Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu Thiết kế hệ thống điện tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Tính kinh tế - kỹ thuật để chọn phương án tối ưu của các mạng và hệ thống điện; Tính các chế độ làm việc đặc trưng của các mạng và hệ thống điện; Các phương pháp nâng cao hiệu quả kinh tế và khả năng tải của mạng điện; Ví dụ thiết kế hệ thống điện. Mời các bạn cùng tham khảo.
Chương Năm TÍNH KINH TẾ - KỸ THUẬT ĐỂ chọn PHUONG án TỔI ƯU CỦA CÁC MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 5.1 CHỌN PHƯƠNG ÁN TÓI ƯU Phương án tối ưu xác định sở so sánh kinh tê' - kỹ thuật phương án lựa chọn theo tiêu sơ Các tiêu kinh tế - kỹ thuật chủ yếu công thức cần thiết để xác định chúng trình bày Chương Ba Có thể đơn giản hố tính tiêu kinh tế - kỹ thuật phương án so sánh mạng điện thiết kế Phương pháp xác định tiêu kinh tê' - kỹ thuật chủ yếu phương án so sánh mạng điên giới thiệu phần Từ phương án so sánh cần chọn phương án cổ vốn đầu tư nhỏ chi phí vận hành hàng năm thấp Nếu phương án thê' khơng có sơ' phương án so sánh, để chọn phương án tối ưu cần sử dụng chi phí quy đổi hàng năm Khi so sánh chi phí quy đổi phương án cẫn ý đến tổn vùng, gây khác chi phí quy đổi, giới hạn vùng phương án so sánh cho kinh tế Các phương án so sánh xem kinh tê' khác chi phí quy đổi ± 5% Trong giới hạn kinh tế chọn phương án tối ưu tiến hành sở đánh giá bổ sung kỹ sư chất lượng phương án, khơng tính cơng thức giá thành Đó tính linh hoạt vận hành, khả phát triển tương lai, khả cung cấp thiết bị v.v 5.2 XÁC ĐỊNH VỐN ĐẦU TƯ ĐỂ XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN Nếu phương án so sánh mạng điên khác sơ đồ, vể điện áp định mức, vốn đầu tư gổm có thành phần sau: giá thành 140 đường dây mạng điên; giá thành trạm, đố có giá thành máy biến áp, tủ máy cắt, dao cách ly dao ngắn mạch; giá thành thiết bị điều chỉnh điện áp Trong trường hợp tổng vốn đầu tư phương án xác định theo công thức sau: K = Kd + Kt (5.1) đó: Kđ - tổng vốn đầu tư vế đường dây mạng điên; Kt - tổng vốn đầu tư trạm biếtì áp Trong trường hợp phương án so sánh có điên áp định mức, khơng cần tính giá thành máy biến áp trạm hạ áp Do tổng vốn đầu tư phương án so sánh xác định theo công thức: K = Kd (5.2) Kd tổng vốn đầu tư để xây dựng đường dây mạng điện Để đơn giản so sánh phương án tiến hành phần tử khác sơ đổ mạng điên Những phần tử chung sơ đồ khơng cần so sánh Ví dụ, phương án có sơ' lượng giống đường dây từ trạm có điên áp định mức, nói chung cho phép khơng tính giá thành trạm khỉ so sánh phương án Như chi phí cho phần tử giống khơng cần xác định Xác định vốn đầu tư để xây dựng mạng điện trạm tiến hành phương pháp lập dự tốn Trong dự tốn thơng kê giá thành thiết bị tất chi phí xây dựng lắp đặt, cần thiết để xây dựng mạng điện Song lập bảng dự toán - tài hàng loạt phương án so sánh mạng điện địi hịi nhiều thời gian Vì so sánh kinh tế - kỹ thuật sô' phương án mạng