 Dòng điện định mức : kA Vậy ta có : kA kA Trị số dòng điện xung kích: kA XF UHT E3 XC XH XHT XF XB3 E2 E4 XF XD N3’ XB4 XH XC Ngắn mạch tại N-3’ Biến đổi tương đương như hình vẽ: trong đó : X1 = XHT + XD = 0,6736 X2 = XH + XF = 3,2279 X3 = (XB3 + XF) =3,3217 X4 = (XB4 + XF) = 3,2592 X5 = = 0,3594 UHT X3 X6 X1 N3’ E3 E24 X5 XH UHT XC X3 X2 X1 N3’ X4 E3 E2 E4 XH XC Biến đổi đối với các nhánh ta có : UHT X7 X9 E234 XH N3’ UHT X7 X8 X6 E24 E3 XH N3’ ta có: Biến đổi đối với các nhánh ta có : UHT X10 X11 E234 N3’ Vậy điện kháng tính toán tổng hợp nối đến E234 : Tra đường cong tính toán ta được : I1tt(0) = 1,11 I1tt(∞) = 1,25 Dòng điện định mức : kA Vậy ta có : kA kA Trị số dòng điện xung kích: kA Ngắn Mạch Tại N-4 Tính điểm ngắn mạch N-4 với nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống, Ta có thể tính ngay được dòng điện ngắn mạch như sau: I”N-4 = I”N-3’ + I”N-3 Vậy: I”N-4(0) = I”N-3’(0) + I”N-3 (0) = 58,012 kA I”N-4(∞) = I”N-3’(∞) + I”N-3 (∞) = 42,094 kA iN-4xk = iN-3’xk + iN-3xk = 152,24 kA Như vậy ta có bảng kết quả tính ngắn mạch: bảng 3.3 Kết quả tính Điểm ngắn mạch I” , kA I∞ , kA ixk , kA N-1 6,249 5,436 15,907 N-2 10,233 8,049 26,049 N-3 28,661 11,011 72,959 N-3’ 29,351 31,083 79,281 N-4 58,012 42,094 152,24 Chọn máy cắt điện. Máy cắt được chọn tương tự như phương án 1, Ta có kết quả chọn máy cắt như sau: bảng3.4 Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại MC điện Thông số định mức Uđm kV Icb A I’’ kA ixk kA Uđm kV Idm kA Icắt kA ildd kA N1 220kV 220 0,588 6,249 15,907 3AQ2 245 4 50 125 N2 110kV 110 0,413 10,233 26,049 3AQ1 123 4 40 100 N3’ 10,5kV 10,5 4,33013 29,351 79,281 8BK41 12 12,5 80 225 Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt, CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN KINH TẾ - KỸ THUẬT XÁC ĐỊNH PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Để xác định được phương án thiết kế tối ưu, ta cần so sánh hai phương án theo chỉ tiêu kinh tế: phương án nào có chi phí tính toán thấp nhất thì sẽ là kinh tế nhất, Các chỉ tiêu kinh tế cơ bản cần xét là vốn đầu tư ban đầu và phí tổn vận hành hàng năm, Vốn đầu tư của thiết bị trong đó : - VB : vốn đầu tư máy biến áp, được xác định theo biểu thức: ở đây: vB : tiền mua máy biến áp kB : hệ số tính đến chi phí vận chuyển và xây lắp máy biến áp - VTBPP : vốn đầu tư xây dựng các mạch thiết bị phân phối: VTBPP = n1, vTBPP1 + n2,vTBPP2 + , , , ở đây : n1, n2, ,,, : số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp U1, U2, ,,, vTPP1, vTBPP2, ,,, : giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối tương ứng với mỗi cấp điện áp U1, U2, ,,, Phí tổn vận hành hàng năm Phí tổn vận hành hàng năm của mỗi phương án được xác định: trong đó: Pk : tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: ở đây: V : vốn đầu tư của phương án a : định mức khấu hao, % : chi phí phục vụ thiết bị (sửa chữa thường xuyên và tiền lương công nhân), Chi phí này tạo nên một phần không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất, mặt khác nó cũng khác nhau ít giữa các phương án so sánh, Do vậy, có thể bỏ qua nó khi tính toán kinh tế - kỹ thuật chọn phương án tối ưu, : chi phí do tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện: ở đây: β: giá thành trung bình điện