Thiết kế phần điện nhà máy nhiệt điện gồm 4 tổ máy

o : XB(220) = - Điện kháng của máy biến áp ba pha : XC =.(UNC-T% + UNC-H% - UNT-H%). = .(11 + 32 – 20). = 0,046. XT =.(UNC-T% + UNT-H% - UNC-H%). = .(11 + 20 – 32). < 0. XH =.(UNC-H% + UNT-H% - UNC-T%). = .(32 + 20 – 11). = 0,082. - Điện kháng của máy phát điện : HT F3 F2 F1 F4 XF = Xd’’.. 3.2. Phương án I : N4 N’3 N3 N2 N1 + Sơ đồ nối điện : – Chọn các điểm ngắn mạch : 110 KV 220 KV ST - Sơ đồ thay thế : N2 X8 X7 HT E N1 X2 X1 X4 X3 E 4 E 3 X6 X5 E 2 X9 1 E N4 N’3 N3 X12 X11 X10 + Tính dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch tính toán : * Điểm ngắn mạch N1 : Cấp điện áp 220 KV, các thiết bị như : máy cắt ,dao cách ly... ta nên chọn cùng một loại .Vì vậy, ta chọn N1 là điểm ngắn mạch trên thanh góp 220 KV. Nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. X4 E 4 3 2 1 E X7 E X6 E Sơ đồ : EHT X1/ 0,125 X2/ 0,03 N1 X3/ 0,046 X8/ 0,084 X5/ 0,082 X12 X11 X9/0,156 X10 - N1 là điểm ngắn mạch có tính chất đối xứng , sau khi thu gọn sơ đồ ta có : EHT N1 X13/ 0,155 X13 = X1 + X2 = 0,125 + 0,03 = 0,155 X14/ 0,023 X14 = X15/ 0,12 X15 = E3,4 X16/ 0,119 X16 = E1,2 - Phía nhà máy ta ghép nguồn lại : X17 = (X15//X16) ntX14 ị X17 = . - Sơ đồ tối giản là : E E HT X17/ 0,083 X13/ 0,155 1,2,3,4 - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 3,1 (XttHT = 3,1 > 3) + Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm bằng nhau : I’’HT= - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,39 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 2,55 ; I CK(Ơ) = 2,04 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). INM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N1 : I’’N1 = I’’HT + I’’NM = 1,62 + 3,01 = 4,63 (KA). IN1(Ơ) = IHT(Ơ) + INM(Ơ) = 1,62 + 2,41 = 4,03 (KA). - Dòng điện xung kích : IXKN1 = .Kxk. I’’N1 =.1,8.4,63 = 11,79 (KA) X4 * Điểm ngắn mạch N2: E 4 3 2 1 E X7 E X6 E EHT X1/ 0,125 X2/ 0,03 N2 X3/ 0,046 X8/ 0,084 X5/ 0,082 X12/0,156 X11 X9/0,156 X10 N2 - N2 là điểm ngắn mạch có tính chất đối xứng , sau khi thu gọn sơ đồ ta có : EHT X13 = X1 + X2 + X13/ 0,178 X14 = X15/ 0,12 X15 = - Ghép các nguồn E1,2 và E3,4 ta có : X14/ 0,119 X16 = (X14 // X15) E1,2 E3,4 = - Sơ đồ tối giản là : E E HT X16/ 0,06 X13/ 0,178 1,2,3,4 - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 3,56. (XttHT = 3,56 > 3) - Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm : I’’HT =. - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,28 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 3,5 ; I CK(Ơ)= 2,3 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). I NM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N2 : I’’N2 = I’’HT + I’’NM = 2,82 + 8,27 = 11,09 (KA). IN2(Ơ) = I HT(Ơ) + INM(Ơ) = 2,82 + 5,43 = 8,25 (KA). - Dòng điện xung kích : IXKN2 = .Kxk. I’’N2 =.1,8.11,09 = 28,23 (KA) * Điểm ngắn mạch N3 : X4 Nguồn cung cấp là các máy phát điện và hệ thống trừ máy phát E1 : E 4 3 2 X7 E X6 E EHT X1/ 0,125 X2/ 0,03 X3/ 0,046 X8/ 0,084 X5/ 0,082 N3 X11/ 0,156 X10 X9 - Thu gọn các kháng : EHT E2 N3 X12 = X1 + X2 + . X12/ 0,178 X13 = X5 = 0,082 X13/ 0,082 X14 = X14/ 0,12 X15/ 0,238 X15 = X6 + X9 = 0,082 + 0,156 = 0,238 - Ghép nguồn E2 với nguồn E3,4 ta có : E3,4 X16 = (X14//X15) =. + Sơ đồ rút gọn : X12/ 0,178 X16/ 0,08 E2,3,4 EHT X13/ 0,082 - Biến đổi Y (X12, X13, X16) đ D(X17, X18) bỏ nhánh cân bằng ta có : X17 = X12 + X13 + X18 = X13 + X16 + X17/ 0,442 X18/ 0,199 E 2,3,4 EHT - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 8,84 (XttHT = 8,84 > 3) - Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm : I’’HT =. - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,7 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 1,42 ; I CK(Ơ) = 1,5 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). INM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N3 : I’’N3 = I’’HT + I’’NM = 12,44 + 27,56 = 40 (KA). IN3(Ơ) = I HT(Ơ) + INM(Ơ) = 12,44 + 29,11 = 41,55 (KA). Dòng điện xung kích : IXKN3 = .Kxk. I’’N3 =.1,8.40 = 101,82 (KA). * Điểm ngắn mạch N’3 : E1 Nguồn cung cấp chỉ có máy phát 1, ta có sơ đồ : XF / 0,156 - Điện kháng tính toán : Xtt = X’’d = XF. Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 5,4 ; I CK(Ơ) = 2,55 - Dòng ngắn mạch tại N’3 : I’’N’3 = I CK(0). IN’3(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng điện xung kích : Ngắn mạch tại đầu cực máy phát nhiệt điện ta chọn : Kxk =1,91 IXKN’3 = I’’N’3 = .1,91.34,93 = 94,35. (KA) * Điểm ngắn mạch N4 : Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng, nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có : I’’N4 = I’’N3 + I’’N’3 = 40 + 34,93 = 74,93 (KA) IN4(Ơ) = IN3(Ơ) + IN’3(Ơ) = 41,55 + 16,5 = 58,05 (KA) - Dòng điện xung kích : IXKN4 = IXKN3 + IXKN’3 = 101,82 + 94,35 = 196,17 (kA) bảng kết quả tính toán ngắn mạch Cho phương án I Dòng điện Điểm NM I’’ (KA) IƠ (KA) Ixk(KA) N1 4,63 4,03 11,79 N2 11,09 8,25 28,23 N3 40 41,55 101,82 N’3 34,93 16,5 94,35 N4 74,93 58,05 196,17 F4 F2 3.3. Phương án II : - Xét các điểm ngắn mạch : ST HT 220 KV 110 KV N4 N3 N’3 N2 N1 F1 F3 N1 HT E X1 X2 X3 X4 Sơ đồ thay thế : X8 4 E E 2 X5 X7 1 N3 X9 3 E N4 E X6 X11 N’3 X10 N2 X12 N1 HT E X4 * Điểm ngắn mạch N1 : Nguồn cung cấp bao gồm tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế và hệ thống. E2 E1 E3 X6 X9/ 0,156 X5/ 0,082 X10 X12/ 0,156 X8/ 0,084 E4 X11/ 0,156 X7/ 0,088 X2/ 0,03 X1/ 0,125 X3/ 0,046 - N1 là điểm ngắn mạch có tính chất đối xứng, sau khi thu gọn sơ đồ ta có : EHT X13 = X1 + X2 = 0,125 + 0,03 = 0,155 X14 = X7 + X11 = 0,088 + 0,156 = 0,244 X13/ 0,155 X15 = X17/ 0,24 X14 0,244 X15/ 0,023 E4 N1 E3 X16 = X16/ 0,119 E1,2 X17 = X8 + X12 = 0,084 + 0,156 = 0,24 - Ghép các nguồn E1,2 và E4 lại : X18 = (X16 // X17) ị X18 = N1 - Sơ đồ thay thế : X14/ 0,244 E1,2,4 X18/ 0,08 X15/ 0,023 X13/ 0,155 EHT E3 - Ghép các nguồn E1,2,4 và E3 lại : X19 = (X15 + X18)// X14 ị X19 = = 0,072 - Sơ đồ tối giản là : E EHT X19 / 0,072 X13 / 0,155 1,2,3,4 - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 3,1 (XttHT = 3,1 > 3) + Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm bằng nhau : I’’HT= = 1,62 (kA) - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,34 