Технико-экономическое обоснование выбора напряжения питания

 

Выбор рационального напряжения питания имеет большое значение, т.к величина напряжения влияет на параметры ЛЭП и выбираемого оборудования подстанции и сетей, а следовательно на размер капитальных вложений, расход цветного металла, на величину потерь электроэнергии и эксплуатационных расходов.

Для питания крупных и особо крупных промышленных предприятий рекомендуется использовать напряжения 110, 220 кВ. Напряжение 35 кВ в основном рекомендуется использовать на средних предприятиях при отсутствии значительного числа электродвигателей на напряжение больше 1000 В, а также для частичного распределения энергии на крупном предприятии, где основное напряжение питания 110-220 кВ.

Для внутреннего распределения энергии в настоящее время, как правило, используют напряжение 10 кВ.

Выбор напряжения питания основывается на технико-экономическом сравнении вариантов.

Рассмотрим два варианта с выявлением капитальных затрат, ежегодных эксплуатационных расходов, расходов цветного металла, приведённых затрат. [6].

Для определения технико-экономических показателей намечаем схему внешнего электроснабжения данного варианта. Аппаратура и оборудование намечаем ориентировочно, исходя из подсчитанной электрической нагрузки промышленного предприятия. Затем определяется стоимость оборудования и другие расходы.

Намечаем два варианта внешнего электроснабжения - 35 и 110 кВ.

В соответствии с намеченным вариантом при заданном напряжении определяем суммарные затраты и эксплуатационные расходы.

Капитальные затраты установленного оборудования линии:

ОРУ 110 кВ с двумя системами шин на ЖБ конструкциях.

 

К₀=2·14.95=29.9 т. руб. [3].

 

Линия принимается двухцепной, воздушной с алюминиевыми проводами и ЖБ опорами. Экономическое сечение определяю по экономической плотности тока:

 

I_Р=S_Р/√3·U·2, (4.4).

I_Р=85.19 А.

F_ЭК=I_Р/j_ЭК, (4.5).

F_ЭК=77.45 мм².

Т_MAX<5000 ч. [2], следовательно j=1.1

 

Для сталеалюминиевых проводов минимальным сечением по механической прочности является сечение 25 мм², но по условию коронирования при напряжении 110 кВ следует принять сечение 70 мм².

Принимаем сечение F=95 мм², АС-95, r₀=0.314 Ом/км, x=42.9 Ом/км.

Стоимость 1 км двухцепной линии указанного сечения на ЖБ опорах 12.535 т. руб. [3]. Тогда при двух линиях и L=25 км соответственно:

 

К_Л=2·25·12.535=626.75 т. руб.

 

В соответствии с нагрузкой завода устанавливается два трансформатора

ТДН-110/10 с мощностью 25 МВА. Паспортные данные трансформатора следующие:

 

U_К=10.5%; ΔР_ХХ=29 кВт; ΔР_КЗ=120 кВт; К_Т=58.3 т. руб. [7].

К_Т=2·58.3=116.6 т. руб.

К_∑=29.9+626.75+116.6=773.25 т. руб.

 

Эксплуатационные расходы.

Потери в линиях

 

ΔР_Л= ( (S_Р/2) ²/U²_Н) /R·L, (4.6).

ΔР_Л=1191.44 кВт.

 

Потери в двух линиях:

 

2·ΔР_Л=2382.88 кВт.

 

Потери в трансформаторе:

Приведённые потери активной мощности при КЗ:

 

ΔР_{1 КЗ}=ΔР_КЗ+К_ЭК·Q_КЗ, (4.7).

Где К_ЭК=0.06 кВт/квар.

ΔР_{1 КЗ}=120+0.06·0.105·25000=277.5 кВт.

 

Приведённые потери активной мощности при ХХ:

 

ΔР_{1 ХХ}= ΔР_ХХ+К_ЭК·Q_ХХ, (4.8).

ΔР_{1 ХХ}=29=0.06·0.0075·25000=40.25 кВт.

 

Полные потери в трансформаторах:

 

ΔР_Т=2· (40.25+277.5·0.678²) =350.89 кВт.

 

Полные потери в линии и трансформаторах:

 

ΔР_Σ=ΔР_Л+ΔР_Т, (4.9), ΔР_Σ=2382.88+350.89=2733.77 кВт.

