Chng 9: Chọn dây dẫn và xác định tổn thất công suất, tổn thất điện năng trong mạng điện - Chọn cáp cao áp từ TBATT về các TBAPX: Cáp cao áp đ-ợc chọn theo mật độ kinh tế của dòng điện j kt . Đối với nhà máy chế tạo máy bơm nông nghiệp làm việc 2 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất T max = 4500 h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 5 ( trang 294, TL1 ), tìm đ-ợc j kt = 3,1 A/mm 2 Tiết diện kinh tế của cáp: F kt = max kt I j 2 mm (3 - 9) Các cáp từ TBATT về TBAPX đều là cáp lộ kép nên: I max = ttpx dm S 2. 3.U A (3 - 10) Dựa vào trị số F kt tính ra đ-ợc, tra bảng lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: k hc . I cp I sc (3 - 11) Trong đó: I sc dòng điện khi xảy ra sự cố đứt một cáp, I sc = 2. I max k hc = k 1 .k 2 k 1 - hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ, k 1 = 1 k 2 hệ số hiệu chỉnh về số dây cáp đặt trong một rãnh, các rãnh đều đặt 2 cáp, khoảng cách giữa các sợi cáp là 300 mm. Theo PL4.22 (TL1) có k 2 = 0,93. Vì chiều dài từ TBATT đến TBAPX ngắn nên tổn thất điện áp nhỏ ta có thể bỏ qua không cần kiểm tra lại theo điều kiện cp U . + Chọn cáp từ TBATT đến B 1 : I max = ttpx dm S 2. 3.U 2038,85 59 2. 3.10 A Tiết diện kinh tế của cáp: F kt = max kt I j 59 19 3,1 2 mm Tra PL 4.34 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm 2 , cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XPLE đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp =110 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I cp = 0,93.110 = 102,3 A < I sc = 118 A Cáp đã chọn không thoả mãn điều kiện phát nóng nên phải tăng tiết diện cáp. Chọn cáp có tiết diện F = 25 mm 2 có I cp = 140 A Kiểm tra lại theo điều kiện phát nóng: 0,93.I cp = 0,93.140 = 130,2 A > I sc = 118 A Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA 2XPLE ( 3 25 ) + Chọn cáp từ TBATT đến B 2 : I max = ttpx dm S 2. 3.U 1484,7 43 2. 3.10 A Tiết diện kinh tế của cáp: F kt = max kt I j 43 14 3,1 2 mm Tra PL 4.34 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm 2 , cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XPLE đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I cp = 0,93.110 = 102,3 A > I sc = 2.43 = 86 A Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA 2XPLE ( 3 16 ) + Chọn cáp từ TBATT đến B 3 : I max = ttpx dm S 2. 3.U 1108,92 32 2. 3.10 A Tiết diện kinh tế của cáp: F kt = max kt I j 32 10,3 3,1 2 mm Tra PL 4.34 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm 2 , cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XPLE đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp =110 A. Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I cp = 0,93.110 = 102,3 A > I sc = 2.32 = 64 A Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA 2XPLE ( 3 16 ) + Chọn cáp từ TBATT đến B 4 : I max = ttpx dm S 2. 3.U 944,89 27,3 2. 3.10 A Tiết diện kinh tế của cáp: F kt = max kt I j 27,3 8,8 3,1 2 mm Tra PL 4.34 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm 2 , cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XPLE đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I cp = 0,93.110 = 102,3 A > I sc = 2.27,3 = 54,6 A Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA 2XPLE ( 3 16 ) + Chọn cáp từ TBATT đến B 5 : I max = ttpx dm S 2. 3.U 899 26 2. 