Критерии проектирования электрических систем

Задачи прогнозирования и планирования развития электроэнергетических систем, в том числе задача проектирования развития электрических сетей, относятся к классу многокритериальных задач.

Схемы электрических сетей должны обеспечить необходимую надежность электроснабжения, требуемое качество энергии у потребителей, возможность дальнейшего развития сети и подключения новых потребителей, удобство и безопасность эксплуатации. При разработке схем развития электрических сетей должны быть учтены экологические и социальные факторы. Требования по удовлетворению различных критериев обычно противоречивы. Так, повышение живучести и надежности схем электроснабжения потребителей обычно связано с увеличением капитальных вложений и эксплуатационных

издержек в сети.

    В связи с указанными обстоятельствами в проектной практике все

критерии, за исключением экономического, учитываются в форме

ограничений и поэтому задача проектирования развития электрических сетей сводится к принятию решения по одному экономическому критерию.

    Задача выбора оптимальной конфигурации электрической сети даже

по одному экономическому критерию практически не может быть решена в связи с неудобными для оптимизации свойствами экономического функционала (динамический характер, наличие множества экстремумов, нелинейность, дискретность). Кроме того, как уже упоминалось, необходимо учитывать ограничения в форме равенств и неравенств по другим критериям проектирования. В этих условиях задача оптимизации конфигурации электрической сети по экономическому критерию заменяется решением задачи сравнения по технико-экономической эффективности некоторой совокупности вариантов.

 

2.3. Технико-экономические показатели развития 

электроэнергетических систем

    В состав экономического критерия любого вида входят технико-экономические показатели развития электроэнергетических систем.

    Важнейший технико-экономический показатель — это капитальные вложения (К), то есть расходы, необходимые для сооружения сетей, станций, энергетических объектов. Капитальные вложения при сооружении линий КЛ состоят из затрат на изыскательские работы и подготовку трассы, затрат на приобретение и транспортировку опор, проводов, изоляторов и прочего оборудования, монтажные и другие работы. Капитальные вложения определяются по укрупненным показателям стоимости отдельных элементов или по специально составленным сметам. При сопоставлении вариантов развития электрической сети обычно учитывается только наиболее капиталоемкое оборудование — силовые трансформаторы и высоковольтные выключатели.

    Вторым важным технико-экономическим показателем являются годовые эксплуатационные расходы или издержки, необходимые для эксплуатации энергетического оборудования и сетей в течение некоторого периода времени (одного года).

    Годовые эксплуатационные расходы на подстанции определяются в зависимости от капитальных вложений в сооружение подстанций и ежегодных отчислений на амортизацию, текущий ремонт и обслуживание подстанций.

    Отчисления на амортизацию как линий, так и подстанций включают издержки на капитальные ремонты и на накопление средств, необходимых для замены (реновации) изношенного и морально устаревшего оборудования. Отчисления на амортизацию тем выше, чем меньше срок службы оборудования.

    Отчисления на текущий ремонт предназначены для поддержания оборудования в рабочем состоянии. Во время текущего ремонта меняют изоляторы, окрашивают опоры и кожухи оборудования подстанций, исправляют небольшие повреждения. Для предотвращения повреждений все элементы сети подвергаются периодическим осмотрам и профилактическим испытаниям. Эти мероприятия финансируются из отчислений на текущий ремонт.

    Вторая составляющая годовых потерь электроэнергии, почти не зависит от передаваемой через элемент мощности, и поэтому данные потери называются условно-постоянными. К условно-постоянным потерям относят потери в стали (потери холостого хода) трансформаторного оборудования, потери на коронный разряд в воздушных линиях, диэлектрические потери в кабелях и конденсаторах и т. п.

К нагрузочными (или условно-переменными) относятся потери на нагрев проводов воздушных линий и жил кабелей, потери в обмотках трансформаторов, синхронных компенсаторов и т. п. Переменные потери электроэнергии за год можно определить на основе суммарных потерь мощности в режиме максимальных нагрузок и годового числа часов максимальных потерь t.

