Анализ и обоснование схем электрической сети

На первом эт апе сравнение производим по упрощенным показателям, анализируя длины трасс. Суммарный момент активной мощности, определяемый по формуле:

где P₁, P₂, и т.д. – мощности, передаваемые по линии, МВ∙А;

l – длина участка сети, км.

В качестве примера рассчитаем суммарный момент активной мощности для участка сети ИП–а варианта 1:

Аналогичным образом рассчитываем суммарный момент активной мощности для каждой подстанции всех вариантов.

Длины трасс и цепей находим, используя рисунки вариантов электрификации района. Для участка сети ИП–а варианта 1:

Таким образом рассчитываем выше указанные параметры для всех вариантов, и заносим результаты в таблицу 5.

Таблица 5 – Упрощенные показатели рассматриваемых схем

Вариант	Подстанция	Длина трассы, км	Длина цепей, км	Суммарный момент мощности (ΣPL), МВт·км	Примечание
	ИП - а
а - б
б - в
б - г
г - д
	ИП - б
б - а
б - г
г - в
г - д
	ИП - б
б - а
б - в
в - г
г - д
	ИП - а
а - б
б - в
б - г
г - д
	ИП - б
б - а
б - г
г - в
г - д

Согласно расчета, получаем, что варианты схем 3, 4, 5 однотипны и практически в равной степени удовлетворяют таким показателям как, надежность, гибкость, удобство перспективного раз вития и эксплуатация сети, качество электроэнергии, то для дальнейшего технико-экономического расчета и сравнения выбираем варианты 3, 4 и 5, как наиболее выгодные по показателям таблицы 5.

5 Технико–экономическое сравнение вариантов

Сравнение рассматриваемых вариантов проводится в два этапа. На 1-ом этапе для каждого варианта определяем сечения проводов ЛЭП. На 2-ом этапе варианты сравниваются по минимуму приведенных затрат. Однако, с целью упрощения дальнейших расчетов, экономическое сравнение вариантов следует провести первым. Хотя его результаты и будут относительными, но вполне достаточными для выбора наиболее оптимального варианта.

Из отобранных по результатам предварительного анализа трех вариантов необходимо выбрать наиболее выгодный вариант. Условием оптимальности является:

,

где З – приведенные затраты.

При сооружении всей сети в течение одного года и одинаковой степени надежности, приведенные затраты каждого варианта определяются по формуле 2-2 [5]:

где К - единовременные капитальные вложения в данный вариант сети, тыс. руб.

И - ежегодные эксплутационные расходы, тыс. руб.

Р_н - нормативный коэффициент, Р_н=0,15.

Определяем теперь величину капитальных затрат на оборудование подстанций, используя данные о стоимости из приложений [4, с. 320], которые выписаны и сведены для наглядности в таблицы. Предварительно выбираем схемы подстанций, используемых в наших вариантах, которые представлены на рисунках 7, 8, 9, 10, 11 и 12. Окончательные варианты подстанций со всем установленным оборудованием представлены в приложениях А, Б, В, Г и Д.

Рисунок 7 – Структурные схемы питания подстанций

Рисунок 8 – Конфигурация сети для варианта 3

Рисунок 9 – Конфигурации сети для варианта 4

Рисунок 10 – Конфигурации сети для варианта 5

Рисунок 11 – Схема подстанции с трех- Рисунок 12 – Схема подстанции с обмоточным трансформатором двухобмоточным трансформатором

Для определения величины капитальных затрат на электрооборудование подстанций необходимо его выбрать, предварительно посчитав токи на линиях.

.

Причем Cos φ по высокой стороне принимается от предыдущей подстанции, а на средней и низкой сторонах Cos φ формируется самой подстанцией.

Рассчитаем в качестве примера токи на подстанции Б варианта 3.

По высокой стороне: .

По средней обмотке: .

По низкой стороне: .

Аналогичный расчет проводится для всех оставшихся вариантов. Результаты заносятся в таблицу 6.

Таблица 6 – Передаваемые по линиям токи

Вариант	Подстанция	Конфигурация	Протекающий ток, А при номинальном напряжении, кВ	Шины	Примечание
	А	I		—	—			Ток протекает по одной цепи
Б			—		+
В	—			—
Г	—		—		+
Д	—			—
	А	I	—			—
Б			—		+
В	—			—
Г			—		+
Д	—			—
А	II	—			—
Б			—		+
В	—			—
Г	—		—		+
Д	—			—
	А	I	—			—
Б			—
В			—
Г	—		—
Д	—			—
А	II	—			—
Б			—		+
В	—		—
Г	—		—
Д	—			—

В соответствии с приложением А подбираем оборудование подстанций.

