Tính toán lựa chọn dây dẫn từTBATT về các TBA phân- 123docz.net

2 XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ NỐI MẠNG ĐIỆN CỦA XÍ NGHIỆP

2.5.2 Tính toán lựa chọn dây dẫn từTBATT về các TBA phân xưởng

∗Phương án 1:

Chọn dây cáp Chọn cáp từ TBATT xí nghiệp đến TBA phân xưởng dùng cáp đồng 22kV, 3 lõi cách điện XLPE, đai thép vỏ PVC. Với cáp đồng và Tmax = 4440 tra bảng ta được:

Jkt= 3,1A/mm2

+ Chọn cáp từ trạm TBATT về trạm B1: Chiều dài đường dây là: 547,45 (m) Vì đường dây dùng lộ kép truyền tải công suất nên :

I = SB2 n.√ 3.22 = 3062,82 2.√ 3.22 = 40,2(A) F = I2max Jkt = 403,,12 = 12,96(mm2)

Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2,cáp đồng 3 lõi 35mm Cadivi chế tạo tra bảng dây có Icp = 108A,ro=0,524Ω/km,xo= 0,16 Ω/km

-Kiểm tra điều kiện phát nóng : Isc = 2.I2max = 2.40,2 = 80,4 A < Icp = 108A

tổng trở trên đoạn dây là :

Z = ro.l+jxo.l

2 = 0,547.0,524+2j.0,547.0,16 = 0,143 +j0,044(Ω)

- Kiểm tra theo tổn thất điện áp cho phép:

∆U = PB1.R + QB1.X

Um =

1979,4.0,143 + 2322,68.0,044

22 = 17,5(U)

∆Ucp ¯5 % .Udm = 1100 > 17,5 (V) Vậy dây đã chọn là hợp lý.

+ Chọn cáp từ TBATT đến trạm B2: Chiều dài đường dây là: 99,78(m) Vì đường dây dùng lộ kép truyền tải công suất nên :

I2max = SB2 n.√ 3.22 = 3536,55 2.√ 3.22 = 46,4(A) F = I2max Jkt = 463,,14 = 14,97(mm2)

Vậy chọn cáp có tiết diện F = 35 mm2,cáp đồng 3 lõi do Cadivi chế tạo tra bảng dây có Icp = 108A,ro=0,524Ω/km,xo= 0,16 Ω/km

- Kiểm tra điều kiện phát nóng :

Isc = 2.I2max = 2.46,4= 92,8 A < Icp = 108A

Do đoạn đường dây là rất ngắn nên tổn thất điện áp là không đáng kể, vậy ta có thể bỏ qua không kiểm tra lại theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép. Vậy dây đã chọn là hợp lý.

Bảng 2.8:Bảng Phân bố công suất và tính toán tiết diện dây dẫn PA1

STT Số lộ L(km) S(kVA) Udm(kV) Idm(A) Ftt(mm2) Fc(mm2) Ro(Ω/km) Xo(Ω/km) Giá(nghìn/m) Tổng (triệu) Trạm B1 2 0,585 3062,82 22 40,18908981 12,96422252 3*35 0,524 0,16 241,8 282,906 Trạm B2 2 0,11 3536,55 22 46,40518397 14,96941418 3*35 0,524 0,16 241,8 53,196 Trạm B3 2 0,475 2974,05 22 39,02428564 12,58847924 3*35 0,524 0,16 241,8 229,71 Trạm B4 2 0,29 2131,52 22 27,9689465 9,022240805 3*35 0,524 0,16 241,8 140,244 Trạm B5 2 0,58 2402,62 22 31,52621145 10,16974563 3*35 0,524 0,16 241,8 280,488 Tổng 986,544

Chi phí đường dây từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến áp phân xưởng là 986,5 (triệu đồng) Tổng chi phí đầu tư trên đường dây trung áp 22kV của PA1 bao gồm đoạn từ trạm nguồn đến trạm phân phối trung tâm và từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến áp phân xưởng được tính như sau:

Kd =Ktrung áp+Khạ áp= 309,34 + 8806.018 + 986,5 = 7651,765(triệu đồng)

-Kiểm tra điều kiện tổn thất trên từng lộ dây:

R= r0.L n (Ω);X = x0.L n (Ω) ∆U = P.R+Q.X Uđm (V) ∆Umax =M AX(∆Utổng-nhánh); ∆Ucp = 5%.Uđm= 1100(V)

Bảng 2.9:Bảng tính tổn thất điên áp của PA1

Lộ dây n Ro(Ω/km) Xo(Ω/km) L (m) P (kW) Q (kVAr) Udm (V) R (Ω) X (Ω) ∆U (V) U max (V) Nguồn-BATT 2 0,32 0,374 300 7345,61 6166,37 110 0,048 0,0561 6,350205791 25,08129969 BATT-B1 2 0,524 0,16 585 1979,4 2322,680083 22 0,15327 0,0468 18,7310939 BATT-B2 2 0,524 0,16 110 2795,15 1865,40789 22 0,02882 0,0088 4,407809656 BATT-B3 2 0,524 0,16 475 2332 1778,729602 22 0,12445 0,038 16,26405113 BATT-B4 2 0,524 0,16 290 1506,7 1450,926143 22 0,07598 0,0232 6,733661478 BATT-B5 2 0,524 0,16 580 1880,475 1391,351949 22 0,15196 0,0464 15,92344143

Từ bảng ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất của hệ thống là tổn thất điện áp trên lộ dây từ nguồn đến BATT và BATT đến trạm biến áp B1.

∆Umax = ∆UNguồn-TPPTT+ ∆UT P P T T−B1= 25,08(V)

So sánh với điều kiện tổn thất điện áp cho phép là:∆Ucp = 5%.Uđm = 1100(V)

Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện đặt ra.

Khi vận hành ở chế độ sự cố là đứt 1 lộ dây từ nguồn về trạm phân phối trung tâm thì ta có:

∆Umax−sc = 2.∆Umax = 50,16(V)

⇒Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép theo yêu cầu.

Kết luận: dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp khi vận hành ở các chế độ.

•Tính tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng trên đường dây

- Xác định tổn thất công suất tác dụng

Tổn thất công suất tác dụng với đường dây lộ kép:

∆P = S2

Um2.R2.10−3(kW)Trong đó :

+∆P là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây, kW

+S là công suất tính toán sau khi bù, kVA +Uđm là điện áp định mức, kV

+R là điện trở của đường dây,Ω

R =ro . L , vớirolà điện trở suất của đường dâyΩ/km; L là chiều dài đường

dây km.

- Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây từTBATT đến trạm B1: cáp XLPE(3x35) có R =ro. L = 0,524.0,547.0.5 = 0,143Ω.

∆P = S2

Um2.R2.10−3 = 3062,822.0,547.10−3

222 = 2,78(kW)

Bảng 2.10:Bảng tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

STT Tuyến cáp L,m Fch,mm2 Icp(A) r0,(Ω/km) R(Ω) Stt(kVA) Udm(kV) ∆P(kW)

1 Nguồn-BATT 300 3x95 335 0,32 0,048 14107,5518 110 0,789512803 2 TBATT-B1 585 3x35 108 0,524 0,15327 3062,82 22 2,970672285 3 TBATT-B2 110 3x35 108 0,524 0,02882 3536,55 22 0,74474607 4 TBATT-B3 475 3x35 108 0,524 0,12445 2974,05 22 2,274291198 5 TBATT-B4 290 3x35 108 0,524 0,07598 2131,52 22 0,713235172 6 TBATT-B5 580 3x35 108 0,524 0,15196 2402,62 22 1,81240019 Tổng 8,515344915

+ Xác định tổn thất điện năng trên đường dây:

∆A= ∆PΣ.τ

Trong đó :

+∆PΣlà tổng công suất tác dụng, kW

+τ là thời gian tổn thất công suất lớn nhất , với Tmax =4440h

τ = 0,124 + 10−4.Tmax2.8760⇒τ = 2826h

Vậy tổn thất điện năng trên các đường dây của phương án 1 là :

∆A = ∆PΣ.τ; = 8,5.2826 = 24021kWh

Trong đó : +∆PΣlà tổng công suất tác dụng, kW +

τ = 0,124 + 10−4.Tmax 2

.8760⇒τ = 2826h.

