6. Приведенные затраты.

6.1.Порядок расчета.

При выборе варианта выполнения электрической сети оптимальным считается вариант, у которого приведенные затраты минимальны. Приведенные затраты можно определить по формуле

(6.1)

где = - нормативный коэффициент эффективности, лет ^-1;

Ток - нормативный срок окупаемости, в энергетике 6 - 7 лет;

- суммарные отчисления на ремонт, обслуживание и амортизацию элементов

сети, отн. ед.;

К - капитальные вложения по элементам сети, грн.;

С_Э - стоимость потерянной электроэнергии, грн./год.;

У - народнохозяйственный ущерб, грн./год;

определяем по видам элементов сети, по справочным данным, например [6]. Стоимость потерянной электроэнергии определяется как

(6.2)

где - значение максимальных потерь за год, кВт ч;

• - время потерь, час;

_О - удельная стоимость потерянной электроэнергии, грн./кВт ч.

Важными показателями являются удельная расчетная стоимость передачи энергии

(6.3)

и себестоимость передачи энергии.

(6.4)

Где И - издержки годовые, которые определяются

(6.5)

Пример 6.1

По линии на металлических одноцепных опорах длиной 50 км. и напряжением 110 кВ. передается мощность S=20 МВА , число часов использования максимума нагрузки Т_МАХ = 5000 ч/год. Линия проложена во II районе по гололеду. Нормативный коэффициент эффективности Р_Н = 0,15. Найти приведенные затраты при сечениях АС-120 и АС-150 и выбрать наивыгоднейший вариант.

Решение.

Т.к. ущерб У для обоих вариантов можно считать одинаковым, то согласно (6.1) приведенные затраты

1. Находим значение времени потерь по заданному значению Т_МАХ.. В соответствии с рис 4.1.10 /2/ значение ч./год.

2. Так как сечение мало зависит от ремонта и обслуживания, отчислениями на ремонт и обслуживание пренебрегаем.

Тогда согласно таблице . П.5.27 /2/ отчисления на амортизацию а_А=0,036

3. Стоимость I км линии II района по гололеду, установленных на металлических одноцепных опорах , для сечений АС-120 и АС-150 составляет соответственно 12000 руб. /км и 12300 грн. /км (см. Табл. П5.46 /2/).

4. Определяем по рис.4.1.11 /2/ стоимость Сэо=1,7 10^- грн. /кВт ч. Коэффициент максимума Кmax можно принять равным I.

5. По табл. П.5.3 определяем удельное активное сопротивление линии. R_{0 AC- 120}=0.27Ом/км. R₀ АС-150 = 0.21Ом/км.

6. Находим ток в линии.

7). Рассчитаем приведенные затраты для двух вариантов

З_{AC- 120}=(0.15+0.036)1200050+3105² 0,275030001,710^-210^-3=131000 грн /год

З_{AC- 150}=(0.15+0.036)1230050+3105² 0,215030001,710^-210^-3=128700 грн /год

Как видно из расчетов, меньшие приведенные затраты соответствуют проводам большего сечения (АС-150), поэтому выбираем II вариант.

2. Задачи для самостоятельного решения.

Задача 6.1

Наибольшая нагрузка подстанции проектируемой сети 110 кВ. составляет 10 МВт при соs=0.9, время использования наибольшей нагрузки равно 4500 ч. Питание нагрузки предполагается осуществлять при помощи напряжения 6 кВ. В составе нагрузки имеются потребители 2-й и 3-й категории, мощности которых равны соответственно 80% и 20% суммарной мощности нагрузки подстанции. Удельный ущерб от недоотпуска энергии у₀= 1,2 грн./ кВт ч. Требуется выбрать число и мощность трансформаторов для подстанции, считая , что в системе, в которую входит проектируемая сеть, имеется передвижной трансформаторный резерв. При оценке приведенных затрат не учитывать коммутирующую аппаратуру.

Задача 6.2

Подстанция проектируемой сети 110кВ находится на расстоянии 70 км от электростанции, от которой предполагается снабжение энергией потребителей этой подстанции .

