Формирование однолинейной схемы электрической сети

 

При выборе наилучшего варианта сети необходимо учитывать не только стоимость линий, но и стоимость оборудования подстанций. Для этого должны быть сформированы однолинейные схемы подстанций. Они выбираются на основании уточненной конфигурации сети, принятого номинального напряжения сети и выбранного числа трансформаторов. При этом определяющими факторами являются количество присоединений (линий и трансформаторов), требования надёжности.

Количество линий, отходящих от шин каждого напряжения данной подстанции, определим по заданной общей мощности потребителей на шинах высшего, среднего и низшего напряжений, руководствуясь таблицей 7[1].

 

Таблица 6.1 – Значения мощностей на одну цепь ЛЭП

Напряжение, кВ	6	10	35	110	220	330
Мощность, МВт	0.5-2	1-3	5-10	15-30	90-150	270-450

 

Резуль­таты расчета количества линий приведем в таблице 6.2 для схем 1 и 2:

 

Таблица 6.2 – Количество радиальных линий ЛЭП, отходящих от подстанций

Номер узла	Рнб на шинах, МВт		Кол-во линий
	СН	НН	СН	НН
2	10	24,0	2	12
3	-	41,0	-	20
4	-	18,0	-	10
5	-	38,0	-	20
6	-	12,0	-	6

 

В соответствии с количеством присоединений из [4, с.456] выбираем типовые схемы распределительных устройств.

В зависимости от требований надежности на стороне высшего напряже­ния подстанции необходимо рассмотреть следующие схемы: блочные схемы с питанием подстанции по отдельной линии, блочные схемы линий, мостиковые схемы, схемы четырехугольника, схему с одной секционированной системой шин, схему с двумя рабочими и обходной системой шин.

На стороне низшего напряжения подстанции обычно принимают: при од­­ном трансформаторе одну несекционированную систему шин, а при двух трансформаторах – схему с двумя секциями шин.

Схемы подстанций для 1 и 2 вариантов расположены на рисунках 6.1, 6.2.

 

 

Таблица 6.3 – Выбранные типы подстанций на стороне ВН, СН и НН для схемы №1

Номер узла	Схема подстанции на стороне высшего напряжения	Схемы распределительных устройств на стороне среднего и низшего напряжений
2	Схема мостика	С одной секционированной системой шин – НН; с одной секционированной системой шин – СН
3	Две несекционированные системы шин с обходной системой	С двумя секционированными системами шин
4	Две несекционированные системы шин с обходной системой	С двумя секционированными системами шин
5	Две несекционированные системы шин с обходной системой	С двумя секционированными системами шин
6	Блочная схема	С одной секционированной системой шин

 

Таблица 6.4 – Выбранные типы подстанций на стороне ВН, СН и НН для схемы №2

Номер узла	Схема подстанции на стороне высшего напряжения	Схемы распределительных устройств на стороне среднего и низшего напряжений
2	Схема мостика	С одной секционированной системой шин – НН; с одной секционированной системой шин – СН
3	Две несекционированные системы шин с обходной системой	С двумя секционированными системами шин
4	Две несекционированные системы шин с обходной системой	С двумя секционированными системами шин
5	Схема мостика	С двумя секционированными системами шин
6	Блочная схема	С одной секционированной системой шин

 

 

Рисунок 6.1 – Однолинейная схема 1

 

 

Рисунок 6.2 – Однолинейная схема 2

7. Технико-экономическое сравнение вариантов

 

Сопоставляемые варианты электрической сети отличаются друг от друга конфигурацией схемы сети, числом цепей, марками и сечениями проводов, протяженностью линий на отдельных участках, типом подстанций в одноимен­ных узлах. У них могут быть различия величин номинальных напряжений, степени надежности электроснабжения, величин напряжений в узлах и т.п. В силу этих обстоятельств у рассматриваемых вариантов будут неодинаковые по­тери мощности и электроэнергии. Для их осуществления потребуются разной величины капитальные затраты. Изменение конфигурации схемы приводит к различиям экологических влияний. Под трассы линий электропередачи и под­станции понадобится отчуждение земель разной степени плодородия. Поэтому в практике проектирования стало допустимым сопоставлять варианты по одному целевому критерию – по приведенным затратам. Предпочтение отдается тому из вариантов, приведенные затраты у кото­рого наименьшие.

Приведенные затраты определяются по следующей формуле:

      (7.1)

где и - стоимость линий и подстанций; E н =0,12- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; - соответственно доли отчислений на амортизацию, текущий ремонт и обслуживания от
стоимости ВЛ;  – соответственно доли отчислений на амортизацию, текущий ремонт и обслуживания от стоимости ПС; D W 0 - потери электроэнергии холостого хода; D W Н - нагрузочные потери электроэнергии; b0 и b Н
- стоимость 1 кВт∙ч потерь электроэнергии холостого хода и нагрузочных потерь.

Стоимость линий:

,                                       (7.2)

где j – индексы номеров линий;

К_оj– удельная стоимость j – ой линии, тыс.руб./км;

l_j – протяжённость j –ой линии.

