Расчет компенсации реактивной мощности на шинах 10 кВ ГПП

Составим схему замещения, показанную на рисунке 2.2.

Методика расчета компенсации на шинах ГПП:

1. Составляется уравнение баланса реактивной мощности на шинах 10 кВ относительно Q_ВБК

Q_ВБК = Q_{р 0,4}+ SDQ_тр + Qр_дсп +SQ_тДСП + Q_рез – Q_э – Q_НБК - SQ_сд,

SDQ_тДСП=0.1´Sном.тр´N=0.1´5000´2=1000 кВар

SDР_тДСП=0.02´Sном.тр´N=0.02´5000´2=200 кВт

где Q_э - входная реактивная мощность задается энергосистемой как экономически оптимальная реактивная мощность, которая может быть передана предприятию в период наибольшей нагрузки энергосистемы, определяется по формуле:

Q_э=0,23´ SР_р=0,23´ (Р_р0,4+DР_т+Р_рСД+Р_рДСП+DР_трДСП)=0,23´(5191,12 + 2142+62,994 +

+2448+6000+200) = 3197,486 квар;

Q_рез=0,1SQ_р=0,1 ´ (Q_{р 0,4} + DQ_т +Q_рДСП + DQ_тДСП) =

= 0,1 ´ (5517,28+333,406+1000+4188) = 1103,869 квар;

Тогда Q_ВБК=5517,28+333,406+4188+1000+1103,869-3197,486-2400-1028,16 =5516,909 квар.

Q_ВБК/2= 2758,455 квар, полученную реактивную мощность используем для компенсации на шинах ГПП. Для этого выбираем конденсаторные батареи для компенсации реактивной мощности типа УК-10,5-2700-У3,

где Q_н =2700 квар, n = 2, S Q_н = 5400 квар.

Расчет силовой нагрузки по комбинату цветной металлургии, включая низковольтную и высоковольтную нагрузки, потери в трансформаторах ЦТП, расчетные мощности по цехам, насосной, приведены в таблице 6 “Расчет уточненной мощности арматурного завода ”.

Таблица 6 Расчет уточненной мощности арматурного завода	№ цехов	Количество ЭП	Установленная мощность	Ки	Средняя нагрузка за макс.загр.см.	nэ	Км	Расчетная мощность	Кз
n	Рmin/Pmax кВт	Общая ∑Рн квт	Рсм кВт	Qсм квар	Рр	Qр	Sр
ТП1 (2х1000)			4-16				36,72
		6-80				468,00
8a		8-120				528,0
ТП2 (1х1000)			4-175
		5-15
		4-16
ΣSн = 3000 кВА	50% осв									396,06	198,03
Qнбк = 3 х 300 = 900
Итого			4-175		0,5		1450,02		0,8	1188,8	1450,02
										284,41	134,70
										1 869,27	1 782,75
											-900
										1869,27	882,75	2067,22	0,7
ТП3 (2х1000)			4-18				15,75			5,77	0,00
ΣSн = 2000 кВА			1-25				134,64			12,83	0,00
Qнбк = 2х300 = 600			1-89							62,50	31,25
			1-89		0,5		1578,39		0,75	81,10	31,25
										1164,75	1578,39
										1245,85	1609,64
											1009,64	1603,59	0,8
Итого
ТП4 (2х1000)			5-120
		3-20			42,5
		1-25
ТП5 (1х1000)			1-70				206,25
		2-25				140,30
		3-42				122,42
ΣSн = 3000 кВА	50% осв									396,06	198,03
Qнбк = 3х300 =900			5-120		0,24	1577,5	1700,3		0,65	1025,375	1700,3
Итого										441,29	212,73
										1862,7298	2111,03818
											1211,04	2221,80	0,7
Итого на шинах 0,4кВ										4977,84	3103,42	5866,02
Потери в трансф.-х										62,994	333,406	339,30
Итого нагр. 0,4кВ привед										5040,84	3436,83
СД+ДСП											5216,16
Итого по заводу										13182,84	8652,99
											3252,99	13578,26

Где итого по силовой нагрузке на 0,4 кВ по каждой группе ТП, отдельно расчетные нагрузки СД и ДСП, ВБК?

При решении задач оптимизации промышленного электроснабжения возникает необходимость сравнения большого количества вариантов. Много вариантность задач промышленной энергетики обуславливает проведения технико-экономического расчета, целью которого является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов.

Питание завода электротермического оборудования осуществлено от подстанции энергосистемы неограниченной мощности, на которой установлено 2 трех обмоточных трансформатора мощностью по 40 МВА, напряжением U=115/37/10,5 кВ. Работа трансформаторов раздельная. Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 6,5 км.

