lại có mô men phụ tải xấp xỉ nhau, sơ đồ nối dây hợp lý nên ta chọn 4 phơng án này đa vào để so sánh về kinh tế - kĩ thuật.
Chơng 4
So sánh các phơng án về mặt kinh tế - kỹthuật thuật
I. Phơng pháp tính toán trong quá trình so sánh các ph-ơng án: ơng án:
I.1. So sánh các phơng án về mặt kỹ thuật:
Sau khi đã chọn đợc sơ bộ các phơng án ta tiến hành so sánh các phơng án về kỹ thuật. Những yêu cầu chủ yếu đối với mạng điện là độ tin cậy và chất lợng cao của điện năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ.
1. Đối với đờng dây cung cấp điện:1.1. Tính tiết diện dây dẫn: 1.1. Tính tiết diện dây dẫn:
Chọn tiết diện dây dẫn là một việc làm quan trọng vì tiết diện dây dẫn ảnh hởng nhiều đến vốn đầu t xây dựng đờng dây và chi phí về tổn thất điện năng. Khi tăng tiết diện dây dẫn, chi phí đầu t sẽ tăng, nhng chi phí về tổn thất điện năng giảm. Xác định quan hệ tối u này là vấn đề khá phức tạp và trở thành bìa toán tìm tiết diện dây dẫn ứng với các chi phí quy đổi nhỏ nhất. Nhng trong thực tế, ngời ta thờng dùng giải pháp đơn giản hơn để xác định tiết diện dây dẫn. Đó là phơng pháp chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dòng điện:
2max max , max max , . 3. .cos . kt kt I P F mm J n U ϕ J = = Trong đó
Cosϕ: Hệ số công suất của phụ tải.
Imax : Dòng điện tính toán chạy trên đờng dây trong chế độ phụ t tải lớn nhất, A.
Jkt : Mật độ kinh tế của dòng điện đối với các điều kiện đã cho của đờng dây, A/mm2.
Pmax : Công suất cực đại truyền tải trên đờng dây, kW. U : Điện áp của đờng dây truyền tải, kV.
n : Số mạch của đờng dây.
Đối với mạng điện trung áp trong đô thị, để đảm bảo mỹ quan, an toàn, tránh gây ảnh hởng đến giao thông công cộng nên ta sử dụng cáp ngầm loại cáp đồng 3 lõi cách điện XLPE do hãng FURUKAWA chế tạo. Theo tiêu chuẩn với cáp đồng, Tmax=3000-5000h thì ta chọn: Jkt=3,1 A/mm2.
Sau khi tính đợc tiết diện dây dẫn tra bảng tìm tiết diện dây tiêu chuẩn gần nhất phù hợp.
Tiếp đó khi đã tìm đợc tiết diện dây tiêu chuẩn phù hợp thì ta cần kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng và tổn thất cho phép của điện áp∆Ucp.
1.2. Tính tổn thất điện áp trên lới điện:
Điều kiện tổn thất điện áp theo chỉ tiêu kỹ thuật: max
% %cp 5%
U U
∆ ≤ ∆ =
Để xác định tổn thất điện áp trên đờng dây trung áp ta dùng công thức:
.. . , i i i i i P R Q X U kV U + ∆ =∑ Trong đó: U
∆ : Tổn thất điện áp trên lộ đờng dây đang tính, kV. Pi : Công suất tác dụng trên đoạn đờng dây thứ i, kW. Qi : Công suất phản kháng trên đoạn đờng dây thứ i, kVAr. Ui : Điện áp tại nút thứ i, kV.
1.3. Tổn thất điẹn năng trên đờng dây:
Phần năng lợng bị mất đi trong quá trình truyền tải gọi là tổn thất điện năng.
Tổn thất điện năng trong một phần tử nào đó của mạng phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của phụ tải và sự thay đổi của phụ tải trong thời gian xét.
Nếu nh phụ tải của đờng dây không thay đổi thì có thể tính tổn thất điện năng nh sau:
. ,
A P t kWh
∆ = ∆
Tổn thất điện năng trên đờng dây là một yéu tố quan trọng của chi phí tính toán hàng năm.
Đối với lới điện phân phối vì không thể có đầy đủ thông tin về đồ thị phụ tải của tất cả các nhánh trong mạng điện nên ta tính tổn thất điện năng theo công thức: 2 2 max max max. P i 2Q i. . , A P R kWh U τ + τ ∆ = ∆ =∑ Trong đó
Pmax : Công suất tác dụng truyền trên đoạn đờng dây thứ i, kW. Qmax : Công suất phản kháng truyền trên đoạn đờng dây thứ i, kVAr. Ri : Điện trở của đờng dây thứ i, Ω
∆Pmax : Tổn thất công suất lớn nhất cuả đoạn đờng dây thứ i, kW.
i
τ :Thời gian tổn thất công suất lớn nhất cực đại của hộ thứ i, đợc xác định theo công thức: 4 max (0,124 .10 ).8760, i T h τ = + −
Với Tmax là thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất. Do phụ tải của quận chủ yếu là phụ tải sinh hoạt nên ta lấy Tmax=3500 h. Khi đó ta có:
4
(0,124 3500.10 ).8760 1968,16
i h
τ = + − =
2. Đối với máy biến áp:2.1. Chọn máy biến áp: 2.1. Chọn máy biến áp:
Trạm biến áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác cho phù hợp với yêu cầu của phụ tải. Nó đóng vai trò quan trọng trong hệ thống cung cấp điện. Tuỳ theo nhiệm vụ ngời ta phân trạm biến áp thành các loại:
- Trạm biến áp trung gian( Trạm biến áp chính): Trạm này có nhiệm vụ nhận điện từ hệ thống điện có cấp điện áp từ 35kV đến 220kV và biến đổi thành cấp điện áp 10kV hay 6kV, cá biệt có khi xuống 0,4kV.
