Файл: 1. Приемники электрической энергии Введение.pdf

257
????
5
= 42,20 · 10
−3
H
м·мм
2
.
Рассчитаем удельную результирующую нагрузку от массы провода и давления ветра без гололеда:
????
6
= √????
1 2
+ ????
4 2
= √(33,93 · 10
−3
)
2
+ (54,53 · 10
−3
)
2
= 64,22 · 10
−3
H
м · мм
2
Рассчитаем удельную результирующую нагрузку от массы провода, давления ветра и массы гололеда:
????
7
= √????
3 2
+ ????
5 2
= √(134,40 · 10
−3
)
2
+ (42,20 · 10
−3
)
2
= 140,87 · 10
−3
H
м·мм
2
.
Определим механические нагрузки на провод АС185/29.
Рассчитаем удельную нагрузку от собственной массы провода:
????
1
=
????·????
0
·10
−3
????
=
9,81·728·10
−3 210
= 34,01 · 10
−3
H
м·мм
2
Рассчитаем удельную нагрузку от массы гололедных отложений по формуле
????
2
=
???? · ????
0
· ???? · ????
Г
· (???? + ????
Г
) · 10
−6
????
????
2
=
9,81 · 900 · 3,14 · 17,58 · (18,8 + 17,58) · 10
−6 210
????
2
= 84,45 · 10
−3
H
м·мм
2
Рассчитаем удельную нагрузку от собственной массы и массы гололеда:
????
3
= ????
1
+ ????
2
= 34,01 · 10
−3
+ 84,45 · 10
−3
= 118,46 · 10
−3
H
м·мм
2
Рассчитаем удельную нагрузку от давления ветра на провод без гололеда по формуле
????
4
=
???? · ????
????
· ????
????
· ????
????
ℎ
· (????
????
· ????) · 10
−3
????
????
4
=
0,71·1·1,2·1·(650·18,8)·10
−3 210
= 49,44 · 10
−3
H
м·мм
2
.
Рассчитаем удельную нагрузку от давления ветра на провод с гололедом по формуле

258
????
5
=
???? · ????
????
· ????
????
· ????
????
ℎ
· (
????
????
4 ) · (????
П
+ 2 · ????
Г
) · 10
−3
????
????
5
=
0,71 · 1 · 1,2 · 1 · (
650 4 ) · (18,8 + 2 · 17,58) · 10
−3 210
????
5
= 35,47 · 10
−3
H
м·мм
2
.
Рассчитаем удельную результирующую нагрузку от массы провода и давления ветра без гололеда:
????
6
= √????
1 2
+ ????
4 2
= √(34,01 · 10
−3
)
2
+ (49,44 · 10
−3
)
2
= 60,01 · 10
−3
H
м · мм
2
Рассчитаем удельную результирующую нагрузку от массы провода, давления ветра и массы гололеда:
????
7
= √????
3 2
+ ????
5 2
= √(118,46 · 10
−3
)
2
+ (35,47 · 10
−3
)
2
????
7
= 123,65 · 10
−3
H
м·мм
2
Задача 5. Выбор трансформаторов и определение потерь в них
Наиболее часто выбор рациональной мощности трансформаторов производится на основании технико-экономических расчетов нескольких вариантов числа и мощности трансформаторов.
При выборе типа и мощности трансформатора следует учитывать возможность кратковременного превышения (до 40 %) установленной мощности трансформатора на время прохождения режима работы, который соответствует максимальным пикам нагрузок.
Так как нам известна активная мощность каждого потребителя и cosφ, то полная мощность рассчитаем по формуле
????
1
=
????
1
cos φ
. (110)
По результатам расчетов выбираются конкретные трансформаторы, характеристики которых сводятся в табл. 13. При этом учитывается

259 загруженность каждого трансформатора, например, для двухтрансформаторной схемы подстанции она равна 70 %, то есть
????
????
= 0,7 · ????
пс
. (111)
Таблица 13
Характеристики трансформаторов
Тип
????
????
, МВА ????
ВН
, кВ????
НН
, кВ ????
ХХ
????
КЗ
????
????
, % ????
????????
????
ХХ
Далее для каждого трансформатора рассчитываются потери активной и реактивной мощности:
∆???? =
∆????
????
????
· (
????
????
н
)
2
+ ???? · ∆????
????
;(112)
∆???? =
????
????
·????
2
????·100·????
????
2
+ ???? · ∆????
Х
.(113)
ПРИМЕР
Найдем ожидаемую нагрузку 1-й подстанции:
????
1
=
????
1
???????????? φ
=
41 0,83
= 49,40 МВА.
Найдем мощность трансформатора на 1-й подстанции:
????
????1
= 0,7 · ????
1
= 0,7 · 49,40 = 34,58 МВА.
Для 1-й подстанции на основании полученных данных выбираем два трансформатора ТРДН40000/110/10.
Рассчитаем потери мощности в трансформаторах ТРДН40000/110/10 используя данные из табл. 13:
∆???? =
∆????
????
????
· (
????
????
н
)
2
+ ???? · ∆????
????
=
175 · 49,40 2
2 · 40 2
+ 42 · 2 = 217,46 кВт
∆???? =
????
????
· ????
2
???? · 100 · ????
????
2
+ ???? · ∆????
Х
=
10,5 · 49,4 2
2 · 100 · 40 2
+ 2 · 280 = 560,08 квар

