5. Расчет режимов электрических сетей

   1. Расчет режима радиальной сети

Расчет сети выполняют, начиная с наиболее удаленного участка, в направлении источника питания (на рисунке 5.1 – участок 2-3).

Рисунок 5.1 – Схема распределительной сети (а) и ее схема замещения (б)

Если при расчетах не нужно учитывать потери мощности, то нагрузки на стороне низшего напряжения трансформаторов Т1, Т2, Т3 считают подключенными в узлах 1, 2, 3, а мощности на участках сети находят суммированием нагрузок.

Мощность на участке 2-3 равна нагрузке в узле 3:

.

Мощность на участке 1-2:

.

Мощность на головном участке А-1:

.

Напряжения в узлах находят следующим образом:

где - потери напряжения на участках соответственно А-1, 1-2, 2-3:

При проектировании важно выяснить, не будет ли потеря напряжения при выбранных для данной сети площадях сечений проводов или кабелей превышать допустимое значение ΔU_доп, т.е. будет ли отклонение напряжения у самого удаленного потребителя соответствовать допустимому значению δU_доп. С этой точки зрения важно определить наибольшую потерю напряжения, т.е. потерю напряжения от источника питания до наиболее удаленного узла сети:

или в общем виде:

, (5.4)

где n - количество участков сети.

В распределительных сетях нагрузки часто задают полным током I или модулем тока I и коэффициентом мощности cosφ. В этом случае для схемы, показанной на рисунке 2.3:

ток на участке 2-3 равен току нагрузки в узле 3:

ток на участке 1-2:

ток на головном участке А-1:

.

Формула (2.15) для любого участка сети ij примет вид:

(5.5)

где , – соответственно активная и реактивная составляющие тока на участке ij; I_ij – модуль тока.

Тогда наибольшая потеря напряжения:

или (5.6)

.

6. Расчет технико-экономических показателей

Заключительным этапом выполнения проекта является определение технико-экономических показателей.

В технико-экономической части определяется количество материалов и оборудования для строительства распределительных сетей 10 и 0,38 кВ, рассчитывается стоимость и себестоимость передачи и распределения электрической энергии.

Определим количество материалов и оборудования для строительства распределительной сети напряжением 10 и 0,38 кВ в рассматриваемом населенном пункте и стоимость строительно-монтажных работ согласно Инструкции по определению сметной стоимости и РСН 8.03.208-2007, РСН 8.03.133-2007 .

Определим капитальные вложения на сооружение питающей сети:

К = К_ст + К_об, (8.1)

где К_ст – затраты на строительно-монтажные работы;

К_об – капитальные затраты на оборудование и инвентарь.

Найдем годовые эксплуатационные издержки:

И = ρ_∑  К + (W_{л 10} + W_{л 0,38} + W_т)  β, (8.2)

где ρ_ – издержки на амортизацию и обслуживание (таблица 8.3);

β – стоимость 1 кВт∙ч потерь электроэнергии, руб/ кВтч;

W_{Л 10} – суммарные потери электроэнергии в линиях 10 кВ, кВтч;

W_{Л 0,38} – суммарные потери электроэнергии в линиях 0,38 кВ, кВтч;

W_Т – суммарные потери электроэнергии в трансформаторах, кВтч.

Потери электроэнергии в линиях определяются по формуле:

W_л = Р_л  τ, кВтч , (8.3)

где τ – время наибольших потерь:

τ = (0,124 + Т_нб  10^-4)²  8760, ч. (8.4)

Потери активной мощности в линии определяются по формуле:

Р_л = 3  I_расч²  r₀ L  10^-3, кВт, (8.5)

где I_расч – расчетный ток данного участка линии, А;

r₀– удельное активное сопротивление линии, Ом/км (Приложение 1);

L – длина линии, км.

Нагрузочные потери мощности в трансформаторах:

Р_н = 3  I_расч²  R_т 10^-3, (8.6)

где I_расч – расчетная токовая нагрузка, А;

R_т – активное сопротивление трансформатора, Ом.

Нагрузочные потери электроэнергии в трансформаторе определяются по формуле:

W_н = Р_н τ, кВтч . (8.7)

Потери энергии холостого хода в трансформаторе определяются по формуле:

W_х = nР_х  8760, (8.8)

где Р_х– потери мощности холостого хода;

n – количество трансформаторов.