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 3,5 ; I CK(Ơ) = 2,19 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). INM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N1 : I’’N1 = I’’HT + I’’NM = 1,62 + 4,13 = 5,75 (KA). IN1(Ơ) = I HT(Ơ) + INM(Ơ) = 1,62 + 2,59 = 4,21 (KA). - Dòng điện xung kích : IXKN1 = .Kxk. I’’N1 =.1,8.5,75 = 14,64 (KA) HT E X4 * Điểm ngắn mạch N2 : E2 E1 E3 X6 Sơ đồ thay thế : X9/ 0,156 X5/ 0,082 X10 X12/ 0,156 X8/ 0,084 E4 X11/ 0,156 X7/ 0,088 X2/ 0,03 X1/ 0,125 N2 X3/ 0,046 - N2 là điểm ngắn mạch có tính chất đối xứng, sau khi thu gọn sơ đồ ta có : EHT X13 = X1 + X2 = 0,125 + 0,03 = 0,155 X14 = X7 + X11 = 0,088 + 0,156 = 0,244 N2 X13/ 0,155 X15 = X17/ 0,24 X14 0,244 X15/ 0,023 E4 E3 X16 = X16/ 0,119 E1,2 X17 = X8 + X12 = 0,084 + 0,156 = 0,24 - Biến đổi Y (X13, X14, X15) đ D(X18, X19) bỏ nhánh cân bằng ta có : X18 = X13 + X15 + = 0,19 X19 = X14 + X15 + = 0,3 - Ghép các nguồn E1,2 và E4 lại : X20 = (X16 // X17) ị X20 = + Sơ đồ rút gọn : X18/ 0,19 X20/ 0,08 E1,2,4 EHT X19/ 0,3 E3 - Ghép các nguồn E1,2,4 và E3 lại : X21 = (X19 // X20) ị X21 = = 0,063 + Ta có sơ đồ tối giản : X21/ 0,063 X18/ 0,19 E1,2,3,4 EHT - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 3,8. (XttHT = 3,8 > 3) - Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm : I’’HT =. - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,3 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 3,4 ; I CK(Ơ) = 2,28 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). I NM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N2 : I’’N2 = I’’HT + I’’NM = 2,64 + 8,03 = 10,67 (KA). IN2(Ơ) = I HT(Ơ) + INM(Ơ) = 2,64 + 5,39 = 8,03 (KA). - Dòng điện xung kích : IXKN2 = .Kxk. I’’N2 =.1,8.10,67 = 27,16 (KA) HT E X4 * Điểm ngắn mạch N3 : Nguồn cung cấp bao gồm hệ thống và tất cả các máy phát điện của nhà máy thiết kế trừ máy phát E1. E2 E3 X6 X5/ 0,082 X10 X11/ 0,156 X8/ 0,084 E4 X9/ 0,156 X7/ 0,088 X1/ 0,125 X2/ 0,03 X3/ 0,046 N3 EHT - Thu gọn sơ đồ ta có : X12/ 0,155 X12 = X1 + X2 = 0,125 + 0,03 = 0,155 X14/ 0,023 X13 = X7 + X9 = 0,088 + 0,156 = 0,244 X17/ 0,24 X13/ 0,244 X15 0,082 X16 0,238 X14 == 0,023 X15 = X5 = 0,082 N3 E2 E4 X16 = X6 + X10 = 0,082 + 0,156 = 0,238 X17 = X8 + X11 = 0,084 + 0,156 = 0,24 E3 - Ghép các nguồn E2 và E4 lại : X18 = (X16 // X17) ị X18 = - Biến đổi Y (X12, X13, X14) đ D(X19, X20) bỏ nhánh cân bằng ta có : X19 = X12 + X14 + = 0,19 X20 = X13 + X14 + = 0,3 - Sơ đồ thay thế : EHT N3 E3 X20/ 0,3 X15/ 0,082 X19/ 0,19 X18/ 0,119 E2,4 - Ghép các nguồn E3 và E2,4 lại : X21 = (X20 // X18) ị X21 = + Sơ đồ rút gọn : X19/ 0,19 X21/ 0,085 E2,3,4 EHT X15/ 0,082 - Biến đổi Y (X15, X19, X21) đ D(X22, X23) bỏ nhánh cân bằng ta có : X22 = X15 + X21 + X23 = X19 + X15 + X22/ 0,2 X23/ 0,46 E 2,3,4 EHT - Nhánh hệ thống có mức điện kháng tính toán là : XttHT = 9,2 (XttHT = 9,2 > 3) - Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm : I’’HT =. - Điện kháng tính toán phía nhà máy : XttNM = 0,71 - Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 1,41 ; I CK(Ơ) = 1,49 - Dòng ngắn mạch phía nhà máy cung cấp : I’’NM = I CK(0). INM(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng ngắn mạch tại N3 : I’’N3 = I’’HT + I’’NM = 11,95 + 27,36 = 39,31 (KA). IN3(Ơ) = I HT(Ơ) + INM(Ơ) = 11,95 + 28,92 = 40,87 (KA). - Dòng điện xung kích : IXKN3 = .Kxk. I’’N3 =.1,8.39,31 = 100,07 (KA). * Điểm ngắn mạch N’3 : E1 - Nguồn cung cấp chỉ có máy phát 1, ta có sơ đồ : XF / 0,156 - Điện kháng tính toán : Xtt = X’’d = XF. Tra đường cong tính toán ta có : I CK(0) = 5,4 ; I CK(Ơ) = 2,55 - Dòng ngắn mạch tại N’3 : I’’N’3 = I CK(0). IN’3(Ơ) = I CK(Ơ). - Dòng điện xung kích : Ngắn mạch tại đầu cực máy phát nhiệt điện ta chọn : Kxk =1,91 IXKN’3 = I’’N’3 = .1,91.34,93 = 94,35. (KA) * Điểm ngắn mạch N4 : Nhằm chọn khí cụ điện mạch tự dùng, nguồn cung cấp gồm hệ thống và tất cả các máy phát của nhà máy điện thiết kế. Do đó ta có : I’’N4 = I’’N3 + I’’N’3 = 39,31 + 34,93 = 74,24 (KA) IN4(Ơ) = IN3(Ơ) + IN’3(Ơ) = 40,87 + 16,5 = 57,37 (KA) - Dòng điện xung kích : IXKN4 = IXKN3 + IXKN’3 = 100,07 + 94,35 = 194,42 (kA) bảng kết quả tính toán ngắn mạch Cho phương án Ii Dòng điện Điểm NM I’’ (KA) IƠ (KA) Ixk(KA) N1 5,75 4,21 14,64 N2 10,67 8,03 27,16 N3 39,31 40,87 100,07 N’3 34,93 16,5 94,35 N4 74,24 57,37 194,42 Chương IV So sánh kinh tế - kỹ thuậT chọn phương án tối ưu I. Chọn máy cắt điện : Cả hai phương án các máy cắt điện được chọn sơ bộ theo điều kiện sau : + Loại máy cắt điện. + Điện áp định mức : UđmMC Umạng + Dòng điện định mức : IđmMC Icb + Kiểm tra ổn định nhiệt : I2nh .tnh BN + Kiểm tra ổn định động : Ilđđ Ixk + Điều kiện cắt :IcắtMC I’’ Dựa vào kết quả tính toán dòng cưỡng bức và dòng điện ngắn mạch ta có thể lựa chọn máy cắt cho các cấp điện áp như trong bảng sau đây : - Chọn máy cắt điện cho phương án I : Cấp điện áp (KV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Icb (KA) IN (KA) Ixk (KA) Uđm (KV) Iđm (KA) Icắt đm (KA) Ilđđ (KA) 220 N1 0,58 4,63 11,79 3AQ1 245 4 40 100 110 N2 0,65 11,09 28,23 3AQ1 123 4 40 100 10 N3 6,79 40 101,82 8BK41 12 12,5 80 225 - Chọn máy cắt điện cho phương án II : Cấp điện áp (KV) Điểm ngắn mạch Đại lượng tính toán Loại máy cắt Đại lượng định mức Icb (KA) IN (KA) Ixk (KA) Uđm (KV) Iđm (KA) Icắt đm (KA) Ilđđ (KA) 220 N1 0,58 5,75 14,64 3AQ1 245 4 40 100 110 N2 0,65 10,67 27,16 3AQ1 123 4 40 100 10 N3 6,79 39,31 100,07 8BK41 12 12,5 80 225 Các máy cắt ở trên có dòng điện định mức lớn hơn 1000 A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt . II. Chọn sơ đồ thanh góp : - Phía 220 KV ta chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp . - Phía 110 KV ta chọn sơ đồ hệ thống 2 thanh góp . - Phía 10 KV ta không cần dùng thanh góp điện áp máy phát. II. Tính toán kinh tế : - Để tính toán kinh tế, kỹ thuật cho một phương án ta cần tính đến vốn đầu tư và phí tổn vận hành hàng năm của nó. Khi so sánh giữa các phương án về vốn đầu tư và phí tổn vận hành do sửa chữa thay thế, ta chỉ xét đến những phần tử khác nhau trong phương án, cụ thể là máy biến áp, máy cắt. - Như vậy, vốn đầu tư của một phương án được xác định theo công thức : V = VB + VTB . Trong đó : +Vốn đầu tư máy biến áp : VB = ồ kBi .VBi kBi là hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp. + Vốn đầu tư thiết bị phân phối : VTB = ồ ni .VTBi (VTBi = VMCi) - Chi phí vận hành : P =Pkh + PDA + Tiền khấu hao hàng năm về vốn và sửa chữa lớn : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) + Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA (b =500 đ/KWh) Để so sánh kinh tế các phương án ta so sánh hai chỉ tiêu về vốn và chi phí vận hành hàng năm. 4.1. Phương án I : 1. Vốn đầu tư : a.Vốn đầu tư cho máy biến áp : (VB) - Phương án này có : Hai máy biến áp tự ngẫu bên 220 KV, giá một máy là : 265.103 R. Vậy chi phí là: 2.265.103.40.103 = 21200.106 (VNĐ) Hai máy biến áp hai dây quấn bên 110 KV giá một máy là :130.103 R Vậy chi phí là : 2.130.103.40.103 = 10400.106 (VNĐ) Ta lấy : - Phía 220 KV: kB = 1,3 cho MBA tự ngẫu ; - Phía 110 KV: kB = 1,5 cho MBA hai dây quấn ; VB = (1,3.21200+1,5.10400).106 = 43160.106 (VNĐ) b.Tính vốn đầu tư thiết bị phân phối : VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ...... n1, n2, n3 : là số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 .Trong sơ đồ đã chọn : VTBPP1 , VTBPP2 , VTBPP3 : giá mỗi mạch của thiết bị tương ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 . Bao gồm cả tiền mua ,chuyên chở và xây lắp. Từ sơ đồ trên ta thấy - Phía 220 KV có 2 mạch đường dây cùng 2 mạch máy biến áp với 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 75.103 $ = 75.103.15.103 (VNĐ) - Phía 110 KV có 6 mạch đường dây và 4 mạch máy biến áp với 11 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là : 45.103 $ = 45.103.15.103 (VNĐ) - Phía 10,5 KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 20.103 $ = 20.103.15.103 (VNĐ) Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối là : VTBPP = (5.75 + 11.45 +2.20).15.106 = 13650.106 (VNĐ). * Tổng vốn đầu tư của phương án I là: V1 = VB + VTB = 43160.106 + 13650.106 = 56810.106 (VNĐ). 2. Tính phí tổn vận hành hàng năm : P =Pkh + PDA Ta có : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) ị PK = 6,4%. 56810.106 = 3635,84.106 (VNĐ) - Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA = 500. 10965161,04 = 5482,58.106 (VNĐ) - Chi phí vận hành cho phương án I: P1 =Pkh + PDA = 3635,84.106 + 5482,58.106 = 9118,42.106 (VNĐ). - Chi phí tính toán của phương án I là : (ađm = 0,15) C1 = P1 + ađm .V1 = 9118,42.106 + 0,15.56810.106 = 17639,92.106 (VNĐ) 4.2. Phương án II : 1. Vốn đầu tư : a.Vốn đầu tư cho máy biến áp : (VB) - Phương án này có : Hai máy biến áp tự ngẫu bên 220 KV, giá một máy là : 265.103 R. Vậy chi phí là: 2.265.103.40.103 = 21200.106 (VNĐ) Máy biến áp hai dây quấn phía 220 KV, giá một máy là :162.103 R Vậy chi phí là : 162.103.40.103 = 6480.106(VNĐ) Máy biến áp hai dây quấn phía 110 KV giá một máy là :130.103 R Vậy chi phí là : 130.103.40.103 = 5200.106(VNĐ) - Phía 220 KV : kB = 1,3 cho MBA tự ngẫu; kB = 1,4 cho MBA hai dây quấn . - Phía 110 KV : kB = 1,5 cho MBA hai dây quấn . VB = (1,3.21200 + 1,4.6480 + 1,5.5200 ).106 = 44432.106 (VNĐ). b. Tính vốn thiết bị phân phối : VTBPP = n1. VTBPP1 + n2. VTBPP2 + n3. VTBPP3 + ...... n1, n2, n3 số mạch của thiết bị phân phối, ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 .Trong sơ đồ đã chọn VTBPP1 , VTBPP2 , VTBPP3 : giá mỗi mạch của thiết bị tương ứng với cấp điện áp U1, U2 , U3 . Bao gồm cả tiền mua , chuyên chở và xây lắp. - Phía 220 KV có 2 mạch đường dây cùng 3 mạch máy biến áp với 6 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 75.103 $ = 75.103.15.103 (VNĐ) - Phía 110 KV có 6 mạch đường dây và 3 mạch máy biến áp với 10 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là : 45.103 $ = 45.103.15.103 (VNĐ) - Phía 10,5 KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là: 20.103 $ = 20.103.15.103 (VNĐ) Vậy tổng vốn đầu tư thiết bị phân phối là : VTBPP = (6.75 + 10.45 +2.20).15.106 = 14100.106 (VNĐ). Tổng vốn đầu tư của phương án II là: V2 = VB + VTB = 44432.106 + 14100.106 = 58532.106 (VNĐ). 2. Tính phí tổn vận hành năm : P =Pkh + PDA Ta có : Pkh = akh.V (akh = 6,4 %) ị PK = 6,4%. 58532.106 =3746,048.106 (VNĐ) Tiền tổn thất điện năng hàng năm : PDA = b.DA = 500. 10606188,16 = 5303,09.106 (VNĐ) - Chi phí vận hành cho phương án II: P2 =Pkh + PDA = 3746,048.106 + 5303,09.106 = 9049,138.106 (VNĐ). - Chi phí tính toán của phương án II là : (ađm = 0,15) C2 = P2 + ađm .V2 = 9049,138.106 + 0,15. 58532.106 = 17828,938.106 (VNĐ) Từ kết quả tính toán kinh tế cho hai phương án trên ta lập được bảng kết quả để so sánh về mặt kinh tế : Phương án Vốn đầu tư (V) .106 (VNĐ) Chi phí vận hành (P) .106 (VNĐ) Chi phí tính toán (C) .106 (VNĐ) I 56810 9118,42 17639,92 II 58532 9049,138 17828,938 * Nhận xét : + Vốn đầu tư phương án II > phương án I . + Chi phí vận hành phương án II < phương án I . + Chi phí tính toán phương án II > phương án I . - Thời gian thu hồi vốn đầu tư tiêu chuẩn : Tđm = = 6,67 - Thời gian thu hồi vốn đầu tư chênh lệch : T = = 24,85 * Ta thấy : T > Tđm Phương án hợp lý về mặt kinh tế là phương án có vốn đầu tư nhỏị phương án I (Chi phí tính toán phương án I < phương án II ). Do đó , lựa chọn phương án I là tối ưu. chương v chọn khí cụ điện và thanh dẫn I. Chọn thanh dẫn : Những thiết bị chính trong nhà máy điện ( máy phát, máy biến áp ) cùng với các khí cụ điện ( máy cắt điện, dao cách ly, kháng điện ...) được nối với nhau bằng thanh dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Thanh dẫn, thanh góp có hai loại chính: thanh dẫn cứng, thanh dẫn mềm. Thanh dẫn cứng thường làm bằng đồng hoặc nhôm, và thường được dùng từ đầu cực máy phát đến gian máy, dùng làm thanh góp điện áp máy phát, đoạn từ cấp điện áp máy phát đến máy biến áp tự dùng ... Còn thanh dẫn mềm dùng để làm thanh góp, thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời có điện áp từ 35 KV trở lên. 5.1. Chọn thanh dẫn cho mạch máy phát (thanh dẫn cứng): Chọn tiết diện : Tiết diện của thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép : Icp > Icb . Trong đó dòng điện cho phép cần phải được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (khi mà nhiệt độ môi trường xung quanh khác với nhiệt độ định mức) . Với giả thiết là dùng thanh dẫn đồng có nhiệt độ lâu dài cho