260
∆???? = 217,46 кВт
∆???? = 560,08 квар
Ожидаемую нагрузку на остальные подстанции находим аналогично.
Выбор схем электрических подстанций
При выборе варианта схемы электрической сети необходимо руководствоваться положениями о том, что схема сети должна обеспечивать:

требуемую надежность электроснабжения потребителей в зависимости от их категорийности;

максимальный охват территории для обеспечения комплексного электроснабжения всех потребителей, расположенных в рассматриваемом районе;

гибкость, т. е. обеспечивать различные режимы распределения нагрузок потребителей при их изменении, а также при плановых и аварийных ремонтах отдельных участков сети;

нормируемое качество электроэнергии;

оптимизацию уровней токов короткого замыкания и учет возможности выполнения релейной защиты и автоматики;

соответствие требованиям охраны окружающей среды и максимальному использованию при построении схем унифицированных линий и подстанций по типовым схемам.
Так как в данном варианте мы рассматриваем двухстороннюю схему электроснабжения, то все подстанции являются проходными.
В качестве примера на рис. 162 представлена схема проходной электрической подстанции с трансформаторами типа ТРДН.

261
Рис. 162. Схема проходной электрической подстанции с трансформаторами типа ТРДН
Задача 6. Технико-экономический расчет электрической сети
Технико-экономический расчет выполняется для каждой схемы сети с целью последующего сравнения их стоимости. Экономическим критерием, по которому определяют наиболее выгодный вариант, является минимум приведенных затрат, определяемый по формуле
З = Р
????
· ????
Σ
+ И
Σ
,(114) где
Р
????
= 0,2
– нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;
????
Σ
– единовременные капиталовложения в сооружаемую сеть.
????
Σ
= ????
Л
+ ????
П
; (115)
????
Л
= ∑ ????
норм.пок
· ????
????
6 1
, (116) где
????
Л
− единовременные капиталовложения в сооружаемые линии;

262
????
П
− единовременные капиталовложения в сооружаемые подстанции;
????
норм.пог
– погонная стоимость линий.
Для удобства значения исходных и рассчитанных величин применительно к каждой схеме электроснабжения сводятся в табл. 14 по приведенной ниже форме.
Таблица 14
Расчет единовременных капиталовложений в сооружаемые линии
Участок
Провод
Длина линии, км.
Стоимость ВЛ, млн руб/км
Сумма, млн руб.
А–1 1–2 2–B
ИТОГО
При расчетах капиталовложений в подстанции используются следующие выражения:
????
П
= ????
В
+ ∑ (????
Т
+ ????
ОРУ
+ ????
ЗРУ
+ ????
ПОСТ
)
2 1
, (117) гд е ????
В
– количество высоковольтных выключателей;
????
Т
− единовременные капиталовложения в закупку, доставку и установку трансформаторов;
????
ОРУ
− единовременные капиталовложения в сооружаемые ОРУ;
????
ЗРУ
− единовременные капиталовложения в сооружаемые ЗРУ;
????
ПОСТ
− постоянная часть затрат по подстанциям;
????
В
= ????
ВВО
· ????
ВВО
, (118) где ????
ВВО
− единовременные расходы на установку одного высоковольтного выключателя;
????
ВВО
− количество высоковольтных выключателей.
Капиталовложения в трансформаторы находятся из выражения

263
????
Т
= ∑ ????
Т0
· ????
тр
2 1
, (119) где ????
????0
− расходы на установку одного трансформатора;
????
тр
− количество силовых трансформаторов.
Значения исходных и рассчитанных величин сводятся в табл. 15.
Таблица 15
Расчет единовременных капиталовложений в трансформаторы
Подстанция
Трансформаторы
Стоимость, млн руб.
1
…
…
Итого:
Капиталовложения в ОРУ:
????
ОРУ
= ∑ ????
ОРУ0 2
1
. (120)
Капиталовложения в ЗРУ:
????
ЗРУ
= ∑ ????
ВН0
· ????
выкл
2 1
; (121)
????
выкл
= ????
ВВ
+ ????
Ф
+ ????
С
+ ????
РЕЗ
= ????
ВВ
+
2????
Т
2
+
????
ВВ
2
+ 0,3 · ????
Ф
. (122)
Ежегодные эксплуатационные расходы найдем по формуле
И
Σ
= И
Л
+ И
П
(123)
И
Л
=
????
????
+????
0
+????
????
100
· ????
Л
+ ???? · Δ????
Л
(124)
Δ????
Л
= ∑ ((
????
Л
????????????????·????
????
)
2
· ????
Л0
· ???? · ????)
6 1
(125)
Результаты расчета ΔA
Л
представим в виде табл. 16.
Таблица 16
Результаты расчета ΔA
Л для схемы 1
Участок Провод
Длина P
Л
, кВт r
Ло
,
ΔA
Л
,

