Технико-экономические показатели электрических сетей.

Капитальные затраты

Это средства, идущие на расширенное воспроизводство основных фондов. Состоят из затрат на сооружение линий и повышающих (понижающих) подстанций.

Полные капитальные затраты определяются из выражения:

К = К_о + К_∆р + К_∆э, тыс. руб.,

где: К_о – основные капиталовложения в объект сетевого строительства определяются сметой строительства данного сетевого объекта.

К_∆р – капитальные затраты в электрические станции, покрывающие потери активной (∆р) мощности в проектируемом объекте;

К_∆э – дополнительные капиталовложения в топливодобывающую промышленность и транспортировку топлива для электрической станции, покрывающей потери энергии (∆Э) в проектируемом объекте.

Стоимость ВЛ:

К_ВЛ = К_оl,

где: К_о -- погонныекапзатраты, тыс.руб/км.;l -- протяжённость линии сети, км..

Капитальные затраты на сооружение подстанции:

К_ПС = К_Тn_Т + К_Вn_В + К_пост,

где: n_Т, n_В–число силовых трансформаторов и выключателей высокого напряжения;К_Т, К_В – стоимость соответственно одного трансформатораи одного выключателя; К_пост – постоянная часть стоимости подстанции (подготовка площадки, масляное хозяйство, распредустройства низкого напряжения, устройства защиты, автоматики и др.).

Годовые эксплуатационные расходы.

Эта величина представляет собой себестоимость передачи и распределения электрической энергии в проектируемой сети, выданной потребителям за год и образуется из отчислений на амортизацию, расходов на текущий ремонт и обслуживание и стоимости потерь электроэнергии:

И_э = И_а + И_о + И_п,

где:И_а – расходы на амортизацию;И_о – отчисления на текущий ремонт и обслуживание;И_п – стоимость потерянной электроэнергии в сети.

Первые две составляющие определяются нормами годовых отчислений от капитальных затрат:

И_а= Кp_а ;И_о= Кp_о .

Их сумма: И_ао= К(р_а + р_о) = Кр.

Для линий электропередачи: р_ВЛ=0,02…0,03, 1/год;

Для оборудования электростанций и подстанций: р_ТП=0,08…0,1,1/год.

Издержки на потери: И_п= ∆W_*C_э;

где ∆W – годовые потери энергии в сети;C_э – стоимость 1 кВт_*ч потерянной энергии.

При сравнении двух вариантов, различающихся капитальными затратами и издержками, определяется срок окупаемости дополнительных капитальных затрат:

K₁>K₂; И₁<И₂;

Расчетный срок окупаемости сравнивается с нормативным сроком окупаемости:

Т_ок<Т_н (целесообразенпервый вариант); Т_ок>Т_н (целесообразенвторой вариант).

Нормативный срок окупаемости капитальных вложений в настоящее время составляет 5 лет. Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений:

= 0,2 1/год.

Более общим критерием выбора варианта (позволяющим сравнивать любое число вариантов) являются приведенные затраты. Целесообразным является вариант с минимальными приведенными затратами:

З_i=K_iE_н+И_i_.

Виды, причины и последствия КЗ

Короткими замыканиями (КЗ) называют замыкания между фазами, замыкания фаз на землю в сетях с глухо-заземленными нейтралями, а также витковые замыкания в электрических машинах. Короткие замыкания, как правило, сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до значений, превосходящих в несколько раз номинальные значения.

Виды повреждений в электрических сетях

1 – однофазное КЗ; 2 – однофазное замыкание на землю; 3 – двухфазное КЗ; 4 – двухфазное КЗ на землю; 5 – трехфазное КЗ. По статистике нарушения вида 1 и 2 составляют около 70%; 3 и 4 – 25% и 5 – 5%.

Причины: чаще всего схлестывание проводов и перекрытия изоляции ВЛ, нарушения изоляции, ошибки персонала.

Протекание токов КЗ приводит к увеличению потерь электроэнергии в проводниках и контактах, что вызывает их повышенный нагрев. Нагрев может ускорить старение и разрушение изоляции, вызвать сваривание и выгорание контактов, потерю механической прочности шин и проводов и т.п.

Протекание токов КЗ сопровождается также значительными электродинамическими усилиями между проводниками. Если не принять должных мер, под действием этих усилий токоведущие части и их изоляция могут быть разрушены.

Короткие замыкания сопровождаются понижением уровня напряжения вэлектрической сети, особенно вблизи места повреждения.

Переходный процесс КЗ

Короткое замыкание сопровождается переходным процессом, при котором значения токов и напряжений, а также характер их изменения во времени зависят от соотношения мощностей и сопротивлений источника питания (генератор, система) и цепи, в которой произошло повреждение.

На рисунке показан переходный процесс изменения тока в одной из фаз при 3-х фазном КЗ. Результирующая кривая образуется периодической и апериодической составляющими. Основными характеристиками являются: действующее значение установившегося тока КЗI_к; ударный ток i_у; мощность, выделяющаяся в цепи короткого замыкания S_к.

Максимальное мгновенное значение тока – ударный ток – ,

где k_у – ударный коэффициент, который зависит от соотношения активного и реактивного сопротивлений цепи КЗ. Общее время протекания тока КЗ до отключения его защитными устройствами составляет от 0,2…0,3 с до нескольких секунд. Это время определяется инерционностью устройств защиты и выдержкой времени срабатывания токовых реле.

Расчет токов КЗ

Расчет токов короткого замыкания производится по расчетным схемам замещения. Целью расчета токов короткого замыкания (КЗ) являются: проверка аппаратов на термическую и электродинамическую стойкость; выбор защитных аппаратов линий и трансформатора; проверка условий надежности, селективности и чувствительности защиты.

Если ток КЗ на шинах 10 кВ районной подстанции имеет конечное значение, то сопротивление системы определяется: .

Сопротивление системы отражает сопротивление трансформатора 35/10 кВ и других элементов сети высокого напряжения энергосистемы. При расчете напряжение источника принимают U_И = 1,05U_ном.

Ток трехфазного КЗв точке К1:

в точке К2:

в точке К3:

Ток двухфазного КЗ: .

Ток однофазного КЗ в наиболее удаленной точке: .

где: U_ф – фазное напряжение; Z_П– сопротивление петли «фаза – ноль».

Максимальное мгновенное значение тока – ударный ток: .

Мощность короткого замыкания: .

Экономическая плотность тока

Для воздушных линий электропередачи высокого напряжения при выборе сечения проводов технические ограничения (потеря напряжения, нагрев проводов током) как правило, не являются определяющими. Основным является экономический критерий – минимум приведенных затрат:

З=KE_н+И_.

Распишем функцию приведенных затрат на отдельную электропередачу.

Капитальные затраты на линию:

К = К_пl,

K_п – погонные затраты на 1 км длины ВЛ. Зависимость K_п от сечения проводов выражается линейной функцией:

В аналитическом виде:

К_п=а+bF,

где: а – постоянная часть стоимости (стоимость изоляции, определяется классом напряжения), b – коэффициент прироста стоимости с увеличением сечения проводов (определяется стоимостью алюминия), b=tga.Т.о. капзатраты:

К = (а + bF)l.

Издержки эксплуатации ВЛ:

И = И_ао + И_п.

Издержки на амортизацию и обслуживаниеопределяются нормой годовых отчислений от капитальных затрат:

И_ао = Кр_а.

Для ВЛ норматив отчислений составляет р_а = 0,028 1/год.

Издержки накомпенсацию потерь электроэнергиисоставляют:

И_п= ∆WC_э ,

где∆W– годовые потери энергии ВЛ; C_э– стоимость 1 кВт·час потерь.

При определении годовых потерь энергии используем потери мощности при максимуме нагрузки и эквивалент годового графика нагрузки по продолжительности – время потерь τ:

Исходная функция приведенных затрат составит:

Зависимость составляющих функции и суммарных затрат от сечения проводов можно представить графиком, который имеет экстремум, соответствующий оптимальному сечению.

Минимум приведенных затрат соответствует экономической плотности тока. Для её определения возьмём производную от приведенных затрат и приравняем её к нулю:

= (Е_н + Р_э)·l·b – 3I²_max· l·τ·С_э =0.

Отношение силы тока к сечению провода является плотностью тока:

(А/мм²) .

Экономическая плотность тока (соответствующая минимуму приведенных затрат):

где: – время потерь; С_э – стоимость электроэнергии; b – стоимость алюминия.

Для ВЛ 35 кВ и выше с плотным графиком нагрузки в Европейской части РФ экономическая плотность тока составляет 1 А/мм².

Метод экономических интервалов. Если учитывать, что сечения проводов могут иметь только стандартные значения, то выражение для приведенных затрат на электропередачу можно рассматривать как функцию максимального расчетного тока нагрузки:

З = f(I_max).

Для каждого стандартного сечения провода эта функция имеет вид квадратичной параболы.

С увеличением стандартного сечения вид параболы изменяется следующим образом:

Выделенные участки соответствуют минимальным затратам для данного сечения. Таким образом каждое стандартное сечение провода имеет свой экономический интервал расчетной нагрузки.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56