TÍNH TOÁN KINH TẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU ĐỒ ÁN NHÀ MÁY ĐIỆN

Chương III: TÍNH TOÁN KINH TẾ - CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯUMục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế.. B1 B2 B3 B43.2 Tính chi phí vận hành hàng năm: Về mặt kinh

Chương III: TÍNH TOÁN KINH TẾ - CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU

Mục đích của chương này là so sánh đánh giá các phương án về mặt kinh tế

từ đó lựa chọn phương án tối ưu đảm bảo các điều kiện kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế

3.1 Chọn sơ đồ thiết bị phân phối:

Phương án I :

Phương án II:

B1 B2 B3 B4

3.2 Tính chi phí vận hành hàng năm:

Về mặt kinh tế khi tính toán vốn đầu tư của 1 phương án chúng ta chỉ tính tiền mua thiết bị tiền chuyên chở và xây lắp các thiết bị chính một cách gần đúng

ta có thể chỉ tính vốn đầu tư cho máy biến áp và các thiết bị phân phối mà tiền chi phí xây dựng thiết bị phân phối thì ta dựa vào số mạch của thiết bị phân phối ở các cấp điện áp tương ứng chủ yếu do máy cắt quyết định

Một phương án về thiết bị điện được gọi là có hiệu quả kinh tế cao nhất nếu chi phí tính toán thấp nhất

ci = pi + ađm.vi + yi trong đó:

ci: hàm chi phí tính toán của phương án i (đ)

pi: phí tổn vận hành hàng năm của phương án i (đ/năm)

vi: vốn đầu tư của phương án i (đ)

yi: thiệt hại do mất điện gây ra của phương án i (đ/năm)

ađm: hệ số định mức của hiệu quả kinh tế = 0.15 (1/năm)

Ở đây các phương án giống nhau về máy phát điện Do đó vốn đầu tư được tính là tiền mua vận chuyển và xây lắp các máy biến áp và thiết bị phân phối là máy cắt

· Vốn đầu tư

vi = vbi + vTBPPi trong đó:

- vốn đầu tư máy biến áp: vb = kb.vb

kbi: hệ số có tính đến tiền chuyên chở và xây lắp mba thứ i Hệ số này phụ thuộc vào điện áp định mức cuộn cao áp và công suất định mức của mba

vb: tiền mua máy biến áp

- vốn đầu tư máy cắt:

vTBPP = n1.vTBPP1 + n2.vTBPP2 + n3.vTBPP3 + … + trong đó:

n1 n2 n3: số mạch của thiết bị phân phối ứng với các cấp điện áp

vTBPP1 vTBPP2: giá tiền mỗi mạch phân phối

· Phí tổn vận hàng năm:

pi = pki + ppi + pti trong đó:

pki = 100

V

a i : tiền khấu hao và sửa chữa thiết bị hàng năm

a%: định mức khấu hao (%)

pi: tiền chi phí lương công nhân và sửa chữa nhỏ có thể bỏ qua vì

nó chiếm giá trị không đáng kể so với tổng chi phí sản xuất và cũng ít khác nhau giữa các phương án

pti = b.Da: chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra

b = 700đ/kwh

về mặt kỹ thuật thì một phương án chấp nhận đợc phải đảm bảo các điều kiện:

· tính đảm bảo cung cấp điện lúc làm việc bình thờng cũng nh khi sự cố

· tính linh hoạt trong vận hành

· tính an toàn cho ngời và thiết bị

Tính toán cụ thể từng phương án:

 Phương án 1.

