TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



Các phương án đã đề xuất đều cùng cấp điện áp định mức, do đó trong quá trình

tính toán ta không xét đến vốn đầu tư vào các trạm biến áp.Và phương án đều có số

lượng các máy biến áp, máy cắt, dao cách ly và các thiết bị khác trong phạm vi là như

nhau.

4.1 Phương pháp tính toán chỉ tiêu kinh tế

Khi tính toán thiết kế mạng lưới điện cần phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kỹ

thuật mặc dù trên thực tế hai yêu cầu kinh tế và kỹ thuật thường mâu thuẫn nhau. Một

lưới điện có chỉ tiêu kỹ thuật tốt thì vốn đầu tư, chi phí vận hành cao và ngược lại, lưới

điện có vốn đầu tư, chi phí vận hành nhỏ thì tổn thất cao, cấu trúc lưới điện phức tạp, vận

hành kém linh hoạt, độ an toàn thấp. Vì vậy việc đánh giá tính toán chỉ tiêu kinh tế, kỹ

thuật của một lưới điện sẽ đảm bảo cho việc đạt chỉ tiêu về kỹ thuật, hợp lý về kinh tế.

Vì các phương án của các nhóm đều có cùng điện áp định mức, do đó để đơn giản

ta không cần tính vốn đầu tư vào các trạm hạ áp.

Chỉ tiêu kinh tế được sử dụng khi so sánh các phương án là các chi phí tính toán

hàng năm, được xác định theo công thức:

Z = (a tc + a vh ).K d + ∆A.c



Trong đó:

- Z : hàm chi phí tổn thất hàng năm, đồng.

a tc =



1

1

= = 0,125

Ttc 8



- atc : hệ số thu hồi vốn tiêu chuẩn (

với Ttc là thời gian tiêu

chuẩn thu hồi vốn đầu tư phụ thuộc vào từng giai đoạn, ta lấy Ttc = 8 năm).

- avh : hệ số khấu hao, hao mòn sửa chữa các đường dây và thiết bị trong mạng

điện (do mạng điện thiết kế dùng cột bê tông cốt thép nên lấy avh = 0,04).

- ΔA : tổng tổn thất điện năng hàng năm trong mạng điện;

-



c : giá 1kWh điện năng tổn thất (c = 700 đ/kWh).



- Kđ : tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện (chỉ xét đến việc xây dựng đường dây

vì coi số lượng của máy biến áp, máy cắt, dao cách ly của các phương án là như

nhau).

SVTH: Phạm Mạnh Hà



25



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



Tổng vốn đầu tư xây dựng mạng điện được xác định theo công thức:

Với các đường dây kép đặt trên cùng một cột:

Với các đường dây đơn:



K d = ∑ 1,6.k oi .l i



K d = k oi .l i



Trong đó:

- koi : giá thành 1 km đường dây một mạch, đ/km.

- li : chiều dài đường dây thứ i, km.

Ta có giá thành 1km đường dây trên không một mạch điện áp 110 kV.

Bảng 4.1 Giá thành 1 km đường dây trên không mạch 110 kV

Loại dây

k0 (.106đ/km)



AC-70



AC-95 AC-120 AC-150



AC-185



AC-240



380



385



416



436



392



403



Tổn thất điện năng trên đường dây được xác định theo công thức:

∆A = ∑ ∆Pi max .τ



Trong đó:

- ΔPimax : tổn thất công suất trên đường dây thứ i khi phụ tải cực đại;

- τ : thời gian tổn thất công suất cực đại.

Tổn thất công suất trên đường dây thứ i có thể được tính như sau:



∑ ∆Pi max =



Pi2max + Q i2max

.R i

2

U dm



Trong đó:

- Pimax, Qimax : công suất tác dụng và công suất phản kháng chạy trên đường dây

trong chế độ phụ tải cực đại

- Ri : điện trở tác dụng của đường dây thứ i

- U đm : điện áp định mức của mạng điện.

