ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức 46 CHƯƠNG III SO SÁNH PHƯƠNG ÁN VỀ KINH TẾ I - MỤC ĐÍCH So sánh các phương án về mặt kỹ thuật về mặt kinh tế. Khi so sánh các phương án này, sơ đồ nối dây chưa đề cập đến các trạm biến áp, coi các trạm biến áp ở các phương án là giống nhau. Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về mặt kinh tế là phí tổn tính toán hằng năm là ít nhất. II - TÍNH TOÁN Tiêu chuẩn để so sánh các phương án về kinh tế là phí tổn tính toán hàng năm là ít nhất. Phí tổn tính toán hàng năm cho mỗi phươ ng án được tính theo biểu thức Z = (a vh + a tc ).K +c.ΔA K : Vốn đầu tư của mạng điện a vh : Hệ số vận hành, sửa chữa, phục vụ mạng điện a tc : Hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ c : Tiền 1 kW điện năng ΔA : Tổn thất điện năng Lập bảng chi phí đầu tư phương án 1 Đường dây Số lộ Dây dẫn Chiều dài (km) Tiền đầu tư 1 km đường dây (10 3 $) Tiền đầu tư toàn đường dây(10 3 $) N – 1 1 AC - 240 31,622 19,2 607,1424 1 – 2 1 AC - 120 22,3607 16,7 373,4237 N – 3 1 AC - 95 41,2311 16 659,6976 N – 4 1 AC - 95 41,2311 16 659,6976 3– 4 1 AC - 70 42,4264 15,4 653,3666 N – 5 1 AC - 120 31,622 16,7 528,0874 N – 6 1 AC - 70 50 15,4 770 5 – 6 1 AC - 70 41,2311 15,4 634,9589 Tổng chi phí đầu tư đường dây: 4886,4.10 3 $ phương án 2 Đường dây Số lộ Dây dẫn Chiều dài (km) Tiền đầu tư 1 km đường dây (10 3 $) Tiền đầu tư toàn đường dây(10 3 $) N – 1 1 AC - 240 31,622 19,2 607,1424 1 – 2 1 AC - 120 22,3607 16,7 373,4237 N – 3 1 AC - 95 41,2311 16 659,6976 N – 4 1 AC - 95 41,2311 16 659,6976 3– 4 1 AC - 70 42,4264 15,4 653,3666 N – 5(*) 2 AC– 70 31,622 32,1 1015,066 ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức 47 N– 6 (*) 2 AC – 70 50 32,1 1605 Tổng chi phí đầu tư đường dây: 5573,4. 10 3 $ phương án 3 Đường dây Số lộ Dây dẫn Chiều dài (km) Tiền đầu tư 1 km đường dây (10 3 $) Tiền đầu tư toàn đường dây(10 3 $) N – 1 1 AC - 240 31,622 19,2 607,1424 1 – 2 1 AC - 120 22,3607 16,7 373,4237 N – 3 1 AC - 95 41,2311 16 659,6976 N – 4 1 AC - 95 41,2311 16 659,6976 3– 4 1 AC - 70 42,4264 15,4 653,3666 N – 5(*) 2 AC– 95 31,622 33,2 1049,85 5 – 6 (*) 2 AC – 70 41,2311 32,1 1323,518 Tổng chi phí đầu tư đường dây: 5326,7. 10 3 $ phương án 4 Đường dây Số lộ Dây dẫn Chiều dài (km) Tiền đầu tư 1 km đường dây (10 3 $) Tiền đầu tư toàn đường dây(10 3 $) N – 1 1 AC - 240 31,622 19,2 607,1424 1 – 2 1 AC - 120 22,3607 16,7 373,4237 N – 3 1 AC - 95 41,2311 16 659,6976 N – 4 1 AC - 95 41,2311 16 659,6976 3– 4 1 AC - 70 42,4264 15,4 653,3666 N – 6(*) 2 AC– 95 50 33,2 1660 6 – 5 (*) 2 AC – 70 41,2311 32,1 1323,518 Tổng chi phí đầu tư đường dây: 5936,846. 