 

Стоимость потерь:

 

С_П=С₀·ΔР_Σ·Т_MAX, (4.10).

Где С₀=0.8 (коп/кВт·ч) - стоимость 1 кВт·ч электроэнергии.

С_П=0.8·2733.77·5000=10.94 т. руб.

 

Средняя стоимость амортизационных отчислений.

Амортизационные отчисления по линиям принимаются 6% от стоимости линий, по подстанциям-10%. [7].

 

С_{А Л}=37.605 т. руб.

С_{А ПС}=14.65 т. руб.

С_{Σ Л, ПС}=52.255 т. руб.

 

Суммарные годовые эксплуатационные расходы.

 

С_Σ=С_П+ С_{Σ Л, ПС}=10.94+52.255=63.195 т. руб.

 

Суммарные затраты:

 

З=С_Σ+0.125·К_Σ=63.195+0.125·773.25=159.85 т. руб.,

 

Где 0.125-нормативный коэффициент эффективности капиталовложений ед/год.

Потери электроэнергии:

 

ΔW=ΔР_Σ·Т_ГОД, (4.11).

ΔW=2733.77·5000=13668.85 МВт·ч.

 

Расход цветного металла:

 

G=2·L·g, (4.12).

Где g=261 кг/км, [7], - вес 1 км провода.

G=2·25·261=13.05 т.

 

Расчёт варианта на 35 кВ ведётся аналогично. Расчётные данные сведены в таблицу 4.3.1

Таблица 4.3.1.1

Затраты по вариантам.

Вариант кВ.	К, т. руб.	С, т. руб.	З, т. руб.	G, т.	ΔW, т. кВт*ч.
110	773.25	63.195	159.85	13.05	13668.85
35	997.72	77.02	201.735	41.5	15427.67

 

Так как ΔW₁₁₀ < ΔW₃₅, отдаём предпочтение варианту с напряжением 110 кВ.

Выбор местоположения ГПП

 

Для определения условного центра нагрузок считается, что нагрузки распределены равномерно по площади цехов и центры нагрузок совпадают с центром тяжести фигур, изображающих цеха. Координаты центра электрических нагрузок вычисляются по формулам:

 

X_{0 ГПП}= (ΣР_Рi·X_i) / (ΣР_Рi), (4.13).

Y_{0 ГПП}= (ΣР_Рi·Y_i) / (ΣР_Рi), (4.14).

 

Где X_i, Y_i-координаты центров нагрузок отдельных цехов, м.

 

Таблица 4.3.1.2

Результаты расчёта координат центров нагрузок отдельных цехов.

NПО ПланУ	Наименование цехов	РРi, КВт.	Хi, м	Yi, м
1 2	Инструм. Цех Сборочн. цеха	755 5819.1	197.8 153.6	803.3 693
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18	Мех. Цеха Литейный цех Компрессорное отд. Эл. - апп. Цех Рем. - мех. Цех Загот. Цех Агрег. Цех Сбор. Цех Очистные сооруж. Цех ширпотреба Цех гальванопокр. Котельная Топливохранилище Заводоуправление	4561.8 166.9 1718.5 192.8 359.6 2154.8 1586.9 8481.2 434.5 133.5 2133.9 593.2 63.1 56.9	115.2 92.2 80.6 224.6 220.8 144 276.5 399.4 403.2 453.1 437.8 455.1 487.7 15.4	561.8 472.5 393.8 567 425.3 267.8 472.5 756 493.5 525 225.8 47.3 78.8 567

 

Х_{0 ГПП}=255.5 м, Y_{0 ГПП}=573.1 м.

 

Из-за невозможности установки ГПП в месте с найденными координатами, устанавливаем ГПП на свободном месте, ближе к ИП (Y_{0 ГПП}=50 м).

Выбор и расчёт схемы распределительных и питающих сетей завода

 

Выбор схемы распределительных сетей

 

В соответствии с рекомендациями по проектированию электроснабжения промышленного предприятия для распределительных сетей принимаю напряжение 10 кВ. На выбор этого напряжения распределительных сетей также повлияло наличие на предприятии компрессорного отделения, привод компрессоров в котором осуществляется асинхронными двигателями с непосредственным присоединением к сети 10 кВ.

Для внутризаводского электроснабжения применяется смешанная схема питания цеховых подстанций.