Расчёт составляющей ущерба из-за отказа основного оборудования

 

При проектировании структурной схемы варьируемыми элементами являются только трансформаторы (автотрансформаторы) блоков и связей между РУ. Поэтому рассматривают отказы этих элементов и их расчетные последствия. На данном этапе принимают, что схемы всех РУ одинаковы. Так как число элементов структурной схемы относительно невелико, то таблицу расчетных связей можно не составлять.

Отказ трансформатора блока приводит к аварийной потере мощности генератора на время восстановительного ремонта трансформатора. Такие последствия будут иметь место при всех состояниях структурной схемы, за исключением ремонтного состояния блока. Соответственно среднегодовой недоотпуск электроэнергии в систему из-за отказов трансформатора единичного блока определяют следующим образом (если нет генераторного выключателя):

,

где:

 - отношение числа часов использования установленной мощности к продолжительности года, учитывающее график работы генератора;

,  - частота отказов и среднее время восстановления трансформатора (автотрансформатора);

 - вероятность ремонтного состояния блока, определяемая следующим выражением:

,

где:

, , ,  - показатели ремонтируемого элемента.

Если генераторный выключатель есть, среднегодовой недоотпуск электроэнергии определяется, как:

,

где:

 и  - частота отказов и среднее время восстановления генераторного выключателя.

По [16], стр. 487-499:

Таблица 2.3 - Показатели надёжности трансформаторов и выключателей

Оборудование	,	,	,	,
Трансформаторы с Uном = 110 кВ с Sном до 80 МВА включительно	0,014	70	0,75	28
Трансформаторы с Uном = 110 кВ с Sном >80 МВА	0,075	95	1,0	30
Маломасляные выключатели 6-10 кВ	0,009	20	0,14	10

 

Произведём расчёт ущерба из-за отказа оборудования для каждого варианта.

 

Вариант 1

 

Вероятность ремонтных режимов трансформатора ТДЦ-80000/110:

.

Вероятность ремонтных режимов трансформатора ТДЦ-125000/110:

.

 

Среднегодовая потеря генерирующей мощности за счёт отказа блока 63 МВт, подключенных к РУ 110 кВ:

.

Определим вероятность ремонтных режимов генераторного выключателя:

.

Тогда среднегодовая потеря генерирующей мощности за счёт отказа выключателя генератора 63 МВт, работающего на ГРУ:

.

При всех вариантах потери генерирующей мощности дефицит мощности на шинах связи с системой не будет превышать величины аварийного резерва в 200 МВт. По этой причине ущерб от изменения частоты равен нулю. Энергоснабжение потребителей промышленного района на РУ 110 кВ и потребителей на ГРУ очень надежно, поскольку во всех аварийных и ремонтных режимах передается достаточное количество электроэнергии. Таким образом, математическим ожиданием недоотпуска электроэнергии местной нагрузке можно пренебречь.

За счёт отказа выключателей возможна потеря цепи в двухцепных линиях. Однако каждая цепь рассчитывается на передачу в послеаварийном режиме мощности, приходящейся на обе цепи в нормальном режиме. Поэтому недоотпуска электроэнергии потребителю не будет. При передаче электроэнергии по одной цепи вместо двух увеличиваются потери мощности и напряжения, однако этими факторами в курсовом проектировании пренебрегают.

 

Определим суммарный среднегодовой недоотпуск электрической энергии для варианта 1:

.

 

Вариант 2

 

Определим суммарный среднегодовой недоотпуск электрической энергии для варианта 2:

.

Вариант 3

 

Определим суммарный среднегодовой недоотпуск электрической энергии для варианта 3:

.

Приняв по [17], стр. 97 удельный ущерб , определим среднегодовой ущерб. Ущерб будет только от потери генерирующей мощности, так как ущерб потребителям (промышленному району на РУ 110 кВ и алюминиевому заводу на ГРУ) равен нулю, ущерб от изменения частоты также равен нулю, а косвенный ущерб (экологический, социальный и т. п.) в учебном проектировании не учитывается.

Для варианта 1:

.

Для варианта 2:

.

Для варианта 3:

.

 

2.5.4 Определение оптимального варианта структурной схемы ТЭЦ

 

Подсчитаем приведенные затраты для каждого варианта схемы по формуле:

,

где:

К – капиталовложения, тыс. руб.;

И – годовые издержки, тыс. руб./год;

У – годовой ущерб от потери генерирующей мощности и от недоотпуска электроэнергии потребителям, тыс. руб./год;

E _Н – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, 1/год. Согласно [16] стр. 545 для расчётов в электроэнергетике он равен 0,12.

Оформим результаты определения приведённых затрат в виде таблицы:

 

            Таблица 2.4 - Определение приведённых затрат

	Вариант 1		Вариант 2	Вариант 3
Капитальные затраты К, тыс. руб.	1250,15		1091,65	1066,4
Ущерб У, тыс. руб./год	26,25		12,87	19,65
Годовые издержки И, тыс. руб./год	179,78		135,15	142,55
Приведенные затраты З, тыс. руб./год	356,05		279,02	290,17

 

Определим разницу в величине приведённых затрат:

.

Таким образом, разница в приведённых затратах между вариантами составляет менее 5%.

Следовательно, выбор структурных схем должен производиться не на основании стоимостных показателей. В схеме №2 схема ГРУ симметричная за счет 4 генераторов подключенных к шинам 10 кВ ГРУ и трансформаторы связи имеют расщепление обмотки НН, что способствует снижению токов короткого замыкания. Поэтому к дальнейшему рассмотрению принимаем Вариант №2 как наиболее приемлемый.

Рисунок 2.8 - Выбранный вариант структурной схемы ТЭЦ