На подстанции устанавливаются два трансформатора, мощность нагрузки подстанции составляет 15МВт при соs =0.93, время использования наибольших нагрузок равно 5500ч в год. Потребители энергии относятся ко второй категории. Схема электрических соединений подстанции предусматривает выключателей. Стоимость потерянной электроэнергии принять 25 коп /кВт ч, удельный ущерб от недоотпуска электроэнергии у_о=1,2 грн /кВт ч. Требуется выбрать число целей и сечение сталеалюминиевых проводов радиальной линии, связывающей подстанцию с шинами электростанции. При расчете приведенных затрат стоимость подстанции можно не учитывать , т.к. в обоих случаях она одинакова , но учесть стоимость выключателей в голове линии.

Задача 6.3

На рис 6.1 показаны два варианта электрической сети, связывающей два пункта потребления энергии с шинами электростанции. Нагрузки подстанции заданы на рисунке, там же приведены марки проводов линий и длины их. Проектируемая сеть выполняется на номинальном напряжении 110 кВ, все линии предусматривается выполнить на железобетонных опорах. Для обеих подстанций время использования наибольшей нагрузки составляет 5000ч. Требуется выбрать наиболее целесообразный вариант сети. Стоимость потерянной энергии принять равной 25 коп./ кВт ч

Расчет режима можно выполнить приближенно (без учета зарядных мощностей линий).

В кольцевой сети учесть стоимость секционных выключателей на подстанции и выключателей в начале головных участков.

В разомкнутой сети выключатели имеются в начале головных участков, а также на подстанции 1 на отходящих к подстанции - 2 линиях.

Задача 6.4

Потребитель первой категории питается от шин источника. Протяженность линий - 10 км. Нагрузка потребителя 40,0 А, cos = 0,95, напряжение 10 кВ, время использования наибольших нагрузок 3500 ч. Сравнить варианты выполнения сети воздушными и кабельными линиями. Стоимость потерянной электроэнергии считать равной 25 коп/кВт ч.

U= 6% U_H.

Задача 6.5

Потребитель первой категории питается от шин одного источника. Протяженность линий 25 км. Нагрузка потребителя 14,0 МВА, cos = 0,8, время использования наибольших нагрузок 4200 ч. в год. Питание предполагается осуществить воздушными линиями. Выбрать экономически целесообразное напряжение сети, марки и сечения проводов, мощности трансформаторов. Выключатели установить на линиях со стороны источника. При сравнении стоимостей оборудования подстанции учитывать только стоимость трансформаторов, считая номинальное напряжение низкой стороны равным 10,0 кВ. Стоимость потерянной электроэнергии принять равной 25 коп/кВтч.

Задача 6.6.

Два потребителя электроэнергии необходимо подключить к источнику (А). Сеть предполагается выполнить на напряжении 35 кВ воздушными линиями со сталеалюминевыми проводами (рис.6.2.). Мощности нагрузок в МВт и Мвар показаны на рисунке. Время использования наибольших нагрузок для обе их подстанций принять равным 4000 ч. На обеих подстанциях имеются потребители первой категории. Считать, что схемы подстанций одинаковы во всех вариантах. Выбрать экономически целесообразную конфигурацию сети. Расчет сечений проводов произвести методом экономических интервалов. Стоимость потерянной электроэнергии принять равной 25 коп/кВтч.

Задача 6.7

Определить себестоимость передачи электроэнергии в сети 35 кВ. (рис.6.3). Электрическую сеть предполагается выполнить воздушными линиями на железобетонных опорах. Время использования наибольших нагрузок Тм = 4000 ч в год. Стоимость потерянной электроэнергии принять равной 25коп./кВт ч.

Выбор сечений проводов произвести методом экономических интервалов, считая, что провода сталеалюминиевые. Мощности нагрузок приведены в кВА.

Задача 6.8

Определить стоимость потерь электроэнергии в сети (рис.6.4). Электрическую сеть предполагается выполнить воздушными линиями со сталеалюминиевыми проводами на железобетонных опорах. Расчет сечений проводов произвести методом экономических интервалов. Стоимость потерянной электроэнергии принять равной 25коп/кВт ч. Время использования максимальных нагрузок = 4000 ч в год. U= 7% U_H.

