Tính toán phụ tải và cân bằng công suất ở các cấp điện áp

ng suất phụ tải, khi phụ tải bằng công suất định mức của máy biến áp thì tổn thất đồng bằng tổn thất ngắn mạch. * Công thức tính tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây trong một năm : Trong đó: SdmB: Công suất định mức của máy biến áp Sbộ : Công suất qua máy biến áp DP0 : Tổn thất công suất không tải DPN : Tổn thất công suất ngắn mạch của máy biến áp Với MBA loại TDH-63000/110 tổn thất điện năng được tính như sau: DA=59.8760+260 =2485391,6KW Với MBA loại TDH-63000/230 tổn thất điện năng được tính như sau: DA=82.8760+300 = 2989725,7KW Tổn thất điện năng trong máy biến áp tự ngẫu : Với DPNC , DPNT , DPNH là tổn thất công suất ngắn mạch trong cuộn dây điện áp cao, trung, hạ của máy biến áp tự ngẫu. Ta có: a = 0,5 là hệ số lợi dụng của máy biến áp tự ngẫu. Theo thông số của máy biến áp tự ngẫu DPCH=290KW, DPCC = DPCT = 0. t-thời gian của một năm. t=8760h. 1. Phương án 1 Máy biến áp B1 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải là SBô= 58,57MVA trong cả năm. Ta có: DA = DP0.T+DPN.T *Tổn thất điện năng trong máy biến áp B1: DAB1=82.8760+300 = 2989725,7KW *Tổn thất điện năng trong máy biến áp B4: DAB4=59.8760+260 =2485391,6KW *Tổn thất điện năng trong máy biến áp B2 và B3: Ta có tổn thất công suất ngắn mạch trong từng cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu như sau: DPNC=DPNH=580KW DPNT= -580KW Thay các giá trị trên vào công thức sau: DATN = 85.8760 + 365(1782,92 -33,68 +1504,71) = 1932291,75KW. DATN=DAB2=DAB3. Như vậy tổng tổn thất điện năng trong một năm của các máy biến áp là: DA= DAB1+DAB2+DAB3+DAB4= 9339700,79KW. 2. Phương án 2 Máy biến áp B1 và B4 luôn cho làm việc với công suất truyền tải là SBô= 58,57MVA trong cả năm. Ta có: DA = DP0.T+DPN.T *Tổn thất điện năng trong máy biến áp B3 và B4: DAB4=DAB3=59.8760+260 =2485391,6KW *Tổn thất điện năng trong máy biến áp B2 và B3: Ta có tổn thất công suất ngắn mạch trong từng cuộn dây của máy biến áp tự ngẫu như sau: DPNC=DPNH=580KW DPNT= -580KW Tổn thất trong MBATN là: DATN = 85.8760 + 365(4855 – 1021,27 + 1504,71) = 2723126,95KW. Như vậy tổng tổn thất điện năng trong một năm của các máy biến áp là: DA = DAB1+DAB2+DAB3+DAB4 = 2.2485391,6 + 2.2723126,95 = 10417037,1 KW. Chương IIi. Tính DòNG ĐIệN NGắN MạCH Mục đích của việc tính toán ngắn mạch là để chọn các khí cụ điện và dây dẫn của nhà máy đảm bảo các chỉ tiêu ổn định động và ổn định nhiệt khi ngắn mạch. Khi chọn sơ đồ để tính toán dòng điện ngắn mạch đối với mỗi khí cụ điện cần chọn 1 chế độ làm việc nặng nề nhất nhưng phải 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. Khi tính toán ngắn mạch ta phải sử dụng phương pháp đường cong tính toán vì nó có sai số từ 5-10% so thực tế. Ta coi các máy phát điện không có cuộn cản. Chọn các đại lượng cơ bản. Scb = 108MVA Ucb = Utb Trong đó Utb là điện áp trung bình các cấp (230KV; 115KV;10,5KV). Từ đó ta xác định được: Icb= I. Phương án 1 1. Chọn điểm ngắn mạch Sơ đồ xác định các điểm ngắn mạch cần tính cho trên hìng