Вибір схеми електропостачання цехів і оптимальної напруги мережі.
2.1 Вибір оптимальної напруги мережі
Основними групами електроприймачів є електродвигуни промислових механізмів, зварювальні апарати, печі і силові трансформатори, світильники всіх видів штучного світла і т. д.
По роду струму розрізняють електроприймачі, які працюють від мережі змінного струму промислової частоти f = 50 Гц. Змінного струму збільшеної або пониженої частоти: від мережі постійного струму
По напрузі елекроприймачі класифікуються на дві групи:
1)Електроприймачі, які отримують живлення безпосередньо від мережі 0,4 і 6 кВ
2)Електроприймачі живлення яких економічно вигідно на напругу 380-660 В Окремі споживачі електроенергії виконуються для живлення високошвидкісних електродвигунів збільшеної частоти 180—400 Гц.
У нашій насосній станції першого підйому живлення виконується від мережі 380 В і частотою струму 50 Гц.
2.2 Вибір схеми електропостачання цехів
Вибір схеми електропостачання насосної станції першого підйому на основі розрахунку економічної ефективності методом чистого дисконтного прибутку
Мережі розподілу електроенергії повинні:
1) забезпечувати необхідну надійність електропостачання споживачів;
2) залежності від їх категорії;
3) бути зручними і надійними в роботі;
4) мати конструктивне виконання яке б забезпечувало швидкий монтаж та ремонт мереж.
Мережі поділяються на радіальні та магістральні. Лінію мережі що відходить від трансформаторної підстанції (ТП), а також живить найбільший споживач, називають головною магістраллю. Головні магістралі розраховуються на великі струми і вони мають велику кількість приєднань. Найпоширенішими магістральними мережами є схеми типу трансформатор-магістраль. В такій схемі відсутні розподільчі пристрої низької напруги, а магістраль підключається безпосередньо до трансформатора через ввідний автоматичний вимикача. Рекомендується використовувати магістральні схеми з числом відходячих від ТІ магістралей, що не перевищують числа трансформаторів. При цьому сумарна пропускна здатність мережі не повинна перевищувати номінальної потужності трансформаторів. Магістральні схеми використовуються, в основному, при рівномірному розподілі навантаження по площі цеху. Вони не потребують розподільчих щитів на підстанціях і електроенергія розподіляється по схемі трансформатор - магістраль - ЩСУ, що спрощує монтаж та експлуатацію. При магістральній схемі електропостачання можливе впровадження збірника конструкцій і швидкий монтаж. Недоліком магістральної схеми є її низька надійність, бо аварія на магістралі приведе до відключення всіх споживачів які від неї живляться. Радіальні схеми характеризуються тим, що від джерела живлення наприклад від трансформаторної підстанції, відходять лінії, що живлять великі електродвигуни або групові розподільчі пристрої, від яких в свою чергу виходять самостійні лінії, що живлять малопотужні двигуни. Найбільш часто вони використовуються в пожежо- і вибухонебезпечних приміщення.
