Выбор силовых трансформаторов. Определение возможного ущерба от недоотпуска электроэнергии вследствие ненадежности электроснабжения. Выбор кабеля отходящей линии (Примеры решения контрольных задач)

 Задачи по курсу ЭЧСП, часть 1

Задача №1

Выбрать количество и мощность силовых трансформаторов на подстанции сравнением вариантов по технико-экономическим показателям.

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. =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*2,800*41,6=34,9 млн. руб

Таблица 1.Каталожные данные трансформаторов

Тип трансформа-тора	Sном, МВА	Потери
		ΔPхх, кВт	ΔPкз, квт
ТДТН-63000/220	63	53	280
ТДТН-40000/35	40	48	220

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 ВН трансформатора, кВ;

t_пот - время максимальных потерь, ч,

К_з-коэффициент загрузки трансформаторов, К_з= S_нагр/n* S_ном.т

,ч                                                                       (4.7)

где Тм - продолжительность использования максимальной нагрузки ,Тм=5000 ч.;

 ч.

Определим годовые эксплуатационные издержки для первого варианта:

 тыс. у.е.=16,64*2,800=46,6млн. руб

 тыс. у.е.= 5,2*2,8=14,56 млн. руб

Находим потери электроэнергии в трансформаторах

кВт×ч=2*53*8760+2**280*3411=

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

Издержки на потери электроэнергии

 млн. руб.

Годовые эксплуатационные издержки для первого варианта:

=46,6+14,56+36=97,2 млн. руб

Определим издержки для второго варианта:

=2*48*8760+2**220*3411=

841 *10³+1319,1*10³=2160,1тыс. кВт*ч,                  

где n - количество трансформаторов;

Р_хх - потери холостого хода, кВт;

S_н - мощность нагрузки, МВА;

U_НТ – номинальное напряжение стороны ВН трансформатора, кВ;

R_ОБМ – сопротивление обмотки трансформатора, Ом;

t_пот - время максимальных потерь, ч,

К_з-коэффициент загрузки трансформаторов, К_з= S_н/n* S_ном.т

 тыс. у.е.=15,64*2,8=43,6 млн. руб

 тыс. у.е.= 4,9*2,8=13,7млн. руб

Издержки на потери электроэнергии

 млн. руб.

Годовые эксплуатационные издержки для второго варианта:

+У=43,6+13,7+48,3+35,0=140,6 млн. руб

По минимуму затрат выбираем первый вариант:

Задача №2

Определить возможный ущерб от недоотпуска электроэнергии вследствие ненадежности электроснабжения для следующей схемы (М/УК 2475):

Пример решения задачи

                        Для 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 №3

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

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

Пример 1  решения задачи

  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 опорные изоляторы (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 2 решения задачи:

Для ОРУ-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

Токоведущие части ОРУ на термическую стойкость не проверяются.

Задача №4

Выбрать кабель отходящей линии для заданных условий .             ( М/УК-2657)

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