điện hay đường dây truyển tải, vốn đầu tư xác định theo tiêu quan trọng giá thành, chúng cho biết giá trị toàn vốn đầu tư cho kilômét đường dây, cho trạm biến áp, cho tủ máy cắt điện v.v Tổng vốn đầu tư xác dịnh cách nhân tiêu quan trọng giá thành với số lượng đơn vị xây dựng (ví dụ, giá thành km đường dây nhân với chiếu dài đường dây xây dựng) Đồng thời chiểu dài thực đường dây không thẳng tuyến lấy lớn chiều dài đo theo đường thẳng 10% 141 5.3 XÁC ĐỊNH CHI PHÍ VẬN HÀNH HÀNG NÀM CỦA MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN Các chi phí vận hành hàng năm mạng điện gổm có: Khấu hao hao mịn thiết bị đường dây truyền tải, trạm biến áp phần tử khác mạng điện; Các chi phí vể sửa chữa phục vụ đường dây truyền tải, trạm phần tử khác mạng điện; Chi phí tổn thất điện mạng điện Những thành phần kể chi phí vân hành hàng năm mạng điện xác định sở phương pháp, công thức số liệu nói mục 3.5 Nếu phương án so sánh mạng điên khác sơ đồ điện áp định mức, thời tổng vốn đầu tư xác định theo công thức (5.1), chi phí vận hành hàng năm mỏi phương án tính theo cơng thức: Y = a^dKd + avhtKt + AA.c (5.3) đó: avhđ - khấu hao hàng năm vể hao mòn phục vụ đường dây mạng điện, %; avht - khấu hao hàng năm hao mòn phục vụ thiết bị trạm biến áp, %; A A - tổng tổn thất điện mạng điên; c - giá thành kW.h điện tổn thất Tổng tổn thất điện ương mạng điện xác định theo công thức: AA = AAd + AAb (5.4) trơng đó: AAd - tổng tổn thất điện trền đường dầy trortg mạng điện; AAb - tổng tổn thất điên trạm biến áp Khi phương án so sánh có điện áp định mức vốn đầu tư xác định theo cơng thức (5.2) chi phí vận hành hàng năm mạng diên xác định theo công thức: 142 Yzza^K + AA.-c (5.5) AAd tổng tổn thất điên đường dây mạng điện 5.4 XÁC ĐỊNH CHI PHÍ QUY Đổi HÀNG NẢM CỦA CÁC MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN Nếu phương án so sánh có phương án có chi phí vận hành hàng năm nhỏ nhất, vốn đầu tư ỉớn, để chọn phương án tối ưu hợp lý sử dụng phương pháp chi phí quy đổi trình bày mục 3.6 Trong trường hợp cụ thể, để xác định chi phí quy đổi cần sử dụng số liệu ban đầu phù hợp với vùng kinh tế - lượng, thời gian tiến hành thiết kế mạng hệ thống điên Khi xác định vốn đầu tư, chi phí vân hành hàng năm chi phí quy đổi phương án so sánh cần xét phương tiện kỹ thuật đặc biệt sử dụng để điều chỉnh điên áp Nếu tổn thất điên áp đường dây truyền tải chế độ vân hành bình thường khơng vượt q 8%, cịn chế độ sau cố khơng vượt q 12 < 13%, không cần xét phương tiện kỹ thuật điều chỉnh điộn áp Trong trường hợp tổn thất điên áp lớn giá trị đó, cần dự kiến phương tiện điều chỉnh điện áp Để so sánh kinh tế - kỹ thuật cố thể sử dụng máy máy biến áp điều chỉnh điện áp tải Khi so sánh kinh tế, thường giả thiết phương án so sánh cố độ tin cung cấp điên chất lượng điện áp, chi phí quy đổi xác định theo cơng thức sau: z = atc K + Y (5.6) đó: atc - số định mức hiệu so sánh vốn đầu tư; K - tổng vốn đầu