3.10 A Tiết diện kinh tế của cáp: F kt = max kt I j 26 8, 4 3,1 2 mm Tra PL 4.34 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm 2 , cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XPLE đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I cp = 0,93.110 = 102,3 A > I sc = 2.26 = 52 A Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA 2XPLE ( 3 16 ) + Chọn cáp từ TBATT đến B 6 : I max = ttpx dm S 2. 3.U 352,64 10,2 2. 3.10 A Tiết diện kinh tế của cáp: F kt = max kt I j 10,2 3,3 3,1 2 mm Tra PL 4.34 (TL1), lựa chọn tiết diện tiêu chuẩn cáp gần nhất F = 16 mm 2 , cáp đồng 3 lõi 10 kV cách điện XPLE đai thép, vỏ PVC do hãng FURUKAWA (Nhật) chế tạo có I cp = 110 A Kiểm tra tiết diện cáp đã chọn theo điều kiện phát nóng: 0,93.I cp = 0,93.110 = 102,3 A > I sc = 2.10,2 = 20,4 A Vậy chọn cáp XPLE của FURUKAWA 2XPLE ( 3 16 ) - Chọn cáp hạ áp từ TBAPX đến các phân x-ởng: Ta chỉ xét đến các đoạn cáp khác nhau giữa các ph-ơng án, các đoạn giống nhau bỏ qua, không xét tới trong quá trình so sánh kinh tế giữa các ph-ơng án. Cụ thể với ph-ơng án I, ta ch cần chọn cáp từ trạm biến áp B 1 đến phân x-ởng nén khí và đoạn cáp từ trạm biến áp B 6 đến bộ phận hành chính và x-ởng thiết kế. Cáp hạ áp đ-ợc chọn theo điều kiện phát nóng cho phép. Đoạn đ-ờng cáp ở đây cũng rất ngắn, tổn thất điện áp không đáng kể nên có thể bỏ qua, không cần kiểm tra lại theo điều kiện cp U . + Chọn cáp từ trạm biến áp B 1 đến phân x-ởng nén khí: Phân x-ởng nén khí đ-ợc xếp vào hộ tiêu thụ loại I nên dùng cáp lộ kép để cung cấp điện: I max = ttpx dm S 2. 3.U = 610,85 464 2. 3.0,38 A Trong rãnh có 2 cáp nên k 2 = 0,93 Điều kiện chọn cáp: 0,93.I cp I sc = 2.I max = 2.464 = 928 A Chọn cáp đồng hạ áp 1 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có tiết diện (1 630) mm 2 với I cp = 1088 A 0,93.1088 = 1011,84 A > 928 A + Chọn cáp từ trạm biến áp B 6 đến bộ phận hành chính và x-ởng thiết kế: Bộ phận hành chính và x-ởng thiết kế đ-ợc xếp vào hộ tiêu thụ loại III nên chỉ cần dung cáp đơn để cung cấp điện cho phân x-ởng: I max = ttpx dm S 3.U = 75,08 114 3.0,38 A Trong rãnh đặt 1 cáp nên k 2 = 1 Điều kiện chọn cáp: I cp I max Chọn cáp đồng hạ áp 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS chế tạo có tiết diện (3 35 + 25) mm 2 với I cp = 158 A Tổng hợp kết quả chọn cáp của ph-ơng án I đ-ợc ghi trong bảng: Bảng 3.4 Kết quả chọn cáp cao áp và hạ áp của ph-ơng án I: Đ-ờng cáp F (mm 2 ) l (m) r 0 ( /km) R ( ) đơn giá lộ đơn (10 3 đ/m) Thành tiền (10 3 đ) TBATT-B 1 3 25 50 0,727 0,02 75 7500 TBATT-B 2 3 16 35 1,15 0,02 48 3360 TBATT-B 3 3 16 210 1,15 0,12 48 20160 TBATT-B 4 3 16 80 1,15 0,046 48 7680 TBATT-B 5 3 16 170 1,15 0,1 48 16320 TBATT-B 6 3 16 100 1,15 0,06 48 9600 B 1 - 4 1 630 75 0,0283 0,001 560 84000 B 6 - 9 3 35+25 150 0,524 0,08 56 8400 Tổng vốn đầu t- cho đ-ờng dây: K D = 157020.10 3 đ - Xác định tổn thất công suất tác dụng trên các đ-ờng dây: Tổn thất công suất tác dụng trên các đ-ờng dây đ-ợc tính theo công thức: 2 ttpx 3 2 dm S P .R.10 kW U Trong đó: R- Điện trở đ-ờng dây 0 1 R .r .l n n số đ-ờng dây đi song song. Tổn thất P trên đoạn cáp TBATT B 1 : 2 2 ttpx 3 -3 2 2 dm S 2038,85 P .R.10 = .0,02.10 =0,83 U 10 kW Các đ-ờng dây khác cũng đ-ợc tính t-ơng tự, kết quả cho trong bảng 3.5. Bảng 3.5 Tổn thất công suất tác dụng trên các đ-ờng dây của ph-ơng án I. đ-ờng cáp F (mm 2 ) l (m) r 0 ( /km) R ( ) S tt (kVA) P (kW) TBATT- B 1 3 25 50 0,727 0,02 2038,85 0,83 TBATT- B 2 3 16 35 1,15 0,02 1484,7 0,44 TBATT- B 3 3 16 210 1,15 0,12 1108,92 1,48 TBATT- B 4 3 16 80 1,15 0,046 944,89 0,41 TBATT- B 5 3 16 170 1,15 0,1 899 0,81 TBATT- B 6 3 16 100 1,15 0,06 352,64 0,075 B 1 - 4 1 630 75 0,0283 0,001 610,85 2,58 B 6 - 9 3 35+25 150 0,524 0,08 75,08 2,82 Tổng tổn thất công suất tác dụng trên dây dẫn P =9,445 kW Xác định tổn thất điện năng trên các đ-ờng dây: D D A P . kWh Trong đó: - thời gian tổn thất công suất lớn nhất, = 2886 h D A = 9,445. 