Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломный проект

Разработка районной сети электроэнергии

Введение

мощность напряжение подстанция энергосистема

Настоящий проект электрических сетей предусматривает выполнение связей между приемными пунктами и источниками электроэнергии. Оптимальный проект соответствует наименьшим затратам при строительстве и монтаже электрических сооружений и устройств, наибольшим удобствам и надежности при эксплуатации, обеспечивает питание потребителей электроэнергией надлежащего качества при приемлемых эксплуатационных издержках.

При проектировании электрической сети применяется стандартное оборудование, материалы, унифицированные конструкции опор и фундаментов. Проектирование выполняется в одну стадию, если проектная стоимость электрической сети невелика (технорабочий проект). При большей стоимости, что соответствует нашему случаю, проектирование выполняем в две стадии (технический проект и рабочие чертежи).

При учебном проектировании (в нашем случае) целью является получение навыков проведения проектных работ. Отрабатывались методы проектирования, рассматривались разные подходы к обоснованию основных проектных решений. Технические решения при проектировании принимались достаточно обосновано. Экономические стоимостные оценки в условиях рынка изменяются в широких пределах, поэтому в данной работе воспользовались экономическими оценками уже известного конкретного года, например, 1996.

Проектные материалы (пояснительная записка, чертежи, сводные сметы, сводки затрат) имеют минимальный необходимый объем без повторений в различных частях и составлены достаточно четко с тем, чтобы пользование ими не вызывало затруднений. Титульные листы проекта и задания выполнены в соответствии со стандартом СТП 2.201-87.

1. Баланс мощности в проектируемой сети, расчёт мощности компенсирующих устройств

Передача энергии по электрической сети осуществляется электромагнитными волнами практически мгновенно, чем и объясняется одновременность производства и потребления электроэнергии. Поэтому в установившемся режиме работы электросистемы в каждый момент времени электростанции должны выдавать мощность, равную мощности потребителей и потерям в элементах сети. Следовательно, должен иметь место баланс выдаваемой и потребляемой мощности. Баланс составляется раздельно для активной и для реактивной мощности.

Потребление активной мощности в проектируемой сети рассматриваем для периода наибольших нагрузок. Эту величину активной мощности складываем из нагрузок в заданных пунктах потребления электроэнергии и потерь мощности в линиях и трансформаторах сети.Установленная мощность генераторов питающей электросистемы обеспечивает потребности проектируемой районной сети в активной мощности во всех режимах работы.

Компенсация реактивной мощности оказывает влияние на величину полных нагрузок подстанций и выбор мощности трансформаторов, на сечении проводов линий, на потери напряжения, мощности и энергии в сети.

Все потребители электроэнергии, наряду с потреблением активной мощности Р потребляют и реактивную мощность Q. Коэффициент мощности cos ц является недостаточно показательным при оценке потребляемой реактивной мощности, так как при значениях cos ц, близких к единице, потребляемая реактивная мощность еще достаточно велика. Более показательным является коэффициент реактивной мощностиtg ц = Q/P. При решении вопросов, связанных со снижением потерь в электрических сетях, пользуемся непосредственно значениями реактивной мощности.

Потребителями реактивной мощности являются приемники электроэнергии, которые по принципу своего действия используют переменное магнитное поле - асинхронные двигатели, дуговые и индукционные печи, сварочные установки, выпрямители и другие, а также такие устройства как: электропередачи - трансформаторы, линии электропередач, реакторы.

Источниками реактивной мощности являются: генераторы электростанций, протяженные воздушные и кабельные линии, синхронные компенсаторы, электродвигатели, батареи шунтовых (статических) конденсаторов, источники реактивной мощности.

Передача реактивной мощности от генераторов электростанции к потребителям сопряжена с дополнительными потерями активной мощности в устройствах электрической сети на участке генератор-потребитель. Снижение дополнительных потерь активной мощности достигается путем разгрузки электрической сети с помощью компенсирующих устройств, установленных у потребителя. Выбираем компенсирующие устройства и элементы питающих и распределительных сетей с учетом снижения токовых нагрузок от действия компенсации.

В настоящем проекте при выборе мощности компенсирующих устройств используем упрощенный подход.

При выборе компенсирующих устройств, устанавливаемых в распределительных сетях приемных подстанций, исходными являются следующие данные:

Рассчитываем активные и реактивные нагрузки потребителей напряжением 10 кВ (в нашем случае) в часы наибольшей (Р_макс, Q_макс)и наименьшей (Р_мин, Q_мин) нагрузки энергосистемы

Q_макс = Р_макс · tg ц_i;

Q_мин = Р_мин · tg ц_i.

