Проектирование районной электрической сети

Проектирование районной электрической сети

Введение

Надежность электроснабжения определяется зависимости от категории потребителей. Для обеспечения надежности питания могут применяться различные системы резервирования. В общем случае требуемая надежность питания для систем электроснабжения промышленных предприятий может быть обеспечена необходимым количеством генераторов, секций шин, трансформаторов, и питающих линий.

Проектирование схем электроснабжения промышленных предприятий всегда начинается с определения электрических нагрузок отдельных узлов потребления электроэнергии (обычно будущих цеховых подстанций и главной понизительной подстанции). Затем решается вопрос о выборе числа и мощности трансформаторов, после чего переходят к определению числа и пропускной способности линий, связывающих узлы нагрузок с источниками питания.

Таким образом, для выбора оптимального варианта системы электроснабжения необходимо решить три взаимосвязанные технико-экономические задачи:

определение надежности рассматриваемых вариантов системы электроснабжения;

определение капитальных затрат и годовых эксплуатационных расходов, соответствующих каждому варианту системы электроснабжения;

оценка убытка потребителя от перерывов электроснабжения в зависимости от надежности питания.

Надежность питания для систем электроснабжения промышленных предприятий зависит от кратности резервирования и может быть определена некоторым количеством параллельно включенных линий, трансформаторов, генераторов и секций шин. При выполнении курсовой работы было установлено, что капитальные затраты на строительство районной электрической сети составляют 55720 тыс. руб., общесетевые расходы составляют 3050,2 тыс. руб./год, цеховые расходы составляют 266,6тыс. руб./год, среднегодовые затраты по передаче и распределению электроэнергии составляют 8484,7 тыс. руб., себестоимость единицы электроэнергии составляет 0,04 руб./кВт∙ч.

Раздел 1. Расчет технико-экономических показателей работы электрической сети 110 кВ

Технические показатели сети.

Протяженность ЛЭП - 85 км.

Установленная мощность трансформаторных подстанций:

ПС1: Sуст - 9, 76 МВА.

ПС2: Sуст - 26, 93 МВА.

ПС3: Sуст - 19, 85 МВА.

Все технические показатели берутся из курсового проекта по “Проектированию электрических сетей”.

Энергетические показатели сети.

Суммарный максимум активной нагрузки потребителей:

Рмах = Рмах1 + Рмах2 + Рмах3 = 8 + 24 + 17 = 49 МВт.

Годовой полезный отпуск электроэнергии сети, МВт∙ч:отп = Рмах1 ∙ Тмах1 + Рмах2 ∙ Тмах2 + Рмах3 ∙ Тмах3 = 8 ∙ 4800 + 24 ∙ 4500 + 17 ∙ 4000 = 214400 МВт∙ч.

Потери в ЛЭП:

∆Рвл = Sмах2/U2 ∙ R0 ∙ l = 56,542/1102 ∙ 0,3 ∙ 85 = 0,007 МВт.

Потери мощности в трансформаторах:

∆Ртр1 = n ∙ ∆Р0 + ∆Рк/n ∙ (S/Sн)2 = 2 ∙ 14 + 58/2 ∙ (9,76/6,83)2 = 87,16 КВт.

∆Ртр2 = ∆Рх + ∆Ркв ∙ (Sнагр в/Sт)2+ ∆Ркс ∙ (Sнагр с/Sт)2+ ∆Ркн ∙ (Sнагр н/Sт)2 = 39 + 17,5 ∙ (26,93/40)2 + 6,5 ∙ (14,29/40)2 + 10,5 ∙ (12,64/40)2 = 48,81 КВт.

∆Ртр3 = ∆Рх + ∆Ркв ∙ (Sнагр в/Sт)2+ ∆Ркс ∙ (Sнагр с/Sт)2+ ∆Ркн ∙ (Sнагр н/Sт)2

Суммарные потери электроэнергии.

Среднегодовые потери энергии в сети складываются из потерь энергии в линии и трансформаторах.

электрический сеть питание

∆W = ∆Wвл + ∆Wтр, МВт∙ч.

∆Wвл = 1125 МВт∙ч.