- Trạm biến áp phân xởng: Trạm này nhận điện từ trạm biến áp trung gian biến đổi thành các cấp điện áp thích hợp phục vụ cho phụ tải phân xởng. Phía sơ cấp thờng là 35kV, 10kV, hoặc 6kV. Còn phía thứ cấp có các cấp điện áp 220/127V, 380/220V hoặc 660V.
Nh vậy, ta phải chọn các máy biến áp cho các trạm trung gian của các ph- ờng, nhóm phụ tải và các máy biến áp trạm cuối. Việc lựa chọn máy biến áp cho các phơng án là hết sức quan trọng vì nó ảnh hởng rất lớn đến các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện.
Dung lợng của máy biến áp đợc lựa chọn theo công suất của phụ tải mà máy biến áp đó cung cấp sao cho máy biến áp chọn cung cấp đủ điện cho các hộ tiêu thụ.
Vị trí và số lợng máy biến áp : Tuỳ theo nhu cầu công suất ta có thể đặt một hoặc hai máy biến áp.
Công suất của máy biến áp đợc chọn theo công thức sau: - Trạm một máy: dmB tt S ≥ S - Trạm hai máy: 2 tt dmB S S ≥
Khi xảy ra sự cố phải đa một máy biến áp ra sửa chữa thì máy biến áp còn lại phải vận hành trong điều kiện quá tải. Tuy nhiên, máy biến áp đợc phép quá tải với hệ số quá tải kqt trong 5 ngày đêm và không quá 6 tiếng trong một ngày đêm. Vậy khi xảy ra sự cố phải cắt bớt phụ tải của các hộ tiêu thụ, lợng phụ tải bị cắt là: . tt qt dmB S S k S ∆ = − Trong đó:
SđmB : Công suất định mức của một máy biến áp.
Stt : Công suất tính toán của phụ tải mà trạm biến áp phải đảm bảo cung cấp.
kqt : Hệ số quá tải, kqt =1,4.
2.2. Tổn thất điện năng trong các máy biến áp:
Tổn thất điện năng trong máy biến áp bao gồm tổn thất điện năng không phụ thuộc vào dòng điện phụ tải và tổn thất điện năng phụ thuộc vào dòng điện phụ tải.
- Tổn thất điện năng không phụ thuộc vào dòng điện phụ tải đợc tính theo công thức:
1 0. ,
A P t kWh
∆ = ∆
- Tổn thất điện năng phụ thuộc vào dòng điện phụ tải đợc tính theo thời gian tổn thất lớn nhất τ theo công thức:
22 tt . , 2 tt . , n dmB S A P kWh S τ ∆ = ∆ ữ
Vậy tổn thất trong máy biến áp đợc tính theo công thức: 2 0 1 . . . tt . , n dmB S A n P t P kWh n S τ ∆ = ∆ + ∆ ữ
Trong đó:
0
P
∆ : Tổn thất không tải của máy biến áp, kW.
n
P
∆ : Tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, kW. n : Số máy biến áp trong một trạm.
t : Thời gian làm việc trong năm của máy biến áp . Stt : Công suất tính toán của trạm biến áp, kVA. SdmB : Công suất định mức của máy biến áp, kVA.
τ : thời gian tổn thất công suất cực đại, h.
1.2. So sánh các phơng án về mặt kinh tế:
Để lựa chọn phơng án tối u, ngoài việc phải đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn về mặt kỹ thuật còn phải xét đến các tiêu thuẩn về mặt kinh tế.
Nếu hai phơng án có các chỉ tiêu về mặt kỹ thuật là tơng đơng nhau thì ph- ơng án nào có chi phí nhỏ hơn sẽ có tíh cạnh tranh cao hơn.
Tiêu chuẩn để so sánh các phơng án về mặt kinh tế là hàm chi phí tính toán hàng năm nhỏ nhất.
Đối với các đờng dây trên không và đờng dây cáp, hàm chi phí tính toán đợc xác định theo công thức: 2 max 1 ( ). 3. . . . . ( ). . tc vh tc vh z a a K I C F Z a a K A C ρ τ = + + = + + ∆ Trong đó:
atc : Hệ số định mức hiệu quả vốn đầu t
1 1 0,125 8 tc tc a T = = =
Ttc : Thời gian thu hồi vốn đầu t theo tiêu chuẩn của ngành điện, lấy Ttc=8 năm.
avh : Hệ số khấu hao về hao mòn, sửa chữa thờng kỳ và phục vụ đ- ờng dây trong năm, đợc tính theo phần trăm vốn đầu t K, với lới điện thiết kế ta dùng đờng cáp ngầm nên lấy avh=0,04.
K : Vốn đầu t để xây dựng đờng dây( bao gồm thiết bị đờng dây, kết cấu đờng dây, nhân công xây lắp và chi phí tính toán khoảng 10%- 15%) và trạm biến áp. Khi tính toán ta tính theo giá thành tổng hợp xây dựng trên 1 km đờng dây.
Imax : Dòng điện làm việc lớn nhất chạy trên đờng dây trong chế độ làm việc bình thờng, A.
ρ : Điện trở suất của vật liệu dây dẫn, Ω.mm2/km. F : Tiết diện dây dẫn, mm2.
C : Giá thành điên năng tổn thất, C= 500 đồng/kWh.
∆A : Tổn thất điện năng hàng năm, bao gồm tổn thất trên đờng dây và tổn thất trong máy biến áp, kWh.