Для технико-экономического сравнения вариантов электроснабжения завода рассмотрим три варианта:

1. I вариант – ЛЭП 115 кВ;

2. II вариант – ЛЭП 37 кВ;

3. III вариант – ЛЭП 10,5 кВ.

Вариант 1

Рисунок 3.1 Первый вариант схемы электроснабжения

Выбираем электрооборудование по I варианту.

Выбираем трансформаторы ГПП:

Выбираем 2 трансформатора мощностью 10000 кВА,

Принимаем 2 трансформатора 2´10000 кВА, К_з=0,8, типа ТДН-10000-110/10,5

Паспортные данные:

S_н=10000 кВА, U_вн=115 кВ, U_нн=11 кВ, ΔP_хх=10 кВт, ΔP_кз=56 кВт,

U_кз=10,5 %, I_хх=0,26 %.

Определим потери мощности в трансформаторах ГПП

активной:

реактивной:

Определим потери электрической энергии в трансформаторах ГПП:

При двухсменном режиме работы Т_вкл=4000ч, Т_макс=3000ч.

тогда время максимальных потерь:

Потери активной мощности в трансформаторах:

ΔW=2(ΔP_хх∙T_вкл+ΔP_кз∙ τ ∙K_з²);

ΔW=2(10∙4000+56∙1574,84∙0,788²)=189523,39 кВтч.

2. ЛЭП–110 кВ.

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

где расчет?

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

;

Ток аварийного режима:

I_а=2∙I_р=2∙39,77=79,54 А.

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

;

где j=1,1 А/мм² экономическая плотность тока при Т_м=4000ч и алюминиевых проводах.

Принимаем провод АС –70 с I_доп=265 А.

Проверим выбранные провода по допустимому току.

При расчетном токе:

I_доп=265 А>I_р=39,77 А

При аварийном режиме:

I_допав=1,3∙I_доп=1,3∙265=344,5A>I_ав=79,54 A.

Окончательно выбираем провод АС-70.

Потери электроэнергии в ЛЭП:

где R=r₀∙L=0,45∙6,5=2,925 Ом,

где r₀=3,14 Ом/км - удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 70 мм², l=6,5 км - длина линии.

Выбор выключателей, разъединителей, ОПН на U=110 кВ.

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рис.3.2.) и рассчитаем ток короткого замыкания.

Расчет I_кз (в о.е.).

S_б=1000 МВА; S_с=1100 МВА; U_б=115 кВ.

х_с= Sс /S_б= 1100/1000=1,1 о.е.,

После расчета токов КЗ произведем выбор:

_- выключатели В₁ , В₂:

100-SFMT-40E Mitsubishi Electric, Uр=110кВ= Uн=110кВ

I_н=1200 А³I_ав=79,54 А;

I_отк=40 кА³I_кз=4,5 кА;

Iпред= 40кА>iy=11,57 кА;

Iтерм=40*9 кА>Ik1*t²=4.5*9 кА;

_- выключатели В3, В₄:

100-SFMT-40E Mitsubishi Electric, Uр=110кВ= Uн=110кВ

I_н=1200 А³I_ав=79,54 А;

I_отк=40 кА³I_кз=3.79 кА;

Iпред= 40кА>iy= 9.64 кА;

Iтерм=40*9 кА>Ik1*t²=3.79*9 кА;

- разъединители:

Выбираем разъединитель типа S2DA Uр=110кВ= Uн=110кВ;

Iном=1250А >Iр=79.54 А;

Выбираем ОПН1: ОПН-П-110 УХЛ1 Uр=110кВ= Uн=110кВ

Определение капитальных затрат на выбранное оборудование

1) Затраты на трансформаторы ГПП: Ктр гпп=2×43,6=87,2 тыс у.е.=15696000тг.

2) Затраты на ЛЭП-110 кВ: Клэп₁₁₀=l×Клэп=6,5×13,5=67,5 тыс.у.е.=12150000тг.

3) Затраты на выключатели В1-В4: К_В4,В5=4×16,24=64,96 тыс.у.е.=11692800тг

4) Затраты на разъединители: Кр=4×4,76=19,04 тыс.у.е.=3427200 тг.

5) Затраты на ОПН: Копн=2×Копн=2×530,27=1060,5 у.е.=190896 тг

Суммарные затраты: SК_I= Ктр гпп+ Клэп₁₁₀+К_В1-В4 +Копн+К_р=

=15696+12150+11692,8+3427,2+190,9=43156900.тг.

