2. Выбор блоков гэс на основании технико-экономического расчета.

2.1. Выбор блочных трансформаторов ору-220

Выбор трансформаторов включает в себя определение их числа, типа и номинальной мощности.

Выбор номинальной мощности трансформатора в общем случае производят с учетом его нагрузочной способности:

где - коэффициент допустимой перегрузки.

Так как на ответвлении к блоку присоединена только нагрузка собственных нужд, то:

_расч=

где - номинальный коэффициент мощности генератора, о.е.

Для единичных и укрупненных блоков имеем:

_расч= МВА

Для единичных и укрупненных блоков 220 кВ выбираем тип трансформаторов ТДЦ-200000/220, для которого:

S_н=200МВА; U_ВН=242кВ; U_НН=15,75кВ; Р_х=200кВт; Р_к=580кВ, Uк=11%.

При проектировании элементов энергосистем потери ЭЭ при отсутствии графиков нагрузки оценивают методом времени максимальных потерь , используя значения максимальных нагрузок P_max и время максимальных потерь .

Значение определяем по эмпирической формуле:

,

.

Потери холостого хода в трансформаторе:

где - число параллельно включенных трансформаторов.

- время работы блока в течение года, ч, определяемое по выражению:

где - время плановых простоев блока в течение года, ч;

- параметр потока отказов трансформатора блока, 1/год;

- среднее время аварийно-восстановительных ремонтов трансформатора, ч.

По таблице П.9.2 /1/ для единичных и укрупненных блоков находим: = 1,0; =30ч; =0,025 год^-1; =60 ч.

Тогда:

Нагрузочные потери определим по формуле:

где

Годовые издержки на потери электроэнергии определяются следующим образом:

По зависимости удельной стоимости потерь ЭЭ от времени наибольших потерь /Приложение 10, рис. П.10.1/для ОЭС Сибири (кривая 3)/ определяем значения коэффициентов и , соответствующие Т=t_раб =8728ч и =2592ч:

=15∙10^-2 тыс. руб./МВт∙ч; =22.72∙10^-2 тыс. руб./МВт∙ч.

Подставляя необходимые значения и в формулу, находим величину издержек на потери ЭЭ для одного трансформатора блока:

2.2. Выбор блоков

Оценка надежности элементов схемы единичного и укрупненного блока

При выборе оптимального варианта структурной схемы ГЭС в рамках курсового проекта учитываем надежность только «отличающихся» элементов:

1. выключатели;

2. разъединители;

При этом в сравнении не учитываем одинаковые по вариантам элементы (генераторы с генераторными коммутационными аппаратами и трансформаторы). Так как во всех вариантах схем сторона ВН одинакова, то произведём лишь оценку надежности элементов схемы единичного блока.

По данным таблицы 2.1 определим вероятность аварийного простоя элементов электрической схемы ГЭС в течение года по формуле:

где - параметр потока отказов, 1/год;

- среднее время восстановления, лет.

Таблица 2.1 - Показатели надежности работы элементов и их аварийные отказы

Элемент блока	Параметр потока отказов , 1/год	Среднее время восстановления	вероятность аварийного простоя о.е.
Выключатель 220кВ	0,02	6,28	12,56
Разъединитель 220кВ	0,010	0,799	0,79

Примечание: Показатели надежности приняты по данным таблиц П9.2, П9.3, П9.4 /1/.

Рисунок 2.1 - Вариант структурной схемы ГЭС с единичными и укрупненными блоками:

а, в) принципиальная схема; б, г) расчетная схема.

Вероятности простоя элементов схемы станции вследствие ремонтов (плановых) единичного блока определим по формуле:

, где - частота ремонтов, 1/год; - продолжительность ремонтов, лет/рем.

Таблица 2.2 - Показатели надежности работы элементов и их плановые отказы

Элемент блока	Частота ремонтов , 1/год	Продолжительность ремонтов	Вероятность планового простоя о.е.
Выключатель 220кВ	0,2	13,93	278,6
Разъединитель 220кВ	0,166	1,48	24,57

Примечание: Показатели надежности приняты по данным таблиц П9.2, П9.3, П9.4 /1/.

