Определение возможного ущерба от недоотпуска электроэнергии вследствие ненадежности электроснабжения для схемы (М/УК 2475)

однотрансформаторной подстанции 110кВ, подключенной по схеме блок линия трансформатор с выключателем, определить возможный годовой недоотпуск электроэнергии вследствие внезапных отключений.

Элемент	ω,1/год	Тв, час	Μр,1/год	Тр, час
Трансформатор	0,01	100	0,2	100
ЛЭП - 110	1,0	10	1,0	20
Выкл. 1	0,02	20	0,2	30
Выкл. 2	0,005	10	0,1	50

Р_мак=12МВт; Тм=6000ч:

Возможный недоотпуск электроэнергии.

;=;

W=1*10+0.02*20+0.01*100+0,005*10)(1-0.007)=8220*11,45*0.993=93,5тыс.кВт*ч

Задача №2

Выбрать жесткие сборные шины (токоведущие части) для условий заданных в 

таблице 2. Выполнить выбор по условиям длительных режимов и проверить на динамическую стойкость и если требуется то и на термическую стойкость.( М/УК-2657)

Варант	Тип	Uн.эл.уст	Iмах.р.	Iутяж.. павар	Iпо	Тмах. р	Tокр.,	Lпр,	амф	tрз	Тип РУ
№	пр-ка	кВ	кА	кА	кА	час	C	м	м	с
1	Т.ч.	220	0,9	1,4	3,8	4500	25	6,0	3,5	0,8	ОРУ
2	Т.ч.	220	0,6	1,2	3,0	5000	20	7,0	3,2	1,0	ОРУ
3	Т.ч.	110	0,7	1,2	4,2	4500	25	5,0	1,5	1,2	ОРУ
4	Т.ч.	110	1,0	1,5	3,6	5000	30	4,5	2,0	1,5	ОРУ
5	Т.ч.	35	1,2	1,8	5,2	5500	35	4,0	0,5	1,6	ОРУ
6	Сб. шины	35	0,7	1,2	4,8	6000	15	3,0	0,6	1,8	ОРУ
7	Т.ч.	10	0,8	1,4	17	5500	20	1,2	0,3	2,0	ЗРУ
8	Сб. шины	10	1,2	1,8	18	4000	25	1,0	0,4	0,6	ЗРУ
9	Т.ч.	6,3	1,2	1,8	17	4500	30	1,0	0,2	0,8	ЗРУ
10	Сб. шины	220	0,8	1,5	2,8	5000	35	6,5	2,4	1,0	ЗРУ
11	Т.ч.	220	0,7	1,2	3,2	5500	15	7,5	2,5	1,2	ЗРУ
12	Сб. шины	110	0,9	1,6	3,4	6000	20	5,5	1,5	1,5	ЗРУ
13	Т.ч.	110	0,6	1,1	2,5	3500	25	4,5	1,7	1,6	ЗРУ
14	Сб. шины	35	0,7	1,4	4,2	4000	30	3,5	0,8	1,8	ЗРУ
15	Т.ч.	35	0,6	1,2	3,6	4500	35	4,0	0,6	2,0	ЗРУ
16	Сб. шины	10	0,8	1,5	16	5000	15	1,5	0,5	0,6	ЗРУ
17	Т.ч.	10	0,9	1,3	14	5500	20	1,2	0,4	0,8	ЗРУ
18	Сб. шины	6,3	1,4	1,8	18		25	1,1	0,3	1,0	ЗРУ
19	Т.ч.	6,3	0,9	1,6	19	4800	30	1,5	0,3	1,2	ЗРУ
20	Сб. шины	110	0,7	1,4	3,2		35	2,5	2,7	1,5	ЗРУ
21	Т.ч.	220	0,5	1,2	2,8	5000	15	3,5	3,2	1,6	ЗРУ
22	Сб. шины	35	0,9	1,5	4,5		20	1,4	0,7	1,8	ЗРУ
23	Т.ч.	10	0,4	0,8	16	6000	25	1,0	0,4	2,0	ЗРУ
24	Сб. шины	220	1,8	2,2	4,8	-	30	6,5	3,0	0,6	ЗРУ
25	Т.ч.	110	0,9	1,4	5,2	4000	30	5,0	1,6	0,8	ЗРУ
26	Сб. шины	220	1,5	2,0	4,5	-	30	6,0	2,8	1,0	ЗРУ

Пример решения задачи 2

  Выбрать жесткие токоведущие части прямоугольного сечения от  выводов 6кВ трансформатора до стены ЗРУ при следующих расчетных параметрах : I_ном=900А;    I_утяж.=2I_ном.;      Tмах=5500ч; iу=45кА;  а_ф=500мм;Lпр=7000мм.

