Основы технико-экономических расчетов в ээс.

Широко известна и повсеместно используется формула ежегодных приведенных затрат для статического случая единовременных капиталовложенийК и неизменных во времени эксплуатационных издержек И (рис.) вида: З = Ен  К + И.

Здесь Ен - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капиталовложений, нормируемое значение которого для энергетики равно 0,12. Введение понятия Ен позволяет разрешить очень важную проблему сопоставления затрат, имеющих разную природу - единовременных капиталовложений и ежегодных издержек - и получить решение, не зависящее от срока оптимизации.

Динамический случай можно представить как совокупность статических задач с капиталовложениями соответствующих лет К_t и приращениями издержек И_t, = И_t – И_t-1, за пределами срока Т неизменяющимися во времени. Тогда ежегодные приращения приведенных затрат определяются следующим образом.

З₁ = Ен  К₁ + И₁; З₂ = Ен  К₂ + И₂; З_Т = Ен  К_Т + И_Т.

Но нельзя суммировать эти приращения для определения суммарных ежегодных приведенных затрат, поскольку затраты, произведенные в разные годы, для нас неравноценны. Поэтому вводится нормативный коэффициент приведения разновременных затрат Е_н.п. Он равен 0,08. Соответственно образуется формула приведения разновременных затрат, использующая приведение к первому году рассматриваемого периода по сложным процентам: .

Учитывая запись, имеем следующую формулу ежегодных приведенных затрат для динамической системы: .

[7] Регулирование напряжения в электрических сетях.

Напряжение сети постоянно меняется вместе с изменением нагрузки, режима работы источника питания, сопротивлений цепи. Отклонения напряжения не всегда находятся в интервалах допустимых значений. Причинами этого являются:

• потери напряжения, вызываемые токами нагрузки, протекающими по элементам сети;

• неправильный выбор сечений токоведущих элементов и мощности силовых трансформаторов;

• неправильно построенные схемы сетей.

Регулированием напряжения называют процесс изменения уровней напряжения в характерных точках электрической системы с помощью специальных технических средств.

На электростанциях регулирование напряжения осуществляется за счёт регулирования тока возбуждения генераторов и изменения коэффициента трансформации повышающих трансформаторов. Эти средства регулирования являются только вспомогательными по двум причинам:

1. недостаточный диапазон регулирования напряжения;

2. трудно согласовать требования по напряжению удалённых и близких потребителей.

Поэтому основным средством регулирования напряжения являются трансформаторы и автотрансформаторы районных подстанций.

По конструктивному выполнению различают два типа трансформаторов понижающих подстанций:

1. трансформаторы с ПБВ;

2. трансформаторы с РПН.

Обычно регулировочные ответвления выполняются на стороне высшего напряжения трансформатора, которая имеет меньший рабочий ток. При этом облегчается работа переключающего устройства.

Для регулирования напряжения в отдельных линиях или в группе линий применяются регулировочные трансформаторы и последовательные регулировочные трансформаторы. Они применяются при реконструкции уже существующих сетей, в которых используются трансформаторы без регулировки под нагрузкой.

Сейчас выпускаются автотрансформаторы 220-330 кВ с РПН, встроенным на линейном конце обмотки среднего напряжения. С помощью которого можно изменять под нагрузкой коэффициент трансформации только для обмоток ВН-СН. Если требуется одновременно изменить под нагрузкой коэффициент трансформации между обмотками ВН и НН, то небходимо установить дополнительно линейный регулятор последовательно с обмоткой НН автотрансформатора. С экономической точки зрения такое решение оказывается более целесообразным, чем изготовление автотрансформаторов с двумя встроенными устройствами РПН.

Регулирование напряжения трансформаторов

Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанций. В электрических сетях предусматриваются способы регулирования напряжения, одним из которых является изменение коэффициента трансформации трансформаторов.

Известно, что коэффициент трансформации определяется как отношение первичного напряжения ко вторичному, или

где W1, W2 — число витков первичной и вторичной обмоток соответственно.

Обмотки трансформаторов снабжаются дополнительными ответвлениями, с помощью которых можно изменять коэффициент трансформации. Переключение ответвлений может происходить без возбуждения (ПБВ), т. е. после отключения всех обмоток от сети или под нагрузкой (РПН).

Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в пределах ±5%, для чего трансформаторы небольшой мощности кроме основного вывода имеют два ответвления от обмотки высшего напряжения: +5% и –5% . Если трансформатор работал на основном выводе 0 и необходимо повысить напряжение на вторичной стороне U₂, то, отключив трансформатор, производят переключение на ответвление –5%, уменьшая тем самым число витков W1.

Устройство ПБВ не позволяет регулировать напряжение в течение суток, так как это потребовало бы частого отключения трансформатора для производства переключений, что по условиям эксплуатации практически недопустимо. Обычно ПБВ используется только для сезонного регулирования напряжения.

