Chương II : Thiết kế mạng điện cao áp
2.3. Tính toán kinh tế kỹ thuật, lựa chọn phương án hợp lý
2.3.1.3. Lựa chọn tiết diện dây dẫn, tính toán tổn thRt trên đường dây
Vì các đường dây cao áp cRp điện cho xí nghiệp thường ngắn, chúng thường được chọn theo điều kiện kinh tế ( tức mật độ dòng kinh tế J )kt
(2.7) - : dòng điện tính toán cực đại
(2.8)
(Tra bảng B. 2.10 trang 31, thiết kế cRp điện của Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2006)
Chọn dây phân phối là cáp đồng, với = 5000 (h) thì
Dựa vào tính được , tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhRt và kiểm tra điều kiện phát nóng :
(2.9) - dòng điện khi sảy ra sự cố đứt 1 cáp ,
- : hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ ,
- : hệ số điều chỉnh về số dây cáp cùng đặt trong một rãnh. Với các rãnh đặt 2 cáp , mỗi cáp cách nhau 300mm thì
- : dòng điện cho phép dây dẫn được chọn
Khi cần có thể kiểm tra lại theo điều kiện tổn thRt điện áp và phát nóng
(2.10)Trong đó: ΔU là tổn thRt điện áp cho phép, đối với mạng cao áp lRy: cp
(2.11) Tổn thRt cống suRt tác dụng trên đường dây :
(2.12) Trong đó:
R là điện trở đường dây và được tính bởi công thức: Với n là số dây song song
là điện trở trên 1 km đường dây L là chiều dài đường dây (km ) Tổn thRt điện năng :
2.3.2. Phương án 1
Hình 2.5. Phương án 1 2.3.2.1. Vốn đầu tư và tổn thRt điện năng trong TBA
Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng và MBA trung gian ở mục 2.2.3.1 ta có kết quả lựa chọn MBA:
Bảng 2.4. Máy biến áp các trạm phương án 1
Tên TBA S (kVA)đm U / Uc h ∆P0 (kW) ∆Pn (kW) I %0 U %n Số máy Đơn giá (*) Thành tiền (*) TBATG 5600 35/10 6,3 39 0,7 7 2 1400 2800 B1 1800 10/0,4 2,4 18,02 0,9 6 2 728 1456 B2 1250 10/0,4 1,71 12,8 1,2 5,5 2 521 1042 B3 1000 10/0,4 1,55 9 1,3 5 2 413 826 B4 1250 10/0,4 1,71 12,8 1,2 5,5 2 521 1042 B5 1250 10/0,4 1,71 12,8 1,2 5,5 2 521 1042 B6 1000 10/0,4 1,55 9 1,3 5 2 413 826 Tổng 14 9034 Ghi chú (*) : triệu VND
= 353600 (kWh)
Tương tự với các trạm còn lại ta có bảng sau :
Bảng 2.5. Tổn thRt điện năng trong các TBA phương án 1
Tên TBA Số máy S (kVA)tt Sđm (kVA) ∆P0 (kW) ∆Pn (kW) ∆A (kWh)
TBATG 2 10708,6 5600 6,3 39 353600 B1 2 3302,6 1800 2,4 18,02 145508 B2 2 2295,3 1250 1,71 12,8 103566 B3 2 1514,1 1000 1,55 9 62345 B4 2 2045,6 1250 1,71 12,8 88422 B5 2 2477,0 1250 1,71 12,8 115679 B6 2 1862,9 1000 1,55 9 80423 Tổng tổn thRt 949543
→ Tổng tổn thRt điện năng trên các máy biến áp là 2.3.2.2. Tính toán lựa chọn dây dẫn
1. Chọn tiết diện dây cáp từ TBATG về TBA phân xưởng
Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp đồng 3 lõi 6 đến 10 kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuRt.
Theo công thức (2.8) , dòng điện lớn nhRt chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ TBATG về TBA phân xưởng B1 là :
= = 95,34 (A)
Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.7) = = 30,8 (
Tra bảng PL 4.56 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV, ta chọn được cáp có tiết diện gần nhRt F= 35 , = 170 A . Kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (2.11)
0,93.170 = 158,1 (A) < = 2. 95,34 = 190,68 (A)
Do vậy ta cần phải chọn tăng lên thành loại có F = 70 có = 245 A. Kiểm tra lại điều kiện phát nóng thỏa mãn.