năng trong hệ thống điện DA : tổn thất điện năng hàng năm trong thiết bị, Ta sẽ lần lượt tính toán cho từng phương án, PHƯƠNG ÁN 1 Tính vốn đầu tư của thiết bị. Chọn sơ đồ hệ thống thanh góp cấp điện áp cao và trung, Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện khi vận hành bình thường cũng như khi sự cố hay sửa chữa thiết bị, ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp, Vốn đầu tư mua thiết bị của phương án: Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp Phương án 1 sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu và hai máy biến áp hai dây quấn, Cụ thể: Hai máy biến áp tự ngẫu ATДцTH - 160MVA - 230kV, mỗi máy có giá là: vB1 = 200.103.40.103=8.109 VND và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: Hai máy biến áp hai dây quấn TP ДцH - 80MVA - 115kV, mỗi máy có giá là: vB3= 104.103.40.103=4,16.109 VND và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: Vậy vốn đầu tư mua máy biến áp là: V1B = 2.(kB1.vB1+ kB3.vB3) = 34,88.109 VND Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối Phương án 1 có 3 mạch máy cắt cao áp 220 kV, 5 mạch máy cắt phía trung áp 110 kV và 2 mạch máy cắt phía hạ áp 10,5 kV, Cụ thể: Ba mạch máy cắt cao áp 220 kV, mỗi mạch trị giá: Năm mạch máy cắt trung áp 110 kV, mỗi mạch trị giá: Hai mạch máy cắt hạ áp 10,5 kV, mỗi mạch trị giá: Do đó vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối: Vậy vốn đầu tư của phương án 1: V1 = 34,88.109 + 15,98.109= 50,86.109 VND Tính phí tổn vận hành háng năm. Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1 được xác định: trong đó: Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: 9 1 1 k 10 VND/năm . 27 , 4 100 50,86.109 . 4 , 8 100 V . a P = = = Chi phí do tổn thất hàng năm trong các thiết bị điện: 9 3 1 1 t 10 VND/năm . 84 , 4 10 . 8071 . 600 A P = = D b = Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1: 9 9 9 1 10 VND/năm . 11 , 9 10 . 84 , 4 10 . 27 , 4 P = + = Chí phí tính toán của phương án: Chi phí tính toán của phương án 1: Z1 = 9,11.109 + 0,15. 50,86.109= 16,739.109 VND/năm PHƯƠNG ÁN 2 Tính vốn đầu tư của thiết bị. Chọn sơ đồ hệ thống thanh góp cấp điện áp cao và trung, Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện khi vận hành bình thường cũng như khi sự cố hay sửa chữa thiết bị, ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp, Vốn đầu tư mua thiết bị của phương án: Vốn Đầu Tư Mua Máy Biến Áp Phương án 2 sử dụng hai máy biến áp tự ngẫu và hai máy biến áp hai dây quấn, Cụ thể: Hai máy biến áp tự ngẫu ATДцTH - 160MVA - 230kV, mỗi máy có giá là: vB1 = 200.103.40.103=8.109 VND và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: Một máy biến áp hai dây quấn TДц - 80MVA - 242kV có giá là: vB3= 90.103.40.103=3,6.109 VND và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: Một máy biến áp hai dây quấn TP ДцH - 80MVA - 115kV, có giá là: vB4= 104.103.40.103=4,16.109 VND và hệ số tính đến chi phí vận chuyển và lắp đặt máy biến áp là: Vậy vốn đầu tư mua máy biến áp là: V2B = 2.kB1.vB1+ kB3.vB3+ kB4.vB4 = 33,68.109 VND Vốn Đầu Tư Xây Dựng Các Mạch Thiết Bị Phân Phối Phương án 2 có 4 mạch máy cắt cao áp 220 kV, 4 mạch máy cắt phía trung áp 110 kV và 2 mạch máy cắt phía hạ áp 10,5 kV, Cụ thể: Bốn mạch máy cắt cao áp 220 kV, mỗi mạch trị giá: Bốn mạch máy cắt trung áp 110 kV, mỗi mạch trị giá: Hai mạch máy cắt hạ áp 10,5 kV, mỗi mạch trị giá: Do đó vốn đầu tư xây dựng thiết bị phân phối: Vậy vốn đầu tư của phương án 2: VND 10 . 