8
Ен 1/ Тнорм. |
(16.13) |
Эта величина носит название нормативного коэффициента сравнительной эффективности капитальных вложений. Для электроэнергетики зна-
чение Ен 0.12 .
Приведенные затраты для произвольного (k-го) варианта записываются в виде:
Зk Eн Kk Иk . |
(16.14) |
Критерий выбора оптимальною варианта [4]:
Зk min . |
(16.15) |
Применительно к электрическим сетям этот критерий формулирует-
ся следующим образом: оптимальному варианту электрической сети соответствует наименьшее значение приведенных затрат на ее сооружение и эксплуатацию.
В составе приведенных затрат может быть учтен вероятный среднегодовой ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям У k . Выражение для суммарных приведенных затрат имеет наиболее общий вид:
З k Eн K k И k У k . |
(16.16) |
В современной проектной практике затраты обычно приводятся к первому году расчетного периода. В этом случае выражение (16.16) примет вид:
Т |
/ 1 Eн t 1 . |
|
З k 1 Eн K k ,t И k ,t |
(16.17) |
t 1
При сопоставлении отдельных объектов или небольших сетевых узлов равноэкономичными считаются варианты, значений приведенных затрат для которых отличаются не более чем на 5%. Выбор варианта из числа равноэкономичных производится с учетом ряда дополнительных характеристик, которые обычно не имеют строгих экономических эквивалентов. К ним относятся простота, надежность и оперативная гибкость схемы, возможность ее дальнейшего развития (расширения) при росте нагрузок, удобство эксплуатации, расхода цветного метала на провода и количество потребного электрооборудования и т.п.
1
17.1. Затраты на возмещение потерь мощности электроэнергии в элементах электрической сети
17.1.1. Определение потерь электроэнергии
Потери мощности и электроэнергии в любом элементе электрической сети состоят из двух компонентов, один из которых (с индексом «штрих») соответствует потерям в продольных ветвях, а второй (с индексом «два штриха») - в поперечных:
|
|
(17.1) |
Эi Эi |
Эi . |
|
Величина Эi` и соответствующая ей величина |
Pi` зависят от про- |
|
текающего в продольной ветви тока (от передаваемой через элемент мощности), и поэтому данные потерн
Pi |
Pi,1 Pi,нб |
|
|
|
|
|
|
|
|
называются нагрузочными |
(или |
||||||||
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
условно - переменнымп). Вторая |
||||||||
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
0,6 |
|
|
Pi, j |
|
|
|
|
|
|
|
составляющая ( Э , P ) не за- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
Pi,m |
Pi,нм |
|
висит |
от |
передаваемой |
через |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
0,2 |
|
|
|
|
|
|
элемент |
мощности, |
и |
поэтому |
|||||||||
t1 |
|
t j |
|
|
t m |
t, ч |
|
||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
данные |
|
потери |
называются |
||||||||
2 |
|
|
a) |
Тнб |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
8760 |
|
|
|
||||||||||||
Pi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
условно |
- |
постоянными (потери |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
холостого |
хода |
трансформатор- |
||||||
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ного оборудования, потери на |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
корону, |
диэлектрические потери |
|||||||
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
t, ч |
|
в кабелях и конденсаторах и т.п.). |
|||||||||
0 1000 |
|
5000 |
7000 |
|
|
|
Пусть |
годовой |
график |
||||||||||
3000 |
8760 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
активной |
нагрузки |
рассматрива- |
|||||||||||||||
|
2000 |
б) 6000 |
8000 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
емого |
|
|
i-го |
элемента, |
то |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Рис.17.1. Годовые графики нагрузки по |
есть Pi |
f t , имеет вид, |
показан- |
||||||||||||||||
продолжительности |
|
(а), |
|
|
квадратов |
||||||||||||||
|
|
|
ный на рис.17.1, а. Потери мощ- |
||||||||||||||||
нагрузки по продолжительности (б) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ности |
в |
сопротивлении |
ri |
, для |
||||
произвольной (j-й) ступени этого графика продолжительностью t j определяются:
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
Pij |
|
|
|
Pij |
3 Iij ri |
|
|
|
ri . |
(17.2) |
|
||||||
|
Uiнно cos i |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Потери электроэнергии в сопротивлении ri |
за период времени t j |
|||||
(для j-й ступени графика) определяются:
Э |
P |
t |
, |
(17.2) |
ij |
ij |
j |
|
|
за весь год:
|
|
m |
|
|
m |
|
|
|
|
Э |
|
|
Э |
|
|
P |
t |
j |
(17.2) |
i |
|
ij |
|
ij |
|
|
|||
|
|
j 1 |
|
|
j 1 |
|
|
|
|
Выражение (17.2) для годовых потерь электроэнергии в сопротивлении ri можно переписать в форме:
Э |
P |
t |
. |
(17.5) |
i |
iии |
j |
|
|
Время потерь является некоторой функцией числа часов использования максимальной нагрузки, то есть ri f Tибi (рис17.1,б).