Стоимость оборудование очень маленькая

Определим издержки

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

Иэкс ЛЭП=0,028×КЛЭП=0,028×12150000 = 340200тг

Амортизация ЛЭП:

Иа ЛЭП=0,028×КЛЭП=0,028×12150000 = 340200тг

Издержки на эксплуатацию оборудования:

Иэкс об=0,03×Коб=0,03×31006896 = 930206,88 тг.

где Коб –суммарные затраты без стоимости ЛЭП.

Амортизация оборудования:

Иа об=0,063×Коб=0,063×31006896 = 1953434,45тг.

Стоимость потерь:

Ипот.=Сo×(Wтргпп+ Wлэп)=15×(189523,39 + ) = 2859338,55 тг Сo=15тг/кВт×ч

Суммарные издержки:

И_Σ1=Иа+Ипот+Иэ,

И_Σ1=340200+340200+930206,88+1953434,45+2859338,55= 6423379,88 тг.

Приведенные суммарные затраты:

З_I=Е×К_I+И_I, где Е=0,12-нормативный коэффициент эффективности кап.вложений

З_I=0,12×43156900+6423379,88 = 11602207,88 тг..

Вариант 2

Рисунок 3.3 Второй вариант схемы электроснабжения не правильный рисунок

Выбираем электрооборудование по II варианту.

1. Трансформаторы ГПП 35/10

Принимаем два 2 силовых трансформатора 2´10000 кВА с К_з=0,788 типа ТДНС-10000/35/:

Паспортные данные:

S_н = 10 МВА; P_кз = 60 кВт; U_кз = 8%.

U_ВН = 36,75 кВ; P_хх = 11,5кВт;

U_НН =10,5 кВ; I_хх = 0,6%;

Определим потери мощности в трансформаторах ГПП:

активной:

реактивной:

Определим потери электрической энергии в трансформаторах ГПП:

При двухсменном режиме работы Т_вкл=4000ч, Т_макс=3000ч.

тогда время максимальных потерь:

Потери активной мощности в трансформаторах:

ΔW=2(ΔP_хх∙T_вкл+ΔP_кз∙ τ ∙K_з²);

ΔW=2(11,5∙4000+60∙1574,84∙0,788²)=209346,49 в чем измеряется

Полная мощность, проходящая по ЛЭП:

Расчетный ток, проходящий по одной линии:

;

Ток аварийного режима:

I_а=2∙I_р=2∙123,27 =246,54 А.

По экономической плотности тока определяем сечение проводов:

;

где j=1,1 А/мм² экономическая плотность тока при Т_м=4000ч и алюминиевых проводах.

Принимаем провод АС –70 с I_доп=265 А.

Проверим выбранные провода по допустимому току.

При расчетном токе:

I_доп=265 А>I_р=123,27 А

При аварийном режиме:

I_допав=1,3∙I_доп=1,3∙265=344,5A>I_ав=246,54 A.

Окончательно выбираем провод АС-70.

Потери электроэнергии в ЛЭП:

где R=r₀∙L=0,45∙6,5=2,925 Ом,

где r₀=3,14 Ом/км - удельное сопротивление сталеалюминевого провода сечением 70 мм², l=6,5 км - длина линии.

2. Выбираем трансформатор энергосистемы.

ТДТН-40000/110, S_н=40000 кВА, U_ВН=17,5 кВ, U_НН=6,5 кВ, ∆Р_хх=30 кВт,

∆Р_кз=200 кВт, u_кз=10,5 %? I_хх=0,23 %.

Определим γ₁-коэффициент долевого участия завода в мощности трансформатора системы.

ΔW=2(ΔP_хх∙T_вкл+ΔP_кз∙ τ ∙K_з²);

ΔWтрсист=2(30∙4000+200∙1574,84∙0,2²)=264447,186

Выбор выключателей, разъединителей на U=35 кВ.

Перед выбором аппаратов составим схему замещения (рис.3.4.) по второму варианту и рассчитаем ток короткого замыкания.

Расчет I_кз (в о.е.).

Sб=1000 МВА; Sс=800 МВА; Uб=35 кВ.

хс= Sс /Sб= 800/1000=0,8 о.е.,

Х_тр.сис= U_ВН∙ Sб/100∙S_н=17,5∙1000/100∙40=4,375о.е.,

Выбираем В1, В2 по аварийному току трансформаторов системы.

