Технико-экономическое сравнение выбранных вариантов

Выбор наиболее оптимального варианта осуществляется на основе технико-экономического сравнения.

При технико-экономическом расчете необходимо учитывать не только потери активной мощности в самих трансформаторах, но и потери активной мощности, возникающие в системе электроснабжения по всей цепочке питания от генераторов электростанций до рассматриваемых трансформаторов из-за потребления трансформаторами реактивной мощности. Эти потери называют приведенными в отличие от потерь в самих трансформаторах, и они определяются по формуле:

.

где — приведенные активные потери мощности холостого хода трансформатора, учитывающие потери активной мощности в самом трансформаторе и в элементах всей системы электроснабжения в зависимости от реактивной мощности, потребляемой трансформатором;

— приведенные потери активной мощности короткого замыкания;

— потери мощности х.х. трансформатора;

— потери мощности к.з.;

— коэффициент загрузки трансформатора;

— реактивная мощность х. х трансформатора;

• — реактивная мощность к.з., потребляемая трансформатором при номинальной нагрузке;
• — ток х.х. трансформатора, в процентах;
• — напряжение к.з. трансформатора, в процентах.

— коэффициент изменения потерь, численно равен удельному снижению потерь активной мощности при уменьшении передаваемой реактивной мощности по всем элементам цепи начиная от источника до рассматриваемого трансформатора. Численное значение его зависит от напряжения и схемы питания.

При питании цеховых подстанций от шин 10 кВ ГПП: кВт/кВар [17].

Параметры трансформаторов приведены в таблице 5.

Таблица 5. Параметры трансформаторов [11].

Тип трансформатора.	ТМГ-160.	ТМГ-250.	ТМГ-400.
SТНОМ, кВА.
UВН, кВ.
UНН, кВ.	0,4.	0,4.	0,4.
uк %.	4,7.	4,5.	4,5.
I o,%.	2,4.	2,3.	2,1.
Р0,кВт.	0,44.	0,55.	0,8.
РК, кВт.	2,65.	3,1.	5,5.
СТ, руб.

Работа на предприятии принимается двухсменная с и [12].

Вариант № 1 (S_Тном=250кВА).

Приведенные потери в трансформаторе:

;

.

Потери электроэнергии в трансформаторе:

;

— время наибольших потерь в трансформаторе;

.

Потери электроэнергии в конденсаторных установках:

где — количество конденсаторных батарей (КБ);

Вт/кВар — удельные потери для низковольтных КБ;

— реактивная мощность КБ;

— годовое число часов работы цеха.

Потери электроэнергии в линиях:

где — ток, приходящийся на 1 фазу;

• — удельное сопротивление 1 км кабеля;
• — длина кабеля, км (по заданию км);
• — число кабельных линий.

Определяется экономическое сечение (F_Э) и марка кабеля:

Так как, то экономическая плотность тока [1];

;

.

В связи с частыми перемещениями автотранспорта и персонала завода по территории цеха и завода в целом, установка воздушных линий электропередач и опор на данном участке не целесообразно, поэтому были выбраны кабельные линии. Исходя из условия механической прочности кабеля при напряжении U_НОМ =10 кВ, прокладываемого в земле, минимальное сечение кабеля составляет 16 мм² [1]. Питание к трансформатору будет осуществляться кабелем марки ААБл-10 с сечением 16 кв. мм. с Ом/км, проложенным в траншее[13]. Длительно допустимый ток для данного кабеля: [1].

Потери электроэнергии в линии:

.

Отчисления на амортизацию, ремонт и обслуживание [12]:

• — трансформатора = ;
• — конденсаторной установки = ;
• — кабельной линии .

Стоимость оборудования:

• — трансформатора: ;
• — конденсаторная установка: [10];
• — кабельная линия: [13].

Стоимость 1 кВт потерянной энергии b = 2,5 руб/кВт • ч Приведенные затраты:

— на трансформатор:

.

где — коэффициент, учитывающий стоимость складского резерва.

— на конденсаторную установку:

— на кабельную линию:

Так же, необходимо учесть ущерб от возможного перерыва электроснабжения потребителя:

.

