6.3 Варианты системы электроснабжения

Целью технико-экономических расчетов является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов. Для систем электроснабжения промышленных предприятий характерна многовариантность решения задач, которая обусловлена широкой взаимозаменяемостью технических решений.

При технико-экономических расчетах систем промышленного электроснабжения соблюдают следующие условия сопоставимости вариантов:

1) технические, при которых сравнивают только взаимозаменяемые варианты при оптимальных режимах работы и оптимальных параметрах, характеризующих каждый рассматриваемый вариант;

2) экономические, при которых расчет сравниваемых вариантов ведут применительно к одинаковому уровню цен и одинаковой достижимости принятых уровней развития техники с учетом одних и тех же экономических показателей, характеризующих каждый рассматриваемый вариант.

Каждый рассматриваемый вариант должен соответствовать требованиям, предъявляемым к системам промышленного электроснабжения соответствующими директивными материалами, отраслевыми инструкциями и ПУЭ.

Расчёт производится с целью определения затрат по каждому варианту рассматриваемых схем.

Для технико-экономического расчета намечается два варианта схем. Варианты схем представлены на рисунке 6.1 и 6.2.

По первому варианту в ТЭР входит расчет стоимости кабельных линий и стоимость потерь в них, стоимость и потери трансформаторов ГПП, а так же стоимость ячеек ЗРУ.

По второму варианту в ТЭР входит расчет стоимости кабельных линий и стоимость потерь в них, стоимость и потери трансформаторов ГПП, а так же стоимость ячеек ЗРУ и РП.

Рисунок 6.1 – Первый вариант схемы электроснабжения

Рисунок 6.2 – Второй вариант схемы электроснабжения

6.4 Технико-экономические расчеты

Выполняем технико-экономические расчеты для радиальной схемы электроснабжения с распределительным пунктом

Определяем годовые эксплуатационные издержки для трансформаторов

(6.7)

где ρ_а=5%, норма амортизационных отчислений

ρ₀=9,4% - норма отчислений на обслуживание

К – капиталовложения на сооружение, тыс.тг

β=8,72 тенге/кВт*час – стоимость потерь электроэнергии

ΔW – потери электроэнергии в трансформаторах, кВт*час

Для определения годовых эксплуатационных расходов необходимо сначала определить капиталовложения на сооружение и потери электроэнергии в трансформаторах.

Потери электроэнергии в трансформаторах определяется по формуле:

(6.8)

где τ – время потерь определяется по кривым

Т=8760 часов – годовая продолжительность времени потерь

Капитальные затраты на основное оборудование вычисляются, в соответствии с укрупненными показателями стоимости. На таблице 6.3 приведена капитальные затраты трансформатора марки ТДН-6300/35.

Таблица 6.3

Капитальные затраты трансформатора

Тип трансформатора	Стоимость единицы, тыс.тг	количество	Общая стоимость, тыс.тг.
ТДН-6300/35	5660	2	11300

Определяется годовые эксплуатационные издержки для трансформаторов по формуле 7.8:

Далее определяется минимальные приведенные затраты:

(6.9)

где ρ_н=0,15% - нормативный коэффициент экономической эффективности

Для определения технико-экономических показателей для кабельной линии необходимо предварительно выбрать кабельные линии. Предварительный выбор кабельной линии производиться по допустимому току и экономической плотности.

Выбор кабельной линий для ТП-1:

Определяется допустимый ток по значению длительного расчетного тока

(6.10)

где К_попр – поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей.

I_дл – расчетный послеавариный ток

(6.11)

где К_t =1 (t=25⁰C)- – коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды, если она отличается от расчетной +25⁰С [3, таб.4.2.]

К_П =1- коэффициент, учитывающий условия прокладки[3, таб.4.1.]

К_ПВ =1 коэффициент допустимой перегрузки.[2]

Далее определяется сечение кабеля по экономической плотности по формуле

(6.12)

где j_эк =1,4 А/мм² [2,таб.4.3]– экономичная плотность тока

По полученным расчетным данным выбираем кабель марки ААШвУ-(3х50), I_доп=155А.[5 таб.2.14]

Аналогичным путем производится выбор кабельной линии для остальных ТП радиальной схемы электроснабжения и радиальной схемы электроснабжения с распределительным пунктом. Но условия выбора кабельной линии для синхронных и асинхронных двигателей отличается. По мощности выбираем синхронный двигатель типа СТД-1000-23УБ

.Паспортные данные выбранных двигателей заносится в таблицу 6.4

Таблица 6.4

Паспортные данные синхронного и асинхронного двигателя

Тип двигателя	Рном, кВт	Uном, кВ	cosφ	η, %
СТД-1000-23УБ	1000	6	0,9	96,3

(6.13)

(6.14)

где Р_дв – мощность синхронного двигателя, кВт

U_ном – номинальная напряжения синхронного двигателя, кВ

η – КПД синхронного двигателя, %

cosφ – коэффициент мощности

По формуле 6.12 определяем сечение кабеля для синхронного двигателя

Выбираем кабель марки ААШвУ – (3х95), I_доп=225А

Аналогичным путем производится выбор кабельной линии для асинхронного двигателя.

Капитальные затраты на основное оборудование вычисляются, в соответствии с укрупненными показателями по стоимости. Для сравнения капитальных затрат вариантов удобнее заполнить таблицу 6.5.

Дальше определяется годовые эксплуатационные затраты. Для этого сначала нужно определить потери активной мощности и потери электроэнергии в кабельных линиях.

Рассмотрим технико-экономический расчет на примере кабельной линии марки ААШвУ-(3х35).

Определяем потери активной мощности

(6.15)

где I_макс – расчетный послеавариный ток, А

r_уд – активное сопротивление на 1 км длины, Ом/км

- длина кабельной линии

Потери электроэнергии в кабельных линиях

(6.16)

Для остальных марок кабельной линии расчет производиться аналогичным путем и представлен в таблице 6.5 и 6.6

Таблица 6.5

Потери электроэнергии в кабельных линиях для радиальной схемы

Таблица 6.6

Потери электроэнергии в кабельных линиях для радиальной схемы с РП

Годовые эксплуатационные расходы для кабельных линии

(7.17)

где ρ_а=5% - норма амортизационных отчислений

Минимальные приведенные затраты для кабельных линии:

(7.18)

где ρ_н=0,01% - нормативный коэффициент экономической эффективности

Аналогичным путем определяется годовые эксплуатационные расходы и минимальные приведенные затраты для второго варианта схемы электроснабжения.

Таблица 6.7

Сравнение технико-экономических показателей двух вариантов

Таблица 6.8

Капитальные затраты по двум вариантам

Для дальнейшего расчета выбираем первый вариант схемы электроснабжения радиальная схема без РП , потому что вторая схема электроснабжения требует больших капиталовложении.