где tg ц_i определяется по cos ц_i, величина которого указана в задании; Р_мин и Q_мин принимаются в доле от Р_макс и Q_макс согласно заданной нагрузке, в 0,67 о. е.

При расчёте реактивных нагрузок для подстанции в точке “а»

Q_макс = Р_макс · tg ц = 20 · 0.52= 10,4 МВАр;

Q_мин = Q_макс· 0,67 = 10,4 ·0,67 = 6,97 МВАр.

Энергосистемой задаются входные величины реактивной мощности Q_змакс и Q_змин, которые будут переданы из сети энергосистемы в режимах наибольшей и наименьшей активной нагрузки в сеть проектируемого приемного пункта.

tg ц_э принимаем равным 0,3

Величины Q_змакс и Q_змин определяем по максимальной Р_макс и минимальной Р_мин активным нагрузкам и заданному значению tg ц_э.

Q_эмакс = Р_макс · tg ц_э =20· 0,3 = 6 МВАр;

Q_эмин = Р_мин · tg ц_э = 13,4 · 0,3 = 4,02 МВАр.

Необходимая мощность компенсирующих устройств приемной подстанции “а» с учетом резерва, в послеаварийном режиме - увеличение на 15%:

Q_кумакс=1,15 ·Q_макс-Q_эмакс= 1,15 ·10,4 - 6 = 5,96 МВАр.

Мощность нерегулируемой части (постоянно включенной) компенсирующей установки определяем по формуле

Q_кумин= Q_мин - Q_эмин = 6.97 - 4,02 = 2,95 МВАр

Аналогичным образом ведём расчёт для каждой приёмной подстанции схемы и результаты заносим в таблицу 1.

мощность напряжение подстанция энергосистема

Таблица 1

Показатель	Приёмная подстанция
	а	б	в	д	е
Рмакс	20	18	27	18	26
cos цi	0,89	0,87	0,79	0,86	0,85
tg цi	0,52	0,56	0,78	0,59	0,62
Рмин	13,4	12,1	18,1	12,1	17,42
Qмакс	10,4	10,1	21,1	10,62	16,12
Qмин	6,97	6,77	14,14	7,12	10,8
Qзмакс	6	5,4	8,1	5,4	7,8
Qзмин	4,02	3,63	5,43	3,63	5,23
Qкумакс	5,96	6,22	16,17	6,81	10,74
Qкумин	2,95	3,14	8,71	6,99	5,57
Si	20+10,4i	18+10,1i	27+21,1i	18+10,62i	26+16,12i

По величинеQ_кумакс для каждой подстанции выбираем тип конденсаторной батареи, общую мощность, расчетную стоимость.

Для “а»

Конденсаторная батарея КСА-0,66-20, мощность МВАр, стоимостью 57 тыс. руб.. Постоянно включенная часть компенсационной установки (выбираем по Q_кумин), мощностью 5,3 МВАр.

Для “б»

Конденсаторная батарея КСА-0,66-20, мощность МВАр, общей стоимостью 57 тыс. руб.. Постоянно включенная часть компенсационной установки (выбираем по Q_кумин) мощностью 5,3МВАр.

Для “в»

Конденсаторная батарея КСА-0,66-20, мощность МВАр, общей стоимостью 96 тыс. руб.. Постоянно включенная часть компенсационной установки (выбираем по Q_кумин), мощностью 10,6 МВАр.

Для “д»

Конденсаторная батарея КСА-0,66-20, мощность МВАр, общая мощность 5,3МВАр, стоимостью 57 тыс. руб.. Постоянно включенная часть компенсационной установки (выбираем по Q_кумин), мощностью 5,3 МВАр.

Для “е»

Конденсаторная батарея КСА-0,66-20, мощность МВАр, общая мощность 10,6 МВАр, стоимостью 96 тыс. руб.. Постоянно включенная часть компенсационной установки (выбираем по Q_кумин), мощностью 5,3 МВАр.

Тогда распечатанная полная мощность приемного пункта “а» с учетом установленных компенсирующих устройств

МВА

где - величина реактивной мощности компенсирующего устройства реально установленного на приемной подстанции.

Аналогично считаем для остальных подстанций и вносим полученные полные мощности в таблицу 2.

Таблица 2

Показатель	Пункт, приёмная подстанция
	а	б	в	д	е
	20+4,44i	18+3,88i	27+4,94i	18+3,81i	26+5,38i

2. Совместный выбор схемы, номинального напряжения, номинальных параметров линий и трансформаторов проектируемой сети

Схема соединений линий сети находится в тесной технико-экономической взаимозависимости от номинального напряжения сети. Часто изменение основной схемы сети влечет за собой необходимость изменения номинального напряжения сети. Возможна и обратная зависимость номинального напряжения от схемы соединения линии сети. Следовательно, выбор схемы сети и ее номинального напряжения желательно производить совместно. Однако в практике проектирования и реконструкции сети, либо привязки новой сети к существующим сетям, может оказаться ограниченным выбор номинального напряжения в силу наличия определенных номинальных напряжений в действующих электрических сетях.

