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;
EН– 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 7. Определение приведённых затрат
|
|
Вариант 1 |
Вариант 2 |
|
Капитальные затраты К, тыс. руб. |
2431,4 |
2704,4 |
|
Ущерб У, тыс. руб./год |
19,05 |
12,16 |
|
Годовые издержки И, тыс. руб./год |
289,1 |
323,78 |
|
Приведенные затраты З, тыс. руб./год |
599,91 |
660,46 |
Определим разницу в величине приведённых затрат:
.
Таким образом, разница в приведённых затратах между наиболее оптимальными первым и третьим вариантом составляет более 5%. Поэтому следует принять для дальнейшего проектирования схему 1.
3.6. Выбор схем распределительных устройств тэц с учётом ущерба от перерыва в электроснабжении и потери генерирующей мощности
3.6.1. Выбор схемы ру 35 кВ
Для РУ повышенных напряжений ТЭЦ (35 кВ и выше), в зависимости от числа цепей и ответственности ТЭЦ, обычно применяют следующие схемы электрических соединений:
блок трансформатор – линия.
- схемы ответвлений от проходящих линий 35-110 кВ.
- схемы мостиков.
- схемы многоугольников.
- схемы с одной секционированной системой сборных шин.
- схема с одной секционированной системой сборных шин и обходной.
- схема с двумя системами сборных шин.
- схема с двумя не секционированными системами сборных шин и обходной.
Вариант 1. Схема ОРУ-35 кВ - двойная не секционированная система сборных шин.
Рис. 13. Вариант 1 схемы ОРУ 35 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. Установим, что за 1СШ закреплены W1,W3,T1,T3, Т5, а за 2СШ закрепленыW2,W4,T2,T4.
|
Отказ |
Норм.режим |
Ремонтные и аварийные режимы выключателя | |||||||||
|
|
|
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
Q5 |
Q6 |
Q7 |
Q8 |
Q9 |
SQ1 |
|
Q1 |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
|
T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
|
Q2 |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
|
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
|
Q3 |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
|
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
|
Q4 |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
|
T4/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,T2/tр |
W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
|
Q5 |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
|
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП, W3/tр |
T2/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
|
Q6 |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
|
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
|
Q7 |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
|
T2/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
|
Q8 |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,T4/tр |
|
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
|
Q9 |
W1/tОП,W2/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tр |
W2/tОП,T1/tОП,T3/tОП,T5/tр |
W1/tОП,W2/tОП,T3/tОП,T5/tр |
W1/tОП,T1/tОП,T3/tОП,T5/tр |
W1/tОП,W2/tОП,T1/tОП,T3/tОП,T5/tр |
W1/tОП,W2/tОП,T1/tОП,T3/tОП,T5/tр |
W1/tОП,W2/tОП,T1/tОП,T5/tр |
W1/tОП,W2/tОП,T1/tОП,T3/tОП,T5/tр |
W1/tОП,W2/tОП,T1/tОП,T3/tОП,T5/tр |
|
W1/tОП,W2/tОП,T1/tОП,T3/tОП,T5/tр |
|
SQ1 |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
- |
Вариант 2. Схема ОРУ-35 кВ – двойная система сборных шин с 2-мя последовательно включенными междушинными выключателями.
Установим, что за 1СШ закреплены W1,W2,T1,T3 а за 2СШ закрепленыW3,W4,T2,T4.
Рис. 14. Вариант 2 схемы ОРУ 35 кВ
|
Отказ |
Норм.режим |
Ремонтные и аварийные режимы выключателя | |||||||||
|
|
|
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
Q5 |
Q6 |
Q7 |
Q8 |
SQ1 |
SQ2 |
|
Q1 |
T1/tОП, T3/tОП,W2/tОП,W1/tр |
|
T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,W2/tОП,W1/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП,W1/tр |
|
Q2 |
W1/tОП, T3/tОП,W2/tОП, T1/tр |
T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
|
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,W2/tОП, T1/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tОП, T1/tр |
|
Q3 |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,W2/tр |
T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
|
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,T5/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП, T3/tОП,W2/tр |
W1/tОП, T1/tОП,T5/tОП,T3/tОП,W2/tр |
|
Q4 |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
|
T4/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,T2/tр |
W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T5/tОП,T2/tр,T5/tОП, |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T2/tр |
|
Q5 |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
|
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП, W3/tр |
T2/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП, W3/tр, |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tОП,T5/tОП,W3/tр, |
|
Q6 |
T1/tОП, W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
|
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, T5/tОП,W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
T1/tОП, W1/tОП,W2/tОП,T3/tр |
|
Q7 |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
|
T2/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
T2/tОП,T4/tОП,W3/tОП,W4/tр |
|
Q8 |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,T4/tр |
|
T2/tОП,W3/tОП,T5/tОП,W4/tОП,T4/tр |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tр |
|
SQ1 |
W1/tОП,W2/tОП,T1/tОП,T3/tОП,T5/tОП |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
|
W1/tОП,W2/tОП,T1/tОП,T3/tОП,T5/tр |
|
SQ2 |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tОП,T5/tОП |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
Все присоединения на ton |
T2/tОП,W3/tОП,W4/tОП,T4/tОП,T5/tр |
|
Расчёт ущерба
Частота отказов выключателей 35 кВ:
Определим частоту отказов выключателей 35 кВ. Согласно [1, стр.489, табл. 8.9], воздушный выключатель на 35 кВ обладает следующими параметрами:
|
Элемент |
|
TВ, ч/1 |
|
TР, ч/1 |
|
Выключатель воздушный 35кВ |
0.02 |
40 |
0.2 |
29 |
.