10 3 $ (Giá tiền đầu tư 1 km đường dây cho 4 phương án tra trong PL3.1, PL3.2 trang 122, 123 sách HD đồ án môn học) Xét phương án 1 Theo sách hướng dẫn đồ án môn học điện 1 ta chọn các hệ số như sau : - Trụ bê tông cốt thép: + Hệ số vận hành, khấu hao, sửa chữa, phục vụ mạng điện : a vh = 4%, + Hệ số thu hồi vốn đầu tư phụ (chênh lệch giữa các phương án) : a tc = 0,125 ∆A = ∆P ∑ . τ (τ là thời gian tổn thất công suất cực đại) τ = (0,124+T max .10 -4 ) 2 .8760=(0,124 + 5000.10 -4 ) 2 .8760 = 3410,934 giờ/năm ∆P ∑ : tổng tổn thất công suất của phương án đã lập bảng trong chương II, ∆P ∑ = 2,2078 (MW) ∆A = ∆P ∑ . τ = 2,2078.10 3 .3410,934 = 7530,66.10 3 (kWh/năm) Phí tổn tính toán hàng năm cho phương án 1: Z = (a vh + a tc ).K + c.∆A (a vh + a tc ) K bê tông cốt thép = (4% + 0,125). 4886,4.10 3 = 806,256.10 3 $ Z = 806,256.10 3 + c.∆A = = 806,256.10 3 + 0,05. 3410,934.10 3 = 976,803.10 3 $ - Khối lượng kim loại màu của phương án 1: (tra bảng PL2.1 trang 116 sách huớng dẫn đồ án môn học) ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức 48 STT Số lộ Đường dây Mã hiệu dây Chiều dài (km) Khối lượng kg/km/pha Khối lượng 3 pha (tấn) 1 1 N – 1 AC - 240 31,622 997 94,581 2 1 1 – 2 AC - 120 22,3607 492 33,004 3 1 N – 3 AC - 95 41,2311 386 47,746 4 1 N – 4 AC - 95 41,2311 386 47,746 5 1 3– 4 AC - 70 42,4264 275 35,002 6 1 N – 5 AC - 120 31,622 492 46,674 7 1 N – 6 AC - 70 50 275 41,250 8 1 5 – 6 AC - 70 41,2311 275 34,016 Tổng khối lượng kim loại màu: 380,019 (tấn) Xét phương án 2 ∆A = ∆P ∑ . τ (τ là thời gian tổn thất công suất cực đại) τ = (0,124+T max .10 -4 ) 2 .8760 = (0,124 + 5000.10 -4 ) 2 .8760 = 3410,9 giờ/năm; ∆P ∑ : tổng tổn thất công suất của phương án đã lập bảng trong chương II, ∆P ∑ = 2,037 (MW) ∆A = ∆P ∑ . τ = 2,037.10 3 .3410,934 = 6948,072.10 3 (kWh/năm) - Phí tổn tính toán hàng năm cho phương án 2: Z = (a vh + a tc ).K + c.∆A + Trụ bê tông cốt thép (a vh + a tc ) K bê tông cốt thép = (4% + 0,125).2953,3412.10 3 = 487,301.10 3 $ + Trụ thép 2 mạch (a vh + a tc ) K trụ thép2 mạch = (7% + 0,125).2620,066.10 3 = 510,913.10 3 $ Z = (487,301+ 510,913).10 3 + c.∆A = (487,301+ 510,913).10 3 + 0,05. 6948,072.10 3 = 1345,618.10 3 $ - Khối lượng kim loại màu của phương án 2: (tra bảng PL2.1 trang 116 sách huớng dẫn đồ án môn học) STT Số lộ Đường dây Mã hiệu dây Chiều dài (km) Khối lượng kg/km/pha Khối lượng 3 pha (tấn) 1 1 N – 1 AC - 240 31,622 997 94,581 2 1 1 – 2 AC - 120 22,3607 492 33,004 3 1 N – 3 AC - 95 41,2311 386 47,746 4 1 N – 4 AC - 95 41,2311 386 47,746 5 1 3– 4 AC - 70 42,4264 275 35,002 6 2 N – 5(*) AC – 70 31,622 275 52,176 7 2 N– 6 (*) AC – 70 50 275 82,5 Tổng