Задача 6.9

Д ва потребителя электроэнергии необходимо подключить к источнику (А). Определить номинальное напряжение сети (рис.6.5) и выбрать ее конфигурацию по технико-экономическим показателям. В расчете учитывать, что время использования максимальной нагрузки Тм = 4200 ч в год, стоимость потерянной электроэнергии равна 25 коп/кВт ч, приемник 1 имеет в своем составе потребители 1-й категории - 20%, 2-й категории - 60% и 3-й категории - 20%; второй потребитель имеет только потребители 2-й категории - 70% и 3-й категории - 30%. Сеть предполагается выполнить воздушными линиями со сталеалюминиевыми проводами на железобетонных опорах.

Рис. 6.5

Схема подстанций - упрощенная (с отделителями и короткозамыкателями). Удельный ущерб от недоотпуска электроэнергии составляет 1,2 грн/кВтч.

З адача 6.10

Рис. 6.6

На рисунке 6.6 показаны два варианта сетей 110 кВ, с помощью которых две подстанции подключаются к источнику. Мощность нагрузки и расстояние от потребителей до источника показаны на рисунке. Выбрать экономически целесообразный вариант сети, считая, что подстанции 1 и 2 – двух трансформаторные, нагрузка 1-й подстанции содержит 30% потребителей 1-й категории, 40% - 2-й категории и 30% - 3-й категории. Нагрузка 2-й подстанции содержит 40% потребителей 2-й категории и 60% - 3-й категории. Время использования максимальной нагрузки Тм = 4500 ч, стоимость потерянной электроэнергии - 25 коп/кВт ч, удельный ущерб от недоотпуска электроэнергии Уо = 1,2 грн/кВт ч. Воздушные линии выполнены сталеалюминиевыми проводами на железобетонных опорах.

Задача 6.11

Рис. 6.7

Проектируется сеть 35 кВ для питания подстанций 1 и 2 от подстанции А (рис.6.7). На подстанции 1 (мощность нагрузки в МВА показана на рисунке) потребители 2-й категории составляют 80%, а 3-й - 20%. Время использования максимальной нагрузки составляет Т_1нб = 4500 часов в год. На второй подстанции потребители 2-й категории составляют 30%, а 3-й - 70%. Время использования максимальной нагрузки Т_2нб = 2500 ч/год. Сеть предполагается выполнить воздушными линиями со сталеалюминиевыми проводами. Стоимость потерянной электроэнергии принять равной 25 коп/кВт ч, удельный ущерб от недоотпуска электроэнергии равен 1,2 грн./кВт ч. Считать, что схемы подстанций в обоих вариантах схем одинаковые: двух трансформаторные. Определить стоимость передачи 1 кВт/ч электроэнергии.

Задача 6.12

Выбрать по технико-экономическим показателям номинальное напряжение в сети. Предполагается, что сеть (рис.6.8) будет выполнена в виде разомкнутой резервированной (то есть двух цепной на обоих участках). Мощности нагрузок и длины линий указаны на рисунке. Схемы подстанций – двух трансформаторные, упрощенные. Стоимость коммутирующей аппаратуры при сравнении вариантов можно не учитывать. Время использования наибольших нагрузок подстанции 1 составляет 4500 часов в год, а для нагрузки подстанции 2 Тм = 5500 ч в год. Стоимость потерянной элетроэнергии следует принять равной 25 коп/кВт ч. Материал проводов воздушных линий - алюминий.

Задача 6.13

Два завода, расположенные в пунктах 1 и 2, должны получать энергию от электростанции А одной линией 35 кВ со сталеалюминиевыми проводами, подвешенными на деревянных П-образных опорах (см. рис.6.9). Расстояния между подстанциями в км. И нагрузки в кВА указаны на схеме. Продолжительность наибольших нагрузок обоих заводов составляет 2500 ч в год.

Требуется:

1. Выбрать сечение сталеалюминиевых проводов по допускаемой потере напряжения, равной 8% в двух случаях:

а) провода выбираются из условия постоянной плотности тока для всей сети;

б) из условия наименьшего расхода проводникового материала.

2. Определить издержки на эксплуатацию линий.

Стоимость потерянной электроэнергии считать равной 25 коп/кВт ч.

Задача 6.14

Таблица 6.1.

	P max, MBт	cos	T max час	U рэс, кВ
I подстанция	25	0,8	3800	110
II подстанция	15	0,65	3800	110

Вариант 1 Вариант 2

Рис 6.10

Требуется определить, при каком варианте выполнения распределительной сети издержки будут минимальными. Схемы распределительной сети приведены на рис. 6.10, данные в табл. 6.1. Оценить ущерб от недоотпуска электроэнергии. Стоимость потерянной электроэнергии считать равной 25 коп/кВт ч. Ущерб от недоотпуска электроэнергии 1,2 грн/кВт ч.