phép là 70 0C , nhiệt độ môi trường xung quanh là 35 0C nhiệt độ môi trường tính toán đã qui định là 25 0C , ta có hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ sẽ là : khc = - Vậy ta có : Icp.Khc Icb ị Icp (KA). Ta biết rằng khi dòng nhỏ thì có thể dùng thanh dẫn cứng hình chữ nhật, nhưng khi dòng điện trên 3000 (A) thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời cũng là tăng khả năng làm mát cho chúng. Do đó căn cứ vào dòng cho phép đã tính được ở trên ta chọn thanh dẫn hình máng bằng đồng, có các thông số cho như trong bảng sau : Kích thước (mm) Tiết diện một cực (mm2) Mô men trở kháng (cm3) Mô men quán tính (cm4) Dòng điện cho phép (A) h b c r Một thanh Hai thanh Một thanh Hai thanh 175 80 8 12 2440 Wx-x Wy-y Wyo-yo Jx-x Jy-y Jyo-yo 122 25 250 1070 114 2190 8550 d y Y r h X y Trong đó h ,b ,c là các kích thước và W là các giá trị mômen trở kháng của thanh dẫn. Cụ thể ta có hình dáng của thanh dẫn như sau : b h Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch : Bởi vì thanh dẫn có dòng cho phép lớn hơn 1000 (A) nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. Kiểm tra ổn định động : Theo tiêu chuẩn độ bền cơ, ứng suất của vật liệu thanh dẫn không được lớn hơn ứng suất cho phép của nó, có nghĩa là : stt scp - Đối với nhôm thì ứng suất cho phép là 700 KG/cm2,còn đối với đồng thì ứng suất cho phép là 1400 KG/cm2. Đối với thanh dẫn ghép thì ứng suất trong vật liệu thanh dẫn bao gồm có hai thành phần : ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây ra, và ứng suất do lực tương tác của các thanh trong cùng một pha gây nên. + Xác định lực tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài khoảng vượt theo công thức : Ftt =1,76.10 –8.i2xk (KG). Trong đó : - ixk: dòng điện xung kích của ngắn mạch ba pha (A) - l1 : khoảng cách hai sứ liền nhau của một pha (cm) - a : khoảng cách giữa các pha (cm) Với cấp điện áp máy phát là : 10 kV, có thể chọn l1 =120 (cm) và khoảng cách giữa các pha a = 60 (cm), vậy lực tác dụng lên thanh dẫn khi đó sẽ là : Ftt =1,76.10 –8..(101,82.103)2 = 364,93 (KG). - Xác định mômen uốn tác dụng lên một nhịp của thanh dẫn : M1 = = 4379,15 (KG.cm) Vậy ứng suất do lực tác dụng giữa các pha gây nên: s1 = 17,52 (KG/cm2) + Lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong một pha trên chiều dài l2 giữa các miếng đệm sẽ là : F2 = 0,51.10 –8.i2xk Vì vậy ta có lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh cùng một pha gây nên trên 1 cm chiều dài là: F2 = 0,51.10 –8.i2xk = 0,51.10-8..(101,82.103)2 = 3,02 (KG/cm) - Khi đó mômen uốn do lực tác dụng tương hỗ giữa các thanh trong cùng một pha gây nên : M2 = = 0,25 (KG.cm) + Cuối cùng ta có điều kiện để đảm bảo ổn định động của thanh dẫn sẽ là : stt = s1 + s2 = s1 + scp. Trong đó giá trị scp đã biết và được lấy bằng 1400 KG/cm2 .Do đó ta có thể xác định được khoảng cách lớn nhất giữa hai miếng đệm là : l2max = Với giả thiết chọn khoảng cách giữa hai miếng đệm gần nhau đúng bằng khoảng cách giữa hai sứ thì để đảm bảo ổn định động ,giá trị l2max tính được phải thỏa mãn : l2max l1 Thay số vào