khối lượng kim loại màu: 392.755 (tấn) Xét phương án 3 ∆A = ∆P ∑ . τ (τ là thời gian tổn thất công suất cực đại) τ = (0,124+T max .10 -4 ) 2 .8760 = (0,124 + 5000.10 -4 ) 2 .8760 = 3410,9 giờ/năm; ∆P ∑ : tổng tổn thất công suất của phương án đã lập bảng trong chương II, ∆P ∑ = 1,44 (MW) ∆A = ∆P ∑ . τ = 2,207.10 3 .3410,934 = 7527,931.10 3 (kWh/năm) - Phí tổn tính toán hàng năm cho phương án 3: Z = (a vh + a tc ).K + c.∆A ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức 49 + Trụ bê tông cốt thép (a vh + a tc ) K bê tông cốt thép = (4% + 0,125).2953,3412.10 3 = 487,301.10 3 $ + Trụ thép 2 mạch (a vh + a tc ) K trụ thép2 mạch = (7% + 0,125).2373,368.10 3 = 462,807.10 3 $ Z = (487,301+ 462,807).10 3 + c x ∆A = (487,301+ 462,807).10 3 + 0,05. 7527,931 .10 3 = 1326,505.10 3 $ - Khối lượng kim loại màu của phương án 3: (tra bảng PL2.1 trang 116 sách huớng dẫn đồ án môn học) STT Số lộ Đường dây Mã hiệu dây Chiều dài (km) Khối lượng kg/km/pha Khối lượng 3 pha (tấn) 1 1 N – 1 AC - 240 31,622 997 94,581 2 1 1 – 2 AC - 120 22,3607 492 33,004 3 1 N – 3 AC - 95 41,2311 386 47,746 4 1 N – 4 AC - 95 41,2311 386 47,746 5 1 3– 4 AC - 70 42,4264 275 35,002 6 1 N – 6(*) AC – 95 50 386 115,8 7 1 6 – 5 (*) AC – 70 41,2311 275 68,031 Tổng khối lượng kim loại màu: 441.91 (tấn) Xét phương án 4 ∆A = ∆P ∑ . τ (τ là thời gian tổn thất công suất cực đại) τ = (0,124+T max .10 -4 ) 2 .8760 = (0,124 + 5000.10 -4 ) 2 .8760 = 3410,9 giờ/năm; ∆P ∑ : tổng tổn thất công suất của phương án đã lập bảng trong chương II, ∆P ∑ = 1,474 (MW) ∆A = ∆P ∑ . τ = 2,728.10 3 .3410,934 = 9305,028.10 3 (kWh/năm) - Phí tổn tính toán hàng năm cho phương án 4: Z = (a vh + a tc ).K + c.∆A + Trụ bê tông cốt thép (a vh + a tc ) K bê tông cốt thép = (4% + 0,125).2953,3412.10 3 = 487,301.10 3 $ + Trụ thép 2 mạch (a vh + a tc ) K trụ thép2 mạch = (7% + 0,125).2983,518.10 3 = 581,786.10 3 $ Z = (487,301+ 581,786).10 3 + c.∆A = (487,301+ 581,786).10 3 + 0,05. 9305,028.10 3 = 1534,338.10 3 $ - Khối lượng kim loại màu của phương án 4: (tra bảng PL2.1 trang 116 sách huớng dẫn đồ án môn học) STT Số lộ Đường dây Mã hiệu dây Chiều dài (km) Khối lượng kg/km/pha Khối lượng 3 pha (tấn) 1 1 N – 1 AC - 240 31,622 997 94,581 2 1 1 – 2 AC - 120 22,3607 492 33,004 3 1 N – 3 AC - 95 41,2311 386 47,746 4 1 N – 4 AC - 95 41,2311 386 47,746 5 1 3– 4 AC - 70 42,4264 275 35,002 6 1 N – 5(*) AC – 95 31,622 386 72,237 7 1 5 – 6 (*) AC – 70 41,2311 275 68,031 Tổng khối lượng kim loại màu: 398.347 (tấn) ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức 50 Bảng tổng hợp chỉ tiêu của 4 phương án Hạng mục Đơn vị Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4 Vốn đầu tư Triệu đồng 4886,4 5573,4. 