Выбор рационального напряжения для ГПП машиностроительного завода. Проверка перегрузочной способности трансформатора

Рачетно - графическая работа № 1.

Тема: «выбор рационального напряжения для ГПП машиностроительного завода».

Расчетная мощность предприятия, S, МВА	Коэффициент загрузки трансформатора βТ1	Коэффициент мощности предприятия cos φ	Длина воздушной линии, км	Время использования максимальных потерь, τmax, ч
108	0,65	0,8	15	4800

Энергосистема ГПП

ВЛ  l = 15 км

Sном = 108 МВА

1.  При учете потребителей 1 категории, принимаем к установке 2 трансформатора, и определяем номинальную мощность. Sном.тр. = Sp/2 βТ1=108/2*0.65=83.08 МВА.            

Принимаем мощность трансформатора 100 МВА

2.  Проверяем перегрузочную способность трансформатора.

1,4*Sном.тр. ≥ S

1.4*100*10³≥108*10³

 

3.  Исходя из мощности трансформатора, оставляем варианты на 110 кВ, 150 кВ, 220 кВ. Из справочника выписываем их данные.

ТДТН 100000/110                              U1=110кВ                            К1=3118 т.р.

ТДТН 100000/150-70У1                    U1=150кВ                            К2=3010 т.р.

ТДТН 100000/2200                            U1=220кВ                            К3=3320 т.р.

4.  Определяем параметры, сечение, марку провода воздушной линии.

4.1. Ток одной цепи 2-х цепной воздушной линии:

Jp₁=Sp/ (U1*n_л*) = 108000/(110*2*1,73) = 283.76 А

Jp₂=Sp/ (U1*n_л*) = 108000/(150*2*1,73) = 208.1   А

Jp₃=Sp/ (U1*n_л*) = 108000/(220*2*1,73) = 141.88 А

                             4.2. Экономическое сечение провода:

Sэк1= Jp₁/ Jэк = 283.76/1.1 = 257.96 мм²

Sэк2= Jp₂/ Jэк = 208.1/1.1   = 189.18 мм²

Sэк3= Jp₃/ Jэк = 141.88/1.1 = 128.98 мм²

4.3.  Принимаем стандартное сечение 1 км ВЛЭП:

АС300        Rвл=0.063 ОМ/км

АС240        Rвл=0.077 ОМ/км

АС240        Rвл=0.118 ОМ/км

5.  Определяем потери энергии в активной стали воздушной линии:

ΔW_aВЛ1=(Sp*1000/2)²*R_ВЛ1*L*τ_max/(U1²*1000)=(108*1000/2)²*0.067*15*4800/(110²*1000) =11.63*10⁵кВт/ч

ΔW_aВЛ2=(Sp*1000/2)²*R_ВЛ2*L*τ_max/(U2²*1000)=(108*1000/2)²*0.077*15*4800/(150²*1000) =7.18*10⁵  кВт/ч

ΔW_aВЛ3=(Sp*1000/2)²*R_ВЛ3*L*τ_max/(U3²*1000)=(108*1000/2)²*0.118*15*4800/(220²*1000) =5.12*10⁵  кВт/ч

6.  Определяем потери энергии в трансформаторах:

ΔPхх1=58 кВт                                      ΔPкз1=186 кВт   

ΔPхх2=65 кВт                                      ΔPкз2=255 кВт   

ΔPхх3=102 кВт                                    ΔPкз3=365 кВт   

ΔWam1= ΔPхх1*Tвк+(Sp/Sнт*n)²*ΔPкз1* τ_max =58*8760+(108/100*2)2*186*4800   = 10.16*10⁵ кВт/ч

ΔWam2= ΔPхх2*Tвк+(Sp/Sнт*n)²*ΔPкз2* τ_max =65*8760+(108/100*2)2*255*4800   = 12.3*10⁵ кВт/ч

ΔWam3= ΔPхх3*Tвк+(Sp/Sнт*n)²*ΔPкз3* τ_max =102*8760+(108/100*2)2*365*4800 = 18.4*10⁵ кВт/ч

7.  Определяем суммарные потери:

ΔWa1= ΔW_aВЛ1+ΔWam1= (11.63+10.16)*10⁵=21.76*10⁵  кВт/ч                                     

ΔWa2= ΔW_aВЛ2+ΔWam2= (7.18+12,3)*10⁵=19,43*10⁵        кВт/ч                                    

ΔWa3= ΔW_aВЛ3+ΔWam3= (5.12+18.4)*10⁵=23.52*10⁵        кВт/ч 

8.  Определяем стоимость потерь:

И₁=Со*ΔWa1= 1.2*21.76*10⁵ =2611.2 т.р.

И₂=Со*ΔWa2= 1.2*19,43*10⁵ =2331.6 т.р.    

И₃=Со*ΔWa3= 1.2*23.52*10⁵ =2882.4 т.р.    

9.  Определяем стоимость амортизационных отчислений:

Иа1=аа*И₁/100=6.3*2611.2/100 =  164.5 т.р.

Иа2=аа*И₂/100=6.3*2331.6/100 =  146,9 т.р.

Иа3=аа*И₃/100=6.3*2882.4/100 =  177,81 т.р.

10.  Определяем стоимость суммарных эксплуатационных расходов:

И₁₁=И1+Иа1=2611.2+164.5   = 2775.7 т.р.

И₁₂=И1+Иа2=2331.6+146.9   = 2478.5 т.р.

И₁₃=И1+Иа3=2882.4+177.81 = 3000.2 т.р.

11.  Определяем затраты на трансформатор и воздушную линию:

К₁₁= К₁+Квл1*L =3118+315*15= 7843 т.р.

К₁₂= К₂+Квл2*L =3010+275*15= 7135 т.р.

К₁₃= К₃+Квл3*L =3320+275*15= 7445 т.р.

12.  Определяем приведенные затраты:

З₁₁= Ен*К₁₁+И₁₁ =0,12*7843+2775.2= 3716.86 т.р.

З₁₂= Ен*К₁₂+И₁₂ =0,12*7135+2478.7= 3334.7   т.р.

З₁₃= Ен*К₁₃+И₁₃ =0,12*7445+3000.2= 3893.6   т.р.

13.  По методике Лагранжа строим функцию З=f(U)

14.  Определяем рациональное напряжение U=β/α:

х1=110кВ, х2=150кВ, х3=220кВ

у1=3716.86 т.р., у2=3334.7 т.р., у3=3893.6 т.р.

                

β

α =

U= β/α=51.02/0.32=159.44 кВ

15.  Определяем приведенные затраты, соответствующие нестандартному напряжению Uрац.:

З= аU²+bU+c

Запишем систему уравнений:

3716.86 = a110²+b110+c

3334.7   = a150²+b150+c

3893.6   = a220²+b220+c

Решаем систему уравнений в MathCAD через матрицы:

М=          v=                  soln=М^-1*v =

Вектор soln и есть коэффициенты a,b,c уравнения.

При Uрац. =159.44 кВ ежегодные приведенные затраты составят:

З= аU²+bU+c=0.159*159.44²-51.008-159.44+7.399*10³=4041.96-8132.71+7399=3308.26. т.р.