XáC ĐịNH PHƯƠNG áN TốI ƯU

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện



220kV



Đồ án môn NMĐ



110kV

TGV

TGII

TGI



10,5kV



Phơng án II:



Sinh Viên:Phạm văn Thảo



16



Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện



220kV



Đồ án môn NMĐ



110kV

TGV

TGII

TGI



10,5kV



* Nhận xét chung: Mạch cấp cho phụ tải và cho hệ thống của các phơng án là nh

nhau nên ta không so sánh.

Thấy rằng ở phơng án I :

+ Mạch 220 KV có 3 máy cắt điện

+ Mạch 110 KV có 5 máy cắt điện

+ Mạch 10,5KV có 5 máy cắt điện.

Thấy rằng ở phơng án II:

+ Mạch 220 KV có 4 máy cắt điện

+ Mạch 110 KV có 4 máy cắt điện

+ Mạch 10,5KV có 5 máy cắt điện.

Để phục vụ cho việc tính toán chọn các khí cụ điện , ta tiến hành tính dòng c ỡng

bức các mạch



Sinh Viên:Phạm văn Thảo



17



Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện



Đồ án môn NMĐ



B. Tính dòng cỡng bức các mạch

1.Tính dòng điện cỡng bức mạch cho phơng án I.

Các khí cụ điện và dây dẫn có hai trạng thái làm việc bình thờng và cỡng bức.ứng

với hai trạng thái làm việc trên có dòng Ibt và Icb . Tình trạng làm việc bình thờng là

tình trạng mà không có phần tử nào của khu vực đang xét bị cắt , I bt là dòng lớn nhất

trong tình trạng này.

Dòng làm việc bình thờng dùng để chọn tiết diện dây dẫn và cáp theo điều kiện

kinh tế.

Tình trạng làm việc cỡng bức là tình trạng làm việc nếu 1 phần tử của khu vực xét

bị cắt, dòng cỡng bức cực đại thờng để chọn khí cụ điện và đây dẫn theo điều kiện

phát nóng lâu dài.

a. Cấp 220kV

- Phía đờng dây

Theo nhiệm vụ thiết kế thì phụ tải của hệ thống đợc cung cấp bằng đờng dây

kép dài 82 km.Vậy dòng bình thờng và dòng cỡng bức của đờng dây là:

I bt =



1 S max HT

185.74

=

2 3.U

2 3.220



= 0,244 kA



Icb= 2x 0,13 = 0,488 kA

- Phía máy biến áp:

I bt =



S cc max

3.U



=



92.87

3.220



= 0,24 kA



Icb= 1,4* Ibt = 0,34 kA

b. Cấp 110kV:

- Phía đờng dây:

220/6

I bt =

= 0,24 kA

0,8 * 3 *110

Icb= 2 x 0,24 = 0,48 kA

- Phía máy biến áp:

I bt =



S dmF

3.U



=



117,5

3.110



= 0,62kA



Icb = 1,05* Ibt = 1,05*0,62 = 0,65 kA

c. Cấp 10,5kV:

- Phía máy phát:

117,5

I bt =

= 6,5 kA

3 *10,5

Sinh Viên:Phạm văn Thảo



18



Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện



Đồ án môn NMĐ



Icb = 1,05* Ibt = 6,8 kA

- Phía máy biến áp:

I bt =



S cc max

3.U



=



92,87

3.10,5



= 5,1kA



Icb =1,4* Ibt = 1,44*5,1 = 7,14 kA

2.Tính dòng điện cỡng bức mạch cho phơng án II .

a. Cấp 220kV

- Phía đờng dây

I bt =



1 S max HT

185.74

=

2 3.U

2 3.220



= 0,244 kA



Icb= 2x 0,13 = 0,488 kA

- Phía máy biến áp:

+ Máy biến áp 2 dây quấn:

I bt =



S cc max

3.U



=



117,5

3.220



= 0,31 kA



Icb= 1,05* Ibt = 0,32 kA

+ Máy biến áp từ ngẫu:

I bt =



S cc max

3.U



=



35,03

3.220



= 0,09 kA



Icb= 1,4* Ibt = 0,13 kA

b. Cấp 110kV:

- Phía đờng dây:

220/6

I bt =

= 0,24 kA

0,8 * 3 *110

Icb= 2 x 0,24 = 0,48 kA

- Phía máy biến áp:

+ Máy biến áp 2 dây quấn:

I bt =



S cc max

3.U



=



117,5

3.220



= 0,31 kA



Icb= 1,05* Ibt = 0,32 kA

+ Máy biến áp từ ngẫu:

I bt =



S cT max

3.U



=



78,75

3.110



= 0,413 kA



Icb= 1,4* Ibt = 0,58 kA

c. Cấp 10,5kV:

Sinh Viên:Phạm văn Thảo



19



Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện



Đồ án môn NMĐ



- Phía máy phát:

117,5

I bt =

= 6,5 kA

3 *10,5

Icb = 1,05* Ibt = 6,8 kA

- Phía máy biến áp:

I bt =



S cc max

3.U



=



92,87

3.10,5



= 5,1kA



Icb =1,4* Ibt = 1,44*5,1 = 7,14 kA

3. Chọn máy cắt cho các mạch.

Máy cắt điện dùng để đóng, cắt mạch khi có dòng phụ tải và cả khi có dòng ngắn

mạch. Chính vì vậy các máy cắt điện đợc chọn theo điều kiện sau:

+ Điện áp định mức:

UĐMMC Ulới

+ Dòng điện định mức:

IĐMMC ILVCB

Ngoài ra các máy cắt điện đợc chọn cần phải kiểm tra ổn định nhiệt và ổn định

động khi ngắn mạch.

+ Điều kiện kiểm tra ổn định động:

ILĐĐ IXK

+ Điều kiện kiểm tra ổn định nhiệt:

INH . tNH BNH

Tuy nhiên đối với máy cắt điện nói chung thì khả năng ổn định nhiệt của chúng

khá lớn đặc biệt đối với những loại có dòng điện định mức lớn hơn 100KA. Khi

chúng ta đã ổn định động thì cũng thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt. Vì vậy lúc này

không cần xét đến điều kiện ổn định nhiệt của máy cắt điện nữa. Từ các kết quả tính

toán ở trên chọn đợc các loại máy cắt điện của các mạch có các thông số kỹ thuật nh

sau:



Sinh Viên:Phạm văn Thảo



20



Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện



Đồ án môn NMĐ



thông số máy cắt cho các phơng án

Thông số cơ bản

Điện

Icb kA

Loại MC

áp kV

Uđm kV Iđm kA

Icắt đmkA

Phơng án 1

220

1,03

BB-220-31.5/2000

220

2

31.5

110

0,65

BBY-110-40/2000

110

2

40

10,5

7,14

BM-20-90/11200Y3

20

11,2

90

Phơng án 2

220

0,488

BB-220-31.5/2000

220

2

31.5

110

0,58

BBY-110-40/2000

110

2

40

10,5

7,14

BM-20-90/11200Y3

20

11,2

90

C. Tính toán kinh tế chọn phơng án tối u

Để tính toán chỉ tiêu kinh tế của một phơng án cần tính vốn đầu t ban đầu và phí

tổn vận hàng hàng năm do sửa chữa thay thế chỉ cần xét đến những phần tử thiết bị

khác nhau trong các phơng án nh máy biến áp, máy cắt điện ...Nh vậy vốn đầu t các

phơng án chỉ tính đến tiền mua thiết bị, tiền chuyên chở và tiền xây lắp. Còn đối với

các thiết bị phân phối thì tiền chi phí thiết bị dựa vào số mạch của thiết bị phân phối

ứng với các cấp điện áp tơng ứng và chủ yếu là do chủng loại máy cắt quyết định

Vốn đầu t của một phơng án đợc tính theo biểu thức:

V = KB .VB + VTBPP

Trong đó:

- VB: Vốn đầu t máy biến áp

- KB: Hệ số tính đến tiền chuyên chở và xây lắp máy biến áp, hệ số này phụ thuộc

vào điện áp định mức của cuộn cao áp và công suất định mức của máy biến áp.

- VTBPP: Vốn đầu t xây dựng thiết bị phân phối và đợc tính nh sau:

VTBPP = n1 . VTBPP1 + n2 . VTBPP2 + n3 .VTBPP3 + ... + ...

Với: n1, n2 ... số mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U1, U2 ... trong sơ

đồ nối điện đã chọn.

VTBPP1, VTBPP2: giá thành mỗi mạch của thiết bị phân phối ứng với cấp điện áp U 1,

U2... và bao gồm cả tiền mua, chuyên chở, xây lắp ...