 

2.4. Критерии экономической эффективности развития 

электрической системы

    В качестве экономического критерия в задачах проектирования развития электрической сети, то есть при анализе сравнительной эффективности вариантов развития электроэнергетических систем, обычно используется функция приведенных затрат. Тот вариант развития электроэнергетической сети, которому соответствует минимальное значение приведенных затрат, обычно реализуется. В зависимости от принятых условий проектирования функция приведенных затрат может быть представлена в статической или динамической формах. Для выбора наиболее рационального варианта развития сети выполняется технико-экономическое сравнение допустимых по техническим требованиям вариантов.

    При сравнении двух вариантов развития электрической сети необходимо определить для каждого варианта его технико-экономические показатели — капитальные вложения K₁и K₂, издержки И₁и И₂, а затем сравнить их между собой. Если K₁> K₂ и И₁> И₂, то наиболее экономически выгодным будет второй вариант развития сети. Однако чаще встречается более сложный для сравнения вариантов случай, когда K₁> K₂, а И₁< И₂ или наоборот. В таких случаях сравнение вариантов развития сети выполняется по величине затрат.

    Сопоставление вариантов во всех методиках производится по результатам расчетов сравнительной экономической эффективности.

    При определении значений технико-экономических характеристик конкурирующих вариантов для более яркого выявления степени их эффективности желательно исключить из сопоставления одинаковые объекты, повторяющиеся во всех вариантах сети. Практическое использование экономических критериев в любой форме в динамическом или статическом виде правомерно лишь в том случае, когда сравниваемые варианты сети обеспечивают бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией. Если же в каком-либо варианте схемные решения не гарантируют отсутствия перерывов электроснабжения (например, при питании подстанций по схеме без резервирования), то в составе суммарных затрат по данному варианту должен быть учтен суммарный вероятный среднегодовой ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям.

    При сопоставлении отдельных объектов или небольших сетевых узлов равно-экономичными считаются варианты, значения суммарных затрат для которых отличаются не более чем на 5 %. Выбор варианта из числа равно экономичных производится с учетом ряда дополнительных характеристик, которые обычно не имеют строгих экономических эквивалентов. К ним относятся простота, надежность и оперативная гибкость схемы, возможность ее дальнейшего развития (расширения)при росте нагрузок, удобство эксплуатации, расход цветного металла на провода и количество потребного электрооборудования, а также показатели работы сети за пределами расчетного периода.

    Рассмотрим статическую и динамическую формы функции приведенных затрат, выбор которых зависит от принятых условий проектирования.

    Динамические приведенные затраты используются в качестве экономического критерия выбора варианта развития электрической сети при постановке задачи проектирования в динамической форме.

    Статические приведенные затраты являются экономическим критерием развития электрической сети, если предполагается, что капитальные вложения в электрическую сеть вкладываются в первый год единовременно, после чего дополнительные капиталовложения не вносятся, а система выходит на стационарный режим с неизменными ежегодными показателями.

 

2.5. Учет критерия надежности при проектировании 

электрической системы

    При разработке возможных вариантов построения сети необходимо учитывать требования, которые предъявляются к надежности электроснабжения потребителей электроэнергии. Все сравниваемые варианты развития сети должны обеспечивать одинаковый полезный отпуск электроэнергии потребителям при заданном режиме потребления мощностей. Каждый вариант сети должен поддерживать требуемую надежность, под которой здесь понимается способность проектируемого объекта выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в условиях, оговоренных в нормативных документах. Требования к надежности электроснабжения определяются «Правилами устройств электроустановок» в зависимости от категорий электроприемников по надежности. В соответствии с ПУЭ все электроприемники по требуемой степени надежности разделены на три категории.

