Электронный-методический комплекс

Подождите немного. Документ загружается.

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ В ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ

3.2. Оценка эффективности инвестиций



Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям

-51-

Принимаем ближайшее стандартное сечение S

ст

= 120 мм

, провод мар-

ки АС-120 с I

доп

= 390 А.

Выключатели. Предварительно выбираем головные выключатели (Q

) и выключатели, установленные на ГПП (Q

и Q

) по номинальным данным

(

нв н

≥

нв max р

II≥

откл в откл р

SS≥

или

откл в откл р

II≥

). Известно, что U

= 35 кВ,

max р

= 312 А.

Мощность, отключаемая выключателями Q

и Q

, МВ∙А:

maxр1

249S =

Ток, отключаемый выключателями Q

и Q

, кА:

откл р1

249

4,11

3 3 35

= = =

⋅

Выбираем выключатель типа ВМК-35 с номинальными данными

нв

= 35 кВ, I

нв

= 630 А, I

откл в

= 10 кА, что соответствует расчетным услови-

ям.

Сопротивление питающей линии в относительных базовых единицах.

Мощность, отключаемая выключателями Q

и Q

, МВ∙А:

maxр2

123S =

Ток, отключаемый выключателями Q

и Q

, кА:

откл р2

123

2,03

3 3 35

= = =

⋅

Выбираем выключатель типа ВМК-35 с номинальными данными

нв

= 35 кВ, I

нв

= 630 А, I

откл в

= 10 кА, что соответствует расчетным условиям.

Трансформаторы силовые. Для питания завода на ГПП устанавливаем

два трансформатора ТД-16000/35.

Технические данные трансформатора: номинальная мощность

нт

= 16000 МВ∙А; ток холостого хода I

хх

= 0,6 %; напряжение короткого за-

мыкания u

кз

= 8 %; потери мощности холостого хода при номинальном на-

пряжении ∆Р

хх

= 21 кВт; потери мощности короткого замыкания при номи-

нальном напряжении ∆Р

кз

= 90 кВт.

Капитальные затраты. Капитальные затраты на линии.

При определении капитальных затрат используем укрупненные показа-

тели стоимости электрооборудования /3/ с учетом коэффициента удорожания

на 2004 год.

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ В ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ

3.2. Оценка эффективности инвестиций



Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям

-52-

Стоимость двух камер отходящих линий с выключателями ВМК-35

и Q

), устанавливаемыми

в открытом распределительном устройстве

(ОРУ), 35 кВ, тыс. руб.,

2 465 930К =⋅=

Стоимость сооружения воздушной линии 35 кВ, а унифицированных

одноцепных железобетонных опорах, тыс. руб.,

12,5 335 4187,5К = ⋅=

Суммарные капитальные затраты на сооружение линий, тыс. руб.,

л лв

4187,5 930 5117,5К КК

∑

=+= + =

Капитальные затраты на сооружение ГПП. Стоимость двух транс-

форматоров ТД-16000/35 при наружной установке, тыс. руб.,

2 1350 2700К =⋅=

Стоимость двух камер с выключателями ВМК-35 (Q

и Q

), тыс. руб.,

12,5 335 4187,5К = ⋅=

Суммарные капитальные затраты на сооружение ГПП, тыс. руб.,

ГПП т в

2700 930 3630К КК

∑

=+= + =

Суммарные капитальные затраты по I варианту, тыс. руб.,

л ГПП

5117,5 3630 8747,5КК К

∑∑ ∑

=+ = +=

Ежегодные издержки. Суммарные ежегодные издержки определяются

из условия (3.7

аmэ

ИИ И И

∑ ∑ ∑∑

=++

Амортизационные отчисления

а ал ав ав ат

И =И + И + И + И

где И

ал

, И

ав ,

ат

– амортизационные отчисления соответственно по линиям,

выключателям и трансформаторам находятся по формуле (3.3

). Норма амор-

тизационных отчислений Р

определяется по условию (3.4) и табл. 3.1:

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ В ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ

3.2. Оценка эффективности инвестиций



Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям

-53-

И 0,066 4187,5 0,066 930 0,066 930 0,05 2700 534,135

∑

= ⋅ + ⋅+ ⋅+ ⋅ +

Расходы на ремонт и обслуживание

т тл тв тв тт

И И + И + И + И

∑

где И

mл

, И

mв ,

mт

− расходы на эксплуатацию и ремонт соответственно по

линиям, выключателям и трансформаторам находятся по формуле (3.20).

Норма отчислений на ремонт и эксплуатацию Р

эр

определяется по табл. 3.2.