Совместный выбор схемы соединений линий сети и ее номинального напряжения начинаем с создания ряда технически осуществимых вариантов сети с последующим их технико-экономическим сопоставлением по методу приведенных затрат.

Создаём варианты, которые подчиняются следующим определенным логическим требованиям:

- передача электроэнергии от источника питания сети до приемных подстанций должна осуществляться по возможно кратчайшему пути;

- на приемных подстанциях применяются упрощенные схемы ОРУ без выключателей;

- электроснабжение подстанций, в которых есть потребители 1 категории, должно осуществляться не менее чем по двум линиям;

- выключатели устанавливаются только в начале линии у источника питания;

- длина трассы линии увеличивается на 10% из - за неровностей рельефа, и обхода естественных и искусственных препятствий. Для каждого участка трассы определяем её длину по плану с учётом масштаба

,

где - длина трассы линии на плане в см, М - масштаб линий, указанный в задании, 9 км/см;

2.1 Расчёт длин трасс и линий электропередач

Суммарная длина трасс:

где l_Ti - длина трассы любой линии (одно и двухцепной), км;

Суммарная длина линии с учётом числа цепей в линии:

где - длина трассы одноцепной линии, км; - длина трассы двухцепной линии, км.

Общее число выключателей при условии установки одного выключателя в начале линии n^в=9 шт.

В дальнейшем усложняем схемы за счет выполнения сети в виде магистральной или магистрально-радиальной схемы. В этих схемах избегаем линий, в которых потоки мощности направлены обратно к источнику. Надо иметь в виду, что ответвления от линии производится глухим присоединением без коммутационных аппаратов. К каждой магистральной линии возможно присоединение не более трех приемных пунктов во избежание перегрузки головных участков магистрали.

Рассчитываем аналогичным образом для шести остальных схем соединений и полученные данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3

Показатель	Номер варианта соединения
	1	2	3	4	5	5
nв, шт	9	8	6	4	4	6
, км	270.27	269.33	260.83	245.73	236.26	216.41
, км	474,4	484.79	467.79	459.33	418.65	386

Для каждого из оставшихся вариантов определяем потокораспределение мощностей по линиям, упрощенно, без учета потерь мощности в линиях схемы и трансформаторах.

Для выяснения, какому из номинальных напряжений (35, 110, 220 кВ) соответствует предложенный вариант схемы - сети проводим пробный расчет сечений проводов линий, причем наиболее загруженную линию при напряжении 35 кВ, а наименее загруженную - при 220 кВ. Если сечение линии на напряжении 35 кВ получится значительно больше рекомендованного (АС-35…АС-150), а для линии напряжением 220 кВ значительно меньше рекомендованного (АС-240…АС-400), то эти варианты на напряжениях 35 и 220 кВ в дальнейшем не рассматриваем.

Расчёты ведём по формулам

;

,

где S'_j - полная мощность протекающая по одной линии в данном направлении или по одной цепи двухцепной линии, кВА; j_эк =1 А/мм²- экономическая плотность тока. Находится из таблиц ПУЭ.

Для схемы №5

мм² >150 мм²

мм² <240 мм²

Для схемы №6

мм² >150 мм²

мм² <240 мм²

Исходя из полученных результатов и поставленных условий можно сделать вывод, что линии на напряжение 35 кВ и 220 кВ в наших схемах соединения не подходят. Поэтому считаем на номинальное напряжение 110 кВ.

Выбор сечений линий на напряжение 110 кВ проводим полностью. Рекомендованные сечения линий 110 кВ - это АС-70…АС-300. Если расчетное сечение < 70мм², то его увеличиваем до АС-70. Если же расчетное сечение > 300мм² - принимаем другое схемное решение, увеличиваем число цепей линии или отказываемся от предложенного варианта.

Сечение проводов линии:

где S'_j - полная мощность, протекающая по одноцепной линии или по одной цепи двухцепной линии, МВА; U_н =110 кВ- номинальное напряжение сети; j_эк =1 А/мм²- экономическая плотность тока, А/мм². Находится из таблиц ПУЭ.

Рассчитываем сечения проводов для всех оставшихся вариантов и заносим результаты в таблицы.Сечение округляем до стандартного и выбираем марки проводов по [1]. Технические характеристики приводятся в [1].