+ tính vốn đầu tư

ta có: V1 = VB1+VTBPP1

- Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA cấp điện áp cao 220 kV có giá thành: vTN = 12.8.109 đ ; kTN = 1.3

- Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA :

+ Với cấp điện áp 110 kV có vB110 = 4.8.109 đ ; kB110 = 1.5

Vậy nên đầu tư máy biến áp phương án 1 là:

VB1 = 2.1,3.12,8.109 + 2.1,5.4,8.109 = 47,68.109 đ Theo sơ đồ nối điện phương án 1:

- Bên phía 220kV có 6 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 2.8.109 đ

- Bên phía 110kV có 8 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 1.3.109 đ

- Bên phía 10.5kV có 2 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 0.54.109 đ

do đó: vTBPP1 = (6.2,8+8.1,3+2.0,54).109 = 28,28.109 đ

Vậy vốn đầu tư cho phương án 1:

V1 = 47,68.109 + 28,28.109 = 75,96.109đ + Tính phí tổn vận hành hàng năm:

Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8.4%

Pkh+sc =

100

10 96 , 75 4 , 8

= 100

V

Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra:

Ptt = 500.17898,6.103 = 8,949.109 đ Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 1:

P1 = Pkh+sc +Ptt = 6,38.109 +8,949.109 = 15,329.109 đ

 Phương án 2.

+ tính vốn đầu tư

ta có: V2 = VB+VTBPP

- Máy biến áp tự ngẫu có công suất 250 MVA cấp điện áp cao 220 kV có giá thành: vTN = 12.8.109 đ ; kTN = 1.3

- Máy biến áp hai cuộn dây có công suất 125 MVA :

+ Với cấp điện áp 110 kV có vB110 = 4.8.109 đ ; kB110 = 1.5

+ Với cấp điện áp 220 kV có vB220= 8.1.109 đ ; kB220 = 1.4

Vậy nên đầu tư máy biến áp phương án 1 là:

VB1 = 2.1,3.12,8.109 + 1,4.8,1.109 + 1,5.4,8.109 = 51,82.109 đ

Theo sơ đồ nối điện phương án 2:

- Bên phía 220kV có 7 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 2.8.109 đ

- Bên phía 110kV có 7 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 1.3.109 đ.

- Bên phía 10.5kV có 2 mạch máy cắt giá mỗi mạch là 0.54.109 đ

Do đó: vTBPP1 = (7.2,8+7.1,3+2.0,54).109 = 29,78.109 đ

Vậy vốn đầu tư cho phương án 2:

V2 = 51,82.109 + 29,78.109 = 81,6.109đ

+ Tính phí tổn vận hành hàng năm:

Khấu hao về vốn và sửa chữa lớn với định mức khấu hao a = 8.4%

Pkh+sc =

100

10 6 , 81 4 , 8

= 100

V

a 2 9 = 6,85.109 đ Chi phí do tổn thất điện năng hàng năm gây ra:

Ptt = 500.17896,88.103 = 8,95.109 đ

Phí tổn vận hành hàng năm của phương án 2:

P2 = Pkh+sc +Ptt = 6,85.109 +8,95.109 = 15.8.109 đ

So sánh các phương án để chọn phương án tối ưu:

Phương án V 109 đ P 109 đ

Ta thấy phương án 1 có tổng vốn đầu tư chi phí vận hành hàng năm nhỏ hơn so với phương án 2.Vì vậy chọn phương án tối ưu là phương án 1 làm phương

án thiết kế nhà máy nhiệt điện

Ch ¬ng IV TÝnh to¸n dßng ®iÖn ng¾n m¹ch

Mục đích tính toán dòng điện ngắn mạch là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử khi có dòng điện chạy qua những thiết bị đó phải thoả mãnđiều kiện làm việc bình thường có tính ổn định khi có dòng điện ngằn mạch Vì vây việc tính toán ngắn mạch chính là để lựa chọn các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện

chay qua đường cong tính toán dùng để tính toán dòng điện ngắn mạch tại những thời điểm khác nhau

Để tính toán ngắn mạch ta lập sơ đồ thay thế lựa chọn các đại lượng cơ bản :

Ta chọn Scb =100 MVA

Ucb = Utb

HT

N1

3

2 1

F4 F3

F2 F1

7

6

4 N3'

N2

11

8

13

10

N4 N3

12

0.05 0.038

0.156

0,084

0.156

0.084

0.156

0.082

0.046 0.082

0.046

5 0.156

Xác định các tham số

+)Điện kháng của hệ thống

X1 = XHT =

N

cb

S

S

= = 0,05 2000

100

+)Điện kháng của đường dây kép

X2 =XD = = 0,038

230

100 100 4 , 0 2

1

= U

S l x 2

1

2 2

cb

cb o

+)Điện kháng của máy biến áp ba pha hai dây quấn :