Hàm chi phí tính toán hàng năm của một phương án:

Z = (atc+avh).V +c∆.∆A+H

+ atclà hệ số thu hồi vốn đầu tư. + avh là hệ số vận hành. + V là vốn đầu tư VớiV = n P 1 k0i.LiTrong đó:

+ k0i– giá tiền 1km dây lộ đơn có tiết diện i (VNĐ/km).

+ Li– chiều dài đường dây có tiết diện i (km)

+ c∆.∆A: chi phí vận hành hàng năm.

+ H :suất thiệt hại do mất điện H=Pth.tth.gth(VNĐ)

=> Tính toán kinh tế cho phương án 1

Vốn đầu tư dây dẫn được tính trong =7651,765.106VNĐ.

Với thời gian thu hồi vốn tiêu chuẩn là 8 năm atc = 1/Ttc= 0,125

Với đường dây cápavh= 0,1;c∆= 1500 VNĐ/kWh. Do đã tính toán cấp điện

khi xảy ra sự cố mất điện nên ta có H=0 Vậy chi phí vận hành cho phương án 1 là :

Z1 = (atc+avh).V1+c∆.∆A

= (0,125 + 0,1) 7651,765.106+ 1500.24021 = 1760.106(V NŒ)

∗Phương án 2:

Đường dây từ TBATT cấp cho trạm B2 tải thêm cả phụ tải trạm B5.Các trạm còn lại có công suất trên đường dây là không thay đổi. Kết quả chi tiết được tổng hợp trong bảng sau:

Bảng 2.11:Bảng Phân bố công suất và tính toán tiết diện dây dẫn PA2

STT Số lộ L(km) S(kVA) Udm(kV) Idm(A) Ftt(mm2) Fc(mm2) Ro(Ω/km) Xo(Ω/km) Giá(nghìn/m) Tổng (triệu) Trạm B1 2 0,585 3062,82 22 40,18909 12,96422 3x35 0,524 0,16 241,8 282,906 Trạm B2 2 0,11 3536,55 22 46,40518 14,96941 3x35 0,524 0,16 241,8 53,196 Trạm B3 2 0,475 2974,05 22 39,02429 12,58848 3x35 0,524 0,16 241,8 229,71 Trạm B4 2 0,29 2131,52 22 27,96895 9,022241 3x35 0,524 0,16 241,8 140,244 Trạm B2-B5 2 0,44 2402,62 22 31,52621 10,16975 3x35 0,524 0,16 241,8 212,784 Tổng 918,84

Chi phí đường dây từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến áp phân xưởng là 918,84 (triệu đồng) Tổng chi phí đầu tư trên đường dây trung áp 22kV của PA2 bao gồm đoạn từ trạm nguồn đến trạm phân phối trung tâm và từ trạm phân phối trung tâm về các trạm biến áp phân xưởng được tính như sau:

Kd =Ktrung áp+Khạ áp= 309,34 + 6355,925 + 918,84 = 7584,105(triệu đồng)

-Kiểm tra điều kiện tổn thất trên từng lộ dây:

R= r0.L

n (Ω);X = x0.L

∆U = P.R+Q.X

Uđm (V)

∆Umax =M AX(∆Utổng-nhánh); ∆Ucp= 5%.Uđm= 1100(V)

Bảng 2.12:Bảng tính tổn thất điên áp của PA2

Từ bảng ta thấy tổn thất điện áp lớn nhất của hệ thống là tổn thất điện áp trên lộ dây từ nguồn đến trạm biến áp B1.

∆Umax = ∆UNguồn-TBATT+ ∆UT BAT T−B1= 25,08(V)

So sánh với điều kiện tổn thất điện áp cho phép là:∆Ucp = 5%.Uđm = 1100(V)

Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện đặt ra.

Khi vận hành ở chế độ sự cố là đứt 1 lộ dây từ nguồn về trạm phân phối trung tâm thì ta có:

∆Umax−sc = 2.∆Umax = 50,16(V)

⇒Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép theo yêu cầu.

Kết luận: dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp khi vận hành ở các chế độ.