vẽ.Mạch điện áp 110KV và 220KV thường chỉ chọn một loại máy cắt điện và dao cách ly, nên ta chỉ tính toán ngắn mạch ở một điểm cho từng cấp điện áp.Dựa vào việc tính toán điểm ngắn mạch đó để chọn khí cụ điện cho từng cấp điện áp. Để xác định điểm ngắn mạch ta căn cứ vào điều kiện thực tế có thể xảy ra sự cố nặng nề nhất. Sơ đồ nối điện và các điểm ngắn mạch tính toán : B1 B2 B3 B4 ST SUF HT ~ ~ ~ ~ N3 N2 N1 N4 N5 Sơ đồ thay thế : 2.Tính dòng ngắn mạch theo từng điểm Điện kháng của hệ thống điện : x1 = xHT = = = 0,072 Điện kháng của đường dây kép của đường dây kép 220KV nối NM với HT có chiều dài là l=125Km : x2 = xD = .xo.l. = .0,4.125. = 0,085 Điện kháng của máy phát điện : xF = x’’d. = 0,135. = 0,389 x7= x8= x9= x10= xD =0,389 Điện kháng của máy biến áp ba pha hai cuộn dây : xB = x11 = = = 0,343 x12 = = = 0,3 Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu ba pha : Do UN% ³ 25% nên ta bỏ qua hệ số a Ta có: + Điện kháng cuộn cao áp: XC = = = 0,1615 + Điện kháng cuộn trung áp XT = = = -0,01 ằ 0 + Điện kháng cuộn hạ áp XH = = = 0,281 Vậy ta có : x3 = x4 = 0,1615 x5 = x6 =0,281 a.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1 Các sơ đồ biến đổi tương đương như sau: Các bước biến đổi các điện kháng tương đương : X13= X1+ X2= 0,157 X14= X11+ X7= 0,732 X15= X3// X4= 0,0828 X16= (X6 + X8)// (X5 + X9) = 0,335 X17= X10+ X12= 0,689 X18= X16// X17= 0,2254 X19= X15+ X18= 0,3082 X20= X19// X14= 0,217 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống ta tính được. XHT= X13 = 0,157.=2,05 Như vậy XHT < 3, tra đường cong tương đối có kết quả sau: = 0,49 = 0,52 Đổi ra đơn vị KA: = =0,49.=2,89 KA = =0,52.=3,067 KA Dòng ngắn mạch tính cho các máy phát điện: Xtt= X20=0,217.=0,304 Tra đường cong tính toán tuabin hơi đối với NMNĐ: = 3,1 = 2,25 Đổi ra đơn vị KA: = =3,1.=1,961 KA = =2,25. =1,423 KA Vậy dòng ngắn mạch tính cho điểm N1 là: = + = 2,89 + 1,961 = 4,851KA = + = 3,067 + 1,423 = 4,49 KA = . = 1,8. .4,851 = 12,312KA b.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 X18= X16// X17= 0,2254 Dùng phép biến đổi sao (13,14,15) sang tam giác (19,20). X19= X13+ X15 + = 0,157 + 0,0828 + = 0,2575 X20= X14+ X15 + = 0,732 + 0,0828 + = 1,2 X21= X20// X18 = 0,1897 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống ta tính được. Xtt= X19 = 0,2575.=3,362 Như vậy XHT > 3, ta tính luôn được dòng ngắn mạch phía hệ thống. IHT = = = ==3,51 KA = Dòng ngắn mạch tính cho các máy phát điện: Xtt= X21=0,1897.=0,2656 Tra đường cong tính toán tuabin hơi đối với NMNĐ: = 3,7 = 2,1 Đổi ra đơn vị KA: = =3,7.=4,68 KA = =2,1. =2,657KA Vậy dòng ngắn mạch tính cho điểm N2 là: = + = 3,51 + 4,68 = 8,19KA = + = 3,51 + 2,657 = 6,167 KA = . = 1,8. .8,19 = 20,786KA c.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Nguồn cung cấp chỉ có một máy phát F2. Với Xtt = X7 = 0,389. = 0,135 Ta tính được dòng gắn mạch tại điểm N3 là: = 7,5 = 2,7 ==7,5.=25,98 KA = =2,7. =9,35 KA = . = 1,8. .25,98 = 65,94KA d.