    К I категории относятся электроприемники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания. Электроснабжение при аварийном отключении одного из источников должно обеспечиваться вторым. В том случае, если осуществить электроснабжение электроприемников I категории от двух отдельных подстанций невозможно, в качестве независимых источников могут использоваться две системы или две секции шин одной подстанции, питающейся от двух источников. Перерыв в электроснабжении потребителей I категории может быть допущен только на время автоматического ввода резервного питания.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа, для нее внезапный перерыв электроснабжения может создать угрозу жизни людей или может привести к взрывам и разрушениям основного технологического оборудования. Для электроснабжения потребителей этой особой группы должен предусматриваться третий (аварийный) резервный независимый источник, мощность которого достаточна для безаварийной остановки производства и который автоматически включается при исчезновении напряжения на шинах основных источников.

    Электроприемники II категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых связан с массовым недоотпуском продукции, нарушением технологического процесса производства, а именно с простоем рабочих, механизмов, промышленного транспорта, с нарушением нормальной производственной деятельности городских и сельских жителей. Эти электроприемники рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания, при этом допустим перерыв электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной бригадой. Допускается питание электро-приемников II категории по одной воздушной линии, а также по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному аппарату, или от одного трансформатора, если обеспечивается возможность проведения ремонта линии или замены поврежденного трансформатора в течение суток.

    Электроприемники III категории — все остальные электроприемники. Электроснабжение этих электроприемников может выполняться от одного источника питания при условии, что перерыв электроснабжения, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента сети, не превышает суток. Требования к надежности питающих и распределительных сетей энергосистем, а также распределительных промышленных, городских и сельских сетей регламентированы в нормативных документах. В этих документах приведены требования по резервированию, количеству цепей и трансформаторов на подстанциях, схемам присоединения подстанций к сети, допустимости использования двухцепных воздушных линий.

    Для потребителей I категории перерыв в электроснабжении связан с последствиями, ущерб от которых не может быть выражен в виде экономического эквивалента. Сравнивать по приведенным затратам можно только такие варианты сети, питающей потребителей I категории, для которых технические показатели надежности удовлетворяют требованиям, регламентированным в ПУЭ.

    В теории надежности используются следующие понятия:

 

Ø работоспособность — способность системы выполнять заданные

функции с требуемыми режимными параметрами;

Ø отказ — нарушение работоспособности;

Ø безотказность — свойство системы сохранять работоспособность

в течение заданного интервала времени без вынужденных перерывов.

2.6. Учет критерия качества электроэнергии  

при проектировании электрической системы

    Эффективная работа приемников электроэнергии и электроэнергетических систем обеспечивается при соблюдении всех требований к показателям качества электроэнергии.

    На этапе проектирования при учете качества электроэнергии необходимо опираться на технико-экономическое сопоставление эффекта от мероприятий по улучшению качества и неизбежных при этом дополнительных затрат.

    Технико-экономические показатели, связанные с качеством электроэнергии, учитывают ущерб, возникающий вследствие предоставления потребителям некачественной электроэнергии. Этот ущерб можно разделить следующим образом:

 

Ø технологический ущерб, обусловленный недоотпуском продукции, расстройством технологического процесса потребителей электроэнергии — ущерб в системах электроснабжения потребителей;

 

Ø электромагнитный ущерб от некачественной электроэнергии, выражающийся в увеличении потерь электроэнергии и нарушении работы электрооборудования — ущерб в электроэнергетике.

 

Качество электроэнергии тесно связано с надежностью, поскольку

нормальным считается режим электроснабжения, при котором потребители бесперебойно обеспечиваются требуемым количеством электроэнергии нормированного согласно ГОСТ 32144–2013 качества.

