Расчеты приведенных затрат и потерь электроэнергии в варианте системы

Приведенные затраты на вариант системы

Приведенные затраты на / -й вариант системы состоят из сумм затрат на подстанции О_ш, контактную сеть D_KC/, питающие ЛЭП D_HK1 и первичные линии D_BK/. Капитальные вложения на элементы системы определяют на основе сметно-финансовых расчетов. В расчетах данного порядка капитальные вложения на j-ю подстанцию и все N в |-м варианте.

где К_оп- доля капвложений, не зависящая от мощности подстанции, руб.; Ц_р— затраты на 1 кВт установленной мощности, руб./кВт; Р —

установленная мощность агрегатов подстанций, кВт.

Если в варианте системы протяженности контактных и усиливающих проводов /_кп и /_уп, кабельных низковольтных и высоковольтных ЛЭП /_нк и /_вк, то капитальные вложения на контактную сеть и линии.

Здесь К'_кп, К'_уп, К'_ш, К'_вк — капитальные вложения на единицу длины проводов и линий, определяемые по общей формуле.

где К'_{0л (П}) — доля капитальных вложений, не зависящая от сечений линий и проводов, руб./км; Ц — цена материала, руб./мм² км (руб./дм³); 5_Л(_П) — суммарное сечение жил кабелей или проводов, мм².

Общие суммарные капитальные вложения в данном варианте.

Эксплутационные затраты по каждому элементу включают следующие составляющие: C_q = qK — ежегодные амортизационные отчисления; С_рс— годовые затраты на ремонты (кроме капитальных) и содержание устройств; С_э— затраты на оплату потерь электроэнергии в элементах. Доля амортизационных отчислений q устанавливается нормативами и, например, в настоящее время составляет для подстанций q_n =0,065, для кабельных линий q_K =0,030, для контактной сети трамвая q_KC =0,078 и троллейбуса — 0,085.

Затраты на ремонт и содержание устройств в вариантах обычно отличаются незначительно, а поэтому последние можно нс рассматривать. Потери электрической энергии определяются по элементам и для системы в целом.

Тариф на оплату потерь энергии принимается единым для всех элементов. Следует наряду с потерями активной энергии учитывать также затраты, связанные с наличием в системе реактивных мощностей. Суммарные затраты на оплату потерь электроэнергии в /-м варианте системы:

где s- соответствующий элемент системы (подстанция, контактная сеть и т. д.).

где Ц_э— тариф на потерянную электроэнергию, руб./кВт ч; AP_s- средняя мощность потерь в s -м элементе системы, кВт; T_rs — число часов потерь энергии в год для s -го элемента.

Полная формула приведенных затрат на вариант системы, представляющая собой целевую функцию, с учетом всех элементов получит вид.

Задача проектирования системы заключается в отыскании минимума этой целевой функции. При подстановке в (6.12) выражений, связывающих капитальные вложения и потери энергии с электрическими величинами, можно получить аналитическую формулу для приведенных затрат.

Потери мощности в тяговых подстанциях определяются числом и параметрами выпрямительных агрегатов. Мгновенные потери мощности в агрегате при токе I_d

где А = /?_т + /?'— коэффициент, определяемый суммой активных сопротивлений трансформатора R_r и выпрямителя R'_B; В — коэффициент, зависящий от пороговых напряжений и числа вентилей в вентильном плече; С = Р_Х+ Р_сп — коэффициент, равный сумме мощностей холостого хода трансформатора (Р_х = Р^) и собственных нужд выпрямителя Р_сн. Активное сопротивление трансформатора.

где Р_к— мощность потерь в обмотках трансформатора при номинальной нагрузке; I_dm — номинальный ток трансформатора по стороне выпрямленного тока.

Данные Р_х, Р_к, I_dm содержатся в паспорте трансформатора. Для оценок коэффициента «В» и сопротивления /?' рассмотрим потери мощности в выпрямителе. При групповом соединении вентилей в плече пороговое напряжение будет определяться их последовательно включенным числом р, а усредненное динамическое сопротивление числом параллельных ветвей щ. Если принять импульс тока /_п через вентильное плечо прямоугольным, то потери напряжения в нем.

где U_0i /?_д— пороговое напряжение и динамическое сопротивление одного вентиля, задаваемое его паспортом.

Эти же потери напряжения через полный ток выпрямителя

где К_схм — коэффициент схемы выпрямления мгновенный (К_схм = 1 в трехфазной мостовой и каскадной схемах и К_схм = 2 в схеме две обратные звезды с уравнительным реактором).

Если в выпрямителе q вентильных плеч, то потери мощности в нем.

где р — продолжительность тока /_п через вентильное плечо.

Среднее значение тока /_п за период 2п

Отношение 2^/ ₌ называют коэффициентом скважности, а произведение К_СХМК_С = К_схв — коэффициент схемы. После операции интегрирования над (6.17) с учетом (6.18) и (6.16) получим.

Для выпрямительных агрегатов подстанций с/ = 6, р = 120° эл, К_с = 3, К_схв = 3 у трехфазной мостовой схемы и АГ_СХВ = 6 у схемы две обратные звезды с уравнительным реактором. С учетом этих параметров потери мощности в выпрямителе со схемой две обратные звезды с уравнительным реактором.

а в случае трехфазной мостовой схемы.

На основании (6.19) и (6.14) коэффициенты в общем уравнении потерь мощности (6.15) выражаются формулами.

Если считать, что на подстанции N постоянно включенных агрегатов, то при среднем /_по и эффективном /_пэ = 1_поК_эп токах за некоторый период средние потери мощности.

Объективными условиями эксплуатации подстанций является регулирование их мощности в связи с нагрузкой. Это регулирование следует осуществлять так, чтобы обеспечивался минимум потерь энергии. Уставку по току на включение очередного агрегата можно найти из условия равенства потерь в / и / + 1 агрегатах, т. е. AP_dl — А/^_(/+1). Если ток подстанции равен уставке 1ц₊у, то потери мощности в / и / +1 агрегатах

Приравняв правые части этих уравнений, получим формулу для расчета установок регулирования мощности.

где /-текущее число агрегатов, 1,2,… .

Среднюю реактивную мощность, протекающую в первичной сети, при постоянно включенных N агрегатах можно найти по формуле [6.25].

" V6t/,(i+t/K).

где S =-—-——параметр, связанный с индуктивными сопро;

^схм (S_K + *$нт).

тивлсниями в цепи вентильного плеча и схемой выпрямления;

Q_KX =^5"т-реактивная мощность холостого хода трансформатора;

U_K, /_х% - напряжение короткого замыкания и ток холостого хода, задаваемые паспортом трансформатора; S_K, S_m — мощность короткого замыкания на шинах высокого напряжения и номинальная мощность трансформатора выпрямительного агрегата.

Приведенные потери мощности на подстанции

где К _р— экономический коэффициент реактивной мощности, кВт/кВАр. Оценка потерь мощности в первичных линиях и контактнорельсовой сети дана выше.

В питающих линиях потери мощности.

Оценку потерь мощности в элементах системы следует выполнять для режима нагрузок в средние сутки года. Затраты на покрытие потерь энергии для района питания одной подстанции при одинаковом времени потерь можно представлять в развернутом виде выражением.

где АР_т, АР_Л — потери мощности в силовом трансформаторе питающего центра и первичной линии; m, к — числа питающих линий и секций контактной сети, относящиеся к данной подстанции.