SVTH: Phạm Mạnh Hà



26



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



Thời gian tổn thất công suất cực đại có thể tính theo công thức:

τ = (0,124 + Tmax .10 −4 ) 2 .8760



Trong đó: - Tmax : thời gian sử dụng phụ tải cực đại trong năm.

Hai phương án được coi là tương đương nhau về mặt kinh tế khi:

δZ % =



Z1 − Z 2

.100 % ≤ 5 %

Z1



4.2 Tính kinh tế cho các phương án

4.2.1 Phương án 1

a) Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn N-1:

∆PN 1 =



PN21 + QN2 1 lN 1

342 + 16, 4562 50

.

.

r

=

. .0,33 = 0,973( MW )

0

2

U dm

2

1102

2



Bảng 4.2 Tổn thất công suất trên đường dây của phương án 1

Đoạn

N-1

N-2

N-3

N-4

N-5

N-6

N-7



Loại

dây

AC-95

AC-95

AC-150

AC-70

AC-185

AC-70

AC-70



L(km

R(Ω)

)

50

8.25

28.28

4.67

31.62

6.64

60

13.80

64.03 10.89

36.06

8.29

50

11.50

Tổng



P(MW) Q(MVAr) ∆P(MW)

34

31

28

25

30

27

20



16.456

15.004

13.552

12.1

16.2

14.58

10.8



0.973

0.457

0.531

0.880

1.046

0.645

0.491

5.023



Thời gian tổn thất cực đại:

τ 1 = τ 2 = τ 3 = τ 4 = τ 5 = τ 6 = τ 7 = (0,124 + 10−4.5100)2 .8760 = 3521,135(h)



SVTH: Phạm Mạnh Hà



27



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



b) Tính vốn đầu tư mạng điện

Giả thiết rằng đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột thép.

Kết quả tính toán cho phương án 1 có kết quả cho trong bảng sau:

Bảng 4.3 Vốn đầu tư và tổn thất điện năng của phương án 1

Nhán

h



xi



N-1



1.

6



N-2



1.

6



N-3



1



N-4



1.

6



N-5



1



N-6



1.

6



N-7



1.

6



li(km)



50

28.28

31.62

60

64.03

36.06

50



Dây

AC

95

95

150

70

185

70

70



ki,106,

km

385

385

403

380

416

380

380



Tổng



Vi,106.d



ΔP

(MW)



τ(h)



Δ A(MWh)



0.973



3521.13

5



3425.424



0.457



3521.13

5



1610.606



0.531



3521.13

5



1869.82



0.880



3521.13

5



3097.859



1.046



3521.13

5



3682.14



0.645



3521.13

5



2272.513



30400



0.491



3521.13

5



1728.953



176404.3



5.023



30800

17420.48

12742.86

36480

26636.48

21924.48



17687.31



c)Xác định chi phí vận hành hàng năm.

Tổng các chi phí tính toán hàng năm được xác định:

Z = (atc + avh).Kd + ∆A.c∆

Thay số vào ta được:

Z = (0,125 + 0,04). 176404,3.106 + 17687,31.103.700 = 41487,827.106 đ

4.2.2 Phương án 2

a) Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

SVTH: Phạm Mạnh Hà



28



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



Tổn thất công suất tác dụng trên đoạn 2-1:

∆P21 =



P212 + Q212 l21

342 + 16, 4562 50

.

.

r

=

. .0,33 = 0,973( MW )

0

2

U dm

2

1102

2



SVTH: Phạm Mạnh Hà



29



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



Bảng 4.4 Tổn thất công suất trên đường dây của phương án 2

Đoạn

N2

12

N3

N4

N5

N6

N7



Loại

dây

AC-185

AC-95

AC-150

AC-70

AC-185

AC-70

AC-70



Thời gian tổn thất cực đại:



L(km

R(Ω)

)

28.28 2.404

22.36 3.689

31.62 6.640

60

13.800

64.03 10.885

36.06 8.294

50

11.500

Tổng



P(MW

)

65

34

28

25

30

27

20



Q(MVAr) ∆P(MW)

31.46

16.456

13.552

12.1

16.2

14.58

10.8



1.036

0.435

0.531

0.880

1.046

0.645

0.491

5.064



τ 21 = τ 2 = τ 3 = τ 4 = τ 5 = τ 6 = τ 7 = 3521,135(h)



b) Tính vốn đầu tư mạng điện

Giả thiết rằng đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột thép.

