Расчет потерь активной и реактивной мощности и напряжения в цеховой распределительной сети

Произведем расчет потерь мощности и напряжения в кабельных линиях. Потеря напряжения в процентах к номинальному напряжению сети:

(9.21)

где: l - длина кабельной линии, км;

, - удельное активное и реактивное сопротивление кабеля, Ом/км; - номинальное напряжение сети, В; - максимальный рабочий ток электроприемника, А.

Потеря активной и реактивной мощности:

(9.22)

(9.23)

где: - максимальный рабочий ток электроприемника, А; l - длина кабельной линии, км; , - удельное активное и реактивное сопротивление кабеля, Ом/км.

Результаты расчетов потерь в кабельных линиях к электроприемникам по двум вариантам соответственно представлены в табл.табл.9.10-9.11.

Таблица 9.10 Расчет потерь мощности и напряжения (1 вариант)

№ ЭП	cos (ф)	sin (ф)	L, м	Iраб, А	F, мм²	rуд, Ом/км	xуд, Ом/км	ΔU, %	ΔР, кВт	ΔU,В	ΔQ,квар	U (кB)
	0,65	0,76		64,35		1,84	0,075	0,11	0,004	0,418		0,38
	0,65	0,76		96,52		1,84	0,075	0,14	0,006	0,532		0,38
	0,6	0,8	7,5	22,79		12,46	0,095	0,23	0,143	0,874	0,006	0,38
	0,6	0,8	7,5	22,79		12,46	0,095	0,23	0,143	0,874	0,006	0,38
	0,6	0,8	10,5	22,79		12,46	0,095	0,25	0,113	0,95	0,005	0,38
	0,6	0,8	5,5	28,5		12,46	0,095	0,13	0,059	0,494	0,002	0,38
	0,5	0,87		47,86		1,84	0,075	0,41	0,093	1,558	0,001	0,38
	0,5	0,87	9,5	47,86		1,84	0,075	0,04	0,001	0,152		0,38
	0,5	0,87	7,5	47,86		1,84	0,075	0,03	0,001	0,114		0,38
	0,5	0,87	7,5	47,86		1,84	0,075	0,2	0,143	0,76	0,006	0,38
	0,6	0,8		47,86		1,84	0,075	0,06	0,001	0,228		0,38
	0,6	0,8		47,86		1,84	0,075	0,06	0,001	0,228		0,38
	0,6	0,8		47,86		1,84	0,075	0,08	0,002	0,304		0,38
	0,6	0,8		47,86		1,84	0,075	0,07	0,002	0,266		0,38
	0,6	0,8		47,86		1,84	0,075	0,07	0,002	0,266		0,38
	0,6	0,8		47,86		1,84	0,075	0,06	0,001	0,228		0,38
	0,6	0,8		28,5		12,46	0,095	0,27	0,032	1,026		0,38
	0,95	0,31		27,35		12,46	0,095	0,65	0,091	2,47	0,001	0,38
	0,95	0,31		27,35		12,46	0,095	0,65	0,091	2,47	0,001	0,38
	0,6	0,8		27,35		12,46	0,095	0,17	0,015	0,646		0,38
	0,6	0,8		12,31		12,46	0,095	0,17	0,015	0,646		0,38
	0,6	0,8		12,31		12,46	0,095	0,3	0,036	1,14		0,38
	0,97	0,24		12,31		12,46	0,095	0,28	0,134	1,064	0,008	0,38
	0,6	0,8		38,74		12,46	0,095	0,38	0,046	1,444		0,38
	0,6	0,8		38,74		12,46	0,095	0,34	0,041	1,292		0,38
	0,6	0,8		38,74		12,46	0,095	0,07	0,002	0,266		0,38
	0,5	0,87		38,74		12,46	0,095	0,25	0,035	0,95		0,38
	0,5	0,87		38,74		12,46	0,095	0,22	0,031	0,836		0,38
	0,95	0,31		38,74		12,46	0,095	1,09	0,217	4,142	0,002	0,38
	0,95	0,31		38,74		12,46	0,095	0,98	0,137	3,724	0,001	0,38
	0,6	0,8		38,74		12,46	0,095	0,07	0,002	0,266		0,38
	0,6	0,8		38,74		12,46	0,095	0,06	0,001	0,228		0,38
	0,6	0,8		38,74		12,46	0,095	0,06	0,001	0,228		0,38
	0,6	0,8		38,74		12,46	0,095	0,08	0,002	0,304		0,38
	0,6	0,8		38,74		0,92	0,088					0,38
	0,5	0,87		28,5		1,84	0,073	0,04	0,005	0,152		0,38