Регулирование под нагрузкой (РПН) позволяет переключать ответвления обмотки трансформатора без разрыва цепи. Устройство РПН предусматривает регулирование напряжения в различных пределах в зависимости от мощности и напряжения трансформатора (от ±10 до ±16% ступенями приблизительно по 1,5%)

Регулировочные ступени выполняются на стороне ВН, так как меньший по значению ток позволяет облегчить переключающее устройство. Для расширения диапазона регулирования без увеличения числа ответвлений применяют ступени грубой и тонкой регулировки (рис. 2.40). Наибольший коэффициент трансформации получается, если переключатель П находится в положении II, а избиратель И – на ответвлении 6. Наименьший коэффициент трансформации будет при положении переключателя I, а избирателя — на ответвлении 1.

Переключающее устройство РНТ-13 применяется на трансформаторах средней мощности.

Переход с одного ответвления регулировочной обмотки на другое осуществляется так, чтобы не разрывать ток нагрузки и не замыкать накоротко витки этой обмотки. Это достигается в специальных переключающих устройствах с реакторами или резисторами. Схема с резисторами обладает рядом преимуществ перед схемой с реакторами и получает все более широкое применение.

В переключателях данного типа используются мощные пружины, обеспечивающие быстрое переключение контактов контактора (< 0,15 с), поэтому токоограничивающие сопротивления R1, R2 лишь кратковременно нагружаются током, что позволяет уменьшить их габариты. Контакторы размещаются в герметизированном баке с маслом. Управление РПН может осуществляться дистанционно со щита управления вручную или автоматически.

Рис. 2.40 Устройство РПН трансформаторов (схема включения регулирующих ступеней)

Ab – основная обмотка; bc – ступень грубой регулировки; de – ступени плавной регулировки;

П – переключатель; И – избиратель.

В современных устройствах РПН для коммутации тока находят применение вакуумные дугогасительные камеры. Благодаря этому трансформаторное масло не используется в качестве дугогасительной среды и не требуется его смена в процессе эксплуатации. Переключающие устройства РНТА235/1000 применяются на преобразовательных трансформаторах c интенсивным режимом работы переключений.

Дальнейшим совершенствованием РПН является применение тиристорных переключателей. Тиристоры срабатывают в моменты переходов тока нагрузки через нуль и последовательно включают необходимую комбинацию вторичных обмоток.

Регулирование напряжения в автотрансформаторах имеет некоторую особенность. Если ответвления выполнить в нейтральной точке (рис. 2.42, а). то это позволяет облегчить изоляцию переключающего устройства и рассчитать его на меньший ток, так как в общей обмотке автотрансформатора проходит разность токов. Такое регулирование называется связанным, т. е. при переключении ответвлений одновременно меняется количество витков ВН и СН. Это приводит к резким изменениям индукции в сердечнике и колебаниям напряжения на обмотке НН.

Независимое регулирование в автотрансформаторе можно осуществить с помощью регулировочной обмотки на линейном конце среднего напряжения (рис.2.42,6). В этом случае переключающее устройство должно быть рассчитано на полный номинальный ток, а изоляция его – на полное напряжение средней обмотки.

Такие переключающие устройства на ток 2000 А с изоляцией классов 110 и 220 кВ позволяют обеспечить РПН для автотрансформаторов больших мощностей. Регулирование осуществляется с помощью трех однофазных регуляторов, имеющих электропривод с автоматическим управлением.

Для регулирования напряжения под нагрузкой на мощных трансформаторах и автотрансформаторах применяются также последовательные

регулировочные трансформаторы (рис. 2.43). Они состоят из последовательного трансформатора 2, который вводит добавочную ЭДС в основную обмотку автотрансформатора 1, и регулировочного автотрансформатора 3, который меняет эту ЭДС. С помощью таких трансформаторов можно изменять не только напряжение (продольное регулирование), но и его фазу (поперечное регулирование). Устройство таких трансформаторов значительно сложнее, чем РПН, поэтому они дороже и применение их ограничено.

Одним из видов последовательных регулировочных трансформаторов являются линейные регуляторы, которые включаются последовательно в линию или в цепь трансформатора без РПН, обеспечивая регулирование напряжения в пределах ±10–15%.

Широкое применение линейные регуляторы находят на подстанциях с автотрансформаторами (рис. 2.44). На стороне СН регулирование напряжения обеспечивается встроенным в автотрансформатор 1 РПН, а на стороне НН устанавливается регулировочный трансформатор 2, снабженный автоматическим регулированием напряжения. Регулировочные трансформаторы типа ЛТМ выпускаются мощностью 1,6–6,3 MBА на напряжение 6–10 кВ, типов ЛТМН, ЛТДН–16–100 MBА на напряжение до 35 кВ.

Выбор отпаек РПН осуществляется по следующей формуле:

Kt=(Uв.ном±n*∆U)/Uн.ном,

Где n – количество ступеней регулирования, ∆U – напряжение регулировочного ответвления обмотки ВН. Количество отпаек подбирается таким образом, чтобы выполнялось условие : Uпотр=Uном±5%Uном