1/год
,
1/год
Составим горизонтальный ряд ремонтных режимов выключателей и определим вероятность ремонтного режима по формуле:
3. Вероятность нормального состояния схемы есть величина обратная:
;
гдеN– количество
выключателей в схеме;
Потеря генерирующей мощности в год из-за отказов выключателей во время нормального режима определяется по формуле:
.
Потеря генерирующей мощности в год из-за отказов выключателей во время ремонтного режима определяется по формуле:
.
Недоотпуск электроэнергии потребителю определяется по аналогичной формуле:
.
Как видим, для определения недоотпуска в нормальном и ремонтном режимах в формулу вводится соответствующая вероятность режима по аналогии с формулами для потерь генерирующей мощности при отказе трансформаторов в предыдущем пункте курсового проекта.
Время простоя блока:
,
где
- среднее время восстановления отказавшегоi-ого выключателя;
- средняя длительность планового ремонтаj-ого выключателя.
Время оперативных переключений:
- время оперативных переключений;
- время пуска энергоблока из горячего
состояния для ТЭС.
Вариант 1:
Потери генерируемой мощности и недоотпуск электроэнергии потребителю из за в год из-за отказов выключателей во время нормального режима:
Потери генерируемой мощности и недоотпуск электроэнергии потребителю в год из-за аварий во время ремонтного режима:
Суммарный ущерб системе:
.
Вариант 2:
Потери генерируемой мощности и недоотпуск электроэнергии потребителю из за в год из-за отказов выключателей во время нормального режима:
Потери генерируемой мощности и недоотпуск электроэнергии потребителю в год из-за аварий во время ремонтного режима:
Суммарный ущерб системе:
.
Расчёт капиталовложений
Капиталовложения складываются из двух составляющих:
,
где:
- суммарная расчетная стоимость шин;
- суммарная расчетная стоимость ячеек
выключателей.
Составляющая стоимости шин
в обоих вариантах одинакова, поэтому
при определении капиталовложений её
учитывать не будем.
Выключатели для технико-экономического сравнения вариантов схем РУ также разрешается выбирать по укрупнённым показателям стоимости. Таким образом, определение капиталовложений в учебном проектировании производится без выбора выключателя по номинальному току и отключающей способности при КЗ.
Согласно [16], стр. 577 стоимость одной ячейки выключателя на ОРУ 35 кВ с двумя рабочими не секционированными системами шин составляет 24,4 тыс. руб. Тогда капиталовложения для вариантов 1:
,
Стоимость одной ячейки выключателя на ОРУ 35 кВ с двойной системой сборных шин с 2-мя последовательно включенными междушинными составляет 24,4 тыс. руб. Тогда капиталовложения для варианта 2:
Расчет издержек
Годовые издержки:
,
где
- амортизационные отчисления (отчисления
на реновацию и капитальный ремонт);
- норма амортизационных отчислений за
1 год;
- издержки на обслуживание электроустановки
(на текущий ремонт и зарплату персонала);
- затраты на эксплуатацию в год.
При
,
,
по стр. 77. Тогда издержки для варианта
1 и 2:
.
Результаты расчёта сведём в следующей таблице:
Таблица 11. Определение приведённых затрат
|
|
Вариант 1 |
Вариант 2 |
|
Капитальные затраты К, тыс. руб. |
244 |
244 |
|
Ущерб У, тыс. руб./год |
13,46 |
12,25 |
|
Годовые издержки И, тыс. руб./год |
22,93 |
22,93 |
|
Приведенные затраты З, тыс. руб./год |
280,39 |
279,18 |
Определим разницу в величине приведённых затрат:
.
Таким образом, оба варианта по приведенным затратам равноценны, так как разница составляет менее 5%.
Следовательно, выбираем вариант 1 схемы ОРУ 35 кВ двойная не секционированная система сборных шин так как меньше оперативных переключений при данной схеме.