XB =

dmB

cb N

S

S 100

% U

Bên trung :

X11 = X9 = XB(110) = = 0,084

125

100 100

5 , 10

+) Điện kháng của máy biến áp tự ngẫu

N 0 0 CH N 0 0 CT N 0

0 C

2

1

= U

= (11+32-20)

2

1

= 11.5 %

X3=X6 = XCTN =

S

S 100

U

đmB

cb 0 0 C

N = 11100,5100250= 0.046

N 0 0 TH N 0 0 CT N 0

0 T

2

1

= U

= (11+20-32)

2

1

= -0.5 ≈ 0

 X13=X14=XTTN =

S

S 100

U

đmB

cb 0 0 T

N = 1000 100250= 0

N 0 0 TH N 0 0 CH N 0

0 H

2

1

= U

= (32+20-11)

2

1

= 20.5 %

X4=X7 = XHTN =

S

S 100

U

đmB

cb 0 0 H

250

100 100

5 , 20

= 0.082 +) Điện kháng của máy phát điện

X5=X8 = X10=X12 =XF = Xd’’ = 0,156

5 , 117

100 183 , 0

= S

S

dmF cb

Ngắn mạch tại N 1

N1

3

2 1

F4 F3

F2 F1

7

6 4

11

8

13

0.05 0.038

0.156

0,084

0.156

0.084

0.156

0.082

0.046 0.082

0.046

5 0.156

Biến đổi sơ đồ

0.088 0,023

0.12 0.119

17 HT

19

F1,2

X17 = X1 + X2 = 0.05+0,038 = 0.088

Do tính chất đối xứng nên ta có :

X19 = X3 // X6 =

2

046 , 0

= 0.023

X20 = (X4 + X5 ) // ( X8 + X7 ) = 0,0822+0,156=0.119

X21 = (X11 nt X12 ) // ( X9 nt X10 ) =

2

156 , 0 + 084 , 0

=0.12 Như vậy ta có sơ đồ đơn giản như sau:

0.088 0.083

F1,2,3,4 HT

X23 = X19 + (X20 // X21 ) = 0.023+00,119,119+. 0.012,12= 0.083 Điện kháng tính toán:

52 ,3

= 100

4000 088 ,0

= S

S X

=

X

cb

HT 17 1

tt

39 ,0

= 100

470 083 ,0

= S

S X

=

X

cb

4 ,3 ,2 ,1

F 23 2

tt

Do Xtt1 > 3 nên coi như điểm ngắn mạch xa

220 3

4000

52 ,3

1

= I X

đm 1 tt tđ

Với Xtt2 =0.39 tra bảng ta tìm được :

5 , 2

= ) 0 (

I*N2 Tính dòng về đơn vị kA:

kA 08 , 3

= 220 3

470 5 , 2

= I ).

0 ( I

= ) 0 (

I N 2 *N 2 Σđm

Vậy giá trị dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch:

IN (0) = IN1+IN2(0) = 2.98 + 3.08 = 6.06 kA

· Tính dòng Ixk

kA 43 , 15

= 06 ,6 8 ,1 2

= I′′

K 2

=

Ngắn mạch tại N 2

Sơ đồ tưương đưương :

3

2 1

F4 F3

F2 F1

7

6 4

N2

11

8

13

0.05 0.038

0.156

0,084

0.156

0.084

0.156

0.082

0.046 0.082

0.046

5 0.156

Biến đổi sơ đồ

Tương tự như ngắn mạch tại N1 ta có sơ đồ:

0.088 0,023

0.12 0.119

17 HT

19

F1,2

Như vậy ta có sơ đồ đơn giản như sau:

0.111 0.06

F1,2,3,4 HT

Điện kháng tính toán:

44 ,4

= 100

4000 111 ,0

= S

S X

=

X

cb

HT 26 1

tt

28 ,0

= 100

470 06 ,0

= S

S X

=

X

cb

4 ,3 ,2 ,1

F 27 2

tt

Do Xtt1 > 3 nên coi như điểm ngắn mạch xa

115 3

4000

44 ,4

1

= I X

đm 1 tt tđ

Với Xtt2 =0.28 tra bảng ta tìm được :

8 , 3

= ) 0 (

I*N2 Tính dòng về đơn vị kA:

kA 37 , 9

= 110 3

470 8 , 3

= I ).

