3 Выбор схемы внешнего электроснабжения

При решении задач оптимизации промышленного электроснабжения возникает необходимость сравнения большого количества вариантов. Много вариантность задач промышленной энергетики обуславливает проведения технико-экономического расчета, целью которого является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов.

Питание сахарного завода осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности, на которой установлено 2 трех обмоточных трансформатора мощностью по 40 МВА, напряжением U=110 кВ. Работа трансформаторов раздельная. Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 3,5 км. Завод работает в 3 смены.

Для технико-экономического сравнения вариантов электроснабжения завода рассмотрим три варианта:

1. I вариант – ЛЭП 110 кВ;

2. II вариант – ЛЭП 10 кВ

3.1. I Вариант

Рисунок 3.1 - I вариант схемы электроснабжения.

Выбираем электрооборудование по I варианту.

1. Выбираем трансформаторы ГПП:

Выбираем два трансформатора мощностью 6300 кВА.

Коэффициент загрузки:

Таблица 3. 1 - Паспортные данные трансформатора

Тип	Номинальное напряжение, кВ			Потери, кВт			Напряжение кз, %		Ток хх, %
	ВН	НН	хх		кз
ТМН-6300/110	115	6,6;11	6,5		35	10,5		0,5

Потери мощности в трансформаторах:

активной:

реактивной:

Потери энергии в трансформаторах.

При трехсменном режиме работы Т_вкл=6000 ч. Т_макс=4500 ч, тогда время максимальных потерь:

Потери активной мощности в трансформаторах:

ΔW_тр.гпп=2(ΔP_хх×T_вкл+ΔP_кз× τ ×K_з²);

ΔW_тр.гпп=2(6,5×6000+35×2886,21×0,77²)=194695,24 кВтч.

2. ЛЭП–110 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

.

Ток аварийного режима:

I_а=2×I_р=2×24,56=49,12А.

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

где j=1,1 А/мм² экономическая плотность тока при Т_м=4500ч и алюминиевых проводах.

Принимаем провод АС –25/7 с I_доп=135 А.

Проверим выбранные провода по допустимому току.

При расчетном токе:

I_доп=135А>I_р=24,56 А.

При аварийном режиме:

I_{доп ав}=1,3xI_доп=1,3x135=175,5 A>I_ав=49,12 A.

Потери электроэнергии в ЛЭП:

где R=r₀×L=0,4×5,5=2,2Ом,

где r₀=0,4 Ом/км - удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 25 мм², l=5,5 км - длина линии.

3.Выбор выключателей, разъединителей и ОПН на U=110 кВ.

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рисунок 3.2) и рассчитаем ток короткого замыкания в о.е.

Рисунок 3.2 – Схема замещения

S_б=100 МВА; х_с=0,2; U_б=115 кВ.

;

Выбираем выключатели В1 и В2

Выключатель ABB LTB 145 D1/B

U_ном=110 кВ ≥ U_уст=110 кВ;

I_ном=3150 А > I_ав=48,34 А;

I_откл=40 кА > I_k1=2,5 кА;

I_терм= 40 кА > i_y·I_к-1=11,25 кА;

I_отк·t_пр= 40·2=80 кА > I_k-1²·t_{п ср}=2,5²·0,14=0,875 кА.

Разъединитель РГ 110/1000 УХЛ 1

U_ном=110 кВ ≥ U_уст=110 кВ;

I_ном=1000А >I_ав=48,34 А;

I_дин=80 кА> i_y=4,335 кА;

I_терм= 25 кА> i_y·I_к-1=10,222 кА.

ОПН EXLIM R

U_ном=42-168 кВ

Расчет затрат на I вариант.

1) Затраты на трансформаторы ГПП:

К_{тр ГПП}=2·62 700 000=125 400 000 тг.

2) Затраты на выключатели В1 и В2:

К_В1,В2=2·4 620 000 = 9 240 000 млн. тг.

3) Затраты на ЛЭП:

К_уд=147 000 тг./км.

К_ЛЭП=L·К_уд=5,5·147 000=808 500 тг.

4) Затраты на разъединители:

К_разъед=2·300 000 = 600 000 тг

5) Затраты на ОПН:

К_ОПН=4·К_уд=4·1 672 000=6 688 000 тг.

Суммарные затраты на оборудование первого варианта:

К_Σ1= К_{тр гпп} + К_В1,В2 + К_ЛЭП + К_разъед+ К_ОПН

К_Σ1=125 400 000+9 240 000+808 500+600 000+6 688 000=142 736 500 тг.

Определим издержки

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

И_{экс ЛЭП}= Еэкспл.лэп·Клэп=0,028·808 500=22 638 тг.

Амортизация ЛЭП:

И_{а ЛЭП}= Еа лэп·К_ЛЭП=0,028·808 500=22 638 тг.

Издержки на эксплуатацию оборудования:

И_{экс об}= Еэкспл.обор·Кобор =0,03·142 537 000=4 276 110 тг.

где Кобор – суммарные затраты без стоимости ЛЭП.

Амортизация оборудования:

И_{а об}= Еа обор·Кобор =0,063·142 537 000=8 979 831 тг.

Стоимость потерь:

Ипот=Сo·(Wтргпп+Wлэп)=14·(339662,516+178005,697)=7 247 355 тг.

Сo=14 тг/кВт×ч

Суммарные издержки:

И_Σ1=Иа+Ипот+Иэ,

И_Σ1=22 638+8 979 831+7 247 355 +22 638+ 4 276 110=20 548 572 тг.

Приведенные суммарные затраты

З_I=Е×ΣК_I+ΣИ_I,

где Е=0,12-нормативный коэффициент эффективности капвложений

З_I=0,12·142 736 500+20 548 572=37 665 780 тг.