И 0,08 4187,5 0,059 930 0,059 930 0,059 2700 302,54

∑

=⋅ +⋅+⋅+⋅=

Стоимость потерь электроэнергии. Годовые потери активной мощно-

сти в линиях, кВт:

рр

РR

U nU

∆= = ⋅ ⋅

где r

– удельное сопротивление проводов, Ом/км; l − длина линии, км;

– количество цепей; S

– расчетная мощность, МВ∙А;

0,246 12,5 18,846

446

2 35

⋅

∆= = =

Годовые потери энергии в линиях

л max

WР∆ =∆τ

где

max

− время использования максимума потерь, ч.

По формуле (6.8

) находим

max

4960

(0,124 ) 8760 5936

10000

τ= + ⋅ =

Годовые потери электроэнергии в трансформаторах равны, кВт ∙ч/год,

т хх в кз max

нт

()

WnРT Р

∆ =∆ +∆ τ

где n – число трансформаторов;

хх

Р∆

− потери холостого хода, кВт;

кз

Р∆

− по-

тери короткого замыкания, кВт;

− расчетная мощность, кВ∙А;

нт

− номи-

нальная мощность трансформатора, кВ∙А; Т

– годовое число часов работы

трансформатора, ч;

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ В ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ

3.2. Оценка эффективности инвестиций



Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям

-54-

1 18846

2 21 8760 90 5396 704813

2 16000



∆ =⋅⋅ + ⋅ ⋅ =





Стоимость годовых потерь в линиях и трансформаторах, тыс. руб./год:

э э эл т

И ( ) 0,53(2406616 704813) 1649,057ИW ИW W

∑∑

= ⋅∆ = ∆ +∆ = + =

Суммарные ежегодные издержки, тыс. руб./год

И 534,135 302,540 1649,057 2489,732

∑

=++ =

Приведенные затраты по I варианту, тыс. руб. /год:

З И 0,14 8747,500 2485,732 3710,382

ЕК

∑ ∑∑

= += ⋅ + =

Аналогично рассчитываем приведенные затраты по II варианту

∑

Результаты расчетов приведены в табл. 3.4

Таблица 3.4

Итоговая таблица экономического сравнения вариантов

Наименование показателя

Варианты

Капитальные затраты К, тыс. руб.

8747,5

16985,5

Ежегодные отчисления на амортизацию, ремонт и об-

служивание, тыс. руб.

836,675 2215,575

Потери энергии

∆

, тыс. кВт∙ч/год

3111,429

1189,216

Стоимость годовых потерь электроэнергии И

, тыс. руб.

1649,057

577,959

Приведенные затраты З , тыс. руб./год

3710,382

5151,504

По результатам технико-экономического сравнения вариантов наибо-

лее экономичным оказался вариант I.



Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям

-55-

Цеховые трансформаторные подстанции (ЦТП) предназначены для

приема электрической энергии на напряжении 6−35 кВ, понижения напряже-

ния до 0,4 кВ и распределения электроэнергии между потребителями энергии

(ПЭ) и электроприемниками (ЭП).

Цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности:

100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА.

С увеличением мощности трансформаторов растут токи короткого за-

мыкания. Поэтому единичная мощность трансформаторов, питающих элек-

троустановки до 1000 В, ограничивается допустимыми величинами тока ко-

роткого замыкания. Считают нецелесообразным применение трансформато-

ров с вторичным напряжением 0,4 кВ мощностью более 2500 кВА [14

]. По-

этому предельная мощность трансформаторов, изготавливаемых заводами на

напряжение 0,4−0,66 кВ, составляет 2500 кВА. Число типоразмеров транс-

форматоров должно быть минимальным.

Цеховые подстанции могут быть однотрансформаторными и двух-

трансформаторными.

Однотрансформаторные подстанции рекомендуют применять при на-

личии в цехе (корпусе) приемников электроэнергии, допускающих перерыв

электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резерви-

ровании, осуществляемом на линиях низкого напряжения от соседних ТП,

т. е. они допустимы для потребителей II и III категорий, а также при наличии

в сети 380−660 В небольшого количества (до 20 %) потребителей I категории.

Двухтрансформаторные подстанции рекомендуют применять в сле-

дующих случаях: при преобладании потребителей I категории и наличии по-

требителей особой группы; для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдель-

но стоящих объектов общезаводского назначения (компрессорных и насос-

ных станций); для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок (выше

0,5−0,7 кВА/м

Для двухтрансформаторных подстанций также необходим складской

резерв для быстрого восстановления нормального питания потребителей в

случае выхода из строя одного трансформатора на длительный срок. Остав-

шийся в работе трансформатор должен обеспечивать электроснабжение всех

потребителей I категории на время замены поврежденного трансформатора.