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 Các bước biến đổi tương đương: X13= X1 + X2 = 0,157 X14= X7 + X11 = 0,732 X15= X3 // X4 = 0,0828 X16 = X6 + X9 = 0,67 X17= X10 + X12 = 0,689 X18 = X16 // X17 = 0,34 Dùng phép biến đổi sao (13,14,15) sang tam giác (19,20). X19= X13+ X15 + = 0,157 + 0,0828 + = 0,2575 X20= X14+ X15 + = 0,732 + 0,0828 + = 1,2 X21= X20// X18 = 0,265 Dùng phép biến đổi sao (19,5,21) sang tam giác (22,23). X22= X19+ X5 + = 0,811 X23 = 0,835 +Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống ta tính được. Xtt= X22 = 0,811.=10,6 Như vậy XHT > 3, ta tính luôn được dòng ngắn mạch phía hệ thống. IHT = = = ==0,934KA + Dòng ngắn mạch tính cho các máy phát điện: Xtt= X23=0,835.=0,87 Tra đường cong tính toán tuabin hơi đối với NMNĐ: = 1,1 = 1,25 Đổi ra đơn vị KA: = =1,1.=11,34 KA = =1,25. =12,37KA Vậy dòng ngắn mạch tính cho điểm N4 là: = + = 0,934 + 11,34= 12,27KA = + = 0,934 + 12,37 = 13,3 KA = . = 1,8. .12,37 = 31,14KA e.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 Nguồn cung cấp là tất cả các máy phát và hệ thống, ta có thể tính ngay trị số của dòng ngắn mạch tại N5 như sau: = + = 25,98 + 12,27= 38,25KA = + = 9,35 + 13,3 = 22,65KA = + = 65,94 + 31,14 =97,08KA II. Phương án 2 1. Chọn điểm ngắn mạch Tương tự như phương án 1, các điểm ngắn mạch được chọn như hình vẽ. B4 B1 B2 B3 ST Sdp HT ~ ~ ~ ~ Sơ đồ thay thế: 2.Tính dòng ngắn mạch theo từng điểm a.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N1 Các bước biến đổi điện kháng tương đương. X13= X1+ X2= 0,157 X14= X3// X4= 0,0828 X15 = (X5 + X7)// (X6 + X8) = 0,335 X16 = (X9 + X11)// (X10 + X12) = 0,3445 X17= X16// X16= 0,1698 X18= X14+ X17= 0,2526 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống ta tính được. Xtt= X13 = 0,157.=2,05 Như vậy XHT < 3, tra đường cong tương đối có kết quả sau: = 0,49 = 0,52 Đổi ra đơn vị KA: = =0,49.=2,89 KA = =0,52.=3,067 KA Dòng ngắn mạch tính cho các máy phát điện: Xtt= X18=0,2526.=0,3536 Tra đường cong tính toán tuabin hơi đối với NMNĐ: = 2,7 = 2,1 Đổi ra đơn vị KA: = =2,7.=1,7 KA = =2,1. =1,3 KA Vậy dòng ngắn mạch tính cho điểm N1 là: = + = 2,89 + 1,7 = 4,54KA = + = 3,067 + 1,3 = 4,33 KA = . = 1,8. .4,54 = 11,52KA b.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N2 Các bước biến đổi tương đương như sau: X17= X13+ X14= 0,2398 Dùng nguyên tắc nhập nguồn: F1,2 và F3,4 thành F1,2,3,4 có được kết quả sau: X18= X15// X16 = 0,1698 Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống ta tính được. Xtt= X17 = 0,2398.=3,13 Như vậy XHT > 3, ta tính luôn được dòng ngắn mạch phía hệ thống. IHT = = = ==3,77 KA Dòng ngắn mạch tính cho các máy phát điện: Xtt= X18=0,1698.=0,2377 Tra đường cong tính toán tuabin hơi đối với NMNĐ: = 4,1 = 2,4 Đổi ra đơn vị KA: = =4,1.=5,18KA = =2,4. =3,03KA Vậy dòng ngắn mạch tính cho điểm N2 là: = + = 3,77+5,18 = 8,96KA = + = 3,77+3,03 = 6,8 KA = . = 1,8. .8,96 = 22,73KA c.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N3 Nguồn cung cấp chỉ có một máy phát F2. Với Xtt = X7 = 0,389. = 0,135 Ta tính được dòng gắn mạch tại điểm N3 là: = 7,5 = 2,7 ==7,5.=25,98 KA = =2,7. =9,35 KA = . = 1,8. .25,98 = 65,94KA d.