Задача 6.15

Определить, какой из вариантов выполнения сети является оптимальным для питания промышленного предприятия мощностью 80 МВА с cos =0.9, расположенным на расстоянии 30 км от районной подстанции с Т_МАХ=5000 ч. при напряжении 110 кВ:

1. одноцепная ЛЭП, выполненная проводом АС-300;

2. двухцепная ЛЭП, выполненная проводом АС-185;

район по гололеду -1. Стоимость потерянной электроэнергии считать равной 25 коп/кВт ч.

Задача 6.16

Рис. 6.11

Определить стоимость потерянной электроэнергии, если:

1. на подстанциях не установлены компенсирующие устройства;

2. если на подстанции осуществлена компенсация реактивной мощности.

Схема распределительной сети указана на рис. 6.11. Данные приведены в табл. 6.2.

Район по гололеду - 11, опоры - железобетонные. Стоимость потерянной электроэнергии считать равной 25 коп/кВт ч.

Таблица 6.2

	tg	S,МВА	Тмах,ч	Uрэс,кВ
I подстанция	0,27	10+j8	5900	115
II подстанция	0,27	40+j30	5900	115

Задача 6.17

Рис. 6.12

Два завода подключены к магистральной линии 110кВ районной подстанции (см. рис 6.12 и табл.6.3).

Выбрать сечения проводов методом экономических интервалов магистрали и рассчитать приведенные затраты, если стоимость потерянной электроэнергии считать равной 25 коп/кВт ч.

Таблица 6.3

	марка провода	P max, MBт	cos	T max час	U рэс, кВ
I завод	АС	12,5	0,8	5600	110
II завод	АС	7,5	0,9	4600	110

Задача 6.18

Рис. 6.13

Для заданной районной сети необходимо рассчитать номинальное напряжение и выбранный вариант обосновать экономически. Схема приведена на рис. 6.13. Т_М=3800 ч; III - район по гололеду. Сечение провода выбрать самостоятельно. Стоимость потерянной электроэнергии считать равной 25 коп/кВт ч.

Задача 6.19

Рис.614

При выходе из строя одного из трансформаторов понизительной подстанции, в связи с отсутствием на складе такого же , поставили трансформатор большей мощности (25 МВА). Необходимо определить, как изменятся издержки на эксплуатацию. Схема приведена на

рис. 6.14. Т_М=5700 часов; II район по гололеду; 25 коп./ кВт ч; У₀=1.2 грн. /кВт ч.

Секционный выключатель отключен.

Задача 6.20

РЭС                  АС-185 А

l=70 км

АС-240

l=30 км

В

S_A=35+j20 МВА

АС-185

l=50 км

S_B=40+j35 МВА

Рис. 6.15

Участок распределительной сети ( Рис.6.15) между подстанциями А и В был заменен проводом большего сечения (АС-240). Необходимо определить на сколько изменится себестоимость передачи электроэнергии. Т_М=2900 ч; район по гололеду III ; U_НОМ=110 кВ, а на источнике - 115 кВ. Стоимость потерянной электроэнергии считать равной 25 коп/кВт ч.

Задача 6.21

Рис. 6.16

Определить приведенные затраты для заданной районной распределенной сети. Варианты схем приведены на рис.6.16. Количество выключателей определить самостоятельно. Данные приведены в табл.6.4.

Таблица 6.4

№ варианта	Район по гололеду	в0	У0	ТМАХ ч	UНОМ кВ	UИСТ кВ	S МВА	схема
1.	I	0.25	1,2	5900	35	36	6+j4	1
2.	I	0.25	1,2	5900	110	115	6+j4	2

Задача 6.22

Рис 6.17

На понизительной подстанции в результате аварии вышел из строя один трансформатор (Рис.6.17). На складе имеется резервный, но большей мощности. Энергетику цеха необходимо решить, какой из двух возможных вариантов целесообразней:

1. установка трансформатора большей мощности;

2. работа с одним трансформатором.

. Т_М=5700 часов; II район по гололеду; 25 коп./ кВт ч; У₀=1.2 грн. /кВт ч.