Для схемы №5

мм², марка провода АС-185,(r₀=0,170; x₀=0,409)

мм², марка провода АС-70,(r₀=0,460; x₀=0,440)

мм², марка провода АС-150,(r₀=0,210; x₀=0,416)

мм², марка провода АС-70,(r₀=0,460; x₀=0,440)

мм², марка провода АС-95,(r₀=0,330; x₀=0,429)

мм², марка провода АС-185,(r₀=0,170; x₀=0,409)

мм², марка провода АС-95,(r₀=0,330; x₀=0,429)

мм², марка провода АС-120,(r₀=0,270; x₀=0,423)

Для схемы №6

мм², марка провода АС-70,(r₀=0,460; x₀=0,440)

мм², марка провода АС-95,(r₀=0,330; x₀=0,429)

мм², марка провода АС-240,(r₀=0,130; x₀=0,390)

мм², марка провода АС-120,(r₀=0,270; x₀=0,423)

мм², марка провода АС-95,(r₀=0,330; x₀=0,429)

Дальнейшее технико-экономическое сравнение вариантов производим в два этапа.

На первом этапе сравниваем варианты по потерям напряжения. Лучшими считаются варианты, у которых окажутся меньшие потери напряжения от источника питания до наиболее удаленного приемного пункта. Потери напряжения в j - той линии определяем по формуле:

где l_j - длина линии, км; P_j, Q_j - активная (МВт) и реактивная (МВАр) мощности, протекающие по линии; r_oj, x_oj - погонное активное (Ом/км) и реактивное (Ом/км) сопротивление линии (взятое из [1]).

При нескольких последовательно соединенных линиях определяем суммарные потери напряжения на участке «источник питания - наиболее удаленный приемный пункт». Вариант считается пригодным для дальнейшего рассмотрения, если наибольшие потери напряжения будут не более 15% (16,5 кВ) в нормальном и 20% (22 кВ) в послеаварийном режимах работы сети.

Для схемы №5

кВ

кВ

кВ

кВ

кВ

Послеаварийным режимом, считаем тот при котором у двухцепной линии одна из цепей выходит из строя. Вследствие этого, сопротивление линии и потери напряжения увеличиваются в 2 раза.

кВ <22 кВ

кВ <22 кВ

кВ <22 кВ

Для схемы №6

кВ

кВ

кВ

кВ

кВ

кВ

кВ <22 кВ

Сравнивая полученные результаты сдопустимыми потерями напряжения при нормальной работе и послеаварийной, делаем вывод, что при всех двух вариантах потери в линии по напряжению являются приемлемыми.

На втором этапе производим технико-экономическое сравнение оставшихся 2 вариантов схемы сети и номинального напряжения по приведенным затратам. Для технико-экономического сопоставления каждый вариант сети должен быть тщательно разработан с выбором схем подстанций, с расчетом потерь напряжения, мощности и электроэнергии, с определением параметров линии, трансформаторов и т.п.

2.2 Выбор мощности трансформаторов приёмных подстанций

Исходя из условия надежности электроснабжения потребителей 1 категории, на подстанциях принимаем к установке по два трансформатора, мощность каждого определяем приближенно с учетом 40%-ной перегрузки при отключении одного из них. Полученную мощность округляем до ближайшей номинальной мощности трансформатора, указанной в [2], где также приведены типы, каталожные и расчетные данные серийно выпускаемых трансформаторов.

где S'_i - полная мощность подстанции за минусом мощности компенсирующих устройств, МВА. Данные берём из таблицы 1.2

Подстанция “а»

МВА

Выбираем два трёхфазных, двухобмоточных трансформатора. Типа ТДН 16000/110, мощностью 16000 кВА, с РПН, две секции шин. Общая стоимость 138 тыс. руб.

Подстанция “б»

МВА

Выбираем два трёхфазных, двухобмоточных трансформатора. Типа ТДН 16000/110. Каждый из них мощностью по 16000 кВА, с РПН, две секции. Общая стоимость 138 тыс. руб.

Подстанция “в»

МВА

Выбираем два трёхфазных, двухобмоточных трансформатора. Типа ТДН 16000/110. Каждый из них мощностью по 16000 кВА, с РПН, две секции. Общая стоимость 138 тыс. руб.

Подстанция “д»

МВА

Выбираем два трёхфазных, двухобмоточных трансформатора. Типа ТДН 16000/110, мощностью 16000 кВА, с РПН, две секции шин. Общая стоимость 138 тыс. руб.

Подстанция “е»

 МВА

Выбираем два трёхфазных, двухобмоточных трансформатора. Типа ТДН 16000/110. Каждый из них мощностью по 16000 кВА, с РПН, две секции. Общая стоимость 138 тыс. руб.