2.2.1 Визначаю втрати потужності потужності і енергії за рік для трансформатора типу
ТМ-250/6/0,4:
2.2.1.1 Визначаємо втрати реактивної потужності неробочого ходу за формулою:
Δ
, квар, де:
Δ
2.2.1.2 Визначаємо втрати реактивної потужності при короткому замиканні за формулою:
Δ
, квар, де:
Δ
2.2.1.3 Визначаємо приведені втрати неробочого ходу за формулою:
Δ
, кВт, де:
Δ
2.2.1.4 Визначаємо приведені втрати короткого замикання за формулою:
Δ
Δ
2.2.1.5 Визначаємо приведені втрати для двох трансформаторів за формулою:
Δ
,
кВт, де:
Δ
2.2.1.6 Визначаємо втрати енергії за рік, за формулою:
ΔW
= T
∙ Δ
, кВт ∙ год, де:
Т = 8760 год
Δ
ΔW = 8760 ∙ 4,6 = 40296 кВт ∙ год
2.2.2 Визначаю втрати потужності і енергії за рік для трансформатора типу
ТМ-100/6/0,4:
2.2.2.1 Визначаємо втрати реактивної потужності неробочого ходу за формулою:
Δ , квар, де:
Δ
2.2.2.2 Визначаємо втрати реактивної потужності при короткому замиканні за формулою:
Δ , квар, де:
Δ
2.2.2.3 Визначаємо приведені втрати неробочого ходу за формулою:
Δ , кВт, де:
Δ
2.2.2.4 Визначаємо приведені втрати короткого замикання за формулою:
Δ
Δ
2.2.2.5 Визначаємо приведені втрати для двох трансформаторів за формулою:
Δ , кВт, де:
Δ
2.2.2.6 2.2.1.6 Визначаємо втрати енергії за рік, за формулою:
ΔW = T ∙ Δ , кВт ∙ год, де:
Т = 8760 год
Δ
ΔW = 8760 ∙ 3,06 = 26 805,6 кВт ∙ год
Економічно ефективність варіантів вибору трансформаторів методом дисконтного чистого прибутку проводимо в наступній послідовності
Для першого варіанту:
1. Визначаємо капітальні вкладення для кабельних ліній електропередач за формулою:
, де:
,
яка визначається за формулою:
к = ( а + b∙F), де:
а – питома вартість капітальних вкладень, що не залежить від поперечного перерізу проводів, а = 20 грн
b; F – питома вартість капітальних вкладень, що залежить від поперечного перерізу проводів, b; F = 25 грн
к = (20+25∙25) = 645 грн
грн
2. Визначаємо капітальні вкладення для підстанцій за формулою:
,
де:
розрахункова
вартість трансформаторів, вимикачів,
компенчуючих устаткувань
постійна
складова витрат підстанцій,
Витрати на експлуатацію
3.1 Визначаємо річні витрати на експлуатацію кабельних ЛЕП за формулою:
, де:
норма
щорічних витрат на експлуатацію кабельних
ЛЕП,
капітальні
вкладення для ліній електропередач,
3.2 Визначаємо річні витрати на експлуатацію підстанцій за формулою:
, де:
норма
щорічних витрат на експлуатацію
підстанцій ,
капітальні
вкладення для підстанцій,
3.3 Визначаємо сумарні витрати на експлуатацію систем електропостачання за формулою:
, де:
річні витрати на експлуатацію кабельних
ЛЕП,
річні
витрати на експлуатацію підстанцій,
Амортизаційні відрахування
4.1 Визначаємо амортизаційні відрахування за формулами:
, де:
річні
норми амортизаційних відрахувань,
капітальні
вкладення для ліній електропередач,
капітальні вкладення для підстанцій,
4.2 Визначаємо сумарні амортизаційні відрахування по мережі за формулою:
,
де:
амортизаційні
відрахування для кабельних ЛЕП,
амортизаційні
відрахування для підстанцій,
Вартість втраченої енергії.
5.1 Визначаємо вартість втрат енергії за формулами:
,
де:
питомі
вартості втрати енергії за рік,
,
втрати
потужності, що залежать від навантаження,
втрати
потужності, що не залежать від навантаження,
5.2 Визначаємо сумарну вартість втрат енергії за формулою:
,
де:
втрати
енергії, що залежать від навантаження,
втрати
енергії, що не залежать від навантаження,
