Проектирование электрических сетей (стр. 11 из 19)

q_мин = В_к / С , (2.31)

где С - коэффициент, принимаемый по табл. 3.12 [4];

В_к = 15,382 кA²·с - расчетный тепловой импульс от протекания полного тока трехфазного КЗ на шинах (рассчитывался при проверке Q).

q_мин = 15,382·10⁶ / 88 ≤ 360 мм²

Таким образом, выбранные шины термически устойчивы.

Проверка проводов фаз шин ОРУ 110 кВ на схлестывание. Т.к. в нашем примере ток трехфазного КЗ на шинах менее 20 кА [4, с.233-235], I'' = 4,764 кА, то проверка на схлестывание не производится.

Проверка шин на механическую прочность. Наибольшее удельное Усилие при трёхфазном к.з. шин, Н/м, определяется по формуле:

f = 3·10^-7· к_ф · i_у² / а (2.32)

где к_ф - коэффициент формы, к_ф =1;

а - расстояние между фазами, а=1,5м.

f = 3·10^-7· 1· 19,886² / 1,5 = 45,66 Н/м.

Изгибающий момент определяется по формуле:

M = f · l² / 10 , (2.33)

где l- длина пролёта, т.е. расстояние между опорными изоляторами, l= 2м.

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента:

σ_расч = М / W, (2.34)

где W - момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, определяемый по формуле:

W = b·h² / 6, (2.35)

W = 6·60² / 6 = 0,6 см ,

σ_расч = 18,26 / 0,6 = 30,4 МПа.

Для алюминиевых шин допустимое механическое напряжение σ_доп = 70МПа.

Как видно из сравнения, σ_расч < σ_доп , значит шины механически прочны.

2.5.4 Выбор изоляторов

Жёсткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

- по номинальному напряжению установки:

U_ном ≥ U_уст = 10 кВ; (2.36)

- по номинальному току:

F_расч ≤ F_доп (2.37)

где F_расч - сила, действующая на изолятор;

F_доп - допустимая нагрузка на головку изолятора,

F_доп = 0,6·F_разр

где F_разр - разрушающая нагрузка при действии на изгиб (табл. ГО-4 [4]).

F_расч = 3 · ( i_у² / а )·l·k_h·10-7 = flk_h, (2.37)

где k_h- поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена «на ребро».

k_h = ( H_из + b/2 ) / Н_из, (2.38)

k_h = ( 120 + 6/2 ) / 120 = 1,025,

F_расч = 45,66·2·1,025 = 93,6 Н.

Таким образом, принимаем к установке изоляторы типа ИО-10-3,75 УЗ со следующими параметрами:

Номинальное напряжение U_н 10 кВ

Наибольшее рабочее напряжение U_мах 12 кВ

Напряжение испытательное грозового импульса 80 кВ

Минимальная разрушающая сила на изгиб F_разр 3,75кН

Высота изолятора Н_из 120 мм

3. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА НОВОЙ ПОДСТАНЦИИ 110/10 КВ

3.1 Капитальные вложения

Капитальные вложения в строительство ПС

К_ПС =82,254 млн. руб.

Капитальные вложения на отвод земли для ПС и ВЛ, на устройства РЗ ВЛ, связь, телемеханику, ПА и АСКУЭ приняты в расчете ориентировочно в размере 10 % от приведенных выше затрат.

С учетом этого, общие капитальные вложения:

К_S= 1,1×82,254=90,4794 млн. руб.

3.2 Годовые эксплуатационные расходы

Годовые эксплуатационные расходы Ивключают амортизационные отчисления И_а и затраты на обслуживание и ремонт И_обс

Амортизационные отчисления определены по нормам амортизации для подстанций (4,4 %):

И_а = 0,044 · 90,4794 =3,981 млн. руб.

Затраты на обслуживание и ремонт определены укрупненно (4,9 % от капитальных вложений):

И_обс = 0,049 · 90,4794 = 4,4334 млн. руб.

Таким образом, годовые эксплуатационные расходы:

И = 3,981 +4,4334 = 8,4144 млн. руб.

3.3 Результаты строительства новой подстанции 110/10 кВ

Стоимостная оценка результатов строительства новой подстанции выражается в увеличении дохода от реализации дополнительно отпущенной электроэнергии:

О_р = Т(j×W - DW)+DП, (3.1)

где Т – средневзвешенный тариф на электроэнергию, 1,93 руб./ кВт·.;

j – доля стоимости реализации электроэнергии, относимая на электрические сети (j= 0,3);

W– дополнительный отпуск электроэнергии в связи с подключением нагрузок к ПС, тыс. кВт·ч;

DW – изменение потерь, тыс. кВт·ч ( коэффициент потерь kпринят в расчете 5 % );

DП – увеличение прибыли за счет повышения надежности трансформаторов.