2.3 Выбор другого оборудования подстанций

На стороне низшего напряжения подстанций принимаем одиночные секционированные системы сборных шин, причем в случае установки двух двухобмоточных трансформаторов берём две секции шин, для трансформаторов с расщепленными обмотками низшего напряжения - четыре, по одной секции на каждую половину обмотки.

Число отходящих от этих секций фидеров принимаем исходя из средней нагрузки фидеров:

S_ф = 3 МВА, при номинальном напряжение U_ном = 10 кВ.

Тогда количество выключателей на стороне низшего напряжения подстанции

п_вн = п_вф + п_вс + п_вр + п_вку + п_вв

где п_вф - число фидерных выключателей; п_вфi = S_i/3, S_i - полная мощность подстанции, МВА; п_вр - число резервных выключателей, равное числу секций; п_вс - число секционных включателей, равное числу секций, деленному на два; п_вку - число выключателей для подключения батарей конденсаторов, равное количеству конденсаторных установок; п_вв - число вводных выключателей, равное количеству обмоток трансформаторов

Подстанции“а»

шт

п_вр = п_секций= 2 шт

п_вс = п_секций /2=1 шт

п_вку = п_вку =1 шт

п_вв = п_обм= 2шт

п_вн = п_вф + п_вс + п_вр + п_вку + п_вв=8+2+1+1+2=14 шт

Подстанции “б»

шт

п_вр = п_секций= 2 шт

п_вс = п_секций /2=1 шт

п_вку = п_вку =1 шт

п_вв = п_обм= 2 шт

п_вн = п_вф + п_вс + п_вр + п_вку + п_вв=7+2+1+1+2=13 шт

Подстанции “в»

шт

п_вр = п_секций= 2 шт

п_вс = п_секций /2=1 шт

п_вку = п_вку =2 шт

п_вв = п_обм= 2 шт

п_вн = п_вф + п_вс + п_вр + п_вку + п_вв=11+2+1+2+2=18 шт

Подстанции “д»

шт

п_вр = п_секций= 2 шт

п_вс = п_секций /2=1 шт

п_вку = п_вку =1 шт

п_вв = п_обм= 2 шт

п_вн = п_вф + п_вс + п_вр + п_вку + п_вв=7+2+1+1+2=13 шт

Подстанции “е»

шт

п_вр = п_секций= 2 шт

п_вс = п_секций /2=1 шт

п_вку = п_вку =2 шт

п_вв = п_обм= 2 шт

п_вн = п_вф + п_вс + п_вр + п_вку + п_вв=10+2+1+2+2=17 шт

3. Приведенные затраты электрической сети

Типы выключателей, разъединителей, отделителей и короткозамыкателей, а также их характеристики и стоимости ячеек с этими аппаратами приведены в [2] или [3].

В приведенных затратах каждого варианта в общем случае учитываем: стоимости отдельных элементов районной электрической сети (линий, ячеек выключателей, комплектов отделителей и короткозамыкателей, трансформаторов компенсирующих устройств); стоимость иного электрооборудования в данном варианте схемы; отчисления на амортизацию, текущий, капитальный ремонты и обслуживание всего электрооборудования; стоимость потерь электроэнергии в линиях, трансформаторах и компенсирующих устройствах; а также ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям при перерывах электроснабжения в тех вариантах, в которых имеются нерезервированные линии, трансформаторы.

3.1 Расчёт для схемы №5

3 = Р_н · К_? + И_? + У,

где Р_н=0,25 - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; К_? - суммарные капиталовложения в сеть, руб; И_? - суммарные годовые эксплуатационные издержки, руб; У - ущерб от перерыва электроснабжения, руб;

Капиталовложения в электрическую сеть определяются

К_?= К_л + К_п

гдеК_л - капиталовложения в линии сети; К_п - капиталовложения в подстанции.

К_л = ? К_{ол i} · l_i= К_{л_одноцепные} · К_{л_двухцепные}

К_{л_одноцепные}=? К_{ол i} · l_i= К_{ол 1-б} · l_1-б= 53.87 · 8.6=463.3 тыс. руб.

К_{л_двухцепные} =? К_{ол i} · l_i= (К_{ол Г-1} · l_Г-1)+(К_{ол 1-в} · l_1-в)+(К_{ол Г-3} · l_Г-3)+ (К_{ол 3-д} · l_3-д) + (К_{ол 3-2} · l_3-2) + +(К_{ол 2-а} · l_2-а) + (К_{ол 2-е} · l_2-е) = (16.4 · 13.23₎++(14,3 · 35,91)+(16,4·24,6)+ (13,9·39,69) + (15,5·17,01) + (13,9·21,74) + (14,3·31,2)=2697,62 тыс. руб.