Выбираем выключатели типа EDT SK производства АВВ:

Проверка выбранных выключателей:

Uр=35кВ≤ Uн=36кВ;

Iном=800 А >Iав=659,83 А;

Iоткл=25 кА>Ik1=3,19 кА;

Iпред= 25кА>iy=8,12 кА

Выбираем В4, В5 по аварийному току трансформаторов системы.

Выбираем выключатели типа EDT SK производства АВВ:

Проверка выбранных выключателей:

Uр=35кВ≤ Uн=36кВ;

Iном=800 А >Iав=659,83 А;

Iоткл=25 кА>Ik2=2,19 кА;

Iпред= 25кА>iy=5,57 кА

Выбор выключателя В3:

I_В3= I_АВ/2 =329,91 А

Принимаем выключатель EDT SK производства АВВ:

Проверка выбранного выключателя:

Uр=35кВ≤ Uн=36кВ;

Iном=800А >Iав=329,91А;

Iоткл=25 кА>Ik2=2,19 кА;

Iпред= 25кА>iy=5,57 кА

- разъединители:

РНДЗ-2-35/1000У1 /13/:

I_н=1000 А ³ 659,83А;

Определение капитального затрат на выбранного оборудования

1) Затраты на трансформаторы ГПП: Ктр гпп=2×43,6=87,2 тыс у.е.=15696000тг.

2) Затраты на ЛЭП-35 кВ: Клэп35=l×Клэп=6,5×13,5=67,5 тыс.у.е.=12150000тг.

3) Затраты на выключатели В1-В4: КВ4,В5=5×16,24=81,2 тыс.у.е.=14616000тг

4) Затраты на разъединители: Кр=4×4,76=19,04 тыс.у.е.=3427200 тг.

Суммарные затраты: ∑КII= Ктр гпп+ Клэп35+КВ1-В4 +Кр=

=15696+12150+14616+3427,2=45889200.тг.

Где затраты на тр-ры и выключатели системы?

Определим издержки

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

Иэкс ЛЭП=0,028×КЛЭП=0,028×12150000 = 340200тг

Амортизация ЛЭП:

Иа ЛЭП=0,028×КЛЭП=0,028×12150000 = 340200тг

Издержки на эксплуатацию оборудования:

Иэкс об=0,03×Коб=0,03×33739200 = 1012176 тг.

где Коб –суммарные затраты без стоимости ЛЭП.

Амортизация оборудования:

Иа об=0,063×Коб=0,063×33739200 = 2125569,6тг.

Стоимость потерь:

Ипот.=Сo×(Wтргпп+ Wлэп +Wтрсист)=15×(209346,49+3407) = 3191302,35тг Сo=15тг/кВт×ч

Суммарные издержки:

ИΣII=Иа+Ипот+Иэ,

ИΣII=2125569,6+3191302,35+1012176+340200+340200= 7009447,95тг.

Приведенные суммарные затраты:

ЗII=Е×КII+ИII, где Е=0,12-нормативный коэффициент эффективности кап.вложений

ЗII=0,12×45889200+7009447,95 =12516151,95 тг

Вариант 3

L=6,5 км

Рисунок 3.5 Третий вариант схемы электроснабжения

Выбираем электрооборудование по III варианту.

1. Выбираем ЛЭП 10 кВ

Выбираем сечение проводов ЛЭП 10 кВ:

а) определим сечение провода по экономической плотности тока (j_эк):

где j_эк=1,1 (для Al проводников при Т_м=4000 ч)

Так как для ЛЭП 10 кВ максимальное сечение 120 мм², то принимаем F=4´120=480 мм² ³ 394.12 мм².

Таким образом в 2 нитках по 4 линии 2´(4 АС-120);

б) по допустимому току в нормальном режиме:

I_{доп п.ров.}= 380 А; N´I_{доп.ров.}=4´380=1520 > 433,54 А.

в) по аварийному режиму:

I_{ав доп}=1,3´I_{доп. пр.} ´N =1,3´380´4 = 1976А ³ 867,07 А.

Определим потери электрической энергии в ЛЭП 10 кВ:

DW_{лэп 10}=2´3´I ´R´10^-3´t=2´3´433,54²´0,44´1574,84´10^-3=781445,53 кВт ч

где R=r₀´L/4=0,27´6,5/4=0,44 Ом; r₀=0,27 Ом/км удельное активное сопротивление провода АС-120.

