Phân xưởng S (kVA) Số máytt S (kVA)đm Tên trạm
Phươn g án 1
PX luyện kim và trạm bơm 3302,6 2 1800 B1
PX lò Martin 2295,3 2 1250 B2
PX máy cán phôi tRm 1514,1 2 1000 B3
PX cán nóng 2045,6 2 1250 B4
PX cán nguội, Ban Quản lý và Phòng Thí nghiệm
khí
Phươn g án 2
PX luyện kim 2683,9 2 1600 B1
PX lò Martin 2295,3 2 1250 B2
PX máy cán phôi tRm, Ban Quản lý và Phòng Thí
nghiệm 1892,15 2 1000 B3
PX cán nóng 2045,6 2 1250 B4
PX cán nguội 2100,4 2 1250 B5
PX tôn và PX sửa chữa cơ khí
1862,86 2 1000 B6
Trạm bơm 618,7 2 320 B7
2.2.4. Phương án sử dụng trạm phân phối trung tâm (TPPTT)Điện năng từ hệ thống cRp cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT. Điện năng từ hệ thống cRp cho các TBA phân xưởng thông qua TPPTT.
- Ưu điểm : Việc quản lý , vận hành mạng điện cao áp nhà máy được thuận lợi, tổn thRt trong mạng giảm , độ tin cậy cung cRp điện được gia tăng.
- Nhược điểm : Vốn đầu tư lớn do phải xây dựng TPPTT.
Thực tế , khi điện áp nguồn không cao ( U 35 kV) , công suRt các phân xưởng tương đối lớn thì thường dùng TPPTT. Khi sử dụng TBAPPTT thì các MBA phân xưởng có tỷ số biến đổi 35/0,4 kV.
Hình 2.3. Phương án 3
Hình 2.4. Phương án 4 Bảng 2.3. Phương án cRp điện
Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4
Trạm trung tâm
Máy biến áp trung tâm
Máy biến áp trung
tâm Trạm phân phối trung tâm Trạm phân phối trung tâm Máy biến áp phân xưởng
Máy biến áp Máy biến áp Máy biến áp Máy biến áp
Cáp dẫn
CRp điện áp sơ đồ tia và liên
thông
CRp điện áp sơ đồ tia và liên
thông
CRp điện áp sơ đồ tia và liên
thông
CRp điện áp sơ đồ tia và liên
thông Máy cắt Máy cắt loại Máy cắt loại Máy cắt loại Máy cắt loại 2.3. Tính toán kinh tế - kỹ thuật, lựa chọn phương án hợp lý
2.3.1. Các công thức tính toán2.3.1.1. Hàm chi phí tính toán 2.3.1.1. Hàm chi phí tính toán
Việc so sánh và lựa chọn phương án hợp lý , ta dựa trên việc tính toán hàm chi phí tính toán và chỉ xét đến những phần khác nhau trong các phương án để giảm khối lượng tính toán :
Trong đó :
- : hệ số khRu hao vận hành , với đường cáp và trạm lRy - : hệ số tiêu chuẩn thu hồi vốn đầu tư , ở Việt Nam lRy
- K : Vốn đầu tư , trong so sánh tương đối giữa các phương án chỉ cần kể những phần khác nhau trong sơ đồ cRp điện.
- c : giá tiền 1kWh tổn thRt điện năng , đ/kWh.
- : tổn thRt điện năng trong mạng cao áp và hạ áp xí nghiệp.
2.3.1.2. Tổn thRt điện năng trong máy biến áp
Để xác định tổn thRt điện năng trong các trạm biến áp, ta sử dụng công thức
Trong đó:
T: thời gian đóng điện của máy biến áp (thông thường T = 8760 h) : thời gian tổn thRt công suRt lớn nhRt, xác định theo công thức:
(2.6) : số máy biến áp trong trạm
; : lần lượt là tổn thRt công suRt không tải và tồn thRt công suRt ngắn mạch. công suRt tính toán của máy biến áp
công suRt định mức máy biến áp. Nhà máy làm việc ba ca, với Vậy
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