3.5.4. Определение оптимального варианта структурной схемы тэц

Подсчитаем приведенные затраты для каждого варианта схемы по формуле:

,

где:

К– капиталовложения, тыс. руб.;

И– годовые издержки, тыс. руб./год;

У– годовой ущерб от потери генерирующей мощности и от недоотпуска электроэнергии потребителям, тыс. руб./год;

E_Н– нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, 1/год. Согласно [16] стр. 545 для расчётов в электроэнергетике он равен 0,12.

Оформим результаты определения приведённых затрат в виде таблицы:

Таблица 6. Определение приведённых затрат

	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
Капитальные затраты К, тыс. руб.	1545,3	1259,3	1488,4
Ущерб У, тыс. руб./год	0	8,4	16,8
Годовые издержки И, тыс. руб./год	165,19	136,464	165,44
Приведенные затраты З, тыс. руб./год	350,626	295,98	360,85

Определим разницу в величине приведённых затрат:

.

Таким образом, разница в приведённых затратах между наиболее оптимальными первым и вторым вариантом составляет более 5%.

Таким образом, на основании технико-экономического сравнения к дальнейшему рассмотрению принимаем вариант 2 структурной схемы.

Рис. 16. Выбранный оптимальный вариант структурной схемы ТЭЦ

3.6. Выбор схем распределительных устройств тэц с учётом ущерба от перерыва в электроснабжении и потери генерирующей мощности

3.6.1. Выбор схемы ру 110 кВ

Распределительные устройства повышенных напряжений должны удовлетворять следующим требованиям общего характера:

1. Ремонт выключателей напряжением 110 кВ и выше должен производиться без отключения присоединения из-за высокой ответственности присоединений повышенного напряжения.

2. Отключение ВЛ должно осуществляться не более чем двумя выключателями, отключение трансформаторов - не более чем тремя выключателями.

Отказы выключателей в РУ как при нормальном, так и при ремонтном состоянии схемы не должны приводить:

а) к одновременной потере обеих параллельных транзитных линий одного направления, если учитывать повышенные требования к надёжности двухцепной связи;

б) к одновременному отключению нескольких линий, при которой нарушается устойчивость работы энергосистемы.

Применительно к электростанциям районного типа необходимо, чтобы при отказах выключателей в РУ при нормальном состоянии схемы отключалось бы не более одного блока, а при ремонтном состоянии схемы - не более двух блоков.

Электрических схем РУ повышенных напряжений много и они разнообразны. Однако перебор всех существующих схем электрических соединений нерационален. В зависимости от исходных условий можно примерно очертить группу электрических схем, в пределах которой следует в свою очередь намечать конкурентоспособные варианты решений.

Для начала определимся с выбором типа РУ. Закрытые РУ целесообразно применять при дефиците территории для строительства, при суровых климатических условиях (крайне низкие температуры, гололёд, близость к морю и т. д.) или же при наличии в атмосфере агрессивных веществ. В остальных случаях на настоящее время более выгодным экономически является сооружение ОРУ. Поскольку на современных алюминиевых производствах применяются эффективные системы очистки дымовых газов и содержание в них агрессивных веществ, таких как соединения фтора, минимально, а кроме того расстояние, на котором будет иметь место максимальная концентрация агрессивных веществ, значительно дальше места установки ТЭЦ (см. розу ветров и ситуационный план на рисунке 1), то принимаем вариант с открытыми распределительными устройствами на 110 и 220 кВ.

Согласно заданию на проектирование, необходимо разработать схему ОРУ 110 кВ. Выбор оптимальной схемы ОРУ проводится на основании технико-экономического сравнения вариантов схем с учётом ущерба от потери генерирующей мощности и недоотпуска электроэнергии потребителям.

Для определения ущерба от отказа выключателей необходимо провести анализ двух схем с помощью таблично-логического метода. Этот метод предполагает поочерёдное целенаправленное (только для расчётных аварийных ситуаций) рассмотрение отказов элементов электроустановки с выявлением их последствий в нормальном и аварийных состояниях. Расчёт ведут в табличной форме. По вертикали фиксируется ряд учитываемых элементов (i-й ряд), а по горизонтали - ряд расчётных нормальных и ремонтных режимов (j-й ряд).

Вариант 1. Двойная система сборных шин с обходной (соединение между шин одним выключателем.

Рис. 17. Вариант 1 схемы ОРУ 110 кВ

Нормально обе системы шин находятся под напряжением, и шиносоединительный выключатель включен. Питающие элементы и линии поровну распределяются между системами шин.

