Проектирование подстанции системы электроснабжения города

 

     Суммарные капиталовложения на сооружение понижающих подстанций

Для 1 варианта структурной схемы, рисунок 4 согласно (3.1)

 руб. 
 

Для 2 варианта структурной схемы, рисунок 5 согласно (3.1)

 руб. 

     3.2  Издержки на амортизацию  и обслуживание подстанций

     При технико-экономическом сопоставлении  вариантов подстанций ежегодные издержки на амортизацию и обслуживание элементов сети определяют как долю от капиталовложений, то есть

      ,                                           (3.4)

где а_ПС– общие нормы отчислений от капиталовложений для ПС, складывающиеся из норм амортизационных отчислений а_ам и отчислений на текущий ремонт и обслуживание а_обсл.

     Часть амортизационных отчислений используется для замены оборудования по истечении срока службы на новое и называется отчислениями на реновацию а_рен. Вторая часть обеспечивает возможность выполнения периодических капитальных ремонтов а_к.р. Таким образом, общая норма отчислений имеет три составляющие:

      ,                                    (3.5)

      Нормы ежегодных отчислений на амортизацию и обслуживание элементов подстанции для силового электрооборудования и коммутационной аппаратуры подстанций при высшем напряжении 110 кВ (% /год):

     а_рен=3,5;

     а_к.р=2,9;

     а_обсл=3,0;

     а_ПС =9,4.

     Издержки  на амортизацию и обслуживание подстанций.

Для 1 варианта структурной схемы, рисунок 4 согласно (3.4)

 руб.

Для 2 варианта структурной схемы, рисунок 5 согласно (3.4)

 руб.

      3.3 Определение потерь  электроэнергии в  трансформаторах  (автотрансформаторах)

      Потери  электроэнергии в трехфазных трансформаторах определяются по следующим формулам:

     

         

      ,                    (3.6)

      где: k – число параллельно включенных трансформаторов;

      Р_х, – потери холостого хода трансформатора, кВт; 

      N_з, N_л – число рабочих суток в зимнем и летнем сезонах;

      n, m – количество ступеней в зимнем и летнем графиках;

      S_в, S_с, S_н – нагрузки обмоток ВН, СН и НН, кВ×А;

      S_i, S_j – нагрузка i-й, j-й ступеней соответственно зимнего и летнего графиков нагрузки, кВ×А; 

      S_ном– номинальная мощность трансформатора, кВ×А;

      Dt_i, Dt_j – длительность ступеней, часов;

      Р_кв, Р_кс, Р_кн – потери КЗ в обмотках ВН, СН и НН, кВт:

       ,                           (3.7) 

     где: Р_к,В-Н , Р_к,С-Н , Р_к,В-С  – потери в обмотках трехобмоточного трансформатора полученные из опытов короткого замыкания, с попарным участием обмоток высшего, среднего, и низшего напряжения.

      

.

       ,                           (3.8)   

      

.

                                   (3.9)   

      

       Вычислив  потери КЗ в обмотках высшего, среднего, низшего напряжений, кВт определим потери для трансформатора ТДТН-80000-115/38,5/11 согласно (3.6)

      Годовые потери энергии в двухобмоточном трансформаторе, работающем по многоступенчатому графику, определяют следующим образом

    (3.10)

      где: k – число параллельно включенных трансформаторов;

Р_х, Р_к – потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора, кВт;

      N_з, N_л – число рабочих суток в зимнем и летнем сезонах;

      n, m – количество ступеней в зимнем и летнем графиках;

S_i, S_j – нагрузка i-й, j-й ступеней соответственно зимнего и летнего графиков нагрузки, кВ×А; 

      S_ном – номинальная мощность трансформатора, кВ×А;

      Dt_i, Dt_j – длительность ступеней, часов;

      Определим годовые потери энергии в двухобмоточных трансформаторах для 2 варианта структурной схемы, рисунок 5 согласно (3.10)

      Потери  для ТДН-40000-115/38,5

      Определим потери для ТД-40000-121/10,5

      Определяем  суммарные годовые потери электроэнергии для схемы:

     

 

     3.4 Технико-экономический  расчет

     Определим расчетный дисконтирующий множитель за срок эксплуатации до окончания расчетного периода:

      ,                                          (3.11)

где Е -норматив дисконтирования (приведения разновременных затрат) E=0,1

     

.

     Вычислим  эквивалентный дисконтирующий множитель:

      ,          (3.12)

     где – коэффициент отчислений на реновацию;

      – общие нормы отчислений от капиталовложений;

Т_э = Т_р – Т_с, –время эксплуатации объекта до окончания расчетного периода, лет. (Т_с =2 года – срок строительства обоих вариантов подстанций, Т_р=10 лет)

     Т_э=10-2=8 лет.

     

.

     Найдем  издержки на возмещение потерь электроэнергии:

      ,                                         (3.13)

где С – стоимость 1 кВт×ч электроэнергии, принимаем по данным АО «Мариэнерго» на 2006 год равными 1,24 руб./кВт×ч;

     Для 1 варианта структурной схемы, рисунок 4

     

 руб.

     Для 2 варианта структурной схемы, рисунок 5

     

 руб.

     Тогда

      .                                       (3.14)

     Для 1 варианта структурной схемы, рисунок 4

     

 руб.

     Для 2 варианта структурной схемы, рисунок 5

     

 руб.

     Используя ранее полученные данные по суммарным капиталовложениям на сооружение понижающих подстанций, найдем суммарные дисконтированные затраты и сделаем выводы.

                                               (3.15)

где =К_ПС – сумарная дисконтированная стоимость сооружения объекта на момент начала его эксплуатации, т.е. за период строительства (t=T_с), руб. 

 Для 1 варианта руб. Тогда

      

 руб.

      Для 2 варианта руб. Тогда

      

руб.

     Оптимальному  варианту электрической сети соответствует  наименьшее значение суммарных дисконтированных затрат на ее сооружение и эксплуатацию в течение заданного расчетного периода. Как мы видим таковой у нас 1 вариант схемы с трехобмоточными трансформаторами.

 

4 ВЫБОР ОТХОДЯЩИХ ЛИНИЙ

      4.1 Выбор отходящих  линий на стороне  высшего напряжения 

      Максимальная  мощность на стороне ВН: , число отходящих одноцепных линий – 2, длина линии: 60/90 км. Выбор сечения провода производится методом экономической плотности.

      Продолжительность использования максимума нагрузки:

                                    ,                                 (4.1)

      где и – полные мощности соответствующих ступеней по сети ВН.

      

      Для алюминиевых проводов по таблице 4.5[1] определяем экономическую плотность j_эк=1,1 А/мм². Предположим, что нагрузка распределена по линиям равномерно, тогда нормальный расчетный ток

       ,                                                  (4.2)

      

 А.

      Экономическое сечение 

       ,                                                    (4.3)

      

 мм²

      Принимаем по таблице 1.10 [2] приближенное стандартное сечение 300 мм² и предварительно выбираем провод АС-300/39, допустимая токовая нагрузка I_доп=710 А.

      Проверку  осуществляем по допустимому току в  режиме обрыва одной цепи линии. При  этом ток, протекающий по оставшейся цепи линии

       ,                                             (4.4)

      

 А

      Т.к. I_max<I_доп, то окончательно принимаем провод АС-300/39, с сопротивлением постоянному току r_0в=0,1 Ом/км, и индуктивным сопротивлением x_0в=0,435 Ом/км.

      Провода, располагаемые на открытом воздухе, по термической стойкости не проверяются. 

      4.2 Выбор отходящих линий на стороне среднего напряжения