5326,7 5936,846 Tổn thất điện năng MWh 1,402 1,206 1,44 1,474 ∆U% lớn nhấ t % 3,638 3,638 3,638 3,638 Kim loại màu sử dụng Tấn 380,019 392.755 441.91 398.347 Phí tổn tính toán Z Triệu đồng 976,803 1345,618 1326,505 1534,338 Nhận xét: So sánh 4 phương án ta thấy phương án 1 có phí tổn tính toán Z nhỏ nhất. Do vậy, chọn phương án 1 để thiết kế. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức 51 CHƯƠNG IV SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT CHO MẠNG ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP I- YÊU CẦU - Kiểu máy biến áp: Chọn loại máy biến áp ba pha hai dây quấn. - Số lượng máy biến áp: Phụ tải 3, 4, 5, 6 yêu cầu cung cấp điện liên tục vì vậy chọn trạm có hai máy biến áp. Phụ tải 1, 2 không yêu cầu cung cấp liên tục chọn trạm có một máy biến áp. - Công suất máy biến áp: Đối với trạm có một máy biến áp, chọn sơ bộ công suất của máy biến áp theo đi ều kiện: S đmB ≥ S phụ tải max Đối với trạm có hai máy biến áp: Cho phép một máy biến áp quá tải sự cố 1,4 lần khi sự cố một máy biến áp (thời gian không quá 6 giờ trong một ngày đêm và trong 5 ngày liên tiếp): 4 sc dmB S S ≥ S sc : công suất phải cung cấp khi sự cố một máy biến áp, nếu không cắt bớt phụ tải thì S sc = S phụ tải max II – CHỌN CÔNG SUẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG TRẠM GIẢM ÁP 1- Đối với trạm có 2 máy biến áp (trạm phụ tải 3, 4, 5, 6) - Trạm biến áp 3: S phụ tải max = 18,75 MVA là phụ tải loại 1 cần cấp điện liên tục vì vậy ta sơ bộ chọn 2 máy biến áp TDH – 10000/110 công suất 10MVA cho trạm số 1 (PL4.5 trang 133). - Xét trường hợp khi sự cố 1 máy biến áp : - max 18,75 13,393 1, 4 1, 4 1, 4 phutai sc dm B S S SMVA≥= = = Như vậy một máy biến áp công suất 10 MVA không đủ cung cấp cho tải, vì vậy ta phải chọn trạm biến áp 3 có 2 máy biến áp, mỗi máy có công suất là 16 MVA. - Trạm biến áp 4: S phụ tải max = 18,75 MVA là phụ tải loại 1 cần cấp điện liên tục vì vậy ta sơ bộ chọn 2 máy biến áp TDH – 10000/110 công suất 10MVA cho trạm số 2 (PL4.5 trang 133). Xét trường hợp khi một máy biến áp bị sự cố : max 18,75 13,393 1, 4 1, 4 1, 4 phutai sc dm B S S SMVA≥= = = Như vậy một máy biến áp công suất 10 MVA không đủ cung cấp cho tải, vì vậy ta phải chọn trạm biến áp 4 có 2 máy biến áp, mỗi máy có công suất là 16 MVA. - Trạm biến áp 5: S phụ tải max = 22,5 MVA là phụ tải loại 1 cần cấp điện liên tục vì vậy ta sơ bộ chọn 2 máy biến áp TDH – 16000/110 công suất 16 MVA cho trạm số 5 (PL4.5 trang 133). Xét trường hợp khi một máy biến áp bị sự cố : ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức 52 max 22,5 16,071 1, 