4.2 Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Определить наибольшую потерю напряжения в разомкнутой трехфазной сети 380 В, выполненную кабелем и воздушными линиями. Симметричные по фазе нагрузки в амперах, их коэффициенты мощности , длины участков в км, марки проводов и кабелей даны на схеме сети (рисунок 4.2). Головной участок Аb выполнен кабелем АВВГ-4х95 ( Ом/км, Ом/км), ответвление bd с равномерно распределенной нагрузкой и ответвление bc — проводом А50 ( Ом/км, Ом/км).

Рисунок 4.2 Схема низковольтной сети

Задача 2. Воздушная линия напряжением 10 кВ, протяженностью 2,0 км со стальными проводами ПС 70 предназначена для электроснабжения потребителя с изменяющейся в течение суток нагрузкой от 30 до 150 А при неизменном .

В конце этой линии подключен также трансформатор ТМ-40/10, нагрузка которого изменяется от 50 до 100 % (рисунок 4.3). Периоды наибольших и наименьших нагрузок отдельного потребителя и подстанции совпадают. Выполнить анализ напряжения в сети.

Рисунок 4.3 Принципиальная схема сети 10 кВ

4.3 Вопросы для самоконтроля знаний

4.3.1 Каковы характерные случаи расчета электрического режима линии?

4.3.2 Когда расчет режима линии выполняют в два этапа? Что анализируют на каждом этапе?

4.3.3 Каковы расчетные выражения алгоритмов анализа режима линии точным и приближенным методами?

4.3.4 В чем проявляется влияние активной и емкостной проводимостей ЛЭП на потери мощности и напряжение?

4.3.5 Когда возникает режим холостого хода? В чем состоит его особенность для протяженных линий?

4.3.6 Какие электрические сети называются разомкнутыми?

4.3.7 Чем определяется рабочий (установившийся) режим электрической сети?

4.3.8 Какие исходные данные необходимы для выполнения расчета установившегося режима сети?

4.3.9 Какие методы чаще всего используют для расчета установившихся режимов простейших сетей?

4.3.10 Какова последовательность расчета режима разомкнутой сети при задании напряжения в ее конечном узле?

4.3.11 Как определить КПД линии электропередач при задании нагрузки в ее начале и конце?

5 Расчет технико-экономических показателей при пРоЕктировании электрических сетей

Цель занятия. Приобретение навыков по расчету технико-экономических показателей при проектировании электрических сетей.

5.1 Расчетные формулы

К основным экономическим показателям систем передачи и распределения электроэнергии относятся капитальные затраты (вложения), ежегодные издержки (годовые эксплуатационные расходы), чистый дисконтированный доход и срок окупаемости сооружаемого объекта.

Капитальные затраты (вложения) — это единовременные (разовые) денежные средства, которые необходимы для строительства новых или реконструкции существующих объектов. Применительно к системам передачи и распределения электроэнергии капитальные затраты (стоимость сооружения) можно представить в виде следующих составляющих:

,

где , стоимость повышающих и понижающих подстанций;

стоимость сооружения линии электропередачи.

Стоимость подстанции укрупнено может быть представлена в виде

,

где , , стоимость однотипных трансформаторов (автотрансформаторов), ячеек распределительных устройств и компенсирующих устройств соответственно;

, , соответственно число однотипных элементов из общего числа I, J, К.

Наряду с укрупненными показателями стоимости отдельных видов оборудования подстанции так же, как и для линий электропередачи, могут быть представлены в виде аппроксимирующих зависимостей. Так, стоимость одного трансформатора (автотрансформатора) определяется в виде:

,

стоимость одной ячейки с выключателем

,

где А, В, С – коэффициенты аппроксимации.

Постоянная часть затрат приближенно может быть определена по выражению

,

где А_п, В_п – коэффициенты аппроксимации, числовые значения которых приведены в таблице 5.1

Таблица 5.1 Значения коэффициентов аппроксимации для расчета стоимостей подстанций

Коэффициент	Среднее значение
Ат, тыс. руб	20
Вт, тыс. руб/кВ2	1,43*10
тыс. руб/МВ-А	0,886
Аяч,тыс.руб	15
Вяч, тыс. руб/кВ2	2,0*10
Аку, тыс. руб/Мвар
для шунтирующих реакторов при напряжении, кВ:
110	1,7
330	1,9
500	2,1
750	2,9
для батарей конденсаторов при напряжении, кВ:
10	5,1
35	4,6
11О	4,2
Ап тыс. руб	50
Вп, тыс. руб/кВ2	13*10-3

Нормы на амортизацию выбирают в долях от первоначальных капитальных затрат в зависимости от расчетного срока службы объекта

,

где К_л — ликвидная (остаточная) стоимость объекта после прекращения его функционирования, включающая стоимость материалов и оборудования, которые могут быть использованы по другому назначению после ликвидации данного объекта.

Зная норму отчислений на амортизацию, ежегодные расходы на амортизацию определяют по формуле

.

Эксплуатационные расходы зависят от напряжения и конструкции линий, подстанций. В проектных расчетах их определяют в долях от капитальных затрат

.

Поскольку капитальные затраты в линии зависят от площади сечения проводов, то такое вычисление эксплуатационных расходов допустимо лишь при определении общих годовых издержек. На самом же деле не зависят от площади сечения проводов. Поэтому при выборе площади сечения проводов их следует принимать постоянными и исключить из рассмотрения.

Стоимость потерянной электроэнергии в электрической сети может быть представлена так

где соответственно годовые нагрузочные потери энергии;

стоимость 1кВт ч потерь электроэнергии.

Если для расчета потерь электроэнергии применить метод времени наибольших потерь, то данная формула принимает вид

,

где нагрузочные потери мощности в режиме наибольших нагрузок;

потери мощности холостого хода;

время наибольших потерь;

время работы в году рассматриваемого элемента сети.

Таким образом, ежегодные издержки

.

Если проектирование элемента сети вести из условия, что после окончания срока его службы он будет не нужен, то из формулы ежегодных издержек исключаются амортизационные отчисления:

.

Чистый дисконтированный доход (ЧДД) – это превышение суммарных денежных поступлений над суммарными затратами с учетом неравноценности эффектов, относящихся к различным моментам времени. При этом дисконтированием называют приведение разновременных значений денежных потоков (денежных поступлений, капиталовложений и пр.) к их ценности на определенный момент времени, который называется моментом приведения.

Если дисконтирование (приведение) осуществляется к году строительства объекта, то показатель ЧДД имеет вид

,

где суммарный доход в год t, включающий плату за электроэнергию, получаемую, потребителями;

годовые эксплуатационные и другие расходы в год t;

капитальные затраты в год t;

расчетный срок.

Сооружение объекта эффективно только при ЧДД > 0.

Срок окупаемости капитальных затрат характеризует общую эффективность капитальных затрат

,

где капитальные затраты;

, годовые издержки до и после реализации капитальных затрат.

Применительно к электрическим сетям иногда используют следующее выражение срока окупаемости:

,

где прибыль, получаемая за счет сооружения объекта.