Вероятность недоотпуска ЭЭ при применении в схеме ГЭС единичных блоков 220кВ в случае полного отключения генерирующей мощности может быть определена как произведение вероятностей простоя элементов, составляющих схему:

А так как вероятность простоя элемента схемы определяется суммой вероятностей событий, состоящих в наступлении аварийного или планового ремонтов, то перепишем выражение в следующем виде:

Исключим из последнего выражения события, состоящие в наступлении планово-предупредительных ремонтов обоих блоков 220 кВ, тогда формула примет вид:

Подставляя в последнюю формулу расчетные значения вероятностей, получим:

Математическое ожидание среднегодового недоотпуска ЭЭ W_нд в связи с прекращением электроснабжения в результате простоя блока или аварийного простоя одного или плановом ремонте другого составит:

где - вероятность перерыва электроснабжения при рассматриваемой схеме, о.е.;

- продолжительность использования установленной мощности генераторов ГЭС, ч;

;

- максимальная активная мощность генератора блока, определенная по формуле , МВт;

- номинальная активная мощность генератора, МВт;

- количество генераторов блока.

Тогда:

Математическое ожидание ущерба вследствие надежности схемы определим по формуле:

где - математическое ожидание ущерба от ненадежности, руб./год;

- удельный ущерб, руб./кВт·ч.

Величину удельного ущерба найдем по графику зависимости от величины средней теряемой мощности Р_ав (рис. 1) /1/ при Р_ав=594МВт:

Значение ущерба, полученное в последнем расчете, не включает в себя составляющую ущерба от ненадежности вследствие отключения одного из двух единичных блоков, следовательно, полученное значение не в полной мере характеризует надежность схемы и, очевидно, является заниженным из-за неучета всей совокупности возможных событий.

Таким образом, выполним расчет второй составляющей математического ожидания ущерба , определяемой вероятностью события, имеющего место при аварийном или плановом простое одного из последовательных элементов единичных блоков:

Подставляя данные в последнюю формулу, получим:

МВт

Тогда, значение ущерба от ненадежности для схемы единичного блока с учетом двух составляющих:

Расчет укрупненного блока

Вероятность недоотпуска ЭЭ вследствие ненадежности элементов укрупненного блока (вариант 2) равна сумме вероятностей аварийных и плановых ремонтов последовательных элементов схемы блока:

или, с учетом отмеченного выше условия, имеем:

отсюда, используя данные табл. 1.1 и 1.2, находим:

МВт

Математическое ожидание недоотпуска ЭЭ вследствие ненадежности элементов укрупненного блока по формуле:

Математическое ожидание ущерба:

Определение полных приведенных затрат схемы с единичными и укрупненными блоками

Определим капиталовложения К для схемы по формуле:

где - расчетная стоимость (укрупненная) ячеек ОРУ

/2 таблица 10.21/, тыс. руб.;

тыс. руб.;

- расчетная стоимость блочного трехфазного двухобмоточного трансформатора единичного (укрупненного) блока /2, таблица 3.9/:

тыс. руб. (ТЦ-400000/220);

- расчетная стоимость блочного трехфазного двухобмоточного трансформатора собственных нужд единичного (укрупненного) блока /2, таблица 3.4/, тыс. руб.

тыс. руб. (ТМ-4000/20);

Таким образом, для единичных блоков:

тыс. руб.

Для укрупненного блока:

тыс. руб.

Ежегодные издержки на амортизацию, текущий ремонт и обслуживание электрооборудования электростанции пропорциональны стоимости основных фондов (капиталовложениям):

где - норма суммарных амортизационных отчислений (отчисления на реновацию и капитальный ремонт) и затрат на эксплуатацию электроустановки (текущий ремонт и зарплата персоналу) /Приложение 10, таблица П.10.1/,о.е.

=0,084 о.е.

Для варианта с единичными блоками:

тыс.руб.

Для варианта с укрупненными блоками:

тыс.руб.

Наиболее экономичный из вариантов электроустановки требует наименьшего значения полных приведенных затрат, которое определяется по формуле:

где Е – Коэффициент нормативной эффективности капиталовложений в энергетику (Е=25%).

тыс. руб.

тыс. руб.

Из сравнения экономических показателей рассмотренных вариантов блочных схем видно, что предпочтительнее вариант 2- схема с укрупненными блоками на стороне 220 кВ.