 

    В электроэнергетических системах могут возникать:

 

Ø нормальные режимы, при которых нормально работает все обору-дование электрических систем, параметры оборудования близки к номинальным значениям и не выходят за длительно допустимые пределы;

 

Ø временно допустимые режимы, характеризующиеся токовыми перегрузками, отклонениями напряжения и т. п., которые либо за-ложены в проектные расчеты (например, систематические перегрузки во время суточных максимумов), либо допускаются на определенное ограниченное время без существенного ущерба для сети и питаемых от нее приемников;

 

Ø аварийные режимы, характеризующиеся опасными для элементов сети сверхтоками или другими недопустимыми явлениями. Такие режимы обычно возникают при повреждениях элементов сети (при нарушениях изоляции, при обрыве проводников и т. п.) и имеют переходный (неустановившийся) характер;

 

Ø послеаварийные режимы, в которые входят как переходные процессы, возникающие при ручном или автоматическом восстановлении питания (вызванные, например, одновременным самозапуском большого числа электроприемников), так и установившиеся режимы в новых, часто ограниченных по мощности условиях питания.

 

    При проектировании электрической сети все перечисленные режимы должны быть проанализированы и должна быть учтена возможность их существования. На этапе проектирования электрической сети учитывается только один показатель качества электроэнергии — установившееся отклонение напряжения. Это отклонение напряжения от его номинального значения в установившемся режиме работы электрических сетей, усредненное за расчетный интервал.

    Согласно ГОСТ 32144–2013 положительные и отрицательные от-клонения напряжения в точках передачи электроэнергии не должны превышать 10 % номинального или согласованного напряжения. Допустимые значения положительного и отрицательного отклонений напряжения в точках общего присоединения должны устанавливаться с учетом выполнения норм стандарта в точках передачи электрической энергии.

    В электрической сети потребителя отклонения напряжения питания на зажимах электроприемников не должны превышать установленных для них допустимых значений. При этом отклонения напряжения в точках передачи электроэнергии должны соответствовать ГОСТ 32144–2013 или устанавливаться договорами между электроснабжающими предприятиями и потребителями электроэнергии. Так, на выводах приемников электроэнергии, являющихся источниками электромагнитных помех, допускаются изменения показателей качества электроэнергии в более широких пределах, чем установлено ГОСТ 32144–2013, если это не приводит к нарушению нормированного качества электроэнергии у других потребителей электроэнергии.

    В аварийных режимах допускаются кратковременные выходы показателей качества электроэнергии за установленные пределы (снижение напряжения вплоть до нулевого уровня, отклонение частоты до 5 Гц и т. д.) с последующим их восстановлением до уровня, требуемого в послеаварийных режимах.

    При отклонении напряжения от номинального значения потребители электроэнергии и электрические сети работают в худших условиях, вплоть до остановки двигательной нагрузки, по сравнению с режимом номинальных напряжений. Кроме того, следует учитывать, что с повышением стабильности напряжения снижаются как электромагнитный, так и технологический ущербы. В то же время мероприятия по ограничению отклонений напряжения требуют дополнительных капиталовложений и, следовательно, существуют некоторые оптимальные границы отклонений напряжения, которые в общем случае могут не совпадать с нормируемыми и могут регламентироваться договорами между энергоснабжающими организациями и электропотребителями.

 

3. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

3.1. Разработка балансов мощностей при проектировании

    В силу одновременности процессов производства и потребления электроэнергии, в энергосистемах в любой момент установившегося режима имеется соответствие между приходной и расходной частями баланса мощностей в энергосистеме, при этом учитываются обменные потоки мощности с соседними энергосистемами. Уравнение баланса активных мощностей для любого момента установившегося режима можно представить в виде

    Целью расчета баланса мощности является выявление типа проект-тируемой энергосистемы. Как правило, проектируемая система содержит не менее двух видов источников питания, один из которых — одна или несколько проектируемых, или уже существующих электростанций и второй — балансирующие узлы, представляющие собой один или несколько узлов связи с соседними мощными энергосистемами. Расчет баланса мощности необходимо выполнять для облегчения процесса разработки вариантов конфигурации электрической сети. Особенно важны балансы мощности для наиболее тяжелых нормальных режимов, обычно такими являются режимы максимальных и минимальных нагрузок.