Tính toán tương tự với các phân xưởng còn lại ta có bảng

So sánh với điều kiện tổn thất điện áp cho phép là:∆Ucp = 5%.Uđm= 1100(V)

Bảng 2.13:Bảng tính tổn thất điên áp của PA2

Lộ dây n Ro(Ω/km) Xo(Ω/km) L (m) P (kW) Q (kVAr) Udm (V) R (Ω) X (Ω) ∆U (V) U max (V) Nguồn-PPTT 2 0,32 0,374 300 7345,61 6166,37 110 0,048 0,0561 6,350206 25,0813 PPTT-B1 2 0,524 0,16 585 1979,4 2322,68 22 0,15327 0,0468 18,73109 PPTT-B2 2 0,524 0,16 110 2795,15 1865,408 22 0,02882 0,0088 4,40781 PPTT-B3 2 0,524 0,16 475 2332 1778,73 22 0,12445 0,038 16,26405 PPTT-B4 2 0,524 0,16 290 1506,7 1450,926 22 0,07598 0,0232 6,733661 B2-B5 2 0,524 0,16 440 1880,475 1391,352 22 0,11528 0,0352 12,07985

Khi vận hành ở chế độ sự cố là đứt 1 lộ dây từ nguồn về trạm phân phối trung tâm thì ta có:

∆Umax−sc = 2.∆Umax = 50,16(V)

⇒Thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp cho phép theo yêu cầu.

Kết luận: dây dẫn đã chọn thỏa mãn điều kiện tổn thất điện áp khi vận hành ở các chế độ.

•Tính tổn thất công suất tác dụng và tổn thất điện năng trên đường dây

- Xác định tổn thất công suất tác dụng

Tổn thất công suất tác dụng với đường dây lộ kép:∆P = S2

Um2.R2.10−3(kW)

Trong đó :

+∆P là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây, kW

+S là công suất tính toán sau khi bù, kVA +Uđm là điện áp định mức, kV

+R là điện trở của đường dây,Ω

R =ro. L , vớiro là điện trở suất của đường dâyΩ/km; L là chiều dài đường

dây km.

- Tổn thất công suất tác dụng trên đường dây từTBATT đến trạm B1: cáp XLPE(3x35) có R =ro. L = 0,524.0,585.0.5 = 0,153Ω.

∆P = S2

Um2.2R2 .10−3 = 3062,8222202,153−3 = 2,97(kW)

Bảng 2.14:Bảng tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

STT Tuyến cáp L,m Fch,mm2 Icp(A) r0,(Ω/km) R(Ω) Stt(kVA) Udm(kV) ∆P(kW)

1 Nguồn-PPTT 300 3x95 335 0,32 0,048 14108 110 0,789513 2 TBATT-B1 585 3x35 108 0,524 0,1533 3062,82 22 2,970672 3 TBATT-B2 110 3x35 108 0,524 0,0288 3536,55 22 0,744746 4 TBATT-B3 475 3x35 108 0,524 0,1245 2974,05 22 2,274291 5 TBATT-B4 290 3x35 108 0,524 0,076 2131,52 22 0,713235 6 B2-B5 440 3x35 108 0,524 0,1153 2402,62 22 1,374924 Tổng 8,077869

+ Xác định tổn thất điện năng trên đường dây:

∆A= ∆PΣ.τ

Trong đó : +∆PΣlà tổng công suất tác dụng, kW +τ = 0,124 + 10−4.Tmax 2

.8760⇒

τ = 2826h.Vậy tổn thất điện năng trên các đường dây trung áp của phương án

2 là :

∆A= ∆PΣ.τ = 8.2826 = 22608kW h

Hàm chi phí tính toán hàng năm của một phương án:

Z = (atc+avh).V +c∆.∆A+H

Trong đó :

+ atclà hệ số thu hồi vốn đầu tư.

+ avh là hệ số vận hành.

VớiV = n P

k0i.LiTrong đó:

+ k0i– giá tiền 1km dây lộ đơn có tiết diện i (VNĐ/km).

+ Li– chiều dài đường dây có tiết diện i (km)

+ c∆.∆A: chi phí vận hành hàng năm.

+ H :suất thiệt hại do mất điện H=Pth.tth.gth(VNĐ)

=> Tính toán kinh tế cho phương án 2

Vốn đầu tư dây dẫn được tính trong =7584,105.106VNĐ.