где — удельный ущерб от недоотпуска электроэнергии, ;

— относительная вероятная длительность аварийного режима,.

принимается равной расчётной активной мощности.

Относительная вероятная длительность аварийного режима при условии, что элементы сети выводятся в ремонт одновременно:

.

где — параметр потока отказа элемента сети;

— средняя продолжительность отключений.

Параметры потока отказов и средняя продолжительность отключений для различных элементов сети представлены в таблице 6 [14].

Таблица 6.

Элемент системы.	Параметр потока отказов, 1/год.	Средняя продолжительность отключений, ч.
Трансформатор
Выключатель.
Линия. (на 1 км).

Общие приведенные затраты по 1 варианту:

Вариант № 2. (S_Тном=400кВА) Приведенные потери в трансформаторе:

Потери электроэнергии в трансформаторе:

.

Потери электроэнергии в линиях:

.

Определяется экономическое сечение (F_Э) и марка кабеля:

;

.

Питание к трансформатору будет осуществляться кабелем марки ААБл-10 с сечением 16 кв.мм. с R₀=1,91 Ом/км, проложенным в траншее [13]. Длительно допустимый ток для данного кабеля: I_доп = 75 А [1].

Потери электроэнергии в линии:

Стоимость оборудования:

• — трансформатора: ;
• — кабельной линии: [13].

Приведенные затраты:

• — на трансформатор:
• — на кабельную линию:

Ущерб от возможного перерыва электроснабжения потребителя в данном варианте аналогичен первому варианту, поэтому Общие приведенные затраты по 2 варианту:

Вариант № 3 (S_Тном=160кВА).

Приведенные потери в трансформаторе:

;

.

Потери электроэнергии в трансформаторах:

;

Потери электроэнергии в конденсаторных установках:

Потери электроэнергии в линиях:

Определяется экономическое сечение (F_Э) и марка кабеля:

Так как, то экономическая плотность тока [1];

;

.

Питание к трансформаторам будет осуществляться кабелем марки ААБл-10 с сечением 16 кв. мм. с Ом/км, проложенным в траншее[13]. Длительно допустимый ток для данного кабеля: [1].

Потери электроэнергии в линии:

.

Стоимость оборудования:

• — трансформатора: ;
• — конденсаторная установка: [10];
• — кабельная линия: [13].

Стоимость 1 кВтч потерянной энергии b = 2,5 руб/кВт • ч Приведенные затраты:

— на трансформаторы:

— на конденсаторные установки:

— на кабельные линии:

Так как электроснабжение цеха производится по двум трансформаторам, то считается, что перерывы электроснабжения отсутствуют и.

Общие приведенные затраты по 3 варианту:

Вариант № 4. (S_Тном=250кВА) Приведенные потери в трансформаторе:

;

.

Потери электроэнергии в трансформаторе:

.

Потери электроэнергии в линиях:

.

Определяется экономическое сечение (F_Э) и марка кабеля:

;

.

Питание к трансформатору будет осуществляться кабелем марки ААБл-10 с сечением 16 кв.мм. с R₀=1,91 Ом/км, проложенным в траншее [13]. Длительно допустимый ток для данного кабеля: I_доп = 75 А [1].

Потери электроэнергии в линии:

Стоимость оборудования:

• — трансформатора: ;
• — кабельной линии: [13].

Приведенные затраты:

• — на трансформатор:
• — на кабельную линию:

Ущерб от возможного перерыва электроснабжения потребителя данного варианта, аналогично третьему варианту принимается.

Общие приведенные затраты по 4 варианту:

Исходя из технико-экономического расчета, получили следующие результаты:

Таблица 7.

№ варианта.
Приведенные затраты, тыс.руб.	146,65.	164,06.	172,93.	192,43.

Определяются равноэкономичные варианты:

Т.к. ДЗ₂₁ > 10%, следовательно, первый вариант с одним трансформатором и конденсаторной установкой экономичнее. Кроме того, благодаря большим мощности трансформатора и пропускной способности кабеля возможно развитие мощностей предприятия.