    Энергосистема может быть дефицитной, если сумма мощностей всех

потребителей электроэнергии и потерь мощности в сети превышает генерирующую мощность электростанций рассматриваемого района сети (расходная часть баланса значительно больше его приходной части). В этом случае недостаток мощности будет покрываться электростанциями соседних энергосистем через балансирующие узлы.

    Энергосистема считается избыточной, если суммарная мощность потребителей электроэнергии и потерь мощности в сети меньше генерирующей мощности электростанций рассматриваемого района сети. Избыток мощности при этом выдается в соседние энергосистемы через балансирующие узлы.

    Энергосистема может быть сбалансированной, если сумма мощностей

всех потребителей электроэнергии и потерь мощности в сети примерно равны генерирующей мощности электростанций рассматриваемого района сети. Резервирование мощности нагрузок при аварийном отключении генераторов электростанций рассматриваемого района сети осуществляется через балансирующие узлы.

 

3.2. Выбор номинального напряжения электрических сетей

На основании ГОСТ 29322-2014 Номинальное напряжение электрической сети существенно влияет на ее технические характеристики и экономические показатели [2, 4–6].

При повышении номинального напряжения сети достигается:

Ø снижение потерь мощности и электроэнергии в элементах сетей,

что приводит к снижению эксплуатационных расходов;

Ø уменьшение сечений проводов линий электропередачи и, соответственно, расхода металла;

Ø увеличение предельных передаваемых мощностей по линиям электропередачи, что облегчает решение задач развития электрической сети.

 

    С другой стороны, при повышении номинального напряжения сети увеличиваются капитальные вложения в сооружение сети. Сооружение сети меньшего номинального напряжения требует меньших капитальных вложений, но приводит к большим эксплуатационным расходам из-за роста потерь мощности и электроэнергии, и, кроме того, такая сеть обладает меньшей пропускной способностью. Таким образом, важность правильного выбора класса номинального напряжения сети при ее проектировании очевидна. Номинальные междуфазные напряжения электрических сетей приведены в табл. 1 [8–11].

 

Таблица 1 – Номинальные междуфазные напряжения, кВ

 

 

Окончание таблицы 1.

 

    Экономически целесообразное номинальное напряжение зависит от многих факторов: мощности нагрузок, удаленности их от источников питания, расположения их относительно друг друга, географического района развития сети, от выбранной конфигурации электрической сети, способов регулирования напряжения и др.

    Определение наиболее экономичного класса номинального напряжения сети может быть выполнено в зависимости от величины передаваемой мощности Р_max и расстояния L, на которое передается эта мощность [4–6, 8–11]. Рациональное напряжение выбирается исходя из полученного распределения потоков мощности и протяженности участков сети. Чем больше передаваемая по линии мощность и расстояние, на которое она передается, тем выше по техническим и экономическим нормам должно быть номинальное напряжение электропередачи.

    Номинальное напряжение можно приближенно оценить одним из следующих способов:

Ø по кривым, приведенным на рис. 3.1. [8];

 

 

 

   Кривые, приведенные на рис. 3.1, характеризуют экономически целесообразные области применения электрических сетей разных номинальных напряжений. Это обобщающие зависимости, построенные в результате сравнения приведенных затрат для многочисленных вариантов развития сети с разными мощностями нагрузок, длинами и напряжениями линий электропередачи. Как правило, в одном географическом районе применяется не вся шкала номинальных напряжений, а одна из двух систем напряжений: 35–110–220–500–1150 кВ или 35–110(150) –330–750 кВ, причем возможно исключение какого-либо из классов напряжений [5]. На рис. 3.1 приведены кривые, которые ориентировочно характеризуют границы равной экономичности двух смежных номинальных напряжений для указанных систем (кривые 1–4 и 5–7).

   Например, точки кривой 2 соответствуют значениям мощностей и длин линий, для которых равно экономичны варианты сети при напряжениях 220 и 500 кВ. Ниже кривой 2 расположена область значений мощностей и длин линий, для которых более экономично напряжение 220 кВ, выше кривой 2 — более экономично напряжение 500 кВ.