4 1, 4 1, 4 phutai sc dm B S S SMVA≥= = = Như vậy một máy biến áp công suất 16 MVA không đủ cung cấp cho tải, vì vậy ta phải chọn trạm biến áp 5 có 2 máy biến áp, mỗi máy có công suất là 25MVA. - Trạm biến áp 6: S phụ tải max = 12,05 MVA là phụ tải loại 1 cần cấp điện liên tục vì vậy ta sơ bộ chọn 2 máy biến áp TMH – 630/110 công suất 6,3MVA cho trạm số 6 (PL4.5 trang 133). - Xét trường hợp khi một máy biến áp bị sự cố : max 12,05 8,607 1, 4 1, 4 1, 4 phutai sc dm B S S SMVA≥= = = Như vậy một máy biến áp công suất 6,3 MVA không đủ cung cấp cho tải, vì vậy ta phải chọn trạm biến áp 6 có 2 máy biến áp, mỗi máy có công suất là 10 MVA. 2 - Đối với trạm có 1 máy biến áp (trạm phụ tải 1,2) Phụ tải của trạm 3, 4 là phụ tải loại 3 không cần cấp điện liên tục trong trường hợp vận hành bình thường cũng như khi sự cố ta chọn máy biến áp như sau : - Trạm biến áp 1: S phụ tải max = 18,75MVA Chọn máy biến áp TPDH – 25000/110 công suất 25MVA cho trạm số 3 theo điều kiện: maxdm B phutai SS≥ - Trạm biến áp 2: S phụ tải max = 23,81MVA Chọn máy biến áp TPDH – 25000/110 công suất 25MVA cho trạm số 4 theo điều kiện: maxdm B phutai SS≥ Phụ tải Yêu cầu S đmB (MVA) Chọn máy biến áp Số lượng Loại 1 Không liên tục 18,75 1 25/110 2 Không liên tục 23,81 1 25/110 3 Liên tục 18,75 2 16/110 4 Liên tục 18,75 2 16/110 5 Liên tục 22,50 2 25/110 6 Liên tục 12,05 2 10/110 III - CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP Các công thức tính toán thông số của máy biến áp: - Công thức tính điện trở: 2 3 2 10 Ndm B dm PU R S Δ× =× - Công thức tính tổng trở: 2 % 10 Ndm B dm UU Z S × =× ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức 53 - Công thức tính điện kháng: 22 BBB X ZR=− - Tổn thất công suất tác dụng trong sắt của máy biến áp: 0Fe PP Δ =Δ - Tổn thất công suất kháng trong sắt của máy biến áp: 0Fe QQ Δ =Δ 0 % () 100 dm Fe iS Q kVAr × Δ= - Tổn thất công suất tác dụng trong đồng của máy biến áp: NCudm PP Δ= Δ - Tổn thất công suất kháng trong đồng của máy biến áp: )( 100 % kVAr SU Q dmN Cudm × =Δ ( Δ P N - kW U đm - kV S đm - kVA) Tổn thất trong sắt không đổi còn tổn thất trong đồng thay đổi theo tải. Từ các công thức nêu trên và tra bảng PL 4.5 để có các thông số kỹ thuật, thông số tính toán của máy biến áp, ta lập được các bảng sau Bảng tính tổng trở và tổn thất sắt của một máy biến áp trong trạm TBA S ố l ư ợ n g S đm B MVA U đm kV ΔP N kW U N % ΔP Fe kW i 0 % R B Ω X B Ω ΔQ Fe kVAr 1 1 25 115 120 10,5 29 0,8 2,539 55,545 200 2 1 25 115 120 10,5 29 0,8 2,539 55,545 200 3 2 16 115 85 10,5 21 0,85 4,391 86,789 136 4 2 16 115 85 10,5 21 0,85 4,391 86,789 136 5 2 25 115 120 10,5 29 0,8 2,539 