Решение

I_утяж=1800А;J_эк=1,0;q_эк=900мм^2; q_.=100х10 -1820А;

f₀==0.93Гц; J=W=

f==Н/м;=2091,082МПа

Условие не выполняется. Возможно: Изменить расположение шин, длину пролета или материал шин. Располагаем шины плашмя: J= W=f₀==10,2Гц; ; Условие не выполняется. (82 МПа); Если поставить на середине распорки (уменьшение длины пролета в два раза, то f₀ станет 40,8 Гц, что недопустимо).

Применим медные шины расположенные плашмя. Длина пролета 3,5м.

f₀==29,4Гц;

; Условие выполняется.

Пример решения задачи 2

Для РУ-220 кВ выбрать жесткие токоведущие части трубчатого сечения при следующих параметрах рабочих режимов и короткого замыкания:

   I_м.р. =550А;    I _утяж=1,8 I _ном;  T_мах=4500ч;

i_у=16кА;  а_ф=1800мм;L_пр=9400мм.

Решение

I _утяж =990А;j_эк =1,1А/мм² ;  q_эк=500мм²; q=45/50-1040A –Al; q==; Это не удовлетворяет условию экономической плотности тока.

Выбираем трубу большего диаметра: q=60/54-1340A –Al; q==;

J=W=

; f===Н/м;

=30,26£82МПа

Задача 3

Перегрузки трансформаторов

Определить допустимую длительность аварийной перегрузки трансформаторов для следующих условий (М/УК 2475)::

Варант	Тип системы	Кз1	Кпер	Тохл
№	охлаждения	ое	ое	С
1	М	0,5	1,4	30
2	Д	0,6	1,2	25
3	ДЦ	0,7	1,1	20
4	Ц	0,8	1,5	15
5	М	0,4	1,6	10
6	Д	0,55	1,7	30
7	ДЦ	0,65	1,8	25
8	Ц	0,75	1,9	20
9	М	0,5	2,0	15
10	Д	0,6	1,85	10
11	ДЦ	0,7	1,75	30
12	Ц	0,8	1,65	25
13	М	0,4	1,4	20
14	Д	0,55	1,2	15
15	ДЦ	0,65	1,1	10
16	Ц	0,75	1,5	30
17	М	0,5	1,6	25
18	Д	0,6	1,7	20
19	ДЦ	0,7	1,8	15
20	Ц	0,8	1,9	10
21	М	0,4	2,0	30
22	Д	0,55	1,85	25
23	ДЦ	0,65	1,75	20
24	Ц	0,75	1,65	15
25	М	0,5	1,4	10
26	Д	0,6	1,2	30

Задача 4

Определить допустимую длительность систематической перегрузки трансформатора для следующих условий (М/УК 2475)::

Варант	Тип системы	Кз1	Кпер	Тохл
№	охлаждения	ое	ое	С
1	ДЦ	0,4	2,0	20
2	Ц	0,55	1,9	25
3	М	0,65	1,8	10
4	Д	0,7	1,7	15
5	ДЦ	0,5	1,6	30
6	Ц	0,8	1,5	20
7	М	0,9	1,4	25
8	Д	0,4	1,3	10
9	ДЦ	0,55	1,2	15
10	Ц	0,65	1,1	30
11	М	0,7	2,0	20
12	Д	0,5	1,9	25
13	ДЦ	0,8	1,8	10
14	Ц	0,9	1,7	15
15	М	0,4	1,6	30
16	Д	0,55	1,5	20
17	ДЦ	0,65	1,4	25
18	Ц	0,7	1,3	10
19	М	0,5	1,2	15
20	Д	0,8	1,1	30
21	ДЦ	0,9	2,0	20
22	Ц	0,4	1,9	25
23	М	0,55	1,8	10
24	Д	0,65	1,7	15
25	ДЦ	0,7	1,6	30
26	Ц	0,5	1,5	20

Пример решения задачи

Определить допустимую длительность аварийной и систематической перегрузки для трансформатора с системой охлаждения Д. До момента  перегрузки Т работал со следующими ступенями нагрузки: К₁= 0,4 – 2 ч; К₂ = 0,7 – 4 ч; К₃ = 0,75 – 2 ч; К_пер = 1,5, n_окр.ср. = 30^оС.