Tương tự với các tuyến cáp cao áp của các TBA phân xưởng còn lại. Kết quả ghi trong bảng 2.6
2. Chọn cáp hạ áp. - Chọn cáp B6-7
= = 228,05 (A)
Điều kiện chọn cáp : .
Cáp được sử dụng ở đây là cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS sản xuRt Tra phụ lục PL 4.24 ta chọn tiết diện 4G70 có tiết diện , = 246 A.
- Cáp B1-8 dẫn điện đến phụ tải loại I được chọn như sau : = = 470 (A)
Kiểm tra điều kiện phát nóng = 2.= 2.470 = 940 A ↔ 1011 A
Vậy ta chọn cáp mỗi pha 1 cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do LENS sản xuRt có F = 630 , = 1088 A. Dây trung tính có tiết diện 400
- Tương tự với cáp B5-9 dẫn điện đến phụ tải loại III chọn cáp mỗi pha 1 cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do LENS sản xuRt có F = 300 , = 693 A. Dây trung tính có tiết diện 180 Bảng 2.6. Dây dẫn phương án 1 Đường cáp Stt (kVA) Imax (A) Fkt (mm2) F (mm2) Icp (A) Số dây L (m) Đơn giá (106 đ/m) Thành tiền (106 đ) TBATG - B1 3302,6 95,34 30,8 3*70 246 2 70 0,78 109,2 TBATG - B2 2295,3 66,26 21,4 3*35 170 2 95 0,49 93,1 TBATG - B3 1514,1 43,71 14,1 3*16 105 2 65 0,31 40,3 TBATG - B4 2045,6 59,05 19,0 3*25 140 2 45 0,4 36 TBATG - B5 2477,0 71,50 23,1 3*35 170 2 260 0,49 254,8 TBATG - B6 1862,9 53,78 17,3 3*25 140 2 130 0,4 104 B1-8 618,7 470,01 3*630+400 1088 2 100 1,62 972 B5-9 398,2 605,00 3*300+185 693 1 100 0,79 237 B6-7 150,1 228,05 4G70 246 1 175 0,64 112 Tổng chi phí 1958,4
→ Tổng vốn đầu tư mua dây cáp là (triệu VNĐ)
2.3.2.3 Xác định tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây
Đường cáp TBATG-B1 có tiết diện 2XLPE (3*70) có = 0,342 Ω/km, L = 70 m = 0,5.0,342.70.0,001 = 0,012 (Ω)
Tổn thRt công suRt tác dụng trên đoạn cáp này được tính theo công thức (2.12) Tương tự với các đường cáp khác . Ta có bảng
Bảng 2.7. Tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây phương án 1
Đường cáp S (kVA)tt F (mm )2 Số dây L (m) r0 ( /km)Ω R (Ω) ∆P (kW) TBATG - B1 3302,6 3*70 2 70 0,342 0,012 1,31
TBATG - B3 1514,1 3*16 2 65 1,47 0,048 1,10 TBATG - B4 2045,6 3*25 2 45 0,927 0,021 0,87 TBATG - B5 2477,0 3*35 2 260 0,668 0,087 5,33 TBATG - B6 1862,9 3*25 2 130 0,927 0,060 2,09 B1-8 618,7 3*630+400 2 100 0,028 0,00047 1,12 B5-9 398,2 3*300+180 1 100 0,06 0,002 1,98 B6-7 150,1 4G70 1 175 0,268 0,047 6,60 Tổng tổn thRt 22,07
→ Tổng tổn thRt điện năng trên đường dây là :
2.3.2.4. Xác định và tính toán vốn đầu tư mua máy cắt Tổng có 15 máy cắt 10 kV và 2 máy cắt 35kV ở các vị trí sau : Tổng có 15 máy cắt 10 kV và 2 máy cắt 35kV ở các vị trí sau :
- 12 máy cắt cRp điện tại đầu 6 đường dây kép cRp điện cho các TBA phân xưởng. - 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 10 kV ở TBATG
- 2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp 2 MBA trung gian. - 2 máy cắt 35kV ở phía cao áp MBA trung gian.