5.3 Визначаємо сумарні втрати на поточну експлуатацію за формулою:
И
=
,
де:
сумарні
втрати на експлуатацію систем
електропостачання,
сумарні
амортизаційні відрахування по мережі,
сумарна
вартість втрат енергії,
И
=
+ 19154,5 + 97,64 = 86 867,54 грн
Розрахунок показників економічної ефективності
6.1 Визначаємо валовий дохід за формулою:
Д
=
,
де:
питомі вартості втрати енергії за рік, ,
найбільше
завантаження,
Д
= 8,1 ∙ 5000
6.2 Визначаємо річний балансовий прибуток за формулою:
,
де:
Д – валовий дохід, Д = 202 500 грн
И – сумарні витрати на поточну експлуатацію, И = 86 867,54 грн
6.3 Визначаємо податок на прибуток за формулою:
,
де:
річний
балансовий прибуток,
ставка
водатку на прибуток,
6.4 Визначаємо поточний річний чистий прибуток за формулою:
,
де:
річний балансовий прибуток,
податок
на прибуток,
сумарні
амортизаційні відрахування по мережі,
6.5 Визначаємо економічний ефект за формулою:
,
де:
поточний
річний чистий прибуток,
Е – норма дисконту, приймаємо Е = 0,2
к – питома вартість капітальних вкладень на 1 км ділянки, к = 101 120 грн
Л – ліквідаційна вартість, що визначається за формулою:
Л
=
,
початкова
вартість обладнання,
річна
норма амортизаційних відрахувань,
період
експлуатації обладнання систем
електропостачання,
Л = 22700 ∙ (1 – 4 ∙ 20/100) = 4 540 грн
14
745
грн
6.6 Визначаємо рентабельність інвестицій за формулою:
R
=
,
де:
економічний
ефект,
к – питома вартість капітальних вкладень на 1 км ділянки, к =645 грн
R
=
6.7 Визначаємо термін окупності інвестицій за формулою:
,
де:
R - рентабельність інвестицій, R = 22,8
6.8 Визначаємо загальні витрати за формулою:
,
де:
Л – ліквідаційна вартість, Л = 4 540 грн
к – питома вартість капітальних вкладень на 1 км ділянки, к =645 грн
Е – норма дисконту, приймаємо Е = 0,2
сумарні втрати на експлуатацію систем електропостачання,
втрати енергії, що залежать від навантаження,
Для другого варіанту:
1. Визначаємо капітальні вкладення для кабельних ліній електропередач за формулою:
, де:
, яка визначається за формулою:
к = ( а + b∙F), де:
а – питома вартість капітальних вкладень, що не залежить від поперечного перерізу проводів, а = 20 грн
b; F – питома вартість капітальних вкладень, що залежить від поперечного перерізу проводів, b; F = 25 грн
к = (20+25∙25) = 645 грн
грн
2. Визначаємо капітальні вкладення для підстанцій за формулою:
, де:
розрахункова вартість трансформаторів, вимикачів, компенчуючих устаткувань
постійна складова витрат підстанцій,
3. Витрати на експлуатацію
3.1 Визначаємо річні витрати на експлуатацію кабельних ЛЕП за формулою:
, де:
норма
щорічних витрат на експлуатацію кабельних
ЛЕП,
капітальні вкладення для ліній електропередач,
3.2 Визначаємо річні витарти на експлуатацію підстанцій за формулою:
, де:
норма
щорічних витрат на експлуатацію
підстанцій ,
капітальні
вкладення для підстанцій,
3.3 Визначаємо сумарні витрати на експлуатацію систем електропостачання за формулою:
, де:
річні витрати на експлуатацію кабельних
ЛЕП,
річні
витрати на експлуатацію підстанцій,
4. Амортизаційні відрахування
4.1 Визначаємо амортизаційні відрахування за формулами:
, де:
річні норми амортизаційних відрахувань,
капітальні вкладення для ліній електропередач,
капітальні вкладення для підстанцій,
4.2 Визначаємо сумарні амортизаційні відрахування по мережі за формулою:
, де:
амортизаційні
відрахування для кабельних ЛЕП,
амортизаційні
відрахування для підстанцій,
5. Вартість втраченої енергії.