Дополнительный отпуск электроэнергии в связи с подключением нагрузок Р определяется в зависимости от числа часов использования максимума Т_max:

W = Р×Т_max (3.2)

В расчете приняты два варианта:

Т_max = 5587 ч – средняя величина по всем потребителям за 2003 г.

Т_max =7000 ч – для перспективных потребителей, присоединяемых к ПС.

Балансовая прибыль от реализации дополнительной электроэнергии

П =О_р – И. (3.3)

Чистая прибыль определяется исходя из ставки налога на прибыль a_н = 24 %:

П_ч = П (1 - a_н). (3.4)

В более детальном расчете учитывается рост присоединяемой нагрузки по годам. Для этого рассмотрены два сценария роста нагрузки, расчет произведен с использованием интегральных критериев экономической эффективности (табл. 3.2 и 3.3)

3.3.1 Расчет статическихпоказателей эффективности. строительства подстанции 110/10 кВ

В расчете использованы как простые (статические), так и динамические показатели (интегральные). По формулам (3.1)−(3.4) определены показатели, характеризующие результаты строительства новой ПС.

Статические показатели определяются по формулам :

R_п = П_чt / K; (3.5)

Т_окп = К / (П_ч + И_а). (3.6)

3.3.2 Расчет динамических показателей эффективности строительства подстанции 110/10 кВ

Динамические показатели определяются исходя из предположения равенства денежных потоков по годам расчетного периода.

Чистый дисконтированный доход ЧДД за расчетный период 25 лет рассчитываем по формуле

через сумму коэффициентов дисконтирования D_s.

Сумма коэффициентов дисконтирования определяется по прил. 3[7]:

ЧДД=(П_ч+И_а)·D_s–K.

Динамический срок окупаемости Т_ок.д – такой период, при котором дисконтированные результаты равны дисконтированным затратам.

D_s = K / (П_ч+И_а)

Расчет статических показателей оценки эффективности при различных вариантах использования установленной мощности приведен в табл. 3.1.

Динамические показатели эффективности строительства ПС для варианта роста нагрузок рассчитаны в табл. 3.2, на рис. 3.1

Выводы. Проведенные расчеты показали, что инвестиции в строительство ПС 110/10 кВ экономически целесообразны. Инвестиции окупаются за приемлемый срок 4 года. для присоединяемых нагрузок 10 МВт (табл. 3.2). Срок окупаемости по данным табл. 3.2 ниже нормативного и принятого в энергетике. При этом не учитывалось повышение надежности.

Таблица 3.1 Расчет простого срока окупаемости инвестиций в строительство ПС

Показатели	Расчетная формула	Р = 5 МВт		Р = 10 МВт		Р = 15 МВт		Р = 20 МВт
		5587 ч	7000 ч	5587 ч	7000 ч	5587 ч	7000 ч	5587 ч	7000 ч
Инвестиции тыс.руб.	90479,4
Эксплуатационные издержки И, тыс. руб. всего В т.ч: - амортизационные отчисления Иа - на обслуживание и ремонт Иобс	8414,4 3981 4433,4
Количество дополнительно отпущенной э/э, W, тыс. кВт∙ч		27 935	35 000	55 870	70 000	83 805	105 000	117 740	140000
Дополнительные потери э/э DW, тыс. кВт∙ч		1 396,8	1 750	2793,5	3 500	4 190	5 250	5587	7000
Объем реализации , тыс. руб.		13 478,6	16 887,5	27 236,6	33 775	40 436	50 663	57 389	67 550
Балансовая прибыль П		5 064,2	8 473,1	18 822,2	25 361	32 022	42 249	48 975	59 136
Чистая прибыль , тыс. руб.		3 848,8	6 439,6	14 304,9	19 274,4	24 336,7	32 109,2	37 221	44 943
Денежный поток (чистая прибыль и амортизационные отчисления)		7 829,8	10 420,6	18 285,9	23 255,4	28 317,7	36 090,2	41 202	48 924
Простая норма прибыли , %		4,25	7,12	15,81	21,3	26,9	35,5	45,5	54,1
Простой срок окупаемости инвестиций , лет		11,56	8,68	4,95	3,89	3,2	2,51	2,2	1,85

Таблица 3.2 - Расчёт динамических показателей эффективности строительствап/с 110/10 кВ(Расчет произведен при условиях:ставка доходности Е=10 %;год приведения – начало расчетного периода;номинальный денежный поток – из табл. 2.2 при Т=5587 ч.)