Vậy ta có bảng tính giá tiền sau:
Bảng 2.8. Máy cắt phương án 1
CRp (kV) Số lượng Đơn giá (10 đ)6 Thành tiền (10 đ)6
10 15 110 1650
35 2 160 320
Tổng 1970
→ Tổng tổn chi phí mua máy cắt là: (triệu VNĐ) 2.3.2.5 Tổng chi phí cho toàn bộ phương án 1
- Tổng vốn đầu tư
K = ++ = () . (triệu VNĐ)
- Tổng tổn thRt điện năng trong mạng cao áp nhà máy : = = + (kWh)
- Chi phí tính toán phương án I:
(triệu VNĐ)
2.3.3. Phương án 2
Hình 2.6. Phương án 2 2.3.3.1. Vốn đầu tư và tổn thRt điện năng trong TBA
Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng và MBA trung gian ở mục 2.2.3.2 ta có kết quả lựa chọn MBA:
Bảng 2.9. Máy biến áp các trạm phương án 2
Tên TBA S (kVA)đm U / Uc h ∆P0 (kW) ∆Pn (kW) I0 % Un % Số máy Đơn giá(*) Thành tiền(*) TBATG 5600 35/10 6,3 39 0,7 7 2 1400 2800 B1 1600 10/0,4 2,1 15,5 1 5,5 2 707 1414 B2 1250 10/0,4 1,71 12,8 1,2 5,5 2 521 1042 B3 1000 10/0,4 1,55 9 1,3 5 2 413 826 B4 1250 10/0,4 1,71 12,8 1,2 5,5 2 521 1042 B5 1250 10/0,4 1,71 12,8 1,2 5,5 2 521 1042 B6 1000 10/0,4 1,55 9 1,3 5 2 413 826 B7 320 10/0,4 0,7 3,67 1,6 4 2 266.3 532.6 Tổng 16 9524.6 Ghi chú: (*) : triệu VND
Tổn thRt điện năng trong TBA trung gian tính theo công thức (2.5): = 353600 (kWh)
Tương tự với các trạm còn lại ta có bảng sau :
Bảng 2.10. Tổn thRt điện năng trong các TBA phương án 2
Tên TBA Số máy S (kVA)tt S (kVA)đm ∆P0 (kW) ∆Pn (kW) ∆A (kWh) TBATG 2 10708,6 5600 6,3 39 353600 B1 2 2683,9 1600 2,1 15,5 111175 B2 2 2295,3 1250 1,71 12,8 103566 B3 2 1892,2 1000 1,55 9 82111 B4 2 2045,6 1250 1,71 12,8 88422 B5 2 2100,4 1250 1,71 12,8 91597 B6 2 1862,9 1000 1,55 9 80423 B7 2 618,7 320 0,7 3,67 35662 Tổng tổn thRt 946556
→ Tổng tổn thRt điện năng trên các máy biến áp là 2.3.3.2. Tính toán lựa chọn dây dẫn
1. Chọn tiết diện dây cáp từ TBATG về TBA phân xưởng
Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp đồng 3 lõi 6 đến 10 kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuRt.
Theo công thức (2.8) , dòng điện lớn nhRt chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ TBATG về TBA phân xưởng B1 là :
= = 77,48 (A)
Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.7) = = 24,99 (
Tra bảng PL 4.56 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV, ta chọn được cáp có tiết diện gần nhRt F= 25 , = 140 A . Kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (2.11)
0,93.140 = 130,2 (A) < = 2.77,48 = 154,96 (A)
Do vậy ta cần phải chọn tăng lên thành loại có F = 35 có = 170 A. Kiểm tra lại điều kiện phát nóng thỏa mãn.
Tương tự với các tuyến cáp cao áp của các TBA phân xưởng còn lại. Kết quả ghi trong bảng 2.11
2. Chọn cáp hạ áp. - Chọn cáp B6-7
= = 228,05 (A) Điều kiện chọn cáp: .
Cáp được sử dụng ở đây là cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do LENS sản xuRt Tra phụ lục PL 4.24 ta chọn tiết diện 4G70 có tiết diện , = 246 A.