5.1 Визначаємо вартість втрат енергії за формулами:
, де:
питомі вартості втрати енергії за рік, ,
втрати потужності, що залежать від навантаження,
втрати потужності, що не залежать від навантаження,
5.2 Визначаємо сумарну вартість втрат енергії за формулою:
, де:
втрати енергії, що залежать від навантаження,
втрати енергії, що не залежать від навантаження,
5.3 Визначаємо сумарні втрати на поточну експлуатацію за формулою:
И = , де:
сумарні втрати на експлуатацію систем електропостачання,
сумарні
амортизаційні відрахування по мережі,
сумарна вартість втрат енергії,
И
=
+
+ 97,64 = 72 446,61 грн
Розрахунок показників економічної ефективності
6.1 Визначаємо валовий дохід за формулою:
Д = , де:
питомі вартості втрати енергії за рік, ,
найбільше
завантаження,
Д
= 4,9 ∙ 5 000
6.2 Визначаємо річний балансовий прибуток за формулою:
, де:
Д
– валовий дохід, Д =
грн
И
– сумарні витрати на поточну експлуатацію,
И =
грн
6.3 Визначаємо податок на прибуток за формулою:
, де:
річний
балансовий прибуток,
ставка водатку на прибуток,
6.4 Визначаємо поточний річний чистий прибуток за формулою:
, де:
річний балансовий прибуток,
податок
на прибуток,
сумарні амортизаційні відрахування по мережі,
6.5 Визначаємо економічний ефект за формулою:
, де:
поточний
річний чистий прибуток,
Е – норма дисконту, приймаємо Е = 0,2
к – питома вартість капітальних вкладень на 1 км ділянки, к = 101 120 грн
Л – ліквідаційна вартість, що визначається за формулою:
Л = ,
початкова
вартість обладнання,
річна норма амортизаційних відрахувань,
період експлуатації обладнання систем електропостачання,
Л
=
∙ (1 – 4 ∙ 20/100) = 5 170,56 грн
15
325
грн
6.6 Визначаємо рентабельність інвестицій за формулою:
R = , де:
економічний
ефект,
к – питома вартість капітальних вкладень на 1 км ділянки, к =645 грн
R
=
6.7 Визначаємо термін окупності інвестицій за формулою:
, де:
R - рентабельність інвестицій, R = 23,7
6.8 Визначаємо загальні витрати за формулою:
, де:
Л – ліквідаційна вартість, Л = 5 170,56 грн
к – питома вартість капітальних вкладень на 1 км ділянки, к =645 грн
Е – норма дисконту, приймаємо Е = 0,2
сумарні втрати на експлуатацію систем електропостачання,
втрати енергії, що залежать від навантаження,
Результати технико-економічного порівняння трансформаторів наведені у таблиці 1.1
Таблиця 1.1
Результати техніко-економічного порівняння трансформаторів
-
Дані для розрахунку
Варіант 1
Варіант 2
Повна потужність, кВА
255,4
255,4
Тип трансформатора
ТМ-250/6/0,4
ТМ-100/6/0,4
Номінальна потужність, кВА
250
100
Напруга високої сторони, В
6
6
Напруга низької сторони, В
0,4
0,4
Напруга короткого замикання, %
6,5
4,5
Струм неробочого ходу, %
2,3
2,6
Втрати короткого замикання, квар
Втрати неробочого ходу, квар
Вартість одного трансформатора, грн.
25000
25 852.80
Капіталовкладення
Капіталовкладення в підстанцію, грн
67 040
72 352,80
Втрати електричної енергії
Коефіцієнт завантаження в нормальному режимі роботи
0,51
0,63
Коефіцієнт завантаження в аварійному режимі
1,02
1,27
Втрати реактивної потужності при неробочому ході, квар
5,75
5,2
Втрати реактивної потужності при короткому замиканні трансформатора, квар
16,25
9
Приведені втрати активної потужності при неробочому ході трансформатора, кВт
1
0,59
Приведені втрати активної потужності при короткому замиканні трансформатора, кВт
5
2,42
Приведені втрати активної потужності для станцій, кВт
4,6
3,06
Втрати електроенергії за рік, кВт*год
40296
26 805,6
Щорічні витрати на експлуатацію
Витрати на технічне обслуговування, тис. грн.
56 889
44 247
Амортизаційні відрахування, тис. грн.
19 154,5
19 419,64
Вартість втрат електроенергії, тис. грн.
97,64
97,64
Щорічні втрати на експлуатацію, тис. грн.
10 726
8 682,33
Показники економічної ефективності
Дохід, тис. грн.
202500
122 500
Балансовий прибуток, тис. грн.
115 632,4
50 053
Податок на прибуток, тис. грн.
34 689,73
15 016,01
Поточний чистий прибуток, тис. грн.
100 097,23
54 457,22
Економічний ефект, тис. грн.
14 745
15 325
Рентабельність інвестицій,
21,3
23,7
Термін окупності, років
4
4
Загальні витрати, тис. грн.
318 683,5
242 100,35