Для выбора оборудования произведем расчет токов короткого замыкания

Расчет I_кз

S_б=1000 МВА; х_с=0,8 о.е.; U_б=10,5 кВ;

Рис.3.6

iуд1=Куд i_уд2=К_уд

Мощность короткого замыкания:

S_к-1 = ´U_н´I_к-1 = ´10,5´ 12,02 = 156 МВА;

S_к-2 = ´U_н´I_к-2 = ´10,5´ 5,54= 126,4 МВА.

После расчета токов КЗ произведем следующий выбор:

- выбираем выключатели В₁ ,В₂ на U=10 кВ

по аварийному току трансформаторов системы:

I_р= 1101 А

Принимаем выключатели типа ВМПЭ-10-3200-31,5 У3:

I_н=3200 А ³ I_ав=2202 А; I_отк=31,5 кА ³ I_кз=12,02 кА;

I_{пред сквоз}=80 кА ³ 12,02 кА;I_{пред терм стойк}=31,5 кА ³ 22,1 кА.

- выбираем В3 – секционной выключатель:

Принимаем выключатель типа МКП-10-1600-31,5У3:

I_н=1600 А ³ I_ав=1101 А; I_отк=31,5 кА ³ I_кз=12,02 кА.

- выбираем выключатели В4, В5:

I_ав=867,07А; I_р = 433,54 А.

Принимаем выключатель типа ВМПЭ-10-1600-31,5У3:

I_н=1600 А ³ I_ав=867,07А; I_отк=20 кА ³ I_кз=8,59 кА.

Для выбора наиболее рациональной схемы электроснабжения завода электротермического оборудования необходимо выполнить расчеты, которые обоснуют с технической и экономической точки зрения целесообразность выбранного варианта. Согласно бизнес-плану, изложенному в экономической части, принимаю к рассмотрению первый вариант, где электроэнергия передается до ГПП предприятия на напряжение 110 кВ и понижается до 10,5кВ.

Затраты на ЛЭП-10 кВ: Клэп₁₀=N×l×Клэп=8×6,5×2,2=171,6 тыс.у.е.=30888000тг

Затраты на выключатели В4,В5: К_В4,В5=2×2,45= 4,9 тыс.у.е.=882000тг.

Затраты на выключатели В1,В2: К_В1,В2=g₂×2×К_В1,В2=0,32×2×5,3=3,4 тыс.у.е.=612000тг

Затраты на выключатель В3: К_В3=g₃×К_В3=0,32×2,45=0,78 тыс.у.е=140400тг

Суммарные затраты: SК_I= Ктр гпп+ Клэп₁₀+К_В4,В5+Квв+ К_В1,В2+К_В3

=30888000+882000+612000+140400=32522400 тг.

Суммарные издержки рассчитываются по формуле: SИ_II=Иа+Ипот+Иэ, у.е.

Амортизационные отчисления Иа насчитываются по годовым нормам амортизации Еа от капиталовложений на элементы электроснабжения: Иа=Еа^. К

Для ВЛ-10 кВ на железобетонных опорах Еа=0,028

Для распредустройств и подстанций Еа=0,063

Амортизационные отчисления на оборудование:

Иа обор.=Еа обор×SКобор.=0,063× 4,9=0,30 тыс.у.е.=54000тг

Амортизационные отчисления на ЛЭП:

Иа лэп=Еа лэп×Клэп=0,028×171,6=4,8 тыс.у.е=864000тг.

Издержки на эксплуатацию оборудования:

Иэкспл.обор.=Еэкспл.обор×SКобор.=0,03×4,9=0,15 тыс.у.е.=27000тг

Издержки на эксплуатацию ЛЭП:

Иэкспл.лэп=Еэкспл.лэп×Клэп=0,0028×171,6=4,8 тыс.у.е.=864000тг

Стоимость потерь электроэнергии Со=0,028у.е/кВт^. ч

Определим издержки на потери электроэнергии:

Ипот=Со(DWтр гпп+DWлэп₁₀)=15×( 781445,53 )= 11721683тг.

Определим суммарные издержки:

SИ_III= Иа обор.+ Иэкспл.обор.+ Иа лэп+ Иэкспл.лэп+Ипот=

=54000+864000+27000+864000+11721683= 13530683тг.

Приведенные затраты, являющиеся мерой стоимости, определяются по выражению:

З_III=Е^.K_III+И_III, где Е=0,12-нормативный коэф-т эффективности капиталовложений

З_III=0,12×32522400+13530683= 17433371тг.

Варианты	Uн, кВ	КS, тыс.у.е.	ИS, тыс.у.е.	ЗS, тыс.у.е.
I
II
III	10,5

Вывод: проходит I вариант по минимальным приведенным годовым затратам.

---

Дата добавления: 2015-09-02