 

Ø по эмпирическим выражениям;

    Экономически выгодный класс номинального напряжения сети (кВ) при длине линий электропередачи L не более 250 км и передаче мощности P_max (МВт) не более 60 МВт можно предварительно определить по формуле Стилла:

 

    В случае больших мощностей, передаваемых на расстояние до 1000 км, используется формула А. М. Залесского:

 

 

    Дает удовлетворительные результаты для всей шкалы номинальных напряжений от 35 до 1150 кВ формула Г. А. Илларионова:

    Формула, выражающая эмпирическую зависимость уровня напряжения сети от передаваемой мощности и протяженности линии:

 

 

Ø по пропускной способности и дальности передачи линий, показанным в табл. 2. [8, 9].

 

Таблица 2 – Пропускная способность и дальность передачи мощности по линиям 110 – 150 кВ

 

 

 

3.3. Разработка рациональной конфигурации электрических сетей

    Оптимизация конфигурации электрической сети заменяется решением задачи сравнительной технико-экономической эффективности совокупности вариантов. Разработка конкурентоспособных вариантов развития электрической сети включает выбор класса напряжения сети и определение ее конфигурации на конечный этап развития нагрузок и электростанций энергосистемы. При этом следует предусматривать рациональные варианты поэтапного строительства линий электропередачи в соответствии с динамикой роста нагрузок.

    В проектной практике для построения рациональной конфигурации сети принимают повариантный метод, при котором для заданного расположения потребителей намечаются несколько вариантов

и из них на основе технико-экономического сравнения выбирается

лучший [4–6, 9]. Этот вариант должен обладать необходимой надежностью, экономичностью и гибкостью. Намечаемые варианты не должны быть случайными. Каждый вариант должен иметь ведущую идею построения схемы, например, на каждом последующем участке поток электроэнергии должен быть направлен от источника.

    При составлении вариантов конфигурации электрической сети следует отдавать себе отчет в том, что при повариантном сопоставлении схем развития сети всегда имеется вероятность выпустить из рассмотрения оптимальный вариант. Поэтому при разработке конкурентоспособных вариантов конфигурации сети следует по возможности придерживаться следующих принципов оптимальности.

 

Ø 1. Сеть должна быть как можно короче географически, это улучшает показатели вариантов развития сети по экономическому и экологическому критериям проектирования.

 

Ø 2. Электрический путь от источников к потребителям целесообразно делать как можно короче, что снижает потери электроэнергии в сети и улучшает показатели вариантов по экономическому критерию. При этом нужно помнить, что электрический путь сокращается (увеличивается) при увеличении (уменьшении) числа параллельных цепей линий электропередачи.

 

Ø 3. Существующая сеть должна быть загружена. Загрузка экономически эффективна, так как для существующей сети не требуется капитальных вложений, если нет нужды в ее усилении. При необходимости усиления существующих линий усиление выполняется тем же сечением провода, которым выполнена существующая линия. При невозможности усиления существующих линий тем же сечением провода требуется замена сечений проводов на всех параллельных линиях, включая существующую линию.

 

Ø 4. Варианты развития электрической сети должны удовлетворять

критерию надежности электроснабжения потребителей. Содержание требований к вариантам развития электрической сети по критерию надежности:

 

· Потребители I категории надежности электроснабжения должны питаться от двух независимых источников. Применительно к сети это означает, что к нагрузкам I категории должно под-ходить не менее двух линий. Если это две параллельные линии, то они должны быть одноцепными. В виде исключения в качестве независимых источников могут рассматриваться раздельно работающие системы шин одной подстанции. Вообще же резервирование двумя линиями, проходящими по одной трассе, не должно рассматриваться как высоконадежное и может применяться для снабжения потребителей первой категории лишь при соответствующем обосновании;

 

· Потребители II категории также должны получать питание по двум линиям, поскольку питание электроприемников II категории по одной линии допускается только в том случае, если обеспечена возможность проведения ремонта линии в течение суток. При этом ограничение электроснабжения потребителей II категории обычно приводит к ущербу, превышающему стоимость сооружения резервной цепи;

 

· Питание электроприемников III категории допустимо по одной линии при технико-экономическом обосновании такого варианта, то есть при учете ущерба от недоотпуска электроэнергии при перерыве питания;

 

· Замкнутая схема приравнивается по надежности к системе электроснабжения по двум одноцепным линиям.