Таблица 9.11 Расчет потерь мощности и напряжения (2 вариант)

№ ЭП	cos (ф)	sin (ф)	L, м	Iраб, А	F, мм²	rуд, Ом/км	xуд, Ом/км	ΔU, %	ΔР, кВт	ΔU,В	ΔQ,квар	U (кB)
	0,65	0,76	8,5	64,35		1,84	0,075	0,13	0,005	0,494		0,38
	0,65	0,76	10,5	96,52		1,84	0,075	0,16	0,007	0,608		0,38
	0,6	0,8		22,79		12,46	0,095	0,28	0,172	1,064	0,007	0,38
	0,6	0,8		22,79		12,46	0,095	0,28	0,172	1,064	0,007	0,38
	0,6	0,8		22,79		12,46	0,095	0,28	0,129	1,064	0,005	0,38
	0,6	0,8		28,5		12,46	0,095	0,16	0,075	0,608	0,003	0,38
	0,5	0,87	9,5	47,86		1,84	0,075	0,48	0,111	1,824	0,001	0,38
	0,5	0,87		47,86		1,84	0,075	0,05	0,001	0,19		0,38
	0,5	0,87		47,86		1,84	0,075	0,04	0,001	0,152		0,38
	0,5	0,87		47,86		1,84	0,075	0,24	0,172	0,912	0,007	0,38
	0,6	0,8	9,5	47,86		1,84	0,075	0,07	0,002	0,266		0,38
	0,6	0,8	9,5	47,86		1,84	0,075	0,07	0,002	0,266		0,38
	0,6	0,8	11,5	47,86		1,84	0,075	0,09	0,002	0,342		0,38
	0,6	0,8	10,5	47,86		1,84	0,075	0,08	0,002	0,304		0,38
	0,6	0,8	10,5	47,86		1,84	0,075	0,08	0,002	0,304		0,38
	0,6	0,8	9,5	47,86		1,84	0,075	0,07	0,002	0,266		0,38
	0,6	0,8	8,5	28,5		12,46	0,095	0,32	0,039	1,216		0,38
	0,95	0,31	7,5	27,35		12,46	0,095	0,82	0,114	3,116	0,001	0,38
	0,95	0,31	7,5	27,35		12,46	0,095	0,82	0,114	3,116	0,001	0,38
	0,6	0,8	7,5	27,35		12,46	0,095	0,21	0,018	0,798		0,38
	0,6	0,8	7,5	12,31		12,46	0,095	0,21	0,018	0,798		0,38
	0,6	0,8	9,5	12,31		12,46	0,095	0,36	0,043	1,368		0,38
	0,97	0,24	9,5	12,31		12,46	0,095	0,34	0,159	1,292	0,01	0,38
	0,6	0,8	11,5	38,74		12,46	0,095	0,44	0,052	1,672		0,38
	0,6	0,8	10,5	38,74		12,46	0,095	0,4	0,048	1,52		0,38
	0,6	0,8	10,5	38,74		12,46	0,095	0,08	0,002	0,304		0,38
	0,5	0,87	9,5	38,74		12,46	0,095	0,3	0,042	1,14		0,38
	0,5	0,87	8,5	38,74		12,46	0,095	0,26	0,037	0,988		0,38
	0,95	0,31	8,5	38,74		12,46	0,095	1,32	0,263	5,016	0,002	0,38
	0,95	0,31	10,5	38,74		12,46	0,095	1,14	0,159	4,332	0,001	0,38
	0,6	0,8	10,5	38,74		12,46	0,095	0,08	0,002	0,304		0,38
	0,6	0,8	9,5	38,74		12,46	0,095	0,07	0,002	0,266		0,38
	0,6	0,8	9,5	38,74		12,46	0,095	0,07	0,002	0,266		0,38
	0,6	0,8	11,5	38,74		12,46	0,095	0,09	0,002	0,342		0,38
	0,6	0,8	8,5	38,74		0,92	0,088	0,01		0,038		0,38
	0,5	0,87	10,5	28,5		1,84	0,073	0,05	0,006	0,19		0,38

Потери напряжения в кабелях, соединяющих СП с ТП рассчитываются аналогично потерям в кабелях по формулам (9.21) – (9.23). Расчеты сведем в табл.9.12.

