CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN XÍ NGHIỆP
4.3. Chọn dung lượng và số lượng máy biến áp cho trạm biến áp
Để CCĐ điện cho toàn nhà máy tôi dùng các MBA điện lực đặt ở các trạm biến áp biến đổi điện áp 22 KV của lưới thành cấp điện áp 0,4 KV cung cấp cho phân xưởng.
Các trạm BA đặt càng gần trung tâm phụ tải càng tốt để giảm tổn thất điện áp và tổn thất công suất. Trong 1 nhà máy nên chọn càng ít loại MBA càng tốt điều này thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa, thay thế và việc chọn thiết bị cao áp, thuận lợi cho việc mua sắm thiết bị.
Số lượng và dung lượng MBA trong trạm phải đảm bảo sao cho vốn đầu tư và chi phí vận hành hàng năm là nhỏ nhất đồng thời phù hợp với yêu cầu CCĐ của phân xưởng và nhà máy.
Dựa vào những yêu cầu cơ bản trên, căn cứ vào sơ đồ mặt bằng nhà máy và phụ tải của nhà máy gia công cơ khí:
Sttnm = 2333,26 (KVA) ,
Nguồn cung cấp có cấp điện áp là 22 KV.
Phân xưởng thuộc hộ phụ tải loại 2.
Sau đây là một số phương án CCĐ : a - Phương án 1:
Phương án này dùng 3 MBA có công suất Sđm= 1000 KVA . MBA này do Việt Nam sản xuất có cấp điện áp là 22/ 0,4 KV được đặt làm 1 trạm.
b - Phương án 2:
Phương án này dùng 2 MBA có công suất Sđm= 1600KVA có cấp điện áp là 22/
Bảng 4.2 : Bảng tham số kỹ thuật của MBA do Việt Nam chế tạo chế tạo:
Loại Sđm
KVA
Uđm Tổn thất W ηđm % UN
% i0 % Giá (ngàn Cao Hạ ∆P0 ∆PN
1000
22/04 1000 22 0,4 1570 9500 97,91 5 1,3 371 000
1600
22/04 1600 22 0,4 2100 15700 97,91 5,5 1 558 000
Bảng 4.3: Bảng các phương án cấp điện cho các Phân xưởng nhà máy
Phương án MBA Sđm CCĐ cho các nhóm máy ∑Sttpx
1
1 1000
Phân xưởng gia công cơ khí + gia công 2 + kho vật tư và thành phẩm + nhà
làm việc văn phòng
864,8
2 1000 Phân xưởng nguội + nhiệt luyện + nhà
bảo vệ 800,64
3 1000 Phân xưởng đúc + rèn dập 852,51
2
1 1600
Phân xưởng gia công cơ khí + gia công 2 + kho vật tư và thành phẩm + nhà làm việc văn phòng + nguội + nhà bảo
vệ
1172,66
2 1600 Phân xưởng đúc + rèn dập + nhiệt
luyện 1345,29
Qua 2 phương án CCĐ cho nhà máy ở trên có những ưu nhược điểm như sau:
MBA được chọn đều là MBA do Việt nam chế tạo cùng chủng loại sơ đồ, cách đấu dây tương đối đơn giản nên thuận lợi cho việc sửa chữa, vận hành và thay thế. Đảm bảo được yêu cầu về kỹ thuật cung cấp đủ điện cho các hộ phụ tải quan trọng. Để có kết luận chính xác, lựa chọn phương án CCĐ hợp lý nhất ta cần phải so sánh cả 2 phương án này về chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật.
So sánh các phương án a - So sánh về chỉ tiêu kỹ thuật:
Phương án 1:
Phương án này dùng 3 MBA mỗi máy có Sđm = 1000 (kVA). 22/0,4 kV
Đặt làm 1 trạm.Trong điều kiện làm việc bình thường ta cho 3 MBA có công suất Sđm=1000 KVA làm việc độc lập.