Связь между Tибi и ri приближенно устанавливается следующей эм-
пирической формулой: |
|
|
|
r 0.124 T |
10 4 2 8760. |
(17.6) |
|
i |
ибi |
|
|
Вторая составляющая суммарных потерь электроэнергии в i-м
элементе Э``i , не зависящая от передаваемой по нему мощности, прибли-
женно определяется через соответствующие потери активной мощности в активных проводимостях поперечных ветвей схемы замещения и число часов
работы элемента в году («время включения» - Твкл ): |
|
||
|
|
Tвклi |
(17.7) |
Эi Pi |
|||
Значение Твкл для воздушных |
и |
кабальных линий, |
а также для |
трансформаторного оборудования в проектных расчетах принимается равным 8760 ч а для компенсирующих устройств (синхронные компенсаторы, комплектные конденсаторные установки, шунтирующие реакторы) - в зависимости от графика их работы.
Суммарные потери электроэнергии в элементах электрических сетей
3
достигают значительных величин, составляя для различных энергосистем (5 – 15)% от поступающей в сеть электроэнергии в зависимости от плотности
графиков нагрузки, конфигурации сети, количества ступеней трансформации и других факторов.
17.1.2. Определение затрат на возмещение потерь
Затраты на возмещение потерь мощности и электроэнергии в i-м элементе сети в соответствии с двумя категориями потерь Эi , Эi имеют две со-
ставляющие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
З |
потi |
З |
|
З |
, |
|
|
|
|
(17.8) |
|
|
|
|
потi |
потi |
|
|
|
|
|
|
||
где с учетом (17.5) и (17.7): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
З |
з |
Э з |
P |
|
, |
|
(17.9) |
|||
|
|
|
|
потi |
э i |
|
i |
э i |
i НБ |
i |
|
|
|
|
|
|
З |
з |
Э |
з |
P |
T |
|
. |
(17.9) |
||
|
|
|
|
потi |
э i |
|
i |
э i |
i НБ |
ВКЛ i |
|
|
|
Здесь з |
, |
з |
- удельные затраты на возмещение потерь мощности и элек- |
||||||||||
Э i |
|
Э i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
троэнергии соответственно зависящих и не зависящих от нагрузки. Они характеризуют всю совокупность расходов энергосистемы по выработке и передаче дополнительной электроэнергии, идущей на покрытие потерь величины зЭ были дифференцированы по четырем группам ОЭС, расположенным в
различных регионах страны - европейской части, Сибири, Казахстане и Средней Азии, а также на Востоке азиатской части России.
Годовые затраты на возмещение потерь мощности и электроэнергии в i-м элементе проектирую мой сети для k-го варианта:
|
m |
|
Зпо т k |
Зпо тi , |
(17.10) |
j 1
где m - общее число учитываемых при сравнении вариантов элементов сети, то есть элементов, имеющих неодинаковые технические характеристики в сопоставляемых вариантах.
17.1.3. Определение ущерба от перерывов электроснабжения
Вероятный годовой ущерб от перерывов электроснабжения узла нагрузки мощностью Риб k - м варианте схемы сети определяется как сумма ущербов от аварийных и плановых отключений потребителей:
4
У k Увk УПk , |
(17.12) |
где Увk , УПk - математические ожидания ущербов от вынужденных и плано-
вых простоев элементов схемы сети. В свою очередь,
Увk |
РНБ Кв.эk , |
(17.13) |
Упk |
РНБ Кп.эk . |
(17.14) |
Здесь Кв.эk , Кпв.эk - эквивалентные коэффициенты вынужденного и планового
простоев;, - расчетные годовые удельные ущербы от аварийных и плановых огра-
ничении электроснабжения, тыс. руб/( кВт год );- степень ограничения потребителей.
17.2. Выбор номинального напряжения сети
Наиболее целесообразна формула Стилла:
U кв 4.34 |
L км 0.016 Р квт |
(17.15) |
и формула А. М. Залесского:
U кв 
Р квт 0.1 0.015 
L км . (17.15)
рая справедлива для линий |
больших |
Р, МВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мощностей с длинами, достигающими |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1000 км. Как та, так и другая формулы |
900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
позволяют определить только лишь ори- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
U 500 кВ |
|
|
|
||||||
ентировочное значение |
номинального |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
напряжения линии. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
330 кВ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ориентировочно |
области эко- |
500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
номически целесообразных |
значений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
220 кВ |
|
|
|
|
|
|
|||||
номинального напряжения для различ- |
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ных сочетаний длин линии и передавае- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
мой мощности могут быть установлены |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
200 400 600 800 l, км |
||||||||||||||
с помощью характеристик, показанных |
|
|
Первая из них дает приемлемые результаты при длинах линий, |
||
меньших 250 км, и передаваемых мощностях, не превышающих 60 Мвт. Вто- |
||
на рис.17.2. В табл. 17.1 приведены дан- |
Рис.17.2. Экономически целесооб- |
|
разные напряжения |
||
|
||