К_л= К_{л_одноцепные} · К_{л_двухцепные}=463.3 +2697,62 =3160,92 тыс. руб.

где К_олi - расчетная стоимость одного километра одноцепной или двуцепной линии. Принимается из таблиц укрупненных показателей стоимости электротехнических устройств; К_{ол i}=8.6 тыс руб./км(для АС-120, одноцепнаяс железобетонными опорами, и второму району по гололёду)

К_{ол i}=13,9 тыс руб./км (для АС-70, двухцепная с железобетонными опорами, подвеской обеих цепей и второму району по гололёду); К_{ол i}=14,3 тыс руб./км(для АС-95, двухцепная с железобетонными опорами, подвеской обеих цепей и второму району по гололёду); К_{ол i}=16.4 тыс руб./км(для АС-185, двухцепная с железобетонными опорами, подвеской обеих цепей и второму району по гололёду); К_{ол i}=15.5тыс руб./км(для АС-150, двухцепная с железобетонными опорами, подвеской обеих цепей и второму району по гололёду); l_i - длина трассы одноцепной или двуцепной линии, в км;

Капиталовложения в подстанции:

К_п = К_т+К_ору+К_зру+К_ку+К_в+К_пост

Суммарная расчетная стоимость трансформаторов всех подстанций района

К_т=?К_тi ·n_i =69 ·10=690 тыс. руб.,

где К_тi - расчетная стоимость одного трансформатора данной мощности. Берется из таблиц справочников. n_i - количество трансформаторов этой мощности.

С целью упрощения все подстанции можно принять двухтрансформаторными.

Суммарная расчетная стоимость открытыхраспределительных устройств всех подстанций

К_ору = ?К_оруi · n_i =34 ·2+ 3·24 =140 тыс. руб.

где К_оруi - расчетная стоимость ОРУ (Открытого распределительного устройства) подстанций данной схемы; n_i - количество ОРУ этой схемы.

Здесь различают следующие схемы ОРУ:

- схема тупиковой подстанции с одноцепной линией К_ору =19 тыс. руб.;

- схема тупиковой подстанции с двухцепной линией К_ору =24 тыс. руб.

- схема транзитной подстанции с двухцепной линией и несколькими отходящими линиямиК_ору=34 тыс. руб

Расчетная стоимость ОРУ зависит от количества коммутационных аппаратов (разъединителей, отделителей, короткозамыкателей).

Расчетная стоимость закрытых распределительных устройств (ЗРУ)

К_зру=К_вно·(n_ф?+n_вс?+n_вв?+n_р?+n_ку?)=2,5·(43+5+10+10+7)=187.5 тыс. руб,

где К_вно =2,5 тыс. руб.- расчетная стоимость ячейки с выключателем; n_ф?, n_вс?, n_вв?, n_р?, n_ку? - количество фидерных, секционных, вводных, резервных, установок КУ выключателей в ЗРУ 10 кВ приемных подстанций.

Расчетная стоимость конденсаторных установок:

К_ку=?К_куоi · n_i =96· 2+57·3=363 тыс. руб.

где К_куоi - расчетная стоимость конденсаторной установки данной мощности; n_i - количество конденсаторных установок этой мощности.

Расчетная стоимость высоковольтных выключателей

К_в=К_вво·m_вв?=32 ·4=128 тыс. руб.

где К_вво=32 тыс. руб. - расчетная стоимость высоковольтного выключателя на 110 кВ; m_вв? = 4 шт. - количество высоковольтных выключателей в схеме.

Постоянные затраты на подстанции

К_пост=К_постi · n=130 ·5 =650 тыс. руб.

где К_пост=130 тыс. руб. - расчетные постоянные затраты на одну подстанцию, которые учитывают капиталовложения не учтенные в предыдущих разделах. Это затраты на здания, дороги, ограждения и прочее; n = 5- число подстанций в проектируемой сети

К_п = К_т+К_ору+К_зру+К_ку+К_в+К_пост =690+140+187.5+363+128+650 =2158.5тыс. руб.

К_?= К_л + К_п=3160,92+2158.5=5319,42тыс. руб.

Суммарные годовые эксплуатационные издержки

И_?=И_Л+И_П

где И_Л - годовые эксплуатационные издержки линии сети:

руб.

Здесь а_ал=0,8;а_ол=0,3; а_рл=2 - процент отчислений от капиталовложений на амортизацию, обслуживание и ремонт линии; И_П - годовые эксплуатационные издержки подстанций:

, руб.

