6 Выбор схемы электроснабжения завода

1. Выбор вариантов схем электроснабжения завода

Система электроснабжения предприятия состоит из источников питания, линий электропередач, осуществляющих подачу электроэнергии к заводу, понизительных подстанций и распределительных пунктов, а также связывающих их кабелей. Требования, которым должна удовлетворять схема электроснабжения:

а) надежность;

б) экономичность;

в) удобство и безопасность эксплуатации;

г) обеспечение необходимого качества электроэнергии у приемников;

д) возможность дальнейшего развития сети.

Надежность определяется категорией потребителей по бесперебойности снабжения электроэнергией. Экономичность характеризуется стоимостными показателями.

Принимаем схему электроснабжения с одной ГПП. Ввиду наличия потребителей первой категории по степени бесперебойности электроснабжения предусматриваем секционирование шин ГПП и питание каждой секции по отдельной линии.

При построении схемы электроснабжения исходим из принципа максимально-возможного приближения высшего напряжения к электроустановкам потребителей и применения минимального количества ступеней промежуточной трансформации.

Резервирование питания для отдельных категорий потребителей заложено в самой схеме электроснабжения. Для этого все элементы схемы (линии, трансформаторы, аппаратура) должны нести в нормальном режиме постоянную нагрузку, а в послеаварийном (после отключения поврежденных участков) принимать на себя питание оставшихся в работе потребителей с учетом допустимых для этих элементов перегрузок. При секционировании всех звеньев системы электроснабжения, начиная от шин ГПП, должна быть предусмотрена установка на них системы АВР (автоматического ввода резерва) для повышения надежности питания. При этом в нормальном режиме работы следует обеспечивать раздельную работу элементов системы электроснабжения, что снижает уровень токов короткого замыкания, облегчает и удешевляет коммутационную аппаратуру и упрощает релейную защиту.

Выбор наилучшего варианта схемы электроснабжения завода производится на основании технико-экономических расчетов и осуществлен в пункте 6.2.

2. Технико-экономический расчет по выбору вариантов схемы электроснабжения компрессорной

Технико-экономический расчет производится для двух вариантов построения схемы электроснабжения, представленных на рисунках 6.1 и 6.2.

Вариант №1. Питание синхронных двигателей 10 кВ компрессорной осуществляется кабельными линиями, отходящими от РУ-10 кВ ГПП.

Рисунок 6.1 – Схема электроснабжения синхронных двигателей котельной

от РУ-10 кВ ГПП

Вариант №2. Питание синхронных двигателей 10 кВ компрессорной от РП-10 кВ, запитанного от РУ-10 кВ ГПП двумя кабельным линиям.

Расстояние от ГПП до РП составляет 300 м.

Рисунок 6.2 – Схема электроснабжения синхронных двигателей котельной

от РП-10 кВ

Достоинства варианта №1:

1. Простота и надежность;

2. Отсутствие затрат на строительство РП;

3. Меньшая выдержка времени срабатывания релейной защиты, чем в варианте №2.

Недостатки варианта №1:

1. Увеличенный расход кабеля;

2. Увеличенный объем монтажных работ;

3. Большие потери в кабельных линиях;

Достоинства варианта №2:

1. Меньшее количество ячеек на ГПП;

2. Меньший расход высоковольтного кабеля;

3. Меньший объем строительно-монтажных работ.

Недостатки варианта №2:

1. Увеличение времени действия релейной защиты;

2. Увеличение капитальных затрат на строительство и монтаж оборудования.

В первом варианте электроснабжение двигателей осуществляется от ГПП по четырем кабельным линиям сечением 50 мм², проложенным в кабельных каналах и по эстакаде. Во втором варианте в здании котельной устанавливается РП, от которого запитаны синхронные двигатели. От ГПП до РП в кабельном канале и по эстакаде идут два силовых кабеля сечением 95 мм².

Выбор наилучшего варианта схемы электроснабжения ведем в соответствии с “Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов”. Согласно этому документу по каждому варианту определяются затраты, результаты, экономический эффект. Лучшим признается вариант, у которого величина экономического эффекта максимальна или при условии тождества – затраты на его осуществление минимальны.

Экономический эффект рассчитывается по условиям эксплуатации за расчетный период. Суммарный – по годам расчетного периода. Экономический эффект определяется по выражению:

,

(6.1)

где – стоимостная оценка результатов осуществления одного из вариантов за расчетный период;

– стоимостная оценка затрат на осуществление одного из вариантов за расчетный период.

При данном количестве передаваемой электроэнергии по обоим вариантам значение остается неизменным (). Предполагается, что дальнейшая эксплуатация происходит с неизменными годовыми издержками, потери энергии, затраты на ремонт и обслуживание и другие затраты не меняются в течение рассматриваемого срока эксплуатации ().

Тогда выбор наилучшего варианта может производиться по минимуму годовых приведенных затрат. Приведенные затраты определяются для отличающихся частей сопоставимых вариантов по выражению:

,

(6.2)

где – приведенные затраты, руб/год;

К – единовременные капиталовложения, определяемые в действующих ценах с учетом стоимости монтажа и строительной части, руб;

C– текущие ежегодные эксплуатационные затраты, руб/год;

r– коэффициент приведения (реальная процентная ставка на текущий период), 1/год.

,

(6.3)

где =0,2 1/год – номинальная процентная ставка;

b= 0,06 – средний уровень инфляции.

.

Тот вариант считается оптимальным, чьи затраты минимальны, то есть .

Ежегодные эксплуатационные затраты при единовременном вводе в эксплуатацию данного сооружения определяются по выражению:

,

(6.4)

где – годовые амортизационные отчисления, руб/год;

– годовые затраты на текущий ремонт и обслуживание, руб/год;

– стоимость годовых потерь электроэнергии в элементах системы электроснабжения, руб/год.

Амортизационные отчисления определяются по годовым нормам амортизации от капиталовложения К на сооружаемые элементы электроснабжения:

.

(6.5)

Годовые затраты на текущий ремонт и обслуживание определяются по годовым нормам отчислений на текущий ремонт и обслуживание , 1/год:

.

(6.6)

Стоимость годовых потерь электроэнергии в элементах системы электроснабжения:

,

(6.7)

где – годовые потери электроэнергии,;

– тариф на электроэнергию,.

,

(6.8)

где – средние потери активной мощности, кВт;

– годовое время работы, ч/год.

,

(6.9)

где – максимальные потери активной мощности, кВт;

– относительное время использования максимума потерь.

Для сравнения данных вариантов схемы достаточно определить потери электроэнергии в кабельных линиях:

,

(6.10)

где – удельное сопротивление кабеля, Ом/км;

l– длина кабеля, км;

– расчетный ток, протекающий по кабелю в нормальном режиме, кА.

Относительное время использования максимума потерь определяется по выражениям:

при;	(6.11)
при,	(6.12)

где – годовое время работы,;

– число часов использования максимума активной нагрузки,.

Принимаем = 5000 ч/год,= 8700 ч/год. Тогда:

;

.

,

(6.13)

где – основная ставка двухставочного тарифа на электроэнергию;

– дополнительная ставка двухставочного тарифа на электроэнергию.

.

.	(6.14)
.	(6.15)

где – стоимостьэлектроэнергии,.

.

Находим максимальные потери активной мощности для отдельных элементов сети. На стадии технико-экономических обоснований затраты на потери электроэнергии определяются только для элементов, которые различаются в сравниваемых вариантах.

Выражение (6.2) можно преобразовать, подставляя в него выражения (6.4), (6.5) и (6.6):

,

(6.16)

где – суммарный коэффициент отчислений от капитальных затрат, 1/год.

Расстояние между ГПП и котельной составляет 300 м. Высоковольтный кабель: для первого варианта между ГПП и СД котельной принимаем марки АПвВнг сечением 50 мм²; для второго варианта между ГПП и РП марки АПвВнг сечением 95 мм².

Коэффициенты нормативных отчислений для разных элементов электроснабжающей системы приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Коэффициенты ежегодных отчислений от капитальных затрат для различных элементов системы электроснабжения

Элементы системы электроснабжения	Значения коэффициентов, 1/год
1	2	3	4	5
Кабельные линии 10 кВ в кабельном канале	0,03	0,015	0,132	0,177

Продолжение таблицы 6.1

1	2	3	4	5
Кабельные линии 10 кВ по Конструкциям	0,024	0,01	0,132	0,166
Подстанции, РУ и силовое электрооборудование	0,063	0,01	0,132	0,205

Результаты расчета приведенных затрат на сооружение системы электроснабжения по первому варианту сведем в таблицу 6.2, по второму варианту – в таблицу 6.3.

Из технико-экономических расчетов видно, что у первого варианта приведенные затраты меньше, чем у второго варианта. Следовательно, при оговоренных ранее допущениях (Р_т=constи З_t=constдля обоих вариантов) экономический эффект от первого варианта будет больше. Таким образом, из двух вариантов схемы электроснабжения котельной останавливаемся на варианте №1 (питание непосредственно от РУ-10 кВт ГПП).