Цеховые ТП с количеством трансформаторов более двух используют

только при надлежащем обосновании [8

Ориентировочный выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

производят по удельной плотности σ

нагрузки

FS /σ

pн

, (4.1)

где S

– расчетная нагрузка цеха (корпуса, отделения), кВА; F – площадь цеха

(корпуса, отделения), м

4. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ



Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям

-56-

При плотности нагрузки до

= 0,2 кВА/м

целесообразно применять

трансформаторы мощностью до 1000 и 1600 кВА, при плотности 0,2–0,5 кВА/м

–

мощностью 1600 кВА. При плотности более 0,5 кВА/м

целесообразность при-

менения трансформаторов мощностью 1600 или 2500 кВА обосновывают техни-

ко-экономическими расчетами [8

, 15].

Выбор номинальной мощности трансформаторов производят по рас-

четной мощности нормального и аварийного режимов работы исходя из ра-

циональной загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необхо-

димого резервирования в послеаварийном режиме. Номинальную мощность

трансформаторов S

ном.т

определяют по средней нагрузке S

см

за максимально

загруженную смену:

ном. т см з

/( )S S NK=

, (4.2)

где N – число трансформаторов; К

– коэффициент загрузки трансформатора.

Оптимальная загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории

надежности потребителей электроэнергии, от числа трансформаторов и спо-

соба резервирования. Рекомендуют принимать следующие коэффициенты за-

грузки трансформаторов: для цехов с преобладающей нагрузкой I категории

для двухтрансформаторных ТП К

= 0,75−0,8; для цехов с преобладающей

нагрузкой II категории для однотрансформаторных подстанций в случае вза-

имного резервирования трансформаторов на низшем напряжении К

= 0,8–

0,9; для цехов с нагрузкой III категории К

= 0,95 – 1 [14].

При выборе числа и мощности ЦТП одновременно решают вопрос об

экономически целесообразной величине реактивной мощности, передавае-

мой через трансформаторы в сеть напряжения до 1000 В [8

Суммарную расчетную мощность конденсаторных батарей низшего

напряжения (НБК), устанавливаемых в цеховой сети, рассчитывают по ми-

нимуму приведенных затрат в два этапа:

1) выбирают экономически оптимальное число цеховых трансформаторов;

2) определяют дополнительную мощность НБК в целях снижения по-

терь в трансформаторах и в сети напряжением 6−10 кВ предприятия.

Суммарная расчетная мощность Q

нк

НБК составит

нк нк1 нк2

QQQ= +

(4.3)

где

нк1

нк2

– суммарные мощности НБК, определенные на двух указан-

ных этапах расчета.

Реактивная мощность, найденная по (4.3), распределяется между

трансформаторами цеха пропорционально их реактивным нагрузкам.

4. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ



Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям

-57-

Таблица 4.1

Технические данные трансформаторов цеховых подстанций

Тип

ном

кВА

Напряжение обмотки Потери, кВт

к.з

хх

ВН НН Р

хх

к.з

Трансформаторы масляные без регулирования напряжения под нагрузкой

ТМ-25/6-10

6; 10

0,4

0,17

0,6

4,5

3,2

ТМ-40/6-10

6; 10

0,4

0,24

0,88

4,5

3,0

ТМ-63/6-10

6; 10

0,4

0,36

1,28

4,5

2,8

ТМ-100/6-10

100

6; 10

0,4

0,49

1,97

4,5

2,6

ТМ-160/6-10

160

6; 10

0,4; 0,69

0,73

2,65

4,5

2,4

ТМ-250/6-10

250

6; 10

0,4; 0,69

0,945

3,7

4,5

2,3

ТМ-400/6-10

400

6; 10

0,4; 0,69

1,2

5,5

2,1

ТМ-630/6-10

630

6; 10

0,4; 0,69

1,56

8,5

5,5

2,0

ТМ-1000/6-10

1000

6; 10

0,4

2,45

12,2

5,5

1,4

ТМ-1600/6-10

1600

6; 10

0,4; 0,69

3,3

5,5

1,3

ТМ-2500/6-10

2500

6; 10

0,4; 0,69

4,6

5,5

1,0

Трансформаторы для комплектных подстанций

ТСЗ-160/6-10

160

6; 10

0,23; 0,4; 0,69

0,7

2,7

5,5

4,0

ТСЗ-250/6-10

250

6; 10

0,23; 0,4; 0,69

1,0

3,8

5,5

3,5

ТСЗ-400/6-10

400

6; 10

0,23; 0,4; 0,69

1,3

5,4

5,5

3,0

ТСЗ-630/6-10

630

6; 10

0,4; 0,69

2,0

7,3

5,5

1,5

ТСЗ-1000/6-10

1000

6; 10

0,4; 0,69

3,0

11,2

5,5

1,5

ТСЗ-1600/6-10

1600

6; 10

0,4; 0,69

4,2

5,5

1,5

ТМЗ-630/6-10

630

6; 10

0,4

2,3

8,5

5,5

3,2

ТМЗ-1000/6-10

1000

6; 10

0,4

2,45

12,2

5,5

1,4

ТМЗ-1600/6-10

1600

6; 10

0,4

3,3

5,5

1,3

ТМФ-160/6-10

160

6; 10

0,4; 0,69

0,51

3,1

4,5

2,4

ТМФ-250/6-10

250

6; 10

0,4; 0,69

0,74

4,2

4,5

2,3

ТМФ-400/6-10

400

6; 10

0,4; 0,69

0,95

5,9

4,5

2,1

ТМФ-630/6-10

630

6; 10

0,4; 0,69

1,31

8,5

5,5

Минимальное число цеховых трансформаторов N

min

одинаковой мощ-

ности S

ном.т

, предназначенных для питания технологически связанных нагру-

зок, определяют по формуле

NSKPN ∆+⋅=

)/(

ном.тзсмmin

, (4.4)

где Р

см

– средняя активная мощность технологически связанных нагрузок за

наиболее нагруженную смену; К

– рекомендуемый коэффициент загрузки

трансформатора; ∆N – добавка до ближайшего целого числа.

Экономически оптимальное число трансформаторов N

опт

определяется

удельными затратами З

на передачу реактивной мощности и отличается от

min

на величину m

4. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ



Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям

-58-

опт nm

ЗNm= +

, (4.5)

где m – дополнительно установленные трансформаторы;

з нк вк тп з тп

З (З З )/ З ЗКК

∗∗

=−=⋅

;

где З

нк

, З

вк

, З

тп

– соответственно усредненные приведенные затраты на НБК,

батареи конденсаторов напряжением выше 1000 В (ВБК) и цеховые ТП;

тпвкнктп

/)( ЗЗЗЗ −=

∗

где З

нк

, З

вк

, З

тп

определяют по выражению

З K+ИЕ= ⋅

, (4.6)

где Е

– нормативный коэффициент экономической эффективности; К – еди-

новременные капитальные вложения, тыс.руб./г.; И – ежегодные издержки

производства, тыс. руб./г.

При известных составляющих

тп

∗

оптимальное число трансформаторов

рекомендуют определять по кривым (рис. 4.1

) следующим образом:

1) по значениям N

min

∗

тп

находят расчетную точку А;

2) по значениям N

min

и ∆N находят расчетную точку Б;

3) если точка А, расположенная в зоне m графика, оказывается правее

точки Б этой же зоны, то к N

min

прибавляется число m, в противном случае

число (m – 1).

При отсутствии достоверных стоимостных показателей для практиче-

ских расчетов допускается считать

тп

∗

= 0,5 и тогда N

опт

определять по (4.5),

принимая значения m в зависимости от N

min

и ∆N по рис. 4.2.

4. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ



Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям

-59-

Рис. 4.1. Кривые определения дополнительного числа трансформаторов

по фактическим З

при К

= 0,7–0,8 (значение N

min

в скобках для К

= 0,9–1)

При трех трансформаторах и менее их мощность выбирается по сред-

ней активной мощности за наиболее загруженную смену Р

см

ном. т см з опт

/( )

SР КN≥⋅

. (4.7)

Наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать

через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В, определяют по формуле

maxопт з ном. т см

()

Q N KS P= ⋅⋅ −

. (4.8)

min

(20)

(15)

(10)

(5)

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 З*

Зона m = 0

Зона m = 1

Зона

m = 2

Зона

m = 3

Зона

m = 3

Зона m = 4

∆N = 1

0,1 0,4 0,6 0,8 1,0

0,4

0,6

0,2

∆N = 1

0,8

4. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ



Электроснабжение. Учеб. пособие к практ. занятиям

-60-

а б

Рис. 4.2. Зоны для определения дополнительного числа трансформаторов:

а − К

= 0,7–0,8; б − К

= 0,9–1

а б

Рис. 4.3. Кривые определения коэффициента γ для радиальной схемы

питания трансформаторов напряжением 6 (а) и 10 кВ (б)

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0 10 20 30 40 К

Р2

0 10 20 30 40 К

Р2

Р1

= 30

Р1

= 30

min

0 0,2 0,4 0,6 0,8 ∆N

Зона m = 2

Зона m = 1

Зона m = 0

Зона m = 2

Зона m = 1

Зона m = 0

Зона m = 3