Суммарные потери энергии в трансформаторе:

W_т = W_н +W_х . (8.9)

Определим приведенные затраты:

З = И + Е_н  К, (8.10)

где Е_н – норма дисконта.

Передаваемая за год по сети электроэнергия:

W = Р_нб  Т_нб. (8.11)

Себестоимость передачи электроэнергии:

β_п = И / W. (8.12)

Стоимость передачи электроэнергии:

С_п = З / W. (8.13)

Таблица 8.3 - Нормы ежегодных отчислений на амортизацию и обслуживание в относительных единицах

Наименование проводников системы	Норма амортизационных отчислений, ра	Затраты на ремонт и обслуживание, рр+ро	Всего издержки на амортизацию и обслуживание, рх
Кабельные линии до 10 кВ: со свинцовой оболочкой, проложенные в земле и помещениях с алюминиевой оболочкой, проложенные: в земле в помещениях с пластмассовой изоляцией, проложенные в земле и помещениях	0,023 0,043 0,023 0,053	0,02 0,02 0,02 0,02	0,043 0,063 0,043 0,073
Кабельные линии 20 – 35 кВ со свинцовой оболочкой, проложенные в земле и помещениях	0,034	0,02	0,054
Кабельные линии 110 – 220 кВ, проложенные в земле и помещениях	0,025	0,02	0,045
Воздушные линии до 20 кВ на металлических или железобетонных опорах	0,036	0,003	0,039
Воздушные линии до 20 кВ на деревянных опорах	0,057	0,005	0,062
Воздушные линии 35 кВ и выше на стальных и железобетонных опорах	0,024	0,004	0,028
Воздушные линии 35 – 220 кВ на деревянных опорах	0,049	0,005	0,054
Силовое электротехническое оборудование и распределительные устройства: до 20 кВ 35 – 150 кВ 220 кВ и выше	0,064 0,058 0,058	0,04 0,030 0,02	0,104 0,088 0,078

Пример:

Рассчитаем стоимость линии:

К_Л=К_ВЛ25 (L_ТП3-ТП2+ L_ТП2-ТП1+ L_ТП6-ПС1+ L_ТП6-ТП4+ L_ТП5-ПС2)+ К_ВЛ35 (L_ТП1-ТП2+ L_ТП2-ТП3+ L_ТП4-ТП5)+ К_ВЛ50 (L_ПС1-ТП1+ L_{ТПС2-ТП3}+ L_ПС2-ТП5) = = 336794,346 тыс. бел. руб.

Рассчитаем годовые издержки:

И= [((P _ТП3/2)² +(Q _ТП3/2)²) L_ТП2-ТП3 1,152 + (P _ТП2+ТП3/2)²+ (Q /2)²) L _{ТП2 – ТП1}0,777 + ((P _{ТП1+ТП2+ТП3}/2)²+ (Q _{ТП1+ТП2+ТП3}/2 ₎²) L_ТП1-ПС10,595 + +((P _ТП6/2)²+(Q _ТП6/2)²) L_ПС1-ТП6 1,152 + ((P _ТП1/2)²+ (Q _ТП1/2)² ) L _ТП1-ТП21,152 + +((P _ТП1+ТП2/2) ²+(Q_ТП1+ТП2/2 ) ²) L_ТП3-ТП2 0,777+ ((P _{ТП1+ТП2+ТП3}/2)²+ +(Q _{ТП1+ТП2+ТП3}/2)²) L_ТП3-ПС20,595 + ((P _ТП6/2)²+ (Q _ТП6/2)² ) L _ТП6-ТП4 1,152 + +((P _ТП6+ТП4/2)²+(Q_ТП6+ТП4/2)²) L_ТП4-ТП5 0,777 +((P _{ТП6+ТП4+ТП5}/2)²+(Q _{ТП6+ТП4+ТП5}/ 2)² L_ТП3-ПС20,595 + ((P _ТП5/2)²+(Q _ТП5/2)²) L_ПС2-ТП5 1,152] = 25077,951

Найдем приведенные затраты для схемы1 по формуле 4.2:

З_i = Е_н К_Л+И = 0,12 336,794,346 + 25077,951 = 65493,273 тыс. бел. руб.