На подстанции А будут установлены (см. таблицу 7):

Тип оборудования, установленного на подстанции	Количество, шт.	Стоимость в тыс. руб.
220 кВ	10 кВ
Разъединитель РНД-220Т/1500		0,780	-
Заземлитель ЗОН-220М-I		0,030	-
Отделитель ОД-220М/630		0,095	-
Короткозамыкатель КЗ-220М		0,095	-
Трансформатор напряжения НКФ-220-58		0,920	-
Разрядник РВС-220		0,300	-
Трансформатор тока ТФНД-220-I/600		1,600	-
Разъединитель РНД-220Т/800		0,640	-
Заземлитель ЗОН-220М-I		0,030	-
Секционный выключатель ВМПЭ-10-3200-31,5		-	1,000
Трансформатор тока ТПШЛ-10/2000		-	0,044
Разъединитель РВР-III-10/2000		-	0,080
Заземлитель ЗР-10УЗ		-	0,020
Выключатель ВМГ-10-1000-20УЗ		-	0,280
Трансформатор тока ТПОЛ-10/1000		-	0,0195
Разъединитель РВ-10/1000		-	0,036
Выключатель У-220-1000-25У1		25,000	-
Трансформатор ТДГ-30,1/230/11		45,000

Определяем стоимость оборудования для подстанции А:

На подстанции Б будут установлены (см. таблицу 8):

Тип оборудования, установленного на подстанции	Кол-во, шт.	Стоимость в тыс. руб.
220 кВ	110 кВ	10 кВ
Разъединитель РНД-220Т/1500		0,780	-	-
Заземлитель ЗОН-220М-I		0,030	-	-
Отделитель ОД-220М/630		0,095	-	-
Короткозамыкатель КЗ-220М		0,095	-	-
Трансформатор напряжения НКФ-220-58		0,920	-	-
Разрядник РВС-220		0,300	-	-
Трансформатор тока ТФНД-220-I/600		1,600	-	-
Разъединитель РНД-220Т/800		0,640	-	-
Заземлитель ЗОН-220М-I		0,030	-	-
Сборные шины		-	51,230	-
Трансформатор тока ТФНД-110М/600		-	0,470	-
Выключатель МКП-110М-630-20		-	8,000	-
Разъединитель РОН-110Т/630		-	0,400	-
Заземлитель ЗОН-110М-I		-	0,025	-
Секционный выключатель ВМПЭ-10-3200-31,5		-	-	1,000
Трансформатор тока ТПШЛ-10/3000		-	-	0,044
Разъединитель РВК-10/3000		-	-	0,038
Заземлитель ЗР-10УЗ		-	-	0,020
Выключатель ВМГ-10-1000-20УЗ		-	-	0,280
Трансформатор тока ТПОЛ-10/1000		-	-	0,0195
Разъединитель РВ-10/1000		-	-	0,036
Заземлитель ЗР-10УЗ		-	-	0,020
Трансформатор 2×ТДЦТГА-180/242/121/10,5		55,000

Определяем стоимость оборудования для подстанции Б:

На подстанции В будут установлены (см. таблицу 9):

Тип оборудования, установленного на подстанции	Количество, шт.	Стоимость в тыс. руб.
110 кВ	35 кВ
Разъединитель РОН-110Т/630		0,400	-
Заземлитель ЗОН-110М-I/400		0,025	-
Выключатель МКП-110М-630-20		8,000	-
Трансформатор напряжения НКФ-110-57		0,440	-
Разрядник РВС-110		0,130	-
Разъединитель РОН-110/630		0,400	-
Заземлитель ЗОН-110М-I/400		0,025	-
Трансформатор тока ТФНД-110М/600		0,470	-
Выключатель С-35М-630-10У1		-	1,400
Разъединитель РВ-35/630		-	0,072
Заземлитель ЗР-35УЗ		-	0,020
Трансформатор тока ТПОЛ-35/600		-	0,147
Секционный выключатель У-35-2000-40		-	3,900
Разъединитель РНД-35/2000У1		-	0,110
Заземлитель ЗР-35УЗ		-	0,020
Трансформатор тока ТФНД-35М/2000		-	0,245
Трансформатор ТДЦН-63/115/38,5		91,000