tư mạng điện; Y - tổng chi phí vận hành hàng năm Nếu phương án so sánh khác điện áp định mức vốn đầu tư K xác định theo công thức (5.1), cịn chi phí vận hành Y tính theo cơng thức (5.3) Trường hợp tất phương án có điện áp định mức vốn đầu tư K tính theo cơng thức (5.2), cịn chi phí vận hành Y xác định theo công thức (5.5) 143 Nếu phương án so sánh có độ tin cậy cung cấp điện khác nhau, cần tính đến thiệt hại kinh tế cố thể xảy ngừng cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Trong trường hợp chi phí quy đổi hàng năm xác định theo công thức (3.67) giới thiệu chương Ba 5.5 Dự TỐN CƠNG TRÌNH Giá thành xây dựng cơng trình xác định dự tốn Dự tốn giới hạn chi phí để xẳy dựng hạng mục hay tồn cơng trình (ví dụ, đường dây truyền tải điên năng, trạm biến áp, mạng điện ) Dự toán tài liệu kinh tế sở, đặc trưng cơng trình Khơng cố dự tốn thiết kê' cơng trình kỹ thuật xem chưa hồn thành khơng phê duyệt Dự tốn cần rõ tất chi phí lao động, vật tư chi phí khác cần thiết để thực cơng trình Dự tốn tài liệu ban đầu để lạp kê' hoạch cơng trình; sở để cấp phát vốn thạnh toán xây dựng; tài liêu sở để ký hợp đồng với đơn vị xây lắp nhận thầu đơn vị cung cấp thiết bị Dự toán có tiêu kinh tê' - kỹ thuật chung riêng cơng trình Dự tốn văn cần thiết để tổ chức tính tốn, kiểm tra phân tích hoạt đơng kinh tế đơn vị xây - lắp, hoạt động chủ thầu xây dựng Dự toán đặc trưng mức độ kinh tế - kỹ thuật giải pháp thiết kế Dự tốn thường có dự tốn hạng mục cơng trình dự tốn tổng hợp Giá thành tồn cơng trình thiết kế kỹ thuật hay thiết kế thi cơng xác định dự tốn tổng hợp Trong phần cuối dự toán cần xét đến dự phịng cơng việc chị phí khơng dự đốn trước Nếu thiết kế kỹ thuật có hai giai đoạn chi phí dự phòng thường dự kiến khoảng 10% tổng chi phí Trường hợp thiết kê' kỹ thuật có giai đoạn, chi phí dự phịng dự kiến khoảng 5% tổng chi phí Trong nhiều trường hợp, ngồi dự toán tổng hợp, cần lập thêm bảng tổng hợp chi phí 144 Đơn giá xây dựng đường dây tải điện, lắp đạt trạm biến áp thiết bị điên, chi phí khác lấy theo quy định Bộ Cơng nghiệp địa phương ưong thời gian tiến hành thiết kế Thơng thường dự tốn khổng cần phải lập thiết kế môn học tốt nghiệp “Mạng hệ thống điện” 145 Chương Sáu TÍNH CÁC CHẾ Độ LÀM VIỆC ĐẶC TRƯNG CỦA CẤC MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIÊN 6.1 Sơ ĐỚ THAY THẾ VÀ CÁC THƠNG số CỦA MẠNG ĐIỆN Chế phụ tải lớn nhất, chế độ phụ tải nhỏ chế độ cô' chế độ đặc trưng mạng thống điện Chế độ làm việc mạng hệ thống điên đặc trưng thơng số chế độ chúng: dịng công suất, tổn thất công suất, điện áp nút Mục đích tính chê' độ mạng thống điện íà xác định thơng số chế độ chúng, nghĩa ìà tính dịng cơng suất tác dụng phản kháng phần tử mạng điện, tính tổn thất cơng suất tác dụng phản kháng mạng điện, xác định điện áp nút mạng điện góp trạm tiêu thụ điện chế độ vận hành bình thường phụ tải cực đại cực tiểu, chế độ sau cố phụ tải cực đại Tính chế độ mạng hệ thống điên thực sơ đổ thay thê' (mơ hình) chúng Trong sơ đồ thay mạng điện áp cao (U = 110 -s- 220 kV), đường dây thay thê' sơ đồ hình n, tổng trở z (Z = R + jX) đặt tập trung giữa, tổng dẫn Y (Y = jB) chia thành hai phần đặt hai đầu đường dây Đối với đường dây trung áp (Ư < 35 kV) thay tổng trở z Các máy biến áp thay thê' sơ đổ hình r Vì để lập sơ đồ thay mạng thống điện cần xác định điện trở tác dụng R, điện kháng X điện dẫn phản kháng B đường dây mạng điện Đối với máy biến áp cần tính tổng trở Zb (Zb = Rb + jXb) tổng dẫn Yb (Yb = Gb - jBb) Thông thường mạng có điện áp Ư < 220 kV, tơng dẫn Yb máy biến áp thay thê' tổn thất công suất lõi thép máy biến áp hay tổn thất không tải AS0 (AS0 = AP0 + jAQ0) 146 Xác định thông sô' đường dây máy biến áp tiến hành theo công thức sách giáo khoa mơn học “Mạng lưới điện” Để thuận tiện tính, thông sô' đường dây máy biến áp tổng hợp bảng Trong phần thuyết minh thiết kế cần rõ phương pháp xác định thông sô' đoạn đường dây, máy biến áp, tất tính tốn tương tự lại tổng hợp bảng Trong sơ' trường hợp, mạng điộn thiết kê' có đoạn đường dây điện áp khác Khi tính thơng sơ' chê' theo phương pháp quy đổi tổng trở tất đoạn đường dây máy biến áp cấp điện áp sở theo công thức: R = R lư* ) X ; đm/ xqđ = X X q đm / lu* I Đối với mạng hệ thống điện phức tạp, tính thơng số chê' độ thực theo phương pháp giới thiệu sách “Mạng lưới điên” [2] 6.2 TÍNH THƠNG số CHẾ ĐỘ CỦA CÁC MẠNG ĐIỆN ĐƠN GIẢN 6.2.1 Mạng điện hở 6.2.1 ỉ Xác định dồng công suất mạng điện hở Trong thiết kê' vân hành, thông thường điên áp nút nguồn cung cấp biết Vì tính thơng sơ' chê' độ mạng điện đơn giản tiến hành theo phương pháp gần sau Trước hết lấy điện áp tất nút mạng điện điên áp định mức ( Ưị = udm) tiến hành tính dịng cơng suất, tổn thất cơng suất phần tử mạng điện Đối với sơ đồ tính tốn mạng điện hình Ib, q trình tính tốn thực sau Tổn thất công suất tổng trở máy biến áp B2 xác định theo công thức: AS,, = APb, + jAQb, = + j^xb2 Ưđm ưđm 147 Đ, UAI Đ2 a) Dịng cơng suất trước tổng trở Zb2 có giá trị: $b2 = Pb2 *** jQb2 ~ (P2 + APtô) + j(Q2 + AQb2) Dịng cơng suất vào cuộn dây cao áp máy biến áp B2 bằng: $c2 = Pc2 + jQc2 = (Pb2 + APqi) + j(Qb2 + △Q02) Công suất điện dung cuối đường dây Đ2 bằng: Qc2e = £ Dịng cơng suất sau tổng trở Z2 cố giá trị: $2 = P* + jQ2 = PC2 + jQc2 ~ jQc2c = PC2 + j(Qc2 ~ Qc2c ) Các tổn thất công suất đoạn bằng: Aẻ — AD U.JAO - (PÍ^+ÍQĨ)3 /D ^;Y AS2 — AP2 + JAQ2 — Vắm 7^ Dịng cơng suất trước tổng trở z2 xác định sau: S'2 =p; + jQ'2 =(PJ+AP2)+j(Qỉ +aq2) 148 Công suất điên dung đầu đường dây Đ2 bằng: Qc2d = Các tổn thất công suất tổng trở máy biến áp Bị có giá trị: , AS,, = AP„ + jAQ„ = ỈL±2ỉ (Rbi + jX„) u đm Dịng cơng suất trước tổng trở zbl bằng: Sbi = Pbi +jQbi ”(pi +APbI) + j(Qj +AQb|) Dịng cơng suất chạy vào cuộn dây cao áp máy biến áp Bị xác định theo biểu thức: Sc| = Pcl +jQcl = (Pbl +AP0I) + j(Qb] + AQ01) Cồng suất điên dung cuối