Với thời gian thu hồi vốn tiêu chuẩn là 8 năm atc = 1/Ttc= 0,125

Với đường dây cápavh= 0,1;c∆= 1500 VNĐ/kWh.

Do đã tính toán cấp điện khi xảy ra sự cố mất điện nên ta có H=0 Vậy chi phí vận hành cho phương án 2 là :

Z2 = (atc+avh).V1+c∆.∆A

= (0,125 + 0,1).7584,105.106+ 1500.22608 = 1740.106(V NŒ)

Chọn phương án tối ưu:

Tất cả các phương án nghiên cứu đều đã thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật của lưới.tuy nhiên ta sẽ chọn ra 1 phương án hợp lý nhất qua các phân tích sau: Phương án 2 có hàm chi phí tính toán nhỏhơn và có độ lệch tính toán chênh lệch cho 2 phương án có hàm chi phí nhỏ hơn như sau:

δ=|Z2−Z1

|.100% =|1740−1760

1760 |.100% = 1.14%

Như vậy về chỉ tiêu kinh tế cả 2 phương án chênh lệch về chỉ tiêu không quá5%,xem như nhau về mặt kinh tế.

Vì độ lệch về mặt kinh tế không quá5%nên xét về mặt kỹ thuật thì phương án 2 tối ưu hơn nên nó được chọn làm phương án thiết kế.

TÍNH TOÁN ĐIỆN

Trong việc khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp điện thì việc kiểm soát toàn bộ các thông số kỹ thuật là vô cùng quan trọng vì chỉ có kiểm soát được các thông số cơ bản đó thì chúng ta mới có thể vận hành quá trình hoạt động một cách tối ưu. Các thông số về tổn thất điện áp, tổn thất công suất và tổn thất điện năng nói lên chất lượng của bản thiết kế và hiệu quả làm việc. Sau đây sẽ là phần tính toán các thông số về tổn thất điện áp, tổn thất công suất và tổn thất điện năng áp dụng ở phụ tải định mức.

Sơ đồ đi dây phương án 2.

Bảng 3.1:Thông số kỹ thuật MBA EEMC sử dụng trong các TBA phân xưởng

STT Trạm biến áp MBA (kVA) δPn,(kW) δP0,(kW) Un,% I0,% Số MBA Vốn(tr đồng)

1 B1 1800 18,11 2,42 6 0,9 2 1416,04 2 B2 2500 20,41 3,3 6 0,8 2 2047,024 3 B3 1800 18,11 2,42 6 0,9 2 1416,04 4 B4 1250 12,91 1,72 5,5 1,2 2 995,554 5 B5 1600 15,7 2,1 5,5 1 2 1264,75 Tổng 7139,408

3.1 Xác định tổn hao điện áp trên đường dây và trong máy biến áp

Việc tính toán chính xác sự phân bố điện áp trên các lộ đường dây sẽ được thực hiện theo phương pháp gần đúng. Với phần trung áp thì điện áp sử dụng để tính toán là điện áp danh định của lưới.Uđm = 22kV. Các lộ dây hạ áp điện

áp dùng để thực hiện tính toán là điện áp danh định cấp 0.4kV.

∆U = P.R+Q.X

Uđm (V)

Áp dụng kết quả tính toán ở trên ta có tổn thất điện áp trên các lộ dây như sau: Trên đường dây cấp hạ áp 0.4kV:

Bảng 3.2:Bảng tính tổn thất điên áp trên đường dây trung áp

Bảng 3.3:Bảng tổn thất điện áp trên đường dây hạ áp

Tên số dây R0(Ω/km) X0(Ω/km) L(m) Ptt(kW) Qtt(kVAr) R(Ω) X(Ω) ∆U (V) ∆Umax (V)

B1-1 4 0,058 0.07 179,843 623,50 880,00 0,002608 0,0031472 10,99 B1-3 2 0,037 0.07 206,775 549,90 491,04 0,003825 0,0072371 14,14 B2-7 4 0,037 0.07 107,775 1376,40 289,80 0,000997 0,0018861 4,80 B3-6 4 0,058 0.07 349,61 853,00 424,41 0,005069 0,0061182 17,30