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N4 Nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch N4 là tất cả các máy phát điện (trừ máy F1) và hệ thống, ta có sơ đồ biến đổi tương đương như sau. Các bước biến đổi tương đương như sau: X13= X1 + X2 = 0,157 X14= X6 + X8 = 0,67 X15= (X9+X11) // (X10+X12) = 0,3445 X16 = X3 // X4 = 0,0828 X17= X15 // X14 = 0,2275 X18 = X13 + X16 = 0,2398 Dùng phép biến đổi sao (5,17,18) sang tam giác (19,20). X19= X5+ X18 + = 0,281 + 0,3445 + = 1,05 X20= X5+ X17 + = 0,281 + 0,2275 + = 0,775 + Dòng điện ngắn mạch phía hệ thống ta tính được. Xtt= X19 = 1,05.=13,72 Như vậy XHT > 3, ta tính luôn được dòng ngắn mạch phía hệ thống. IHT = = = ==0,72KA + Dòng ngắn mạch tính cho các máy phát điện: Xtt= X20=0,775.=0,814 Tra đường cong tính toán tuabin hơi đối với NMNĐ: = 1,2 = 1,42 Đổi ra đơn vị KA: = =1,2.=12,47 KA = =1,42. =14,757KA Vậy dòng ngắn mạch tính cho điểm N4 là: = + = 0,72 + 12,47= 13,19KA = + = 0,72 + 14,757 = 15,5 KA = . = 1,8. .13,19= 33,48KA e.Tính dòng ngắn mạch tại điểm N5 Nguồn cung cấp là tất cả các máy phát và hệ thống, ta có thể tính ngay trị số của dòng ngắn mạch tại N5 như sau: = + = 25,98 + 13,19= 39,17KA = + = 9,35 + 15,5= 24,85KA = + = 25,98 + 33,48 =59,46KA Bảng kết quả dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch. Phương án Điểm NM I’’(KA) I∞(KA) IXK(KA) Phương án 1 N1 4,85 4,49 12,31 N2 8,19 6,167 20,786 N3 25,98 9,35 65,94 N4 12,27 13,3 37,14 N5 38,25 22,65 97,08 Phương án 2 N1 4,54 4,33 11,52 N2 8,96 6,8 22,73 N3 25,98 9,35 65,94 N4 13,19 15,5 33,48 N5 39,17 24,85 59,46 Chương IV tính toán kinh tế-kỹ thuật và chọn phương án tối ưu I. Tính toán dòng cưỡng bức 1.Phương án 1 - Các mạch phía 220 kV. + Phụ tải cực đại về hệ thống là SHTmax = 171,94MVA và được truyền qua một đường dây kép có chiều dài l = 125Km, ta có dòng điện làm việc bình thường : = 2.0,226 = 0,452 (kA) + Phía cao áp của MBA tự ngẫu. Dòng cưỡng bức được chọn là max của 3 chế độ : khi làm việc bình thường, khi sự cố MBA bộ B3 và khi sự cố một MBA tự ngẫu. Ta thấy khi ở điều kiện bình thường thì phía cao áp của MBA tự ngẫu đưa vào hệ thống một lượng công suất lớn nhất vào thời điểm t = 12-14h : SCmax= 56,68 MVA +Bộ máy phát – MBA 2 cuộn dây: ịNhư vậy ta có dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía 220 kV : - Các mạch phía 110 kV : Đường dây bao gồm 2 đường dây kép với Pmax = 60 MW ị Smax= + Đường dây đơn : Icb = 2Ibt = 2.0,0437= 0,0874 KA + Bộ máy phát điện – MBA 2 cuộn dây B4. + Trung áp MBA liên lạc : Ta thấy rằng khi xảy ra sự cố B4 trong chế độ phi tải phía trung áp cực đại thì cuộn trung tải công suất lớn nhất. SCTtmax = 33,33MVA. Vậy dòng điện cưỡng bức phía 110KV là: Icbmax=0,322KA - Các mạch phía 10,5 kV : +dòng làm việc cưỡng bức của máy phát điện. Dòng cưỡng bức của phía hạ áp chính bằng dòng cưỡng bức của máy phát điện. Vậy dòng cưỡng bức của phương án 2 là: U(KV) 220 110 10,5 Icb(KA) 0,452 0,405 3,61 2.Phương án 2 - Các mạch phía 220 kV. + Phụ tải cực đại về hệ thống là SHTmax = 