где а_ап=3; а_оп=3; а_рп3,3 - процент отчислений от капиталовложений на амортизацию, обслуживание и ремонт подстанций. в = 0,01- стоимость одного кВт-ч потерянной электроэнергии, руб/кВт·ч;

Потери электроэнергии в линии

, кВт·ч

МВт·ч;

МВт·ч;

МВт·ч;

МВт·ч;

МВт·ч.

МВт·ч.

МВт·ч;

МВт·ч;

где часов - число часов максимальных потерь;

тыс. руб.

Потери электроэнергии в трансформаторах

, кВт·ч

где t=8760 часов - время работы трансформатора в течение года; ДР_хх - потери холостого хода в трансформаторе, кВт; ДР_кз - потери короткого замыкания при полной загрузке трансформатора, кВт; S'_i - мощность, протекающая через трансформатор, кВА; S_номТ - номинальная мощность трансформатора, кВА.

МВт·ч;

МВт·ч;

МВт·ч;

МВт·ч;

МВт·ч;

тыс. руб.

И_?=И_Л+И_П = 104.1+1891.5=1995.6тыс. руб.

Ущерб от перерыва электроснабжения

У=у_о·Р_нб·Т_нб·h, руб

где Р_нб =25000- наибольшая нагрузка отключенных потребителей, кВт; Т_нб= Т_макс =6900 ч.- число часов использования наибольшей нагрузки отключенных потребителей; у_о =0,00063- удельный ущерб, имеющий место из-за отключения потребителей, руб/кВт·ч;

Для воздушных одноцепных линий 110 кВ на каждые 100 км линии:

где m_ab =0,004- удельная повреждаемость, 1/год; t_ab =19- продолжительность аварийного ремонта, час/год.

Поэтому:

m_ав=0,0022 1/год,

t_ав=10.24 час/год

h - ожидаемая вероятность перерыва электроснабжения.

У=у_о·Р_нб·Т_нб·h=0, 63·18000·5200·2,5·10^-6=147.4 тыс.руб.

Подставим полученные результатыв формулу расчёта затрат:

3 = Р_н · К_? + И_? + У=0,25 ·5319,4+1995.6+147,4=3473тыс. руб.

Проводим аналогичный расчёт для других схем соединения

3.2 Расчёт для схемы №6

3 = Р_н · К_? + И_? + У,

где Р_н=0,25 - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; К_? - суммарные капиталовложения в сеть, руб; И_? - суммарные годовые эксплуатационные издержки, руб; У - ущерб от перерыва электроснабжения, руб;

Капиталовложения в электрическую сеть определяются

К_?= К_л + К_п

гдеК_л - капиталовложения в линии сети; К_п - капиталовложения в подстанции.

К_л = ? К_{ол i} · l_i= К_{л_одноцепные} · К_{л_двухцепные}

К_{л_одноцепные}=? К_{ол i} · l_i= К_{ол а-б} · l_а-б = 8.6 · 46,31=398,3 тыс. руб.

К_{л_двухцепные} =? К_{ол i} · l_i= (К_{ол Г-д} · l_Г-д)+(К_{ол Г-в} · l_Г-в)+(К_{ол Г-а} · l_Г-а) +(К_{ол а-е} · l_а-е)=(13.9 · 47,25₎++(14,3 · 37,8) +(17,7·47,25)+(14,3·37.8)=2574,1 тыс. руб.

К_л= К_{л_одноцепные} · К_{л_двухцепные}=398.3+2574.1=2972.4тыс. руб.

Капиталовложения в подстанции:

К_п = К_т+К_ору+К_зру+К_ку+К_в+К_пост

Суммарная расчетная стоимость трансформаторов всех подстанций района

К_т=?К_тi ·n_i =69 ·10=690 тыс. руб.,

где К_тi - расчетная стоимость одного трансформатора данной мощности. Берется из таблиц справочников. n_i - количество трансформаторов этой мощности.

С целью упрощения все подстанции можно принять двухтрансформаторными.

Суммарная расчетная стоимость открытыхраспределительных устройств всех подстанций

К_ору = ?К_оруi · n_i =19+34+3 ·24=125 тыс. руб.

где К_оруi - расчетная стоимость ОРУ (Открытого распределительного устройства) подстанций данной схемы; n_i - количество ОРУ этой схемы.

В данной схеме:

- две тупиковые подстанции с одноцепной линией К_ору =19 тыс. руб.;

-однатранзитная подстанция с двухцепной линией и отходящей двухцепной линиейК_ору=29 тыс. руб

- одна транзитная подстанция с двухцепной линией и несколькими отходящимилиниямиК_ору=34 тыс. руб

- одна тупиковая подстанции с двухцепной линией К_ору =24 тыс. руб.