Hệ số phụ tải của các máy: KPT =
đmBA ttBA
S S
MBA 1: 0,86
1000 8 , 864 1000
8 ,
864 ⇒ = =
=
=
pt đmBA
ttBA k
kVA S
kVA
S .
MBA 2: 8001000,64 ⇒ =8001000,64 =0,8
=
=
pt đmBA
ttBA k
kVA S
kVA
S .
MBA 3: 0,85
1000 51 , 852 1000
51 ,
852 ⇒ = =
=
=
pt đmBA
ttBA k
kVA S
kVA
S .
Với 3 MBA 1000 KVA ta thiết kế sao cho khi mất 1 máy thì 2 máy còn lại phải làm việc và mang đủ tải của các máy cần thiết. Cụ thể là MBA làm việc quá tải có công suất là:
Sqt = 1,4.2.Sđm = 1,4.2.1000 = 2800 (KVA).
Sttnm = 2333,26 (KVA) ,
Như vậy ở đây ta thiết kế đã đảm bảo yêu cầu về tính liên tục CCĐ cho nhà máy.
Phương án 2:
Hệ số phụ tải của các máy: KPT =
đmBA ttBA
S S
MBA 1: 0,73
1600 51 , 1172 1600
51 ,
1172 ⇒ = =
=
=
pt đmBA
ttBA k
kVA S
kVA
S .
MBA 2: 0,84
1250 29 , 1345 1250
29 ,
1345 ⇒ = =
=
=
pt đmBA
ttBA k
kVA S
kVA
S .
Với 2 MBA 1600 KVA ta thiết kế sao cho khi mất 1 máy thì máy còn lại phải làm việc và mang đủ tải của các máy cần thiết. Cụ thể là MBA làm việc quá tải có công suất là:
Sqt = 1,4.Sđm = 1,4.1600 = 2240 (KVA).
Như vậy ở đây ta thiết kế đã đảm bảo yêu cầu về tính liên tục CCĐ cho các hộ phụ tải cần thiết.
Kết luận: Qua phân tích 2 phương án ở trên ta thấy cả 2 phương án đều đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, đã đáp ứng được yêu cầu CCĐ đối với các hộ phụ tải loại cần thiết. Để quyết định xem sẽ chọn phương án nào ta phải so sánh cả các chỉ tiêu về kinh tế của 2 phương án trên.
b - So sánh về chỉ tiêu kinh tế:
Để thuận tiện cho việc tính toán so sánh về kinh tế thì giữa các phương án ta quan tâm đến những yếu tố ảnh hưởng chính đó là:
- Vốn đầu tư ban đầu (tiền mua MBA ).
- Chi phí vận hành hàng năm.
- Tổn thất điện năng trong phạm vi phân xưởng.
Phương án 1:
Ta áp dụng công thức:
∆Atrạm = Σ∆ABAi
∆ABAi = ∆P0’t + ∆Pn’.Kpt2.τ Trong đó: n: Là số MBA.
t: Thời gian dòng điện chạy qua MBA hàng năm. T = 8760 h
τ: Thời gian chịu tổn thất công suất lớn nhất. τ ∈ Tmax, CosϕNM .Với nhà máy cơ khí ta có TMax = 5000(h),Cosϕ = 0,8 tra bảng 4-1 (HTCCĐ trang 49 ta có: τ = 3750 h.
∆P’0 = ∆P0 +Kkt .∆Q’0 (KW) (1)
∆P’n = ∆Pn +Kkt .∆Q’n (KW) (2) Với ∆Q’0 = i0 %.100Sđm
∆Q’n = Un %.100Sđm
Trong đó: Kkt là đương lượng kinh tế của công suất phản kháng.
Kkt = 0,05 (KW/KVAR)
Tổn thất điện năng ở phương án I:
Với trạm có 3 máy biến áp ta áp dụng công thức:
∆ABA = ∆P0’.t + ∆Pn’.Kpt2.τ
- MBA 1 có: t = 8760 h, Kpt = 0,86 , τ = 3750 h
→∆P0’ =1,57 + 0,05.
