Таким образом, выбор системы питания производится в следующей последовательности:

· Выбор рационального напряжения системы питания.

o Выбор ЛЭП.

o Выбор силовых трансформаторов ППЭ.

· Выбор схем РУ ВН с учетом надежности.

o Расчет надежности.

o Среднегодовой ожидаемый ущерб.

o Технико-экономический расчет.

· Выбор РУ НН.

5.1 Выбор рационального напряжения

При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий важным вопросом является выбор рациональных напряжений для схемы, поскольку их значения определяют параметры линий электропередачи и выбираемого электрооборудования подстанций и сетей, а следовательно, размеры капиталовложений, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Рациональное построение системы электроснабжения во многом зависит от правильного выбора напряжения системы питания и распределения электроэнергии.

Для определения приближенного значения рационального напряжения в проектной практике обычно используют следующие выражения:

(24)

(25)

где

- значение расчетной нагрузки завода, МВт; l – расстояние от подстанции энергосистемы до завода, км.

Для рассматриваемого предприятия они будут равны:

Далее, намечают два ближайших значения стандартных напряжений (одно меньше

, а другое больше

) и на основе ТЭР окончательно выбирают напряжение питания предприятия.

Варианты стандартных значений напряжения: 110 кВ и 220 кВ.

Так как, под рациональным напряжением

понимается такое значение стандартного напряжения, при котором сооружение и эксплуатация СЭС имеют минимальное значение приведенных затрат, определяют приведенные затраты для каждого из вариантов.

Согласно методике, приведенные затраты определяются по выражению, руб/год,

Народнохозяйственный ущерб от перерывов электроснабжения У будет определен позже, после расчета надежности схем питания. Для выбора рационального напряжения необходимо определить лишь капитальные вложения в строительство и стоимость потерь энергии.

Отчисления от капитальных вложений определяются по выражению, руб/год

Нормативный коэффициент эффективности капиталовложений для новой техники принимают равным Е_Н = 0,15 о.е./год.

Для воздушных линий 35 кВ и выше на стальных и железобетонных опорах суммарные издержки на амортизацию и обслуживание равны

[8]. Cуммарные издержки на амортизацию и обслуживание силового электротехнического оборудования и распределительных устройств 35-150 кВ

[8].

Сравнение производят для следующей схемы:

Рис. 6 Схема электроснабжения для расчета рационального напряжения

Капитальные затраты К, необходимые для осуществления электропередачи от источников питания к приемникам электроэнергии, зависят от передаваемой мощности S, расстояния l между источником питания и местом потребления или распределения.

Капитальные затраты на сооружение системы электроснабжения выражают формулой:

(26)

где К_Л — капитальные затраты на сооружение воздушных и кабельных линий;

; К_Л0 — стоимость сооружения 1 км линий; l — длина линии; К_ОБ — капитальные затраты на приобретение оборудования (выключателей, разъединителей, отделителей, короткозамыкателей, измерительных трансформаторов, реакторов, шин, разрядников, силовых трансформаторов и т. п.).

Определяют сначала капиталовложения на сооружение ВЛЭП и подстанции на напряжение 110 кВ.

Находят К_Л110. Для определения капиталовложений по сооружению двух цепей линии 110 кВ (W1 и W2) необходимо знать сечение проводов линий. Выбор сечения проводов производят из расчета обеспечения питания предприятия по одной линии в случае повреждения или отключения другой.

1. Определяют ток в линии в нормальном и послеаварийном режимах:

(27)

(28)

2. Сечение провода рассчитывают по экономической плотности тока:

Для машиностроительного завода: Т_ма = 6200-8000 ч., Т_мр = 7540ч. [10]. Следовательно j_эк = 1 А/мм² [9].

(29)

По полученному сечению выбирают алюминиевый провод со стальным сердечником марки АС-70/11. Выбранное сечение проверяется по допустимому нагреву (по допустимому току) в нормальном и послеаварийном режимах согласно условию I_пар ≤ I_д, по потерям напряжения U и потерям на коронный разряд.

3. Проверяют сечение провода по условию допустимого нагрева:

По ПУЭ допустимый предельный ток для провода на 110 кВ сечением 70/11 мм²равен 265 А, следовательно I_пар = 264 А < I_д = 265 А. Сечение по данному условию подходит.

4. Проверяют сечение провода по падению напряжения в линии в нормальном и послеаварийном режимах:

(30)

(31)

(32)

Удельные сопротивления для провода АС-70/11 равны r₀ = 0,428 Ом/км и x_о = 0,444 Ом/км [18]. По формуле (30):

5. По условию коронного разряда и уровню радиопомех провод такого сечения можно использовать.

Стоимость ВЛЭП 110 кВ с проводами марки АС-70/11 для стальных двухцепных опор для III района по гололеду, к которому относится Омская область, равна

[8]. Учитывая, что длина линии

, получают

Стоимость сооружения аналогичной линии в современных условиях (ценах 2002г.) составляет

[Приложение 3].

Находят коэффициент пересчета для ВЛЭП по формуле (33):

Находят К_ОБ110. Для определения капиталовложений по сооружению подстанции 110 кВ необходимо выбрать силовой трансформатор (Т1 и Т2), выключатель (Q1, Q2, Q3 и Q4) и разъединитель (QS1 – QS8).

Так как на предприятии имеются потребители II категории, то устанавливают двухтрансформаторную подстанцию.

Мощность трансформаторов определяют по суточному графику нагрузки (рис. 3). Для этого рассчитывают среднеквадратичную мощность по формуле:

(34)

Определяют мощность одного трансформатора:

(35)

Выбирают трехфазный трансформатор с расщепленной обмоткой низшего напряжения с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла оборудованный системой регулирования напряжения ТРДН – 40000/110 [8] (S_ном = 25 МВА; U_вн = 115 кВ; U_нн = 6,3/6,3; 6,3/10,5; 10,5/10,5 кВ; P_х = 34 кВт; P_к = 170 кВт; U_к = 10,5%; I_х = 0,55%) с регулировкой напряжения под нагрузкой (РПН) и производят проверку на эксплуатационную перегрузку.

Коэффициент предварительной загрузки:

(36)

Коэффициент максимума:

(37)

Коэффициент перегрузки:

(38)

Принимаем трансформатор ТРДН – 40000/110.

Согласно Приложению 18 современная стоимость подобного трансформатора составляет

Находят коэффициент пересчета для силовых трансформаторов.

Расчетная стоимость трехфазного трансформатора 110 кВ мощностью S_НОМ = 25 МВА, равна