2886 = 27258,27 kWh 3. Vốn đầu t- mua máy cắt điện trong mạng cao áp của ph-ơng án I. Đầu vào TBATT sử dụng 2 máy cắt điện cấp 35 kV, TBATT hạ điện áp từ 35 kV xuống 10 kV. Đầu ra của TBATT đặt 2 máy cắt điện cấp 10 kV và 1 máy cắt phân đoạn thanh góp 10 kV. TBATT cung cấp điện cho 6 TBAPX, với mỗi trạm có 2 máy biến áp nhận điện trực tiếp từ 2 phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện cấp 10 kV ở đầu đ-ờng cáp. Vậy trong mạng cao áp của nhà máy ta sử dụng tất cả 2 máy cắt điện cấp 35 kV và 15 máy cắt điện cấp 10 kV Vốn đầu t- mua máy cắt điện trong mạng cao áp của ph-ơng án I: K MC1 = 2.K MC35 + 15.K MC10 = 2.160.10 6 + 15.120.10 6 = 2120.10 6 (đ) 4. Chi phí tính toán của ph-ơng án I: Khi tính toán vốn đầu t- xây dựng mạng điện ở đây chỉ xét đến giá thành các loại cáp, máy biến áp và máy cắt khác nhau giữa các ph-ơng án ( K = K B + K D + K MC1 ), những phần giống nhau đã đ-ợc bỏ qua không xét tới. Tổn thất điện năng trong các ph-ơng án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các trạm biến áp và đ-ờng dây: B D A A A Chi phí tính toán hàng năm của ph-ơng án I: Vốn đầu t-: Z = ( a vh + a tc ).K + 3.I 2 max .R. .c Hay Z = ( a vh + a tc ).K + A.c Trong đó: I max - dòng điện lớn nhất chạy qua thiết bị K- vốn đầu t- cho trạm BA và đ-ờng dây R- điện trở của thiết bị - thời gian tổn thất công suất lớn nhất, = 2886 h. a vh - hệ số vận hành, a vh = 0,1 a tc - hệ số tiêu chuẩn, a tc = 0,2 c - giá tiền 1 kWh điện năng, c = 1000 đ/kWh . A - tổng tổn thất điện năng trong TBA và trên đ-ờng dây Tổn thất điện năng trong các ph-ơng án bao gồm tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đ-ờng dây: A = A B + A D . Chi phí tính toán Z 1 của ph-ơng án I : Vốn đầu t-: K 1 = K B + K D + K MC1 = (1840 + 157,02 + 2120).10 6 = 4117,02.10 6 đ Tổng tổn thất điện năng trong các TBA và đ-ờng dây: A 1 = A B + A D = 696269,3 + 27258,27 = 723527,57 kWh Chi phí tính toán: Z 1 = (a vh + a tc ).K 1 + c. A 1 trong đó a vh =0,1 , a tc = 1/T tc =1/5 =0,2 = ( 0,1 + 0,2). 4117,02.10 6 + 1000 . 723527,57 = 1958,834.10 6 đồng 3.3.2 Ph-ơng án II: Ph-ơng án sử dụng trạm biến áp trung tâm ( TBATT ) nhận điện từ hệ thống về, hạ xuống điện áp 10 kV sau đó cung cấp cho các trạm biến áp phân x-ởng ( TBAPX ) B 1 , B 2 , B 3 , B 4 , B 5 hạ điện áp từ 10 kV xuống 0,4 kV để cung cấp điện cho các phân x-ởng. Hình 3.3 Sơ đồ ph-ơng án II . TBATT cung cấp điện cho 6 TBAPX, với mỗi trạm có 2 máy biến áp nhận điện trực tiếp từ 2 phân đoạn thanh góp qua máy cắt điện cấp 10 kV ở đầu đ-ờng cáp. Vậy trong mạng cao áp của nhà máy ta. mua máy cắt điện trong mạng cao áp của ph-ơng án I. Đầu vào TBATT sử dụng 2 máy cắt điện cấp 35 kV, TBATT hạ điện áp từ 35 kV xuống 10 kV. Đầu ra của TBATT đặt 2 máy cắt điện cấp 10 kV và 1 máy. điện j kt . Đối với nhà máy chế tạo máy bơm nông nghiệp làm việc 2 ca, thời gian sử dụng công suất lớn nhất T max = 4500 h, sử dụng cáp lõi đồng, tra bảng 5 ( trang 294 , TL1 ), tìm đ-ợc j kt