55,545 200 6 2 10 115 60 10,5 14 0,9 7,935 138,863 90 Tổng trở tương đương và tổn thất sắt của trạm biến áp Trạm bi ế n á p S ố máy bi ế n á p R B (Ω) X B (Ω) ΔP Fe (kW) ΔQ Fe ( kVAr ) 1 1 2,539 55,545 29 200 2 1 2,539 55,545 29 200 3 2 2.196 43,395 42 272 4 2 2.196 43,395 42 272 5 2 1.27 27,773 58 400 6 2 3.968 69,431 28 180 IV – VẼ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CHI TIẾT (SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ) Đính kèm bản vẽ A1 1 - Sơ đồ nguồn phía 110kV chọn loại sơ đồ hệ thống 2 thanh góp : * Ưu điểm : - Khi cần sửa chữa một thanh góp nào, dùng dao cách ly để chuyển từ thanh góp cần sửa chữa sang thanh góp còn lại; ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức 54 - Khi sửa chữa máy cắt của một mạch nào đó có thể dùng máy cắt liên lạc thay cho máy cắt cần sửa chữa. * Nhược điểm : - Dùng nhiều dao cách lý và dùng dao cách ly để thao tác khi có điện, nếu nhầm lẫn sẽ rất nguy hiểm; - Khi sửa chữa máy cắt thì mạch đó sẽ bị mất điện trong thời gian thao tác đưa máy cắt liên lạc vào thay thế. 2 - Sơ đồ t ải phía 110kV và phía 22 kV chọn sơ đồ thanh góp phân đoạn bằng một máy cắt : * Ưu điểm : - Có cấu trúc và vận hành đơn giản, giá thành hạ, có độ tin cậy tương đối cao do giảm được xác suất mất điện của các phụ tải khi sự cố và sửa chữa thanh góp (50% khi có hai phân đoạn); - Nhờ có máy cắt phân đoạn nên khi sửa chữa một phân đoạn thanh góp, dao cách ly phân đoạn thì chỉ mất điện phụ tải nối với phân đoạn cần cô lập sửa chữa, hoặc khi sự cố trên phân đoạn nào thì chỉ những phụ tải nối với phân đoạn đó bị mất điện. - Có thể dùng để cung cấp điện cho các phụ tải quan trọng không cho phép mất điện bằng cách thực hiện các đường dây kép lấy điện từ hai phân đoạn khác nhau. * Nhược điểm : - Khi sửa chữa máy cắt của một mạch nào đó thì phụ tải của nó sẽ mất điện trong suốt thời gian sửa chữa. * Trong vận hành để giảm dòng ngắn mạch trong mạng điện, trong các trạm trung và hạ áp các máy cắt phân đoạn để ở vị trí thường mở, chỉ đóng khi nguồn của một trong hai phân đoạn bị mất. . đường dây cho 4 phương án tra trong PL3.1, PL3.2 trang 122, 123 sách HD đồ án môn học) Xét phương án 1 Theo sách hướng dẫn đồ án môn học điện 1 ta chọn các hệ số như sau : - Trụ bê tông cốt thép:. 3410,934.10 3 = 976,803.10 3 $ - Khối lượng kim loại màu của phương án 1: (tra bảng PL2.1 trang 116 sách huớng dẫn đồ án môn học) ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức. ĐỒ ÁN MÔN HỌC MẠNG ĐIỆN SV : Lâm Huỳnh Quang Đức 50 Bảng tổng hợp chỉ tiêu của 4 phương án Hạng mục Đơn vị Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4 Vốn đầu tư Triệu đồng 4886,4