Стоимость подстанций:

                         (7.3)

где i – индексы номеров понижающих подстанций;

- расчётная стоимость трансформаторов на j-ой подстанции, тыс. руб.

 – стоимость ячейки соответствующего напряжения i-ой подстанции, тыс. у.е.

 – стоимость компенсирующего устройства, тыс. руб.

 – постоянная часть затрат, тыс. руб.

 

Нагрузочные потери электроэнергии и потери холостого хода в схеме.

,                                          (7.4)

где ΔP_нб – нагрузочные потери мощности в режиме наибольших нагрузок (потери на корону не учитываются, поскольку номинальное напряжение сети 110 кВ). Принимаются по данным электрического расчёта режима наибольших нагрузок для каждого из сопоставляемых вариантов.

τ – время наибольших потерь, ч.

 

для линий 5-6 и 4-6

ч,

 

Cтоимость потерь принимаем равной 0,1 у.е./кВт·ч. Удельные укрупненные стоимости возьмем из [3], расчет производим в у.е. Принимаем железобетонные опоры, 2-й район по гололеду

 

Таблица 7.1 – Стоимость трансформаторов для обоих вариантов

Подстанция	Uном,кВ	Sт ном, МВ∙А	Кол-во	Уд. ст-ть, тыс.у.е./шт	Kт, тыс. у.е.
2	110	40	2	117	234
3	110	40	2	109	218
4	110	25	2	84	168
5	110	40	2	109	218
6	110	16	1	63	63
Итого:					901

 

Таблица 7.2 – Капитальные затраты на сооружение линий для схемы 1

Номер ветви схемы	Длина линии, км	Марка провода	Ном.напряжение, кВ	Уд.ст-ть, тыс.у.е./км	Kл, тыс. у.е.
1-3	22,3	АС 240/32	110	14	312,6
1-5	25,4	АС 240/32	110	14	355,7
2-3	22,3	АС 70/11	110	12	268,0
2-в	33,9	АС 150/24	110	11,7	396,4
3-5	21,6	АС 70/11	110	12	258,7
4-5	37,7	АС 70/11	110	12	452,8
4-в	24,6	АС 240/32	110	14	345,0
5-6	30,8	АС 70/11	110	12	369,6
Суммарные капитальные затраты на линии					2758,8

 

Таблица 7.3 – Капитальные затраты на сооружение линий для схемы 2

Номер ветви схемы	Длина линии, км	Марка провода	Ном.напряжение, кВ	Уд.ст-ть, тыс.у.е./км	Kл, тыс. у.е.
1-3	22,3	АС 240/32	110	14	312,6
1-5	25,4	АС 240/32	110	14	355,7
2-3	22,3	АС 70/11	110	12	268,0
2-в	33,9	АС 150/24	110	11,7	396,4
3-4	41,6	АС 70/11	110	12	499,0
4-5	37,7	АС 70/11	110	12	452,8
4-6	23,1	АС 70/11	110	12	277,2
4-в	24,6	АС 240/32	220	14	345,0
Суммарные капитальные затраты на линии					2906,6

 

Для установки примем воздушные выключатели. Согласно [3] стоимость
ячейки 110 кВ с воздушным выключателем составляет 42 тыс. у.е., ячейки
35 кВ с воздушным выключателем – 14 тыс. у.е.

 

Таблица 7.4 – Капитальные затраты на сооружение ячеек 110 кВ, 35 кВ ПС

ПС	Вариант 1			Вариант 2
	Кол-во яч. 110 кВ	Кол-во яч. 35 кВ	Ст-тьяч., тыс. у.е.	Кол-во яч. 110 кВ	Кол-во яч. 35 кВ	Ст-тьяч., тыс. у.е.
1	2	0	84	2	0	84
2	3	5	196	3	5	196
3	7	0	294	7	0	294
4	7	0	294	9	0	378
5	8	0	336	3	0	126
6	1	0	42	1	0	42
7	2	0	84	2	0	84
Сумма	30	5	1330	27	5	1204

 

Стоимость сооружения ЗРУ 10 кВ всех ПС усреднено примем равным 70
тыс. у.е. [3]

Постоянная часть затрат на сооружение ПС 110 кВ по блочной схеме составляет 130 тыс. у.е., по схеме “мостика” – 210 тыс. у.е., со сборными шинами
– 290 тыс. у.е. [3]. Стоимость сооружения подстанции балансирующего узла и узла В не учитываем. Стоимость КУ – 160 и 440 тыс.у.е. для схемы 1 и 2 соответственно [4].

Полные капитальные затраты на сооружение подстанций:

 

 

Капитальные затраты в линии и подстанционное оборудование:

Потери мощности холостого хода в трансформаторах равны:

Нагрузочные потери определим из программы RASTRWin:

Определим приведенные затраты:

Приведенные затраты 2-ого варианта меньше, чем 1-ого варианта.

Следовательно, выбираем 2-ой вариант сети.