Задача 6.23

Нагрузка получает энергию по сети 110 кВ. ЛЭП-110 кВ выполнена на железобетонных опорах. Сравнить по приведенным затратам, какой из вариантов схемы электроснабжения целесообразен. Т_м = 4000 ч. II район по гололеду; 25 коп./ кВт ч; У₀=1.2 грн. /кВт ч.

Задача 6.24

Выбрать экономически целесообразное напряжение ЛЭП и ее сечение, если мощность нагрузки в МВА, длина линии в км приведены на схеме. Материал опор ЛЭП - железобетон. Т_м = 3700 ч. Выбрать также сечение провода методом экономических интервалов или по =7% U_Н.I район по гололеду; 25 коп./ кВт ч; У₀=1.2 грн. /кВтч.

Задача 6.25

3

S2=(6+j4) МВА

2

1

S1=(16+j12) МВА

l2=15км

l1=30км

B

2

18

35

S2=10+j8

AC-70

S1=8+j6

AC-95

A

AC-120

ACВ-120

ACВ-120

ТДН-25000/110

35+j20 МВА

l=95 км

l2=10км

l1=15км

S2=9+j6

AC-70

S1=12+j9

AC-120

A

l2=10км

l1=15км

S2=9+j6

AC-70

S1=12+j9

AC-95

A

l3=17км

AC-70

A

1

l1=15км

S=(6+j4) МВА

ACВ-150

ACВ-150

ТРДН-32000/110

40+j30 МВА

l=30 км

ACD-240

ТРДН-63000/110

S=(40+j30) МВА

l=30 км

1.6+j1.2

0.9+j0.6

A

1

2

4

2

4+j3 МВА

3

1

12

AI

2+j1

3+j4

AII

2

7

7

10

5

4

4+j3

0,6

3+j2

2+j1

1,2+j1,0

1,5+j1,2

2,5

3

2

4

1

1,3

A

0,7

3+j2

4+j3

2,5+j2,0

1,6+j1,2

6

2

3

15

1

5

A

3

Рис. 5.16

2

3

2+j1

0.4+j0.3

1,2+j0,8

1,6+j1,2

4

5

1

5

A

4

1.1+j0.9 МВА

3

1

1,2

AI

1,3+j1

1,5+j1,2

AII

2

0,8

1

1,5

1.2+j1.0 МВА

3

1

7

AI

0.7+j0.9

1+j0.8

AII

2

4

3

5

1

A

4+j6 МВА

5+j4 МВА

B

2

12

10

15

Задача 5.4

T-3

T-2

T-1

S3

S2

S1

1

2

3

Л-1

Л-2

Л-3

0,7+j0,7

1+j0,5

Рис. 5.10

1+j0,8

3

4

2

5

4

1,5

1

2

A

3

14+j10

18+j12

6+j4

20+j16

12+j9

3

4

1

5

4

2

4

1

10+j7.5

3

2

A

2

400+j100 кВа

200+j150

600+j750

3

2

4

2

5

1

Рис. 5.7

Пример 5.5

F46=120 мм2

F45=150 мм2

F14=240 мм2

F23=120 мм2

F12=185 мм2

22,5

30

23

30

22,5

3

2

6

5

4

P6=41 МВт

P5=17 МВт

P4=22 МВт

P3=39 МВт

P2=36 МВт

1

4

1

1

2

S4

4

A

3

2

1

S3

S2

S1

A

3

2

320+j300

500=j270

180+j120

320+j300

820+j570

100+j690

60

100

2

1

10

15

A

60 =0.9

40 =0.9

b

a

15/0.8

20/0.8

2

5

A

A

3

2

1

l3

l2

l1

S3

S2

S1

l

2

1

3

2

50

70

A

(15+j12) МВА

(30+j20) МВА

(40+j25) МВА

1

(15+j10) МВА

(30+j20) МВА

А

2

1

l2=40 км

4000

Какой из вариантов сети 110 кВ является экономически целесообразным? Считать, что ЛЭП-110 кВ выполнены на желе­зобетонных опорах, нагрузки в МВА и длины участков линий в км приведены на схемах. Т_м = 3700 ч. U_A = U_B = 115 кВ.

Выбрать сечения провода методом экономических интервалов. II район по гололеду; 25 коп./ кВт ч; У₀=1.2 грн /кВт ч.