- Phí tổn vận hành hàng năm: P = PK + PP + Pt

Trong đó: PK : tiền khấu hao hàng năm về vốn đầu t và sửa chữa lớn đợc xác định

nh sau: PK =a.V

Với:

V - Vốn đầu t của một phơng án

a - Số phần trăm định mức khấu hao



Sinh Viên:Phạm văn Thảo



21



Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện



Đồ án môn NMĐ



PP: Chi phí phục vụ thiết bị gồm sửa chữa thờng xuyên và tiền lơng công nhân

chi phí này phụ thuộc vào nhiều yếu tố và nhỏ,do đó khi đánh giá hiệu quả kinh tế của

các phơng án này có thể bỏ qua chi phí này.

Pt: Chi phí tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị điện

Pt = c. A

Trong đó:C là giá thành 1 KWh điện năng

A: Tổn thất điện năng hàng năm trong các thiết bị chủ yếu trong máy biến

áp.Sau đây tính toán chỉ tiêu kinh tế cho từng phơng án:

I. Tính toán cho phơng án I

1. Tính vốn đầu t của thiết bị V

a. Vốn đầu t các máy biến áp

- Bốn máy biến áp ba pha hai cuộn dây: T - 125 - 242/13,8

Giá: 162 * 103 * 40 * 103 VND với KB = 1,4

Vậy tổng số vốn đầu t vào máy biến áp là:

VB = (2 * 250 + 2 * 162 ) * 40*106*1,4 = 46.144*106 VNĐ

b. Tính vốn đầu t thiết bị phân phối

Từ sơ đồ nối điện của hai phơng án thấy rằng thiết bị phân phối hai phơng án

giống nhau tức là: Đối với thiết bị phân phối cao áp 220KV dùng hệ thống hai thanh

góp có máy cắt nối. Do đó đối với hai phơng án I và II chúng chỉ khác nhau ở thiết bị

máy cắt vì vậy khi tính toán vốn đầu t thiết bị phân phối chỉ tính toán giá thành đối

với máy cắt điện ở các cấp điện áp:

- Mạch cấp 220KV gồm có 5 mạch với máy cắt điện không khí kiểu

BBb - 220 - 31.5/2000

Mỗi mạch giá: 71,5 . 103 . 40 . 103 VNĐ

- Mạch cấp 13,8 KV gồm có 2 mạch với máy cắt điện không khí kiểu

M - 20 6000/3000

Mỗi mạch giá: 15 .103 . 40 . 103 VND

Vậy tổng vốn đầu t để xây dựng thiết bị phân phối:

VTBPP = [(3 * 71,5 + 5 * 40 +5* 15)] *40*106 VND

VTBPP = 19.580 * 106 VND

Tổng vốn đầu t của phơng án I.

V = VB + VTBPP = (46.144 + 19.580) . 106

V = 65.724 * 106 VND



Sinh Viên:Phạm văn Thảo



22



Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện



Đồ án môn NMĐ



2. Tính phí tổn vận hành hàng năm

- Khấu hao hàng năm về vốn đầu t và sửa chữa lớn:



(



a.V

1

PK =

=

. a .V +a .V

TB

TBPP

100 100 B B



-



)



Chọn aB = 8,1%; arB = 6,4%

PK

= (0,081 * 46.144 + 0,064 * 19.580)*106

= 3.852,73 *106 VND/năm

- Chi phí do tổn thất điện năng

PT = C. A

Lấy C = 400 VND/KWh

PT = 400 * 11921963 = 4763,7. 106 VND

Phí tổn vận hành hàng năm của phơng án I là:

P = pT + PK = (3 852,9 + 4763,7 ) * 106 = 8616,6 *106 VND/năm

II. Tính toán cho phơng án II:

1. Tính vốn đầu t của thiết bị V

a. Vốn đầu t cho các máy biến áp

- Hai máy biến áp ba pha hai cuộn dây: T - 200 - 242/13,8

Giá: 181 x 103 x 40 x 103 VND với KB = 1,4

- Một máy biến áp ba pha hai cuộn dây: T - 125 - 242/13,8

Giá: 181 x 103 x 40 x 103 VND với KB = 1,4

Vậy tổng số vốn đầu t vào máy biến áp là:

VB = (1*181 + 2 * 250 + 1 * 162 ) * 40*106*1,4 = 47.208*106 VNĐ

b. Tính vốn đầu t thiết bị phân phối

Tơng tự nh phơng án I chỉ cần tính vốn đầu t của máy cắt điện:

- Mạch cấp 220KV gồm có 4 mạch với máy cắt điện không khí kiểu

BBb - 220 - 31.5/2000

Mỗi mạch giá: 71,5 . 103 . 40 . 103 VNĐ

- Mạch cấp 10KV gồm có 2 mạch với máy cắt điện không khí kiểu

BM - 20 90/11200Y3

Mỗi mạch giá: 11,5 .103 . 40 . 103 VND

Vậy tổng vốn đầu t để xây dựng thiết bị phân phối:

VTBPP = [(4 * 71,5 + 4 * 40 +5* 15)] *40*106 VND

VTBPP = 20.840 * 106 VND



2. Tính phí tổn vận hành hàng năm

Sinh Viên:Phạm văn Thảo



23



Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện

P



K



Đồ án môn NMĐ



Khấu hao hàng năm về vốn đầu t và sửa chữa lớn:



(



a.V

1

=

=

. a .V + a .V

B

B

TB

TBPP

100 100



)



Chọn aB = 8,1%; arB = 6,4%

PK = (0,081 * 47208.106 + 0,064 * 20840) .106 = 5157 x 106 VNĐ

- Chi phí do tổn thất điện năng

PT = . A (Lấy = 400 VND/KWh)

A = 12153484 KWh/năm (tính toán ở chơng 2)

PT = 400 x 12153484 = 4861,4. 106 VND/năm

Phí tổn vận hành năm của phơng án II là:

P = PT + PK = 10 018. 106 VND/năm

Có bảng tổng kết so sánh về mặt kinh tế của hai phơng án nh sau:

P.A

I

II



V (106 VND )

65724

68048



P (106 VND )

8616,6

10018



Nhận xét:

Để chọn đợc phơng án hợp lý nhất trong những phơng án trên cần phải so sánh

tổng hợp cả về mặt kinh tế và kỹ thuật giữa các phơng án. Về mặt kinh tế từ bảng tổng

kết dễ dàng nhận thấy:

V1 < V2 và P1 < P2

Cho thấy sự u việt của phơng án I truớc phơng án II. Ngay cả về mặt kỹ thuật

cũng thây sự linh hoạt của phơng án I trớc phơng án II, ngoài ra phơng án I còn dễ

dàng trong vận hành

Phơng án I là phơng án tối u và ta chọn phơng án này để tính toán ngắn mạch

và lựa chọn các khí cụ điện.



Chơng IV

Sinh Viên:Phạm văn Thảo



24



Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện



Đồ án môn NMĐ



Tính toán ngắn mạch

Để tính toán dòng điện ngắn mạch ta dùng phơng pháp gần đúng với khái niệm

địên áp định mức trung bình.

Sơ đồ thay thế của nhà máy



Xd



Xc1



XT3



XT4



XF



XC2



XF



XT1

XH



HT



XH1



XH2



XF



XT2



XF



E1



E2



E3



E4



Chọn hệ cơ bản:

SCB=1000 MVA

Sinh Viên:Phạm văn Thảo



25



Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Điện Bộ môn Hệ Thống Điện



Đồ án môn NMĐ



UCB= UTB

Giá trị điện kháng trong mạch:

- Hệ thống:

XHT= xHT.SCB/SĐM=0,78.1000/3600=0,22

- Đờng dây:



XD=



S

x0 .L. cb . = 0,4.82

2

U



cb



1000

= 0,62

2

230



- MBA hai dây quấn :



X T3 =



%

= U n . S cb = 0,84

X T 4 100

S dm



- MFĐ:



X



f



=

X



"

d



.



S

S



cb



=

1

,



dm



- Máy biến áp từ ngẫu :

%

%

U NC H U NT H

S

1

%

Xc =

* (U NC T +



) * cb = 0,7

200





S dmnT

%

%

U NT H U NC H

S

1

%

XT =

* (U NC T +



) * cb = 0,26

200





S dmnT

Vậy XT = 0



XH =



U%

U%

S

1

%

* (U NC T + NC H + NT H ) * cb = 1,86

200





S dmnT



1.Biến đổi sơ đồ khi ngắn tại N1 .

- Biến đổi sơ đồ ta có:



Sinh Viên:Phạm văn Thảo



26