Расчетная стоимость ОРУ зависит от количества коммутационных аппаратов (разъединителей, отделителей, короткозамыкателей).

Расчетная стоимость закрытых распределительных устройств (ЗРУ)

К_зру=К_вно·(n_ф?+n_вс?+n_вв?+n_р?+n_ку?)=2,5·(43+5+7+10+10)=187.5тыс. руб,

где К_вно =2,5 тыс. руб.- расчетная стоимость ячейки с выключателем; n_ф?, n_вс?, n_вв?, n_р?, n_ку? - количество фидерных, секционных, вводных, резервных, установок КУ выключателей в ЗРУ 10 кВ приемных подстанций.

Расчетная стоимость конденсаторных установок:

К_ку=?К_куоi · n_i =96· 2+57·3=363 тыс. руб.

где К_куоi - расчетная стоимость конденсаторной установки данной мощности; n_i - количество конденсаторных установок этой мощности.

Расчетная стоимость высоковольтных выключателей

К_в=К_вво·m_вв?=32 ·6=192 тыс. руб.

где К_вво=32 тыс. руб. - расчетная стоимость высоковольтного выключателя на 110 кВ; m_вв? = 4 шт. - количество высоковольтных выключателей в схеме.

Постоянные затраты на подстанции

К_пост=К_постi · n=130 ·5 =650 тыс. руб.

где К_пост=130 тыс. руб. - расчетные постоянные затраты на одну подстанцию, которые учитывают капиталовложения не учтенные в предыдущих разделах. Это затраты на здания, дороги, ограждения и прочее; n = 5- число подстанций в проектируемой сети

К_п = К_т+К_ору+К_зру+К_ку+К_в+К_пост =690+125+187.5+363+192+650

=2208тыс. руб.

К_?= К_л + К_п=2208+2972.4=5180.4тыс. руб.

Суммарные годовые эксплуатационные издержки

И_?=И_Л+И_П

где И_Л - годовые эксплуатационные издержки линии сети:

руб

Здесь а_ал=0,8;а_ол=0,3; а_рл=2 - процент отчислений от капиталовложений на амортизацию, обслуживание и ремонт линии; И_П - годовые эксплуатационные издержки подстанций:

, руб.

где а_ап=3; а_оп=3; а_рп3,3 - процент отчислений от капиталовложений на амортизацию, обслуживание и ремонт подстанций. в = 0,01- стоимость одного кВт-ч потерянной электроэнергии, руб/кВт·ч;

Потери электроэнергии в линии

, кВт·ч

МВт·ч;

МВт·ч.

МВт·ч.

МВт·ч;

МВт·ч;

где часов - число часов максимальных потерь;

тыс. руб.

Потери электроэнергии в трансформаторах

, кВт·ч

где t=8760 часов - время работы трансформатора в течение года; ДР_хх - потери холостого хода в трансформаторе, кВт; ДР_кз - потери короткого замыкания при полной загрузке трансформатора, кВт; S'_i - мощность, протекающая через трансформатор, кВА; S_номТ - номинальная мощность трансформатора, кВА.

МВт·ч;

МВт·ч;

МВт·ч;

МВт·ч;

МВт·ч;

тыс. руб.

И_?=И_Л+И_П = 98.5+1896.3=197,97тыс. руб.

Ущерб от перерыва электроснабжения

У=у_о·Р_нб·Т_нб·h, руб

где Р_нб =25000- наибольшая нагрузка отключенных потребителей, кВт; Т_нб= Т_макс =6900 ч.- число часов использования наибольшей нагрузки отключенных потребителей; у_о =0,00063- удельный ущерб, имеющий место из-за отключения потребителей, руб/кВт·ч;

Для воздушных одноцепных линий 110 кВ на каждые 100 км линии:

где m_ab =0,004- удельная повреждаемость, 1/год; t_ab =19- продолжительность аварийного ремонта, час/год.

Поэтому:

m_ав=0,0022 1/год,

t_ав=10,24 час/год

h - ожидаемая вероятность перерыва электроснабжения.

У=у_о·Р_нб·Т_нб·h=0, 63·25000·5200·2,5·10^-6=147.4 тыс.руб.

Так как ущерб У получился меньше К_л, то линия остается одноцепной, а величина ущерба У входит в приведенные затраты З рассматриваемого варианта.

Подставим полученные результатыв формулу расчёта затрат:

3 = Р_н · К_? + И_? + У=0,25 ·5180.4+1994,8+147,4=3437.2тыс. руб.

Так как варианты получились экономически равноценными (разница в затратах 5%) выбираем схему соединения №6, исходя излучшей надёжности электроснабжения по сравнению с остальными вариантами.

4. Расчёт основных режимов работы проектируемой электрической сети