171,94MVA và được truyền qua một đường dây kép có chiều dài l = 125Km, ta có dòng điện làm việc bình thường : = 2.0,226 = 0,452 (kA) + Phía cao áp của MBA tự ngẫu. Dòng cưỡng bức được chọn là max của 3 chế độ : khi làm việc bình thường, khi sự cố MBA bộ B3 và khi sự cố một MBA tự ngẫu. Ta thấy khi sự cố 1 MBA tự ngẫu ở điều kiện STmin thì phía cao áp của MBA tự ngẫu còn lại phải đưa vào hệ thống một lượng công suất lớn nhất : SCmax= 129,41 MVA ịNhư vậy ta có dòng điện cưỡng bức lớn nhất phía 220 kV : - Các mạch phía 110 kV : Đường dây bao gồm 2 đường dây kép với Pmax = 60 MW ị Smax= + Đường dây đơn : Icb = 2Ibt = 2.0,0437= 0,0874 KA + Bộ máy phát điện – MBA B3 và B4. + Trung áp MBA liên lạc : Ta thấy rằng khi phi tải cực tiểu thì cuộn trung tải công suất lớn nhất. SCtmax = 77,14MVA. Vậy dòng điện cưỡng bức phía 110KV là: Icbmax=0,405KA - Các mạch phía 10,5 kV : +dòng làm việc cưỡng bức của máy phát điện. Dòng cưỡng bức của phía hạ áp chính bằng dòng cưỡng bức của máy phát điện. Vậy dòng cưỡng bức của phương án 2 là: U(KV) 220 110 10,5 Icb(KA) 0,452 0,322 3,61 Ii. Chọn máy cắt điện Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện cao áp để đóng, cắt dòng điện phụ tải và đóng cắt ngắn mạch. Đó là thiết bị đóng cắt, làm việc tin cậy. Song giá thành cao nên chỉ dùng ở những nơi quan trọng. - Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau: + Loại máy cắt khí SF6. Hoặc máy cắt không khí + Điện áp : UđmMC ³ Uđm + Dòng điện : IđmNC ³ Icb + Điều kiện cắt : Icđm ³ I” + Điều kiện ổn định động : ilđđ ³ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt : ³ BN 1. Chọn máy cắt điện cho phương án 1. Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn được các máy cắt có thông số sau: Bảng thông số máy cắt cho phương án 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 ilđđ KA N1 Cao 220 0,45 4,85 12,31 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,4 8,19 20,78 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 3,61 12,27 37,14 8FG10 12 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. 2. Chọn máy cắt điện cho phương án 2. Dựa vào kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch và dòng điện cưỡng bức ở những phần trước ta chọn được các máy cắt có thông số sau: Bảng thông số máy cắt cho phương án 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 ilđđ KA N1 Cao 220 0,45 4,54 11,52 3AQ2 245 4 50 125 N2 Trung 110 0,32 8,96 22,73 3AQ1 123 4 40 100 N3 Hạ 10,5 3,61 13,19 33,48 8FG10 12 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. IiI. Chọn sơ đồ thiết bị phân phối 1.Phương án I Phương án ta chọn không có thanh góp cấp điện áp máy phát nên ta chỉ chọn sơ đồ thanh góp cho cấp điện áp 220 kV và 110 kV. a. Chọn sơ đồ thanh góp cấp điện áp 220 kV. Nhà máy liên lạc với hệ thống bằng 1 lộ đường dây kép dài 125 km, có ba nguồn đến từ hai thanh góp của MBALL và MBA hai cuộn dây, ở đây ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp liên lạc bằng máy cắt nối. b. Chọn sơ đồ thanh góp cấp điện áp 110 kV. Phụ tải cấp 110 kV của nhà