В шинопроводах потери напряжения и мощности вычисляются по формулам (9.21) – (9.23) где

, - удельное активное и реактивное сопротивление шинопровода, Ом/км;

- номинальное напряжение сети, В;

- максимальный рабочий ток шинопровода, А;

l - длина шинопровода, м.

Таблица 9.12 Расчет потерь в кабелях, питающих РП
Вариант 1
№ РП	cos (ф)	sin (ф)	L, м	Iраб, А	Iдоп, А	F, мм²	rуд, Ом/км	xуд, Ом/км	DU, %	DР, кВт	DU,В	DQ,квар
	0,58	0,81		279,8			0,091	0,053	0,12	0,068	0,456	0,026
	0,84	0,54		97,83			0,153	0,06	0,21	0,124	0,798	0,049
	0,53	0,85		106,9			0,153	0,06	0,01	0,001	0,038
	0,57	0,82		56,52			0,153	0,06	0,03	0,004	0,114	0,001
	0,97	0,24		41,20			0,120	0,055	0,6	1,071	2,28	0,491
	0,58	0,81		37,77			0,153	0,06	0,03	0,003	0,114	0,001

Для шинопроводов с нагрузкой в конце шинопровода (магистральные) подставляется полная длина шинопровода, а для шинопроводов с нагрузкой распределенной равномерно по длине (распределительные), подставляется половина длины участка с равномерно распределенной нагрузкой.

Результаты расчетов потерь в шинопроводах представлены в табл. 9.13.

Таблица 9.13 Расчет потерь в шинопроводах
Шино-провод	cos (ф)	sin (ф)	L, м	Рм, кВт	Iраб, А	rуд, Ом/км	xуд, Ом/км	∆U, %	∆Р, кВт	Тип	∆U,В
2 вариант
ШРА-1	0,8	0,6		219,9	125,5	0,2	0,1	0,37	0,222	ШРА-250-32-1У3	0,14
ШРА-2	0,92	0,39		159,3	54,36	0,2	0,1	0,29	0,176	ШРА-250-32-1У3	0,11

Технико-экономическое сравнение вариантов схемы цеховой сети

Для технико-экономического сравнения вариантов необходимо рассчитать капитальные затраты на сооружение цеховой электрической сети и затраты на ее эксплуатацию.

Экономическим критерием эффективности варианта является минимум приведенных затрат:

З = Е_Н∙К+И, (9.24)

где Е_Н = 1/Т_инв = 1/9;

К – единовременные капитальные затраты;

И – ежегодные эксплуатационные издержки; ущерб от перерывов электроснабжения не считаем, так как неизвестна зависимость ущерба от качества электроэнергии.

Эксплуатационные издержки определяются:

И = И_Ц + И_∆А; (9.25)

Стоимость потерь электроэнергии определяется по формуле:

И_∆А = b∙∆А, (9.26)

где b = 2,1 руб/кВт∙ч – стоимость потерь 1кВт∙ч электроэнергии.

При расчетах используем укрупненные показатели.

Капитальные затраты на сооружение первого и второго вариантов складываются из затрат на:

1. Распределительные пункты и шинопроводы;

2. Кабели, питающие отдельные электроприемники и РП;

3. Коммутационно – защитные аппараты на 0,4 кВ.

(9.27)

где К_i – стоимость шинопровода, руб; L_i – длина шинопровода, м; L_c – длина секции шинопровода (1 м).

Расчет для I и II вариантов сведем в табл. 9.14.

Таблица 9.14 Расчет стоимости шинопроводов
Наименование	I,А	Тип	Iдоп,А	L,м	Цена, руб/сек	Ст-ть, руб
Вариант 2
ШРА-1	125,5	ШРА-250-32-1У3
ШРА-2	54,36	ШРА-250-32-1У3
ИТОГО

Стоимость распределительных силовых пунктов (табл.9.15).