Для анализа составляем таблицу, характеризующую потери генерирующих мощностей в нормальном режиме и при ремонте одного выключателя и одновременном отказе другого. При отказе выключателя ущерб рассматривается для системы и для потребителя (нагрузки). Установим, что за 1СШ закреплены T1,T3,W1, а за 2СШ закрепленыT2,W2.

Таблица 7. Таблица расчётных связей для варианта 1 схемы ОРУ 110 кВ

Обозначение		Потеря генерирующей мощности и длительность аварийного состояния при
		нормальном режиме	ремонте
			Q1	Q2	Q3	Q4	Q5	Q0	QS
Q1	0,02	T1, T3, W1: tоп	-	T1, T3: tоп W1: tр	T1, T3: tоп W1: tр	T1, T3: tоп W1: tр	T1, T3: tоп W1: tр	T1, T3: tоп W1: tр	T1, T3, W1: tоп
Q2	0,02	T2, W2: tоп	T2: tоп W2: tр	-	T2: tоп W2: tр	T2: tоп W2: tр	T2: tоп W2: tр	T2: tоп W2: tр	T2, W2: tоп
Q3	0,02	T1, T3, W1: tоп	T3, W1: tоп T1: tр	T3, W1: tоп T1: tр	-	T3, W1: tоп T1: tр	T3, W1: tоп T1: tр	T3, W1: tоп T1: tр	T1, T3, W1: tоп
Q4	0,02	T2, W2: tоп	W2: tоп T2: tр	W2: tоп T2: tр	W2: tоп T2: tр	-	W2: tоп T2: tр	W2: tоп T2: tр	T2, W2: tоп
Q5	0,02	T1, T3, W1: tоп	T1, W1: tоп T3: tр	T1, W1: tоп T3: tр	T1, W1: tоп T3: tр	T1, W1: tоп T3: tр	-	T1, W1: tоп T3: tр	T1, T3, W1: tоп
Q0	0,02	-	T1, T3: tоп W1: tр	T2: tоп W2: tр	T3, W1: tоп T1: tр	W2: tоп T2: tр	T1, W1: tоп T3: tр	-	-
QS	0,02	T1, T2, T3, W1, W2: tоп	T1, T2, T3, W1, W2: tоп	T1, T2, T3, W1, W2: tоп	T1, T2, T3, W1, W2: tоп	T1, T2, T3, W1, W2: tоп	T1, T2, T3, W1, W2: tоп	T1, T2, T3, W1, W2: tоп	-

Примечание. По горизонтали указаны выключатели, выведенные в плановый ремонт, а по вертикали - отказ которых рассматривается. В клетках таблицы указывается потерянный элемент и время, на которое он потерян (t_оп - на период оперативных переключений (1 час); t_р – время ремонта (45 часов)).

Вариант 2. Схема-пятиугольник.

Рис. 18. Вариант 2 схемы ОРУ 110 кВ

Таблица 8. Таблица расчётных связей для варианта 2 схемы ОРУ 110 кВ

Обозначение		Потеря генерирующей мощности и длительность аварийного режима при
		нормальном режиме	ремонте
			Q1	Q2	Q3	Q4	Q5
Q1	0,02	T1, W1: tоп	-	T1: tоп W1: tр	W1: tоп T1: tр	T1, W1: tоп W2: tр	W1, T1: tоп ТБ: tр
Q2	0,02	T3, W1: tоп	T3: tоп W1: tр	-	T1, W1: tоп T3: tр	T3,W1: tоп T2: tр	W1: tоп T3: tр
Q3	0,02	T1, W2: tоп	W2: tоп T1: tр	T1, W2: tоп W1: tр	-	T1: tоп W2: tр	T1, W2: tоп T2: tр
Q4	0,02	T2, W2: tоп	W2,T2: tоп T1: tр	T2,W2: tоп T3: tр	T2: tоп W2: tр	-	W2: tоп T2: tр
Q5	0,02	T2, T3: tоп	T2, T3: tоп W1: tр	T2: tоп T3: tр	T2, T3: tоп W2: tр	T3: tоп T2: tр	-

При одновременной потере автотрансформаторов возникает недоотпуск электроэнергии потребителю, поскольку мощности, выдаваемой через трансформаторы связи с ГРУ, недостаточно для покрытия нагрузки на ОРУ 110 кВ.

Потеря одной цепи из пар W1-W2 (пусть даже одновременная потеря цепи в каждой паре) не приведёт к недоотпуску электроэнергии, поскольку при обрыве одной цепи в двухцепной линии вторая может передать мощность, приходящуюся на две цепи. Очевидно, что при передаче электроэнергии по одной цепи вместо двух возрастут потери электроэнергии в линиях, что также должно учитываться при определении ущерба. Однако в учебном проектировании, как уже было сказано ранее, данная составляющая не учитывается.