đường dây Đị có giá trị: Qc.e = Dịng cơng suất sau tổng trởZ| bằng: S* = p| + jQ* =$2 ” jQc2đ + SC1 “ jQcic = (PỊ + PC| ) + j(Q2“Qc2đ~ Qdc + Qcl) Các tổn thất cơng suất tổng trở Z| có giá trị: AS, = AP| +Jaq, = (P|,)2tJ(Q')2 (á, + jX,) Uđm Dòng công suất trước tổhg trở Z| xác định theo công thức: s; = p;+jQ; = (p;+AP1)+j(Qĩ+AQ,) Công suất điện dung đầu đường dây Đ} bằng: Q _ uL— Dịng cơng suất từ nút A chạy vào mạng điên có giá trị: SA “ PA + JQa = pi' + j(Qí ~Qc(đ) Kết tính dịng cơng suất chế độ mạng điện ghi sơ đồ tính tốn 149 Bảng 33 Dịng điện lâu dài cho phép dây nhơm trần dây nhơm lõi thép (đặt bên ngồi), A Tiết diện dây dẫn, mm2 A AC 35 170 175 ACO - 50 215 210 - 70 265 265 - - 95 320 330 - - 120 375 380 - 375 150 440 445 450 450 Ký hiệu dây dẫn ACY 185 500 510 505 515 240 590 610 605 610 300 680 690 330 - 690 - 705 - 400 815 980 835 - 825 500 600 1070 - 1050 700 - - 1220 730 850 - 945 - Bảng 34 Cõng suất lâu dài cho phép theo tăng nhiệt độ đường dây không, dây nhôm dây nhôm lõi thép, MVA Tiết diện dây, mm2 35 110 150 220 35 10,7 - - - 50 14,0 44,0 - 70 17,5 55,0 95 21,4 67,0 Điện áp, kV 330 * 500 * - - - - - - - - 94 - - - 120 28,2 75,8 107 - 150 32,7 88,8 125 - - - 185 - 103,0 145 - - - 240 - 122,0 171 244 365 - 300 - 142,0 - 199 - 276 - 425 - - 664 242 - 346 520 786 388 577 870 440 - 660 - 1110 330 - 400 - 500 - 173,0 - 600 - - - 700 - • - * Cơng suất chĩ dây cần tàng theo sơ' dây có pha 288 995 CM ; co" 8,2 5,6 cm" tô Ml cô si co] CD CM Ị 6,2 4,7 oo_ co" o" X— í 3,8 nước đất nước Ọ■ co : 2,6 trong khơng khí trong 10 kV cm” o X“ cq X" CO: ọj co IÕỊ °ị| a A co" xr CM UÕ cm" CO cm" M- oo CM cm" cm" CO CM co" X— cmJ cm CO; 05 I 5Ĩ- A cm" 10,7 X— 1,8 1,4 T— T— nước cm" khơng khí CD CM cm" khơng khí X“ đất CO X“ V-' o" X— CM o" đất t CM_ V— ! cọ CM CM ưỉ ’*1 o> X— 2,7 O) c 05 o" Ị cọj o o" 10 kV co O'fr Lõi nhôm cm" CO co" X V* ĩ co o co" CM_ co" co" cn ; co" oo_ 05 Tt" -M- « CM_ I CD TTJ CD; cm r ’ A oo" Ị 05 0Ọ LƠ nước khơng khí 0,6 kV co cm' cm” ọ CM co X— X— o” co_ co" ■M-" to" 2*3 CM X“ £*z 05 6L ị iộ —1 co" cd" = A co" M*" i cm" up CM LQ co o ID o ỉị 05 Csi A CD to" o M* CM với X— 185 X— : 150 đất CM 120 mm2 diện lõi oo ‘e o CD X— M-_ z ‘£ X— z'z 6'0 ị Tiết 10 kV 4- co cm" CN 60 Bảng 35 Công suất cho phép lâu dài (MVA) theo tàng nhiệt độ dây cáp co 05 rz T \ ■ CO 289 s / 0Ê c ôâ 'ố 0« *33 3,1 nước khơng khí đất ■ nước 4,3 khơng khí 3,1 co’ đất 4,0 CD ■^r • 16,9 12,9 185 > 14,2 8,3 11,4 150 14,7 7,4 8,9 9.8 10,9 5,1 6,3 7,4 8,7 10,0 6,3 4,2 58 5,1 4,6 « > 6.9 10,2 11,1 ■ 11.4 13,3 15,3 eo 7,0 3.2 xacsĩ 19,8 6,5 8,7 10,0 16,2 15,0 10,0 11,4 cũ 95 CO CXJ T“" 120 13,4 9,2 11,4 12,5 8,2 nước lõ 9'6 LO* 70 « 4,0 nước khơng khí z ‘z 4.3 Ị trong đất 35 kV _ < trong • ‘9 |/£L ưĩ fr‘ 8k CXI ■ 50 2.6 2,3 khơng khí đất ■ 20 kV trong • 0'9 290 ■ 9'9 • ■w 35 a '4J X a o X CXJ o’ z'z T5 s Õ CSJ 00 o" 96'0 WO 69*0 o 98'0 Wo 90*L tọ I O CM 'T“ 09 294 o 12