Технико-экономическое сравнение вариантов. Выбор и обоснование оптимального варианта электрической сети

Из отобранных вариантов б и г необходимо выбрать наиболее выгодный. Условием оптимальности является минимальные дисконтированные затраты. При сооружении всей сети в течении одного года и одинаковой степени надежности дисконтированные затраты каждого варианта определяют:

где З – дисконтированные затраты;

К – единовременные капитальные вложения в данный вариант;

И – ежегодные эксплуатационные расходы;

где И₁- общие годовые эксплуатационные расходы по электросетевому объекту без учета затрат на амортизацию;

И₂ - затраты на возмещение потерь электроэнергии:

где Э – расчетные потери электроэнергии в трансформаторах и ВЛ, кВтч;

Ц – цена электроэнергии, руб.

Е – норма дисконта, Е = 0,15.

Выполним расчет для варианта б, участка ИП - а.

Максимальный ток на 1 цепь, А:

Потери мощности в сети:

• для ЛЭП:

где r₀ – сопротивление одного километра проводника, Ом/км (выбирается по [3]).

• для трансформатора:

где τ – время максимальных потерь, ч:

Расчет капитальных затрат:

трансформаторы и элегазовые выключатели, тыс. руб.:

на ЛЭП, тыс. руб.:

суммарные, тыс.руб.:

Общие годовые эксплуатационные расходы без учета затрат на амортизацию:

трансформаторы и элегазовые выключатели, тыс. руб.:

на ЛЭП, тыс. руб.:

;

суммарные, тыс.руб.:

Затраты на возмещение потерь электроэнергии:

трансформаторы, тыс. руб./год:

на ЛЭП, тыс. руб./год:

суммарные, тыс. руб./год:

ежегодные эксплуатационные расходы, тыс. руб./год: ;

Минимальные затраты:

;

Расчеты для остальных участков аналогичны. Полученные значения для варианта б и г сводим в табл.6.1.

Таблица 6.1

Вариант	Капитальные затраты, тыс.руб.			Эксплуатационные расходы, тыс.руб.			Приведенные затраты, тыс.руб.
	КЛЭП	КПС	К	И1	И2	И
б	9261	191574	200835	18878,5	2671	21549,5	225616,9
г	6000	201786	207786	19531,9	1739	21270,9	232247,5

Варианты б и г, по приведенным затратам, отличаются на 3%. При различии в пределах 5 % варианты считают равно экономичными. Поэтому выбираем тот, который имеет более высокое номинальное напряжение и возможность дальнейшего развития сети при перспективном росте нагрузок.

Окончательно выбираем вариант г.

Электрический расчет основных режимов работы сети

Цель данного раздела - уточненный расчет потокораспределения активной и реактивной мощностей по линиям сети, определение потерь мощностей в элементах сети, тре­буемой мощности источника питания, а также уровней напря­жения в узлах сети. Для расчета мощностей и их потерь в каждой ветви схемы необходимо составить схемы замещения ЛЭП и трансформаторов. Расчёт будем производить при максимальном нормальном и минимальном нормальном режиме работы сети.

Расчет для участка сети ИП-а. Схема замещения для участка ИП-а представлена на рис. 7.1.

Рисунок 7.1 Схема замещения участка ИП-а

Схема замещения трансформатора.

в трансформаторе мощности обмоток одинаковые, из чего следует:

напряжения КЗ для лучей схемы замещения:

реактивные сопротивления трансформатора, Ом:

потери холостого хода трансформатора, МВА:

Схема замещения ЛЭП с проводом АС-240/32.

активное сопротивление, Ом:

_{где r0 – погонное сопротивление, по [4] r0=12,1 Ом/100км}

реактивное сопротивление, Ом:

где x₀ – величина погонного индуктивного сопротивления, по [4] х₀=43,5 Ом/100км.

емкостная проводимость линии, См:

где -удельная емкостная проводимость, по [4] b₀=2,610^-6 См/100км.

зарядная мощность линии, Мвар:

Расчеты параметров линий остальных участков занесем в табл. 7.1

Таблица 7.1

Участок	ИП-а	а-в	в-г	г-б	б-ИП	ИП-д
Дина линии, км	90	50	75	50	65	15
Марка провода	АС – 240/32	АС – 120/19	АС – 70/11	АС – 120/19	АС – 240/32	АС – 300/48
r0, Ом/км	0,121	0,249	0,428	0,249	0,121	0,125
x0, Ом/км	0,435	0,447	0,482	0,447	0,435	0,412
b010-6, См/км	2,6	2,57	2,48	2,57	2,6	2,73
Qл, Мвар	0,113	0,062	0,09	0,062	0,081	0,132
Zл, Ом	10,89+j39,15	12,45+j22,35	32,1+j36,15	12,45+j22,35	7,86+j28,27	1,87+j6,18

Расчет потерь мощности в режиме максимальной нагрузки.