ta tính được : l2max =370,58 (cm) > l1 = 120 (cm) + Khi xét đến dao động riêng của thanh dẫn thì điều kiện để ổn định động cho thanh dẫn là dao động riêng của thanh dẫn phải nằm ngoài giới hạn 45- 55 Hz và 90- 110 Hz để tránh cộng hưởng tần số , tần số riêng của dao động thanh dẫn được xác định theo công thức : Wr = Trong đó : - l : chiều dài thanh dẫn giữa hai sứ (l = 120 cm) - E : mô men đàn hồi của vật liệu (ECU = 1,1.106 KG/cm2) - : mô men quán tính (= 2190 cm4) - S : tiết diện thanh dẫn 2.24,4 = 48,8 cm2 - g : khối lượng riêng của vật liệu (gcu = 8,93 g/cm3 ) ị Wr = = 595,95 (Hz) Tần số này nằm ngoài giới hạn, do đó thỏa mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động riêng của thanh dẫn . 5.2. Chọn sứ đỡ : Sứ đỡ được chọn theo các điều kiện sau : - Loại sứ . - Điện áp : Uđm S Uđm mg. - Kiểm tra ổn định động : Điều kiện độ bền của sứ là : F’tt Fcp = 0,6.Fph Trong đó : Fcp : lực cho phép tác dụng lên đầu sứ (KG) Fph : lực phá hoại định mức của sứ (KG) F’tt = Ftt. Ftt : lực tính toán trên khoảng vượt của thanh dẫn. Chọn loại sứ đặt trong nhà : 0f-10-3000YT3 có các thông số: Loại sứ Điện áp định mức (KV) Điện áp duy trì ở trạng thái khô (KV) Lực phá hoại nhỏ nhất Fph (KG) Chiều cao H (mm) 0f-10-3000YT3 10 47 3000 154 Thanh dẫn Ftt F’tt H’= 241,5 mm H=154 mm Sứ Với chiều cao của thanh dẫn h = 175 mm đã chọn : H’ = 154 + = 241,5 mm. Suy ra : F’tt = Ftt.= 364,93.= 572,28 (KG) Fcp = 0,6.Fph = 0,6.3000 =1800 (KG) > 572,28 (KG) = F’tt Vậy sứ đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định động. 5.3. Chọn thanh góp mềm phía cao áp : (220 KV) a. Chọn tiết diện: Tiết diện của thanh dẫn và thanh góp mềm được chọn theo điều kiện dòng điện cho phép trong chế độ làm việc lâu dài : I’cp = Icp.khc Icb. Theo tính toán từ các phần trước ta có :dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía cao áp của nhà máy thiết kế là :Icb = 0,58 KA ; khc = 0,88. Vậy dòng điện cho phép qua dây dẫn trong chế độ làm việc lâu dài là : Icp.Khc Icb đ Icp (KA). Vậy với dòng cho phép 660 (A) ta có thể chọn loại dây nhôm lõi thép có dòng điện phụ tải cho phép là : 835 (A) .Đó là loại dây AC-300/39 có các thông số sau Tiết diện chuẩn nhôm/thép tiết diện (mm2) đường kính (mm) Icp (A) nhôm thép dây dẫn lõi thép 300/39 301 38 24 8 690 b. Kiểm tra ổn định nhiệt : Điều kiện đảm bảo ổn định nhiệt : qN qNcp. Hay : Schọn Smin = -Trong đó : BN : là xung lượng nhiệt khi ngắn mạch. C : hằng số tùy thuộc vào loại vật liệu dây dẫn .Với dây AC có C = 79. * Tính xung lượng nhiệt (BN) : BN = BN-CK + BN-KCK - Xung lượng nhiệt của thành phần chu kỳ xác định theo phương pháp giải tích đồ thị : ( giả thiết thời gian tồn tại ngắn mạch là 1 (s) ) + Theo kết quả tính toán ngắn mạch ở chương III : (Ngắn mạch tại điểm N1) Dòng ngắn mạch phía hệ thống tại mọi thời điểm đều bằng nhau:I’’HT =1,62 (KA) +) XttNM = 0,39 tại thời điểm t = 0 ị I CK(0) = 2,55 I’’NM = I CK(0). I’’N1 = I’’HT + I’’NM = 1,62 + 3,01 = 4,63 (KA). * Tính toán tương tự ta có : Tại : t = 0,1 ị ICK(0,1) = 2,18 ị I’’NM(0,1) = 2,58 (KA) I’’N1(0,1) = I’’HT(0,1) + I’’NM(0,1) =