- Cáp B3-9 dẫn điện đến phụ tải loại III được chọn như sau : = = 605 (A)
Điều kiện chọn cáp:
Vậy ta chọn mỗi pha 1 cáp đồng 1 lõi cách điện PVC do LENS sản xuRt có F = 300 , = 693 A. Dây trung tính có tiết diện 185
Đường cáp Stt
(kVA) Imax (A) Fkt
(mm2) F (mm2) Icp (A) Số dây L (m) (10Đơn giá6 đ/m)
Thành tiền (106 đ) TBATG - B1 2683,9 77,48 25,0 3*35 170 2 70 0,49 68,6 TBATG - B2 2295,3 66,26 21,4 3*35 170 2 95 0,49 93,1 TBATG - B3 1892,2 54,62 17,6 3*25 140 2 90 0,4 72 TBATG - B4 2045,6 59,05 19,0 3*25 140 2 45 0,4 36 TBATG - B5 2100,4 60,63 19,6 3*25 140 2 260 0,4 208 TBATG - B6 1862,9 53,78 17,3 3*25 140 2 130 0,4 104 TBATG - B8 618,7 17,86 5,8 3*16 105 2 140 0,31 86,8 B3-9 398,2 605,00 3*300+185 693 1 170 0,79 402,9 B6-7 150,1 228,05 4G70 246 1 175 0,64 112 Tổng chi phí 1183,4 Bảng 2.11. Dây dẫn phương án 2 → Tổng vốn đầu tư mua dây cáp là (triệu VNĐ)
2.3.3.3 Xác định tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây
Đường cáp TBATG-B1 có tiết diện 2XLPE (3*35) có = 0,668 Ω/km, L = 70 m = 0,5.0,668.70.0,001 = 0,023 (Ω)
Tổn thRt công suRt tác dụng trên đoạn cáp này được tính theo công thức (2.12) Tương tự với các đường cáp khác . Ta có bảng
Bảng 2.12. Tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây phương án 2
Đường cáp S (kVA)tt F (mm )2 Số dây L (m) r0 ( /km)Ω R (Ω) ∆P (kW) TBATG - B1 2683,9 3*35 2 70 0,668 0,023 1,68 TBATG - B2 2295,3 95 0,668 0,032 1,67
TBATG - B3 1892,2 3*25 2 90 0,927 0,042 1,49 TBATG - B4 2045,6 3*25 2 45 0,927 0,021 0,87 TBATG - B5 2100,4 3*25 2 260 0,927 0,121 5,32 TBATG - B6 1862,9 3*25 2 130 0,927 0,060 2,09 TBATG - B8 618,7 3*16 2 140 1,47 0,103 0,39 B3-9 398,2 3*300+180 1 170 0,06 0,0034 3,37 B6-7 150,1 4G70 1 175 0,268 0,047 6,60 Tổng tổn thRt 23,50
→ Tổng tổn thRt điện năng trên đường dây là :
2.3.3.4 Xác định và tính toán vốn đầu tư mua máy cắt
Tổng có 17 máy cắt 10 kV và 2 máy cắt 35kV ở các vị trí sau :
- 14 máy cắt cRp điện tại đầu 7 đường dây kép cRp điện cho các TBA phân xưởng. - 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 10 kV ở TBATG
- 2 máy cắt 10 kV ở phía hạ áp 2 MBA trung gian. - 2 máy cắt 35kV ở phía cao áp MBA trung gian.
Vậy ta có bảng tính giá tiền sau:
Bảng 2.13. Máy cắt phương án 2
CRp (kV) Số lượng Đơn giá (10 đ)6 Thành tiền (10 đ)6
10 17 110 1870
35 2 160 320
Tổng 2190
→ Tổng tổn chi phí mua máy cắt là: (triệu VNĐ) 2.3.2.5 Tổng chi phí cho toàn bộ phương án 2
- Tổng vốn đầu tư
K = ++ = ( (triệu VNĐ)
- Tổng tổn thRt điện năng trong mạng cao áp nhà máy : = = + (kWh)
- Chi phí tính toán phương án II :
(triệu VNĐ)
2.3.4. Phương án 3
Hình 2.7. Phương án 3 2.3.4.1. Vốn đầu tư và tổn thRt điện năng trong TBA
Dựa trên cơ sở đã chọn được MBA phân xưởng ở mục 2.2.3.1 ta có kết quả lựa chọn MBA:
Bảng 2.14. Máy biến áp các trạm phương án 3