конечная мощность, МВА:

потери в обмотках трансформатора, МВА:

мощность обмотки среднего напряжения, МВА:

мощность обмотки низшего напряжения, МВА:

мощность в начале обмотки трансформатора, МВА:

нагрузка подстанции а с учетом трансформаторов и зарядной мощности линии, МВА:

Используя вышеприведенные формулы проведем расчет активной и реактивной мощностей для остальных элементов схемы замещения. Аналогичный расчет проведем для режима минимальной нагрузки. Результаты расчета сведены в табл. 7.2 и нанесены, для наглядности, на общую схему замещения (рис. 7.3).

Таблица 7.2

Участок	Обозначение	Режим максимальной нагрузки, МВА	Режим минимальной нагрузки, МВА
ИП-а	Pa+jQa	30+j14,52	18+j11,14
	SТ1сн =SТ2сн	15,011+j7,205	9,004+j5,515
	SТ1нн =SТ2нн	15,011+j8,038	9,004+j5,884
	SТ1вн =SТ2вн	15,011+j8,704	9,004+j6,153
	ΔSхТ1=ΔSхТ2	0,135+j0,275	0,135+j0,275
	ΣSа	30,29+j17,87	18,28+j12,68
а-в	Pв+jQв	30+j14,52	35+j21,77
	SТ3сн =SТ4сн	15,011+j7,205	17,52+j10,985
	SТ3нн =SТ4нн	15,011+j8,038	17,52+j12,03
	SТ3вн =SТ4вн	15,011+j8,704	17,52+j13,04
	ΔSхТ3=ΔSхТ4	0,135+j0,275	0,135+j0,275
	ΣSв	30,29+j17,88	18,28+j12,78
в-г	Pг+jQг	25+j10,64	17+j9,18
	SТ5сн =SТ6сн	12,51+j5,275	8,504+j4,535
	SТ5нн =SТ6нн	12,51+j5,837	8,504+j4,85
	SТ5вн =SТ6вн	12,51+j6,28	8,504+j5,057
	ΔSхТ5=ΔSхТ6	0,135+j0,275	0,135+j0,275
	ΣSг	25,29+j13,03	8,37+j10,58
г-б	Pб+jQб	20+j9,12	15+j8,49
	SТ7сн =SТ8сн	10,005+j4,505	7,503+j4,19
	SТ7нн =SТ8нн	10,005+j4,898	7,503+j4,453
	SТ7вн =SТ8вн	10,005+j5,188	7,503+j4,631
	ΔSхТ7=ΔSхТ8	0,135+j0,275	0,135+j0,275
	ΣSб	20,28+j10,22	15,28+j9,74
ИП-д	Pд+jQд	120+j58,11	80+j47,46
	SТ9сн =SТ10сн =SТ11сн =SТ12сн	30,018+j14,527	20,009+j11,865
	SТ9нн =SТ10нн =SТ11сн =SТ12нн	30,018+j16,472	20,009+j12,811
	SТ9вн =SТ10вн =SТ11вн =SТ12вн	30,018+j18,138	20,009+j13,623
	ΔSхТ9=ΔSхТ10=ΔSхТ11=ΔSхТ12	0,22+j0,48	0,22+j0,48
	ΣSд	120,95+j74,34	80,92+j56,28

_{Рисунок 7.2 Схема замещения кольцевого участка}

Рассчитаем потокораспределение мощностей по участкам линий, используя данные табл. 7.1, 7.2 и рис. 7.2.

Знак «минус» указывает на обратное направление мощности.

Мощности в начале и конце линии будут отличаться на величину потерь в этой линии. Потери рассчитываются по формуле:

Поэтому, мощность в начале линии а-в будет:

Аналогичный расчет проведем для остальных участков линий и для режима минимальной нагрузки. Результаты расчета сведены в табл. 7.3.

Таблица 7.3

Обозначение	Режим максимальной нагрузки, МВА	Режим минимальной нагрузки, МВА
Sн.ИП-а	52,7+j30	43,95+j34,27
Sк.ИП-а	52,03+j27,59	43,54+j32,08
Sн.а-в	21,74+j9,72	25,36+j16,13
Sк.а-в	21,61+j9,48	25,17+j15,96
Sк.в-г	8,68+j8,4	10,36+j9,11
Sн.в-г	8,77+j8,5	10,62+j9,34
Sк.г-б	34,06+j21,53	28,1+j22,51
Sн.г-б	34,44+j22,21	28,3+j23,18
Sк.б-ИП	54,64+j32,53	42,85+j32,52
Sн.б-ИП	55,19+j34,51	43,16 +j33,67
Sн.ИП-д	121,66+j76,69	81,25+j57,98
Sк.ИП-д	120,95+j74,34	80,92+j56,28

Общая схема замещения для режима максимальной нагрузки представлена на рис. 7.3.