Определяем стоимость оборудования для подстанции В:

На подстанции Г будут установлены (см. таблицу 10):

Тип оборудования, установленного на подстанции	Количество, шт.	Стоимость в тыс. руб.
110 кВ	10 кВ
Разъединитель РОН-110Т/1000		0,420	-
Заземлитель ЗОН-110М-I		0,025	-
Отделитель ОД-110М/630		0,095	-
Короткозамыкатель КЗ-110М		0,095	-
Трансформатор напряжения НКФ-110-57		0,440	-
Разрядник РВС-110		0,130	-
Разъединитель РОН-110Т/630		0,400	-
Заземлитель ЗОН-110М-I		0,025	-
Трансформатор тока ТФНД-110М/600		0,470	-
Сборные шины		52,090	-
Секционный выключатель ВМПЭ-10-3200-31,5		-	1,000
Трансформатор тока ТПШЛ-10/2000		-	0,044
Разъединитель РВР-III-10/2000		-	0,080
Заземлитель ЗР-10УЗ		-	0,020
Выключатель ВМГ-10-1000-20УЗ		-	0,280
Трансформатор тока ТПОЛ-10/1000		-	0,0195
Разъединитель РВ-10/1000		-	0,036
Трансформатор ТДЦ-25/115/10,5		58,300

Определяем стоимость оборудования для подстанции Г:

На подстанции Д будут установлены (см. таблицу 11):

Тип оборудования, установленного на подстанции	Количество, шт.	Стоимость в тыс. руб.
110 кВ	35 кВ
Разъединитель РОН-110Т/630		0,400	-
Заземлитель ЗОН-110М-I/400		0,025	-
Выключатель МКП-110М-630-20		8,000	-
Трансформатор напряжения НКФ-110-57		0,440	-
Разрядник РВС-110		0,130	-
Разъединитель РОН-110/630		0,400	-
Заземлитель ЗОН-110М-I/400		0,025	-
Трансформатор тока ТФНД-110М/600		0,470	-
Выключатель МКП-35-1000-25		-	1,800
Разъединитель РВ-35/1000УЗ		-	0,093
Заземлитель ЗР-35УЗ		-	0,020
Трансформатор тока ТПОЛ-35/1000		-	0,150
Секционный выключатель У-35-2000-40		-	3,900
Разъединитель РНД-35/2000У1		-	0,110
Заземлитель ЗР-35УЗ		-	0,020
Трансформатор тока ТФНД-35М/2000		-	0,245
Трансформатор ТДЦН-80/121/38,5		104,000

Определяем стоимость оборудования для подстанции Д:

Аналогичным образом в соответствии с приложениями Б, В, Г и Д выбирается оборудование для всех подстанций.

Рассчитаем приведенные затраты для варианта 3.

Общие капитальные затраты на сооружение подстанций варианта 3 составят:

; ; , где

;

Аналогичным образом определяем величину капитальных затрат на оборудование подстанций, издержек и приведенных затрат вариантов 4 и 5. Результаты расчетов заносим в таблицу 12.

Таблица 12 – Затраты на установку подстанций

Вариант	Подстанция	Конфигурация	Капитальные затраты, тыс. руб.	Эксплуатационные расходы	Приведенные затраты, тыс. руб.	Примечание (установлены шины)
КП/СТ	Σ	И, %	И, тыс. руб.
	А	I	153,747	975,426	29,3	285,800	432,114
Б	197,108	+
В	211,357
Г	174,967	+
Д	238,247
	А	I	143,347	1332,426		532,970	732,834
Б	290,198	+
В	211,357
Г	449,277	+
Д	238,247
А	II	143,347	983,266	29,5	290,064	437,554
Б	197,108	+
В	211,357
Г	193,207	+
Д	238,247
	А	I	143,347	1,119,655	33,6	376,204	544,152
Б	197,618
В	400,486
Г	139,957
Д	238,247
А	II	143,347	924,935	27,8	257,132	395,872
Б	197,108	+
В	206,276
Г	139,957
Д	238,247

По данным таблицы 12 можно выбрать наиболее оптимальный вариант проектируемой сети по экономическим соображениям. Останавливаем свой выбор на варианте электрификации 5.2 и дальнейшие расчеты будем вести согласно выбранной схеме.