Tên TBA S (kVA)đm U / Uc h ∆P0 (kW) ∆Pn (kW) I0 % U %n Số máy Đơn giá (*) Thành tiền (*) B1 1800 35/0,4 2,5 18,9 0,9 6,5 2 950 1900 B2 1250 35/0,4 1,81 13,9 1,2 6,5 2 668 1336 B3 1000 35/0,4 1,68 10 1,3 6 2 545 1090 B4 1250 35/0,4 1,81 13,9 1,2 6,5 2 668 1336 B5 1250 35/0,4 1,81 13,9 1,2 6,5 2 668 1336 B6 1000 35/0,4 1,68 10 1,3 6 2 545 1090 Tổng 12 8088 Ghi chú: (*) : triệu VND
Tổn thRt điện năng trong TBA B1 tính theo công thức (2.5): = 152313 (kWh)
Tương tự với các trạm còn lại ta có bảng sau :
Bảng 2.15. Tổn thRt điện năng trong các TBA phương án 3
Tên TBA Số máy S (kVA)tt S (kVA)đm ∆P0 (kW) ∆Pn (kW) ∆A (kWh) B1 2 3302,6 1800 2,5 18,9 152313 B2 2 2295,3 1250 1,81 13,9 111644 B3 2 1514,1 1000 1,68 10 68532 B4 2 2045,6 1250 1,81 13,9 95199 B5 2 2477,0 1250 1,81 13,9 124798 B6 2 1862,9 1000 1,68 10 88619 Tổng tổn thRt 641104
→ Tổng tổn thRt điện năng trên các máy biến áp là 2.3.4.2. Tính toán lựa chọn dây dẫn
1. Chọn tiết diện dây cáp từ TPPTT về TBA phân xưởng
Loại cáp cao áp sử dụng ở đây là cáp đồng 3 lõi 18 đến 36kV, cách điện XLPE, đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA sản xuRt.
Theo công thức (2.8) , dòng điện lớn nhRt chạy trên 1 lộ của đường cáp nối từ TPPTT về TBA phân xưởng B1 là :
= = 27,24 (A)
Tiết diện kinh tế của cáp tính theo công thức (2.7) = = 8,79 (
Tra bảng PL 4.58 sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0-500kV, ta chọn được cáp có tiết diện gần nhRt F= 50 , = 205 A . Kiểm tra điều kiện phát nóng theo công thức (2.11)
0,93.205 = 190,65 (A) > = 2.27,24 = 54,48 (A) Thỏa mãn điều kiện phát nóng.
Tương tự với các tuyến cáp cao áp của các TBA phân xưởng còn lại. Kết quả ghi trong bảng 2.15
2. Chọn cáp hạ áp.
Đường cáp (kVA)Stt Imax (A) (mmFkt2) F (mm2) Icp (A) Số dây L (m) Đơn giá (106 đ/m) Thành tiền(106 đ) TPPTT - B1 3302,6 27,24 8,79 3*50 205 2 70 0,78 109,2 TPPTT - B2 2295,3 18,93 6,11 3*50 205 2 95 0,78 148,2 TPPTT - B3 1514,1 12,49 4,03 3*50 205 2 65 0,78 101,4 TPPTT - B4 2045,6 16,87 5,44 3*50 205 2 45 0,78 70,2 TPPTT - B5 2477,0 20,43 6,59 3*50 205 2 260 0,78 405,6 TPPTT - B6 1862,9 15,36 4,96 3*50 205 2 130 0,78 202,8 B1-8 618,7 470,01 3*630+400 1088 2 100 1,62 972 B5-9 398,2 605,00 3*300+185 693 1 100 0,79 237 B6-7 150,1 228,05 4G70 246 1 175 0,64 112 Tổng chi phí 2358,4 Bảng 2.16. Dây dẫn phương án 3 → Tổng vốn đầu tư mua dây cáp là (triệu VNĐ)
2.3.4.3 Xác định tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây
Đường cáp TPPTT-B1 có tiết diện 2XLPE (3*50) có = 0,494 Ω/km, L = 70 m = 0,5.0,494.70.0,001 = 0,017 (Ω)
Tổn thRt công suRt tác dụng trên đoạn cáp này được tính theo công thức (2.12) Tương tự với các đường cáp khác . Ta có bảng
Bảng 2.17. Tổn thRt công suRt tác dụng trên đường dây phương án 3
Đường cáp S (kVA)tt F (mm )2 Số dây L (m) r ( /km)0 Ω R (Ω) ∆P (kW) TPPTT - B1 3302,6 3*50 2 70 0,494 0,017 0,15 TPPTT - B2 2295,3 3*50 2 95 0,494 0,023 0,10 TPPTT - B3 1514,1 3*50 2 65 0,494 0,016 0,03 TPPTT - B4 2045,6 3*50 2 45 0,494 0,011 0,04 TPPTT - B5 2477,0 3*50 2 260 0,494 0,064 0,32