Таблица 9.15 Расчет стоимости распределительных пунктов
Наименование узлов питания и групп эл.приемников	Число присоединений	Iм, А	Наименование СП	Число присоединений СП	Номинальный ток СП,А	Стоимость, руб
Вариант 1
СП-1		279,8	ПР11-3047
СП-2		97,83	ПР11-3047
СП-3		106,9	ПР11-3047
СП-4		56,52	ПР11-3047
СП-5		41,2	ПР11-3048
СП-6		37,77	ПР11-3047

Расчет стоимости кабельных линий (табл. 9.16).

Стоимость кабельных линий определяется:

К_кл = ΣК_клi∙L_i, (9.28)

где К_клi - стоимость 1 м кабеля.

L_i – длина кабеля.

Таблица 9.16 Расчет стоимости кабелей

№ п/п	Сечение кабеля	L, м	Цена, руб./м	Стоимость, руб		№ п/п	Сечение кабеля	L, м	Цена, руб./м	Стоимость, руб
								8,5
								10,5
		7,5		187,5
		7,5		187,5
		10,5		262,5
		5,5		137,5
								9,5
		9,5
		7,5
		7,5		187,5
								9,5
								9,5
								11,5
								10,5
								10,5
								9,5
								8,5
								7,5
								7,5
								7,5
								7,5
								9,5
								9,5
								11,5
								10,5
								10,5
								9,5
								8,5
								8,5
								10,5
								10,5
								9,5
								9,5
								11,5
								8,5
								10,5
ИТОГО	5925,5		ИТОГО

Стоимость автоматов по 1-му и 2-му варианту (табл.9.17).

Таблица 9.17 Стоимость автоматов
1 Вариант		2 Вариант
№	Iм, А	Модель автомата	Цена автомата		№	Iм, А	Модель автомата	Цена автомата
СП-1	52,11	ВА-5135 630А			ШРА-1	125,5	ВА-5135 1000 А
СП-2	81,04	ВА-5135 630А			ШРА-2	54,36	ВА-5135 1000 А
СП-3	97,56	ВА-5135 630А
СП-4	25,72	ВА-5135 630А
СП-5	25,19	ВА-5135 630А
СП-6	23,25	ВА-5135 630А
ВСЕГО			ВСЕГО

Расчет стоимости капиталовложений:

К_ВАР1 = К_КЛ + К_РП + К_{АВТОМАТ} = 5,9+34+85,7 = 126 тыс. руб.

К_ВАР2 = К_КЛ + К_РП +К_ШИН + К_{АВТОМАТ} = 7+20,5+74,2+89,9 = 192 тыс. руб.

Определение издержек:

(5.38)

где И_%- процентное отчисление на амортизацию, ремонт и обслуживание;

В - стоимость потерь одного киловатт в час электроэнергии;

∆А = ∆Р ∙τ (5.39)

где τ - время максимальных потерь, ч/год

τ = (0,124 + Т_м /10000)² ∙8760, (5.40)

где Т_м - время использования max нагрузки, ч/год.

Потери энергии в цеховой распределительной сети определяются исходя из следующих условий: цеха работают в две смены, следовательно, для данного объекта:

Т_м = 5000 ч/год.

τ = (0,124 + 5000 /10000)² ∙8760 = 3980 ч/год.

Для первого варианта:

а) потери мощности:

.

б) потери энергии:

.

Для второго варианта:

а) потери мощности:

.

б) потери энергии:

.

Результирующие издержки:

И₁ = 0,09*125600 + 14835*2,1 = 42457,5 руб/год.

И₂ = 0,09*291600 + 18702*2,1 = 55518,2 руб/год.

Определяем приведенные затраты:

З₁ = 1/7*125600 + 42457,5 = 60400 руб/год.

З₂ = 1/7*291600 + 55518,2 = 67175 руб/год.

Расхождение по затратам:

Расхождение между затратами составляет 10,1 % > 5%, следовательно, варианты неравноценны и выбираем вариант №1 с наименьшими затратами.

Дата добавления: 2015-08-17