máy gồm 2 đường kép. Do số đường dây không nhiều nên ta cũng chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp, liên lạc bằng máy cắt nối. Từ ta có sơ đồ phương án I. 2.Phương án II Phương án ta chọn không có thanh góp cấp điện áp máy phát nên ta chỉ chọn sơ đồ thanh góp cho cấp điện áp 220 kV và 110 kV. a. Chọn sơ đồ thanh góp cấp điện áp 220 kV. Nhà máy liên lạc với hệ thống bằng 1 lộ đường dây kép dài 125 km, có hai nguồn đến từ hai thanh góp của MBALL, ở đây ta chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp liên lạc bằng máy cắt nối. b. Chọn sơ đồ thanh góp cấp điện áp 110 kV. Phụ tải cấp 110 kV của nhà máy gồm 2 đường kép. Do số đường dây không nhiều nên ta cũng chọn sơ đồ hệ thống hai thanh góp, liên lạc bằng máy cắt nối. Từ ta có sơ đồ phương án II. Iv. Tính toán kinh tế - kỹ thuật Mục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế. Từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế. Về mặt kinh tế khi tính toán vốn đầu tư của một phương án chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính. Một cách gần đúng ta có thể chỉ tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối. Mà tiền chi phí xây dựng thiết bị phân phối thì ta dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng chủ yếu do máy cắt quyết định. Một phương án về thiết bị điện được gọi là có hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất. Ci = Pi + ađm.Vi Trong đó: Ci: 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) ađm: hệ số định mức của hiệu quả kinh tế = 0,15 (1/năm) ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện. 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. ã Vốn đầu tư Vi = VBi + VTBPPi Trong đó: - Vốn đầu tư máy biến áp: VB = KB.VB KBi: hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp MBA thứ i. Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất định mức của MBA. VB: tiền mua máy biến áp. - Vốn đầu tư máy cắt: VTBPP = n1.VTBPP1 + n2.VTBPP2 + n3.VTBPP3 + … + Trong đó: n1, n2, n3: số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp VTBPP1, VTBPP2: giá tiền mỗi mạch phân phối. ã Phí tổn vận hàng năm: Pi = Pki + Ppi + Pti Trong đó: Pki = : tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm. a%: định mức khấu hao (%) Pi: tiền 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: chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra. b = 700đồng/KWh Về mặt kỹ thuật thì một phương án chấp nhận được phải đảm bảo các điều kiện: Tính đảm bảo cung cấp điện lúc làm việc bình thường cũng như khi sự cố. Tính linh hoạt trong vận hành Tính an toàn cho người và thiết bị. 1. Phương án 1. Tính vốn đầu tư cho thiết bị. Ta có: V1 = VB1 + VTBPP1 Máy biến áp tự ngẫu có công suất 125MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 18.109 đồng; KB = 1,4. Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 63 MVA, có: + Với cấp điện áp 110 KV có = 12.109 đồng; = 1,5. + Với cấp điện áp 220 KV có = 13,5.109 đồng; = 1,4 Vậy nên đầu tư máy biến áp phương án 1 là: VB1 = 2.1,4.18.109 + 1,4.13,5.109 + 1,5.12.109 = 87,3.109 đồng Theo sơ đồ nối điện phương án 1: Bên phía 220KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 2,86.109 đồng. Bên phía 110KV có 4 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,24.109 đồng. Bên phía 10,5KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,54.109 đồng. Do đó: VTBPP1 = (4.2,86 + 4.1,24 + 2.0,54).109 = 17,48.109 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án 1: V1 = 87,3.109 + 17,48.109 = 104,78.109 đồng Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%. Pkh1 = = 8,8.109 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 700.7875,8.103 = 5,51.109 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1: P = Pkh1 + Ptt1 = 8,8.109 + 5,51.109 = 14,31.109 đồng Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 14,31.109 + 0,15.104,78.109 = 30,027.109 đồng/năm. 2. Phương án 2. Tính vốn đầu tư cho thiết bị. Ta có: V2 = VB2+VTBPP2 Máy biến áp tự ngẫu có công suất 125 MVA, cấp điện áp cao 220KV có giá thành: VB = 18.109 đồng; KB = 1,4. Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 63 MVA, có cấp điện áp 110KV có = 12.109 đồng; = 1,5. Vậy tiền đầu tư máy biến áp phương án 2 là: VB1 = 2.1,4.18.109 + 2.1,5.12.109 = 60.109 đồng Theo sơ đồ nối điện phương án 2: Bên phía 220KV có 3 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 2,86.109 đồng. Bên phía 110KV có 5 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 1,24.109 đồng. Bên phía 10,5KV có 2 mạch máy cắt, giá mỗi mạch là 0,54.109 đồng. Do đó: VTBPP2 = (3.2,86 + 5.1,24 + 2.0,54).109 = 15,86.109 đồng Vậy vốn đầu tư cho phương án 2: V1 = 60.109 + 15,86.109 = 75,86.109 đồng Tính phí tổn vận hành hàng năm: Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8,4%. Pkh1 = = 6,37.109 đồng Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra: Ptt1 = 700.7300.103 = 5,11.109 đồng Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2: P = Pkh2 + Ptt2 = 6,37.109 + 5,11.109 = 11,48.109 đồng Hàm chi phí tính toán hàng năm: Ci = Pi + a.Vi C = 11,48.109 + 0,15.75,86.109 = 22,859.109 đồng/năm So sánh các phương án để chọn phương án tối ưu: Về mặt kinh tế Phương án Vốn đầu tư (109 đồng) Phí tổn vận hành (109 đồng) Hàm chi phí (109 đồng/năm) 1 104,78 14,31 30,027 2 75,86 11,48 22,859 Ta thấy phương án 2 có tổng vốn đầu tư thấp, chi phí vận hành hàng năm thấp và hàm chi phí hàng năm nhỏ hơn so với phương án 1. Vì vậy chọn phương án 2 là phương án tối ưu làm phương án thiết kế nhà máy nhiệt điện. Chương 5 Chọn khí cụ điện và dây dẫn I. Chọn máy cắt và dao cách ly 1. Chọn máy cắt Khi chọn máy cắt ta nên chú ý một số điểm sau: - Nên chọn cùng một loại máy cắt trên cùng một cấp điện áp. - Trên các đường dây phụ tải cấp điện áp máy phát nên dùng máy cắt hợp bộ ở phía TBPP điện áp 35 KV trở nên nếu dùng máy cắt không khí thì dùng đồng loạt cho tất cả các mạch để tận dụng máy nén không khí. -Việc chọn máy cắt điện được tiến hành sau khi đã tính được dòng làm việc cưỡng bức và dòng ngắn mạch cho từng điểm cần xác định. Đối với cấp điện áp cao và trung, chỉ cần chọn một