28 , 51 10 . 60 , 17 10 . 68 , 33 V 9 9 9 2 = + = Tính phí tổn vận hành hang năm. Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2 được xác định: trong đó: Tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu tư và sửa chữa lớn: 9 9 2 2 k 10 VND/năm . 31 , 4 100 10 . 28 , 51 . 4 , 8 100 V . a P = = = Chi phí do tổn thất hàng năm trong các thiết bị điện: 9 3 2 2 t 10 VND/năm . 75 , 4 10 . 7917,0 . 600 A P = = D b = Vậy phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2: 9 9 9 2 10 VND/năm . 06 , 9 10 . 75 , 4 10 . 31 , 4 P = + = Chi phí tính toán của phương án. Chi phí tính toán của phương án: Z2 = 9,06.109 + 0,15. 51,28.109= 16,752.109 VND/năm SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU Kết luận về tính toán kinh tế. Tổng kết tính toán kinh tế giữa các phương án bảng 3.1 Phương án Vốn đầu tư V, 109 VND Phí tổn vận hành hàng năm P, 109 VND/năm Chi phí tính toán hàng năm C, 109 VND/năm Kết luận 1 50,86 9,11 16,739 Tốt 2 51,28 9,06 16,752 So sánh về mặt kĩ thuật. Về mặt kỹ thuật, độ tin cậy cung cấp điện của hai phương án là như nhau, và đều đảm bảo tính linh hoạt trong vận hành cũng như an toàn cho người và thiết bị. Kết luận. Từ những so sánh về kinh tế - kỹ thuật, ta quyết định chọn phương án 1 có chi phí tính toán nhỏ hơn là phương án thiết kế, CHƯƠNG V LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN Trong chương này ta tiến hành chọn các dây dẫn và khí cụ điện như máy cắt, dao cách ly, thanh góp, thanh dẫn, sứ đỡ, các máy biến áp đo lường, Các dây dẫn và khí cụ điện được chọn theo điều kiện làm việc bình thường và được kiểm tra các điều kiện ổn định, CHỌN MÁY CẮT VÀ DAO CÁCH LY. Chọn máy cắt điện : Máy cắt điện đã được chọn ở chương III: bảng5.1 Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại MC điện Thông số định mức Uđm kV Icb kA I’’ kA ixk kA Uđm kV Idm kA Icắt kA ildd kA N1 220kV 220 0,5878 9,584 24,397 3AQ2 245 4 50 125 N2 110kV 110 0,4133 13,537 34,460 3AQ1 123 4 40 100 N3’ 10,5kV 10,5 4,33013 30,148 81,434 8BK41 12 12,5 80 225 Các máy cắt điện đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt, Chọn dao cách ly. Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau : - Điện áp: UDCLđm ³ Uđm - Dòng điện: IDCLđm ³ Ilvcb - Ổn định nhiệt: - Ổn định lực động điện: Ta có bảng tổng hợp chọn dao cách ly: bảng5.2 Điểm ngắn mạch Tên mạch điện Thông số tính toán Loại DCL Thông số định mức Uđm kV Icb kA ixk kA Uđm kV Idm kA ildd kA N1 220kV 220 0,588 24,397 SGCT-245/1250 245 1,25 80 N2 110kV 110 0,413 34,460 SGCPT-123/1250 123 1,25 80 N3’ 10,5kV 10,5 4,33013 81,434 PBK-20/5000 20 5 200 Các dao cách ly đã chọn có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. CHỌN THANH DẪN, THANH GÓP. Chọn thanh dẫn cứng : Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp ba pha hai cuộn dây. Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài. Chọn tiết diện thanh dẫn . Giả thiết nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn bằng đồng là qcp = 70oC, nhiệt độ môi trường xung quanh là q0 = 35oC và nhiệt độ tính toán định mức là qđm = 250C. Từ đó ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ là : Tiết diện của thanh dẫn cứng được chọn theo dòng điện lâu dài cho phép : Ilvcb £ Icp*Khc Do đó ta có : Icp ³ = 4,921 kA Như vậy ta chọn thanh dẫn cứng bằng đồng, có tiết diện hình máng như hình 5-1, quét sơn và có các thông số như ở bảng 5-3: bảng 5.3 Kích thước, mm Tiết diện một cực, mm2 Mômen trở kháng, cm3 Mômen quán tính, cm4 Icp cả hai thanh, A h b c r Một thanh Hai thanh Wy0-y0 Một thanh Hai thanh Jy0-y0 Wx-x Wy-y Jx-x Jy-y 125 55 6,5 10 1370 50 9,5 100 290,3 36,7 625 5500 h y y y0 x x b h c Hình 5-1 y y y0 Kiểm tra ổn định nhiệt khi nhắn mạch: Thanh dẫn đã chọn có dòng điện cho phép Icp > 1000 A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Kiểm tra ổn định động. Ở điện áp 10,5kV lấy khoảng cách giữa các pha là a = 50 cm, khoảng cách giữa hai sứ đỡ là l = 180 cm. Tính ứng suất giữa các pha: Lực tính toán tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt là: F1 = 1,76.10-8..ixk2 . khd KG ( khd = 1 ) = 1,76.10-8..( 81,434.103)2 = 420,17 KG Mô men uốn tác dụng lên chiều dài nhịp : M1 = = = 7563,09 KG.cm Và ứng suất do lực động điện giữa các pha là : s1 = = = 75,63 KG/cm2 với Wyoyo = 100 cm3 là mô men chống uốn của tiết diện ngang thanh dẫn. Xác định khoảng cách giữa các miếng đệm : Lực tác dụng lên 1 cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trong cùng pha gây ra: f2 = 0,254.10-2. .ixk2 KG/cm = 0,254.10-2. .81,4342 = 1,35 KG/cm Ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra : s2 = = KG/cm2 Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là : scpCu ³ s1 + s2 hay s2 £ scpCu - s1 l2 £ Với thanh dẫn đồng scpCu = 1400 KG/cm2. Vậy khoảng cách lớn nhất giữa các miếng đệm mà thanh dẫn đảm bảo ổn định động là : l2max = = 334 cm Giá trị này lớn hơn khoảng cách của khoảng vượt l = 180cm. Do đó chỉ cần đặt miếng đệm tại hai đầu sứ mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động. Khi xét đến dao động: Tần số riêng của dao động thanh dẫn dược xác định theo công thức sau : fr = Trong đó : E : Mô đun đàn hồi của vật liệu ECu = 1,1.106 KG/cm2 Jyoyo : Mô men quán tính Jyoyo = 625 cm4 S : Tiết diện thanh dẫn S = 2.13,7 = 27,4 cm2 g : Khối lượng riêng của vật liệu gCu = 8,93 g/cm3 Suy ra: fr = = 188,84 Hz Với tấn số tính được nằm ngoài khoảng cộng hưởng (45 - 55) Hz và (90 - 110) Hz. Vậy thanh dẫn đã chọn cũng thoả mãn điều kiện ổn định động khi có xét đến dao động. Chọn sứ đỡ thanh dẫn cứng. Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo điều kiện sau: Loại sứ: Sứ đặt trong nhà. Điện áp: USđm ³ Uđm = 10kV Điều kiện ổn định động. Ta chọn sứ OF-10- 4250KBY3 có: Uđm = 10kV ; Fcp = 4250KG ; HS = 230mm Kiểm tra ổn định động : Sứ được chọn cần thoả mãn điều kiện : F’tt £ 0,6.Fph Trong đó: Fph- Lực phá hoại cho phép của sứ. F’tt- Lực động điện đặt trên đầu sứ khi có ngắn mạch. F’tt = F1 Với : F1 – Lực động điện tác động lên thanh dẫn khi có ngắn mạch H – Chiều cao của sứ H’ – Chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn Thanh dẫn đã chọn có chiều cao h = 125mm. Do đó: H’= H + 0,5.h = 230 + 0,5.125 = 292,5mm. Lực phá hoại tính toán của sứ : KG < 4250KG H’ = (230 + 62,5)mm Thanh dẫn SỨ F1 Ftt Hình 5-2 H=230mm Lực này nhỏ hơn lực