264 линии, км
Ом/км кВт·ч
А–1 1–2 2–B
Итого:
Далее аналогичным образом проводятся расчеты для всех схем электроснабжения и определяется разница между затратами. Если она менее 5 %, то сети считаются равнозначными.
ПРИМЕР
Таблица 17
Расчет единовременных капиталовложений в сооружаемые линии
Участок
Провод
Длина линии, км Стоимость ВЛ, млн руб/км
Сумма, млн руб.
А–1 2xAC150/24 17 19,1 324,70 1–2
АС70/11 42 10,4 436,80 2–B
АС185/24 38 11,7 444,60
Итого:
1206,10
Капиталовложения в подстанции:
????
П
= ????
В
+ ∑(????
Т
+ ????
ОРУ
+ ????
ЗРУ
+ ????
ПОСТ
),
4 1
где ????
В
– капиталовложения в высоковольтные выключатели;
????
Т
− единовременные капиталовложения в закупку, доставку и установку трансформаторов;
????
ОРУ
− единовременные капиталовложения в сооружаемые ОРУ;
????
ЗРУ
− единовременные капиталовложения в сооружаемые ЗРУ;

265
????
ПОСТ
− постоянная часть затрат по подстанциям.
Найдем капиталовложения в 6 выключателей:
????
В
= ????
ВВО
· ????
ВВО
= 3,5 · 6 = 21 млн руб., где ????
ВВО
− единовременные расходы на установку одного высоковольтного выключателя;
????
ВВО
− количество высоковольтных выключателей в схеме электросети.
Найдем капиталовложения в трансформаторы:
????
Т
= ∑ ????
Т0
· ????
тр
2 1
, где ????
????0
− расходы на установку одного трансформатора;
????
тр
− количество силовых трансформаторов.
Значения исходных и рассчитанных величин приведены в табл. 18.
Таблица 18
Расчет единовременных капиталовложений в трансформаторы
Подстанция
Трансформаторы
Стоимость, млн руб.
1 2xТРДН 40000/110 163,6
Итого:
163,6
Найдем капиталовложения в ОРУ:
????
ОРУ
= ∑ ????
ОРУ0
=
2 1
17,4 · 2 = 34,8 млн руб.
Найдем капиталовложения в ЗРУ:
????
ЗРУ
= ∑ ????
ВН0
· ????
выкл
2 1
????
выкл
= ????
ВВ
+ ????
Ф
+ ????
С
+ ????
РЕЗ
= ????
ВВ
+
2????
Т
2
+
????
ВВ
2
+ 0,3 · ????
Ф
????
ЗРУ
= 3,2 · (2 + 2 ·
32 2
+
4 2
+ 10) + 3,2 · (2 + 2 ·
40 2
+
4 2
+ 12)

266
????
ЗРУ
= 326,0 млн руб.
????
ПОСТ
= ∑ ????
ПОСТ0
= 250 · 2 = 500 млн руб.
2 1
????
П
= 21 + 2 · (103,6 + 34,8 + 326) + 500 = 1449,80 млн руб.
????
Σ
= 1206,10 + 1449,80 = 2655,90 млн руб.
Найдем ежегодные эксплуатационные расходы на амортизацию, обслуживание и ремонт линий по формуле
И
Σ
= И
Л
+ И
П
И
Л
=
????
????
+ ????
0
+ ????
????
100
· ????
Л
+ ???? · Δ????
Л
Δ????
Л
= ∑ ((
????
Л
???????????????? · ????
????
)
2
· ????
Л0
· ???? · ????)
3 1
Результаты расчета потерь ΔA
Л приведены в табл. 19.
τ
= 6500 ч
????????????φ = 0,83
????
????
= 110 кВ
Таблица 19
Результаты расчета ΔA
Л
Участок Провод
Длина линии, км
P
Л
, кВт
r
Ло
,
Ом/км
ΔA
Л
, кВт·ч
А–1 2xAC150/24 17 46,35 0,099 2819,392 1–2
АС70/11 42 5,35 0,429 402,148 2–B
АС185/24 38 26,65 0,157 3304,072
Итого:
6525
И
Л
=
3,2 100
· 1206,1 + 2,35 · 10
−6
· 6225 = 38,614 млн руб.

267
Аналогично рассчитаем издержки на амортизацию, обслуживание и ремонт подстанций с учетом потерь в трансформаторах
????
Т
И
П
=
????
????
+ ????
0
+ ????
????
100
· ????
П
+ ???? · Δ????
Т
Δ????
Т
= ???? · ∑ Δ????
2 1
Δ????
Т
= 6500 · (217,46 + 175,22) = 2552420 кВт · ч
И
П
=
9,3 100
· 1206,10 + 2,35 · 10
−6
· 2552420 = 118 млн руб.
И
Σ
= 38,614 + 118 = 156,6 млн руб.
З = 0,2 · 2655,90 + 156,6 = 688 млн руб.