∆Wтр = ∆Wтр пс1 + ∆Wтр пс2 + ∆Wтр пс3 = 228258 + 159802 + 132027 = 520,1 МВт∙ч.

∆Wcети = ∆Wвл + ∆Wтр = 1125 + 520,1= 1645,1 МВт∙ч.

Максимальная мощность, потребляемая сетью:

Рпот сети = Рмах сети + ∆Рсети = 49 + 0,184 = 49,184 МВт.

Среднегодовое потребление электроэнергии сетью:потр cети = Wотп cети + ∆Wcети = 214400 + 1645,1 = 216045,1 МВт∙ч.

Среднее значение коэффициентов мощности по сети в режиме максимальных нагрузок:

соs  = Рмах cети/Sмах cети = 49/56,54 = 0,87.

КПД сети в режиме максимальных нагрузок:

ŋ мах cети = Рмах cети + Рпотр cети ∙ 100% = 49/49,188 ∙ 100% = 99,6%.

КПД сети средневзвешенное за год:

ŋ ср вз cети = Wотп cети/ Wпотр cети ∙ 100% = 214400/216045,1 ∙ 100% = 99,2%.

Таблица 1 - Показатели производственной мощности электрической сети

Раздел 2. Расчет капитальных вложений в электрическую сеть

К экономическим показателям проектируемой электрической сети относятся капитальные вложения в линии (воздушные, кабельные), в подстанции (ПС) и сети в целом. Их величина и структура зависят от таких факторов как уровень напряжения, передаваемая мощность, конструкция опор и ПС, района расположения.

Капитальные вложения в электрическую сеть (Kcети) складываются из стоимости ЛЭП (Kл) и стоимости ПС (Kпс).

Расчет капитальных вложений в линии.

Капитальные вложения в воздушные ЛЭП (Kвл) определяются по формуле и измеряются в тыс. руб. в = Kвл1 ∙ l1 + Kвл2 ∙ l2 + Kвл3 ∙ l3 + Kвл4 ∙ l4 = 16 ∙ 429 + 26 ∙ 429 + 12 ∙ 429 + 31 ∙ 429 = 36465 тыс. руб.,

где Kвл1 - капитальные вложения в отдельный участок линии сети.вл1 = (Kвл.уд ∙ l1); Kвл.уд - в тыс. руб; l1 - длина ВЛ в км.

На основании расчетных данных определяем средние значения удельных капитальных вложений:ср.уд = Kвл/l = 36465/85 = 429 тыс.руб.

Таблица 2 - Расчет капитальных вложений в линии

Капитальные вложения в подстанции (Kпс) определяются по формуле:пс1 = (Kт + Kвнру + Kннру + Kпост) = 2400 + 1485 + 504 + 210 = 4599 тыс. руб. пс2 = (Kт + Kвнру + Kснру + Kннру + Kпост) = 5664 + 1485 + 380 + 378 + 210 = 8117 тыс. руб. пс3 = (Kт + Kвнру + Kснру + Kннру + Kпост) = 4338 + 1485 + 380 + 126 + 210 = 6539 тыс. руб. пс = 4599 + 8117 + 6539 = 19255 тыс. руб.

(с учетом Kинф = 30).пс.уд = Kпс/ΣSт = 19255/75 = 256,7 тыс. руб./МВА.

Капитальные вложения в электрическую сеть:сети = Kл + Kпс = 36465 + 19255 = 55720 тыс. руб. (с учетом Kинф = 30).

Таблица 3 - Расчет капитальных вложений в ПС

Раздел 3. Расчет численности персонала электрической сети

Расчет численности рабочих по обслуживанию ПС.

Таблица 4 - Расчет численности рабочих по оперативному и техническому обслуживанию ПС

Расчет численности рабочих по ремонту ПС.

Численность ремонтного персонала на ПС определяется по нормированной численности и зависит от уровня напряжения, количества устройств, вида присоединения.

Таблица 5 - Расчет нормативной численности рабочих по ремонту

Расчет численности рабочих по ремонту ВЛ.

Нормативная численность рабочих по ремонту и техническому обслуживанию ВЛ 35 кВ и выше определяется нормативам численности и зависит от уровня напряжения, длины линий, количества цепей на опоре и материала опор.