Bảng 4.5 Vốn đầu tư và tổn thất điện năng của phương án 2

Nhán

h



xi



N2



1.

6



12



1.

6



N3



1



N4



1.

6



li(km)



28.28

22.36

31.62

60

64.03



Dây

AC

185

95

150

70



km

416

385

403

380

416



Vi,106.d



18823.17

13773.76

12742.86

36480

26636.48



ΔP

(MW)



τ(h)



Δ A(MWh)



1.036



3521.13

5



3647.771



0.435



3521.13

5



1531.85



0.531



3521.13

5



1869.82



0.880



3521.13

5



3097.859



1.046



3521.13

5



3682.14

2272.513

1728.953



N5



1



N6



1.

6



36.06



70



380



21924.48



0.645



3521.13

5



N7



1.



50



70



380



30400



0.491



3521.13



SVTH: Phạm Mạnh Hà



185



ki,106,



30



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



6



5

160780.7



Tổng



5.064



17830.91



c)Xác định chi phí vận hành hàng năm.

Tổng các chi phí tính toán hàng năm được xác định:

Z = (atc + avh).Kd + ∆A.c∆

Thay số vào ta được:

Z = (0,125 + 0,04). 160780,7.106 + 17830,91.103.700 = 39010,453.106 đ

4.2.3 Phương án 3

a) Tính tổn thất công suất tác dụng trên đường dây

Bảng 4.6 Tổn thất công suất trên đường dây củaphương án 3



N1

N2

N3



Loại

dây AC

95

95

150



N4



70



N5

N6



185

150



6-7



70



N7



120



Đoạn



L(km)



R(Ω)



50

28.28

31.62



8.250

4.666

6.640

13.80

60

0

10.88

64.03

5

36.06 7.573

13.00

28.28

9

13.50

50

0

Tổng



P(MW) Q(MVAr) ∆P(MW)

34

31

28



16.456

15.004

13.552



0.973

0.457

0.531



25



12.1



0.880



30

25.34



16.2

13.68



1.046

0.519



1.66



0.9



0.004



21.66



11.7



0.676

5.086



Thời gian tổn thất cực đại:

τ 1 = τ 2 = τ 23 = τ 3 = τ 4 = τ 5 = τ 6 = τ 7 = (0,124 + 10 −4.5100) 2 .8760 = 3521,135(h)



SVTH: Phạm Mạnh Hà



31



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



b) Tính vốn đầu tư mạng điện

Giả thiết rằng đường dây trên không hai mạch được đặt trên cùng một cột thép.

Kết quả tính toán cho phương án 1 có kết quả cho trong bảng sau:

Bảng 4.7 Vốn đầu tư và tổn thất điện năng của phương án 3

Nhán

h



xi



N1



1.

6



N2



1.

6



N3



1



N4



1.

6



N5

N6

6-7

N7



1

1

1

1



li(km)



50

28.28

31.62

60

64.03

36.06

28.28

50



Dây

AC

95

95

150

70

185

150

70

120



ki,106,

km

385

385

403

380

416

403

380

392



Tổng



Vi,106.d



ΔP

(MW)



τ(h)



Δ A(MWh)



0.973



3521.13

5



3425.424



0.457



3521.13

5



1610.606



0.531



3521.13

5



1869.82



0.880



3521.13

5



3097.859



1.046



3521.13

5



3682.14



0.519



3521.13

5



1827.393



0.004



3521.13

5



13.49793



19600



0.676



3521.13

5



2380.874



168958.4



5.086



30800

17420.48

12742.86

36480

26636.48

14532.18

10746.4



c)Xác định chi phí vận hành hàng năm.