loại máy cắt điện và dao cách ly. Máy cắt được chọn theo 6 điều kiện sau: + Điều kiện 1 : Loại máy cắt điện là máy cắt không khí hoặc máy cắt SF6 đối với cấp điện áp 110 và 220 kV. + Điều kiện 2 : Uđm³ Ulưới + Điêu kiện 3 : Iđm³ Icb max + Điều kiện 4 : I cắt đm³ I" + Điều kiện 5 : I động đm³ iXK + Điều kiện 6 : Inh2.tnh³ BN Điều kiện này chỉ xét khi Iđm < 1000A. 2. Chọn dao cách ly Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện được trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho việc sửa chữa thiết bị. - Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau: + Loại dao cách ly. + Điện áp : UđmCL ³ Uđm + Dòng điện : IđmCL ³ Icb + Điều kiện ổn định động : ilđđ ³ ixk + Điều kiện ổn định nhiệt : ³ BN Từ đó ta chọn được các loại MC và DCL sau : Các thông số tính toán và định mức của máy cắt và CL được cho trong bảng sau: Mạch Thông số tính toán Loại MC DLC Thông số định mức Uđm kV Icb kA I " kA I XK kA Uđm kV Iđm kA Ic đm kA Iđ đm kA Cao áp 220 0,45 4,54 11,52 3AQ2 245 4 50 125 220 11,52 SGC 245/1600 245 1,6 100 Tr. áp 110 0,32 8,96 22,73 3AQ1 145 4 40 100 110 22,73 SGCP 123/1250 123 1,25 80 MF 10,5 3,61 13,19 33,48 8BK41 12 12,5 80 255 10,5 33,48 PBK- 20/7000 20 7 250 Các dao cách ly đã chọn có dòng điện mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt. II. Chọn thanh dẫn, thanh góp. Những thiết bị điện chính trong nhà máy điện như máy phát, máy biến áp, máy bù cùng với các khí cụ điện như máy cắt, dao cách ly, kháng được nối với nhau bằng dây dẫn, thanh góp và cáp điện lực. Thanh dẫn, thanh góp có hai loại chính : thanh dẫn cứng và thanh dẫn mềm. Thanh dẫn cứng thường làm đồng hoặc nhôm, thường được dùng nối từ cực máy phát đến gian máy, dùng làm thanh góp điện áp máy phát, thanh góp từ 6 - 10 kV ở các trạm biến áp, đoạn từ TBPP cấp điện áp máy phát đến mba tự dùng... Thanh dẫn cứng có hình dạng khác nhau tùy vào dòng phải tải. Khi dòng tải nhỏ thì thường dùng thanh cứng hình chữ nhật. Khi dòng điện lớn thì dùng thanh dẫn ghép từ hai hay ba thanh dẫn hình chữ nhật trên mỗi pha. Còn với dòng điện trên 3000A thì dùng thanh dẫn hình máng để giảm hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời tăng khả năng làm mát cho chúng. Khi dòng lớn hơn nữa thì dùng thanh dẫn cứng thiết diện hình ống. Thanh dẫn mêm dùng để làm thanh góp, thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời điện áp 35 kv trở lên Nó là dây vặn xoắn bằng đồng hay nhôm lõi thép. Khi dùng một sợi dây không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm các dây dẫn mềm. Chùm dây bao gồm nhiều dây phân bố đều và kẹp chặt trên vòng kim loại thường có dạng vòng tròn. 1. Chọn thanh dẫn cứng Thanh dẫn cứng dùng để nối từ máy phát tới cuộn hạ máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp hai cuộn dây. Tiết diện thanh dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép như đối với dây dẫn mềm. Để tận dụng diện tích mặt bằng ta chọn thanh dẫn đồng nhằm giảm kích thước và khoảng cách giữa các pha. a. Chọn tiết diện Điều kiện: I’CP >Ilvcb Ta có: Ilvcb =