100 1000 . 3 ,
1 = 2,22 (kW) ∆Pn’ = 9,5 + 0,05.
100 1000 .
5 = 12 ( KW ).
=> ∆ABA1 =2,2.8760 + 12.(0,86)2.3750 = 52 554 (Kwh) - MBA 2 có: t = 8760 h, Kpt = 0,8 , τ = 3750 h
=> ∆ABA2 =2,2.8760 + 12.(0,8)2.3750 = 48 072(Kwh) - MBA 3 có: t = 8760 h, Kpt = 0,85 , τ = 3750 h
=> ∆ABA3 =2,2.8760 + 12.(0,85)2.3750 = 51 784 (Kwh) Với phương án 1 ta có tổng tổn thất điện năng là:
∆A1 = ∆ABA1 + ∆ABA2 + ∆ABA3 = 152 410 (Kwh)
Về vốn đầu tư.
K1 = n.V1
Trong đó: K1: tiền mua các MBA (ngàn đồng) V1: giá tiền mua 1 MBA (ngàn đồng) n: số MBA phải dùng
Phương án I: 3 máy 1000 KVA
K1 = n.V1 = 3.371 000=1 113 000 (ngàn đồng)
Chi phí vận hành hàng năm.
C1 = α.Ki + ∆Ai.g
Trong đó: α : giá trị khấu hao hàng năm α = 0,1 ∆Ai : tổng tổn thất điện năng (Kwh)
g : giá thành 1 Kw/h g = 2(ngàn đồng/Kwh)
C1 = α.Ki + ∆Ai.g = 0,1. 1 113 000+ 152 410.2= 416 120 (ngàn đồng)
Phương án 2:
Trạm biến áp làm việc 3 ca liên tục trong ngày, thời gian vận hành MBA là 8760 h/năm.
→∆P0’ = 2,1 + 0,05. 1.1001600 =2,9( KW )
∆Pn’ = 15,7 + 0,05. 5,5100.1600 =20,1 ( KW )
=> ∆ABA1 =2,9.8760 + 20,1.(0,73)2.3750 = 65 571 (Kwh) MBA 2 có t = 8760 h, Kpt = 0,84 , τ = 3750 h.
=> ∆ABA2 =2,9.8760 + 20,1.(0,84)2.3750 = 78 588 (Kwh)
∆A2 = 144 159 (Kwh)
Về vốn đầu tư.
K2 = n.V2
Trong đó: K2: tiền mua các MBA (ngàn đồng) V2: giá tiền mua 1 MBA (ngàn đồng) n: số MBA phải dùng
Phương án II:2 máy 1600 KVA
K2 = n.V2= 2. 558 000 = 1 116 000 (nghàn đồng)
Chi phí vận hành hàng năm.
C2 = α.Ki + ∆Ai.g
Trong đó: α : giá trị khấu hao hàng năm α = 0,1 ∆Ai : tổng tổn thất điện năng
g : giá thành 1 Kw/h g = 2(ngàn đồng/Kwh)
C2 = α.Ki + ∆Ai.g = 0,1. 1 116 000 + 144 159.2= 399 918 (ngàn đồng) Như vậy tổn thất điện năng của phương án 1 lớn hơn phương án 2:
∆A = ∆A1 - ∆A2 =152 410 -144 159= 8 251 (Kwh) Phương án 2 có vốn đầu tư lớn hơn phương án 1:
V = V2 – V1 = 1 116 000 – 1 113 000 = 3 000 (ngàn đồng)
Ta thấy chi phí vận hành hàng năm của phương án 2 nhỏ hơn phương án 1:
C = C1 – C2 = 416 120 -399 918 = 16 202 (ngàn đồng)
Từ phân tích trên ta thấy phương án 2 có tính hợp lý cao và tiết kiệm được về tổn thất, chi phí vận hành hàng năm và chi phí quy đổi nhỏ.
Ta quyết định chọn phương án cấp điện cho phân xưởng gia công cơ khí là phương án 2.