Решение

К_з.экв=; По табл.П.2.6 t_сист=1,5ч; . по табл.П.2.13  t_авар.=3,0ч.

Задача №5

Выбрать кабель отходящей линии для условий приведенных в таблице.       ( М/УК-2657)

Варант	Uном	Iмак.р.	Тмах	Iутяж	окр.ср	Iпо	Nкаб. парал.	l	tрз	Усл. прокл.
№	кВ	А	час	А	°С	кА	шт	мм	сек
1	6	220	2000	300	5,земля	5,8	1	100	0,5	Пес-глин. вл. 14%
2	6	180	1500	250	10,земля	6,5	2	200	0,7	Пес. влаж.5%
3	6	150	2500	220	15,земля	7,0	3	300	0,8	Пес-глин. вл. 5%
4	6	170	2800	280	20,земля	7,5	4	100	0,9	Каменист.
5	6	50	3000	80	25,земля	8,0	1	200	1,0	Пес-глин. вл. 9%
6	6	80	3200	150	5, земля	8,5	2	300	1,1	Пес. влаж.10%
7	6	100	3400	160	10, земля	9,0	3	100	1,2	Пес-глин. вл. 14%
8	6	120	3600	200	15, земля	9,6	4	200	1,3	Пес. влаж.5%
9	6	40	3800	80	20, земля	10,0	1	300	1,4	Пес-глин. вл. 5%
10	6	150	4000	250	25, земля	11,2	2	100	1,5	Каменист.
11	6	40	4200	80	5,земля	12,5	3	200	0,5	Пес-глин. вл. 9%
12	6	120	4500	200	10,земля	13,0	4	300	0,7	Пес. влаж.10%
13	6	130	4800	250	15,земля	13,4	1	100	0,8	Пес-глин. вл. 14%
14	10	200	5000	300	20,земля	5,8	2	200	0,9	Пес. влаж.5%
15	10	140	5200	260	25,земля	6,5	3	300	1,0	Пес-глин. вл. 5%
16	10	270	5500	350	5,воздух	7,0	4	100	1,1	Пес. влаж.10%
17	10	230	5800	310	10,воздух	7,5	1	200	1,2	Пес-глин. вл. 14%
18	10	60	6000	120	15,воздух	8,0	2	300	1,3	Пес. влаж.5%
19	10	70	2800	140	20,воздух	8,5	3	100	1,4	Пес-глин. вл. 5%
20	10	90	3500	140	25,воздух	9,0	4	200	1,5	Каменист.
21	10	160	3900	260	5,земля	9,6	1	300	0,5	Пес-глин. вл. 5%
22	10	180	5200	220	10,земля	10,0	2	100	0,7	Каменист.
23	10	200	4700	300	15,земля	11,2	3	200	0,8	Пес-глин. вл. 9%
24	10	210	5700	300	20,земля	12,5	4	300	0,9	Пес. влаж.10%
25	10	170	6200	250	25,земля	13,2	1	100	1,0	Пес-глин. вл. 14%
26	10	210	6500	330	5,воздух	14	2	200	1,1	Пес-глин. вл. 5%

Пример решения задачи

•  Для кабельной линии подключенной к РУ-10кВ выбрать кабель. Расчетные условия следующие: I мах.р.=260А; Тмак=4000ч; Iутяж =320А; Iпо=16кА; tрз=2,4с. tсв=0,05с Кабель проложен в песчаной  почве влажностью более 9%, окр.ср.=100С. Параллельно проложены 2 кабеля, L=200мм. Выполнить проверку на термическую стойкость.

Решение

J_эк=1.4А/мм кв; q_эк=260/1,4=185,7 мм² ;q_{каб. пр}=185 мм2 ; I_доп1=310А;    

  I_доп=К 1*К 2*К3 *I_доп1=1,04*0,92*1,05*310=311,5А;

Условие проверки по длительному режиму не выполняется.

Увеличиваем на ступень сечение кабеля: q_каб=240мм2 ; I_доп1=355А;

Iдоп=К ₁К ₂К₃ Iдоп₁=0,92*1,05*1,04*355=356,6А;

Условие проверки по длительному режиму

 выполняется:                                      

Из условия термической стойкости  Вк=*с

q_{мин.т.с.=}

Кабель удовлетворяет условию термической стойкости.:

Задача №6

Выбрать количество и мощность силовых трансформаторов на ГПП сравнением вариантов по технико-экономическим показателям. Исходные данные приведены в таблице:

Номер варианта	Нагрузка Smaх , МВА	Напряжение высокой стороны U1, кВ	Напряжение средней стороны U2, кВ	Напряжение низкой стороны U3, кВ	Нагрузка 1и 2 категорий соответственно, %	Число часов Тм,
1	20	110	-	10	30/20	5500
2	43	110	35	10	45/20	5000
3	33	220	35	10	50/10	6000
4	25	35	-	10	20/30	6500
5	40	220	35	10	30/30	6300
6	120	220	110	35	40/10	6500
7	250	330	-	10,5	30/20	6000
8	200	220	-	10	20/20	5500
9	63	35	-	10	40/10	5500
10	85	110	-	10	50/10	6000
11	18	110	-	10	20/30	5000
12	75	220	35	10	30/40	6000
13	170	220	110	35	50/10	6500
14	185	330	115	35	40/20	5600
15	65	110	-	35	30/30	6000
16	155	110	-	6,3	40/10	5000
17	22	35	-	10,5	30/10	5000
18	92	35	-	10,5	20/30	6000
19	54	110	-	35	40/20	5500
20	110	110	-	35	50/10	6000
21	70	220	-	6,3	20/20	5500
22	240	220	110	10	50/10	6000
23	78	220	35	10	40/20	6500
24	260	330	110	35	50/20	6500
25	68	330	-	10	40/10	6000
26	11	35	-	10	20/50	5000

Пример: Выбор силовых трансформаторов

Число трансформаторов на подстанции выбирается в зависимости от мощности и ответственности потребителей, а также наличия резервных источников питания в сетях среднего и низкого напряжений. Так как от подстанции питаются потребители I-ой и II-ой категорий, то по условию надежности требуется установка нескольких трансформаторов(обычно 2).

U₁=220 кВ; U₂=35 кВ; U₂ =10кВ. Т_м=5000ч; Загрузка:  S_maхР=75МВА

Расчетная мощность трансформаторов определяется из выражения:

                                                                          (1.1)

где  - расчетная мощность трансформатора, МВА;

 - суммарная мощность потребителей, МВА; =75МВА

 - коэффициент аварийной перегрузки;

n - количество трансформаторов.

Напряжения 220/35/10 кВ

=

Рассмотрим два варианта:

1)  2х 63 МВА

2)  2х 40 МВА

При этом во втором варианте следует учесть ущерб от недоотпуска электроэнергии.

Допустимая перегрузка 40%, а Cosφ=0.8,

Часть нагрузки придется отключить:

ΔS = S_м.расч –S_{т. доп}=75-56=19МВА; ΔР= ΔS*0,8=19*0,8=15,2МВт

Недоотпуск электроэнергии: =15,2***2*0,02*100=41,6тыс. кВт*ч

Ущерб от недоотпуска::У= У₀* =0,3*2150*41,6*10³=26,86 млн. руб

Таблица 1.Каталожные данные трансформаторов

Тип трансформа-тора	Sном, МВА	Uном, кВ, обмоток			Потери		Uк,
		ВН	СН	НН	ΔPхх, кВт	ΔPкз, квт	ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
ТДТН-63000/220	63	230	38.5	11	53	280	11	12,5	9,5
ТДТН-40000/35	40	230	38.5	11	48	220	12,7	11	40

Таблица 2.Капиталовложения в подстанции

Оборудование	Стоимость единицы ,тыс.у.е.	Варианты Первый К-во ед., шт.	второй Общ. ст., тыс.уе	К-во ед., шт.	Общ. ст. , тыс. .уе
Трехобмоточный трансформатор
ТДТН-63000/220/35/10	130	-	-	2	260
ТДТН-40000-220/35/10	112	2	244	-	-

Годовые эксплуатационные издержки складываются из четырех составляющих:

                                                                        (3.2)

где  - амортизационные отчисления, млн. руб.,;                                    (3.3)

где а - норма амортизационных отчислений, для силового оборудования равна 6.4%;

И₀- издержки на обслуживание электроустановки,,                           (3.4)

где b - норма отчислений на обслуживание, равна 2%;

 - издержки, обусловленные потерями энергии в проектируемой установке,

,                                                                                      (3.5)

где b - удельные затраты на возмещение потерь, принимаются равными 0.8 *10 ^-2 у.е./кВт×ч; - потери электроэнергии, кВт×ч/год,

Определим издержки для первого варианта:

=2*53*8760+2**280*3411=

928,6*10³+676,5*10³=1605,1тыс. кВт*ч,                  

где n - количество трансформаторов; Р_хх - потери холостого хода, кВт;

S_н - мощность нагрузки, МВА; U_НТ – номинальное напряжение стороны