 

Ø 5. В послеаварийных ситуациях, связанных с отключением линии, повреждением опоры двухцепной линии или отключением блока на электростанции, существующие и вновь проектируемые линии не должны перегружаться больше допустимого. Проверка в этих условиях производится по допустимому току.

 

Ø 6. Разработку конкурентоспособных вариантов конфигурации сети следует начинать с рассмотрения наиболее простых схем, требующих для создания сети наименьшего количества линий и электрооборудования подстанций и, соответственно, наименьших капитальных вложений. К числу таких вариантов относятся схемы сетей магистрального и замкнутого типов.

Наряду с наиболее простыми схемами следует рассмотреть и вари-анты схем с увеличенными капиталовложениями на сооружение линий и подстанций для достижения большей эксплуатационной гибкости схемы или повышенной надежности электроснабжения. К числу таких схем относятся смешанные магистрально-радиальные схемы со сложно замкнутыми контурами.

 

Ø 7. К использованию наиболее сложных и дорогих схем сетей следует переходить лишь в тех случаях, когда более простые схемы неудовлетворительны по техническим требованиям и критериям (например, при завышенных сечениях проводов, необходимых по допустимому нагреву; при неприемлемых потерях напряжения и т. п.).

    После разработки совокупности рациональных вариантов, в каждом из которых обеспечиваются технические возможности надежного и качественного электроснабжения потребителей электроэнергии при соблюдении ограничений по экологическому критерию и с учетом факторов перспективности вариантов, социального и других, выполняется проектирование электрической сети. Проектирование заключается в выборе сечений линий электропередачи, схем распределительных устройств и наиболее капиталоемкого оборудования подстанций в каждом из вариантов конфигурации сети.

 

    Выбранная схема развития электрической сети (радиальная, магистральная, замкнутая, смешанная) в значительной степени влияет на схемы распределительных устройств подстанций. Поэтому при оценке технико-экономических показателей вариантов сети и выборе наиболее целесообразного варианта электроснабжения необходимо учитывать стоимость оборудования распределительных устройств подстанций того же класса напряжения, на котором проектируется электрическая сеть [8–11].

    При сопоставлении вариантов развития сети необходимо учитывать только схемы распределительных устройств того класса напряжения, на котором проектируется электрическая сеть. Главные схемы электрических соединений подстанций и требования к ним приведены в [17].

    Выбор наиболее рационального варианта из совокупности конкурентоспособных вариантов выполняется по экономическому критерию

[4–6]. Критерием, которому должен удовлетворять вариант, считающийся наиболее целесообразным, является условие минимума принятого экономического функционала. В тех случаях, когда различие в значениях экономического функционала вариантов лежит в пределах точности задания исходных данных (в 5 %-м интервале) при соблюдении ограничений по экологическому критерию и с учетом факторов перспективности вариантов, социального и других, принимаются во внимание дополнительные показатели и практические соображения. К их числу, например, могут быть отнесены удельные капитальные вложения, себестоимость передачи энергии, расход металла на сооружение сети, удобство организации работ по ее сооружению, возможность введения сети в работу несколькими очередями, удобство эксплуатации и другие. Следует отметить, что многие из дополнительных критериев допускают количественную технико-экономическую оценку. В этих случаях соответствующие показатели должны быть по возможности внесены в расчеты принятого экономического функционала.

    Наиболее целесообразный вариант конфигурации электрической сети принимается для дальнейшей детальной проработки и последующей практической реализации.