Tổng các chi phí tính toán hàng năm được xác định:

Z = (atc + avh).Kd + ∆A.c∆

Thay số vào ta được:

SVTH: Phạm Mạnh Hà



32



17907.61



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



Z = (0,125 + 0,04). 168958,4.106 + 17907,61.103.700 = 40413,036.106 đ



SVTH: Phạm Mạnh Hà



33



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



4.3 Tổng kết quả theo chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Bảng 4.8 Bảng tổng kết các phương án

Chỉ tiêu



Phương án

1



2



3



Δ Umax,bt%



6,2



6,205



6,205



Δ Umax,sc%



8,34



8,342



14,082



41487,827



39010,453



40413,036



Z.106(d)



So sánh chọn phương án tối ưu nhất.

-Về mặt kỹ thuật:

Các phương án được thiết kế có các chỉ tiêu đều nằm trong giới hạn cho phép.

Phương án 1 có tổn thất nhỏ nhất nên phương án 1 tối ưu nhất trong 3 phương án xét

trên.

-Về mặt kinh tế:

Phương án 2 có hàm chi phí tính toán nhỏ nhất và có độ lệch tính toán chênh lệch

cho 2 phương án có hàm chi phí nhỏ nhất như sau:

σ=



Z1 − Z 2

41487,827 − 39010, 453

=

.100 = 4,89% < 5%

Z1

41487, 827



Vì độ chênh lệch nhỏ hơn 5% nên 2 phương án được xem tương đương nhau về

mặt kinh tế.

Kết luận: Như vậy chúng ta sẽ chọn phương án 1 làm phương án tối ưu để tính

toán thiết kế.



SVTH: Phạm Mạnh Hà



34



Đồ án môn học lưới điện



GVHD: Ths. Nguyễn Đức Thuận



Chương 5

LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA TRẠM

Máy biến áp (MBA) là một thiết bị rất quan trọng và nó chiếm một phần không

nhỏ về vốn đầu tư trong hệ thống điện. Việc lựa chọn máy biến áp cần dựa vào các

nguyên tắc sau:

- Căn cứ vào phương thức vận hành và yêu cầu điều chỉnh điện áp của phụ tải, để

chọn máy biến áp thường hay máy biến áp điều chỉnh dưới tải

- Căn cứ vào tính chất hộ tiêu thụ là hộ loại I, loại II, hay loại III để chọn số lượng

máy biến áp cho phù hợp. Mạng điện thiết kế yêu cầu gồm có 8 phụ tải loại I và 2 phụ tải

loại III nên ta sẽ đặt hai máy biến áp cho phụ tải loại I và 1 máy biến áp cho phụ tải loại

III.

- Khi một máy biến áp bất kỳ nghỉ (do sự cố hay bảo dưỡng) thì máy biến áp còn

lại với khả năng quá tải cho phép có thể cung cấp điện cho toàn bộ phụ tải lúc cực đại.

- Với nhà máy nhiệt điện phát công suất hầu hết lên điện áp cao, phụ tải cấp điện

áp máy phát nhỏ do đó ta nối bộ một máy biến áp với một máy phát điện.

- Ta sử dụng máy biến áp ba pha hai dây quấn để giảm chi phí lắp đặt, chuyên chở,

vận hành…

- Tất cả các máy biến áp được chọn đều được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường

đặt máy biến áp. Tại Việt Nam nhiệt độ trung bình của môi trường đặt máy là 25 0C, nhiệt

độ môi trường lớn nhất là 420C. Các máy biến áp được chọn dưới đây coi như đã được

hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường ở Việt Nam.

5.1 Chọn số lượng và công suất máy biến áp

Đối với phụ tải lọại I, công suất định mức của máy biến áp được lựa chọn theo

công thức sau:



SVTH: Phạm Mạnh Hà



35