0 ( I

= ) 0 (

I N 2 *N 2 Σđm

Vậy giá trị dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch:

IN (0) = IN1+IN2(0) = 4.52 + 9.37 = 13.89 kA

· Tính dòng Ixk

kA 36 , 35

= 89 , 13 8 ,1 2

= I′′

K 2

=

Tính ngắn mạch tại điểm N 3

3

2 1

F4 F3

F2

7

6 4

11

8

13

10

N3

12

0.05 0.038

0.156

0,084

0.156

0.084

0.156

0.082

0.046 0.082

0.046

Biến đổi sơ đồ thành:

0.088 0,023

0.08 0,082

17 HT

19

N3

F3,4,2

Trong đó:

X28= ( X11+X12)//(X7+X8)//(X9+X10)

= X21//(X7+X8)

238 , 0 + 12 , 0

238 , 0 12 , 0

X26= X17 + X19=0.088+0.023 = 0.111

0.111 26

28 0.08 F2,3,4

HT

0,082 4

Biến đổi sao ( X28 X26 X4 ) thành tam giác thiếu ( X30 X31 ) ta có:

X30 = X26 +X4 +

X

X X

28

4 26

= 0.111 + 0.082 + 0,1110,.080,082= 0.307

X31 = X28 +X4 +

X

X X

26

4 28

= 0.08 + 0.082 + 0,080,111.0,082= 0.221 Như vậy ta có sơ đồ đơn giản như sau:

0.307 0.221

F2,3,4 HT

Điện kháng tính toán:

28 , 12

= 100

4000 307 ,0

= S

S X

=

X

cb

HT 30 1

779 ,0

= 100

5,

352 221 ,0

= S

S X

=

X

cb

4 ,3 , 2

F 31 2

tt

Do Xtt1 > 3 nên coi như điểm ngắn mạch xa

5, 10 3

4000

28 , 12

1

= I X

đm 1 tt tđ

Với Xtt2 = 0.779 tra bảng ta tìm được : I*N2( 0 ) = ,1 2

Tính dòng về đơn vị kA:

kA 259 23

= 5 , 10 3

5 , 352 2 , 1

= I ).

0 ( I

= ) 0 (

IN2 *N2 Σđm

Vậy giá trị dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch:

IN (0) = IN1+IN2(0) = 17.91+23.259 = 41.169 kA

· Tính dòng Ixk

kA 799 104

= 169 41 8 ,1 2

= I′′

K 2

=

ixk xk N

Ngắn mạch tại N 3 ’

0.156 5

F1

N3'

100

5,

117 156 ,0

= S

S X

=

X

cb

1

F 5 tt Với Xtt = 0.159 tra bảng ta tìm được : I*N( 0 ) = 5 , 6

Tính dòng về đơn vị kA:

kA 181 , 36

= 5 , 10 3

5 , 117 6 , 5

= I ).

0 ( I

= ) 0 (

I N *N 2 đmΣ

· Tính dòng ixk

kA 73 , 97

= 181 , 36 91 ,1 2

= I′′

K 2

=

Ta thấy I N 3 > I N 3 ' ® Dùng dòng I N 3 để chọn khí cụ điện và dây dẫn

Ngắn mạch tại N4:

IN4( 0 ) = IN3( 0 ) +IN3’ (0) = 41,196+36,181 = 77,377 kA Dòng xung kích : ixk4 = ixk3 +ixk3’ = 104.799+97.73 = 202.529 kA

Bảng kết quả tính toán ngắn mạch của phương án I :

Dòng NM Điểm NM

I’’ ( kA ) Ixk( kA )

N3’ 36.181 97.73