Таблица 6 - Расчет численности рабочих по ремонту и техническому обслуживанию ВЛ 35 кВ и выше

Примечание: выше указанные коэффициенты (K1; K2; K3) берутся из методического указания.

Уточненный объем численности рабочих на эксплуатацию и объем работ. Рассчитанная нормативная численность рабочих должна быть откорректирована в соответствии с:

условиями эксплуатации, коэффициентом K1 в зависимости от района расположения сети или задается преподавателем,

объемом работ по группам устройств, коэффициент КЗ в зависимости от суммарной расчетной численности рабочих, в данной курсовой работе КЗ принять равным:

) для оперативного персонала - 1,1 2) для ремонтников ПС и литейщиков - 1,11

трудозатратами на проезд, коэффициент K2 в зависимости от среднего расстояния от базы ремонтного персонала до места производства работ в данной курсовой работе: 1) для ремонтников ПС - 1,11 2) для ремонтников ВЛ и КЛ - 1,1

Суммарная численность рабочих.

Суммарная численность всех рабочих ПС:

Чн пс = Чоп пс + Чн рем пс = 3,96 + 1,547 = 5,51 чел.

Чн л = Чвл = 1 чел.

Суммарная нормативная численность рабочих сети:

Чн сети = Чн пс + Чн л = 5,51 + 1 = 6,51 чел.

Принято Чн сети 7 чел.

Расчет численности ИТР, служащих и АУП сети:

Суммарная численность ИТР и служащих сети:

Чн итр = Чн итр пс + Чн итр л = 2 + 1 = 3 чел.

Численность Ауп составляет 78 % от нормативной численности ИТР и служащих ПС, и 86 %от нормативной численности ИТР и служащих линий электропередач, т.е.:

Чн ауп = 0,78 ∙ Чн итр пс + 0,86 ∙ Чн итр л = 0,78 ∙ 2 + 0,86 ∙ 1 = 2,42 чел.

Расчет численности производственных рабочих.

К производственным рабочим относятся рабочие, непосредственно участвующие в технологическом процессе передачи и распределения электроэнергии: весь дежурный персонал ПС, линейный персонал сети, персонал производственных служб сети и районных управлений, лабораторий и т.д.

Чн итр сети = Чн оп пс + 0,15 ∙ Чн л = 4 + 0,15 ∙ 1 = 4,15 чел.

Принято Чн итр сети 4 чел.,

где 0,15 - коэффициент, исключающий ремонтный персонал из общего числа рабочих по техническому обслуживанию и ремонту линий.

Расчет численности промышленно-производственного персонала сети:

К промышленно - производственному персоналу (ППП) сети относятся рабочие функциональных служб, инженерно - технические работники и служащие. Расчет численности ППП сети необходим для расчета оплаты труда по экономическим элементам затрат (смета затрат).

Чппп сети = Чн пс + Чн итр сети = 7 + 4 = 11 чел.

Раздел 4. Расчет себестоимости продукции

Основная заработная плата:

Иозп = Чосп.н.пр сети ∙12 ∙ 15 = 11 ∙ 12 ∙ 15 = 1980 тыс. руб./год.

Дополнительная заработная плата (составляет от 7 до 10 процентов от основной заработной платы):

Ид.зп = 0,1 ∙ 1980 = 198 тыс. руб./год.

Отчисления на социальные нужды определяются в размере 26 % основной и дополнительной заработной платы производственных рабочих:

Исн.отч. = 0,26 ∙ (Иозп + Идзп) = 0,26 ∙ ( 1980 + 198) = 566,28 тыс. руб./год.

Расходы на содержание и эксплуатацию электрооборудования:

Иа вл = (Kвл ∙ 2,4)/100 = (36465 ∙ 2,4)/100 = 875,16 тыс. руб./год.

Иа пс = (Kпс ∙ 6,4)/100 = (19255 ∙ 6,4)/100 = 1232,32 тыс. руб./год.

Иэкс = (Иа вл + Иа пс) ∙ 1,15 = (875,16 + 1232,32) ∙ 1,15 = 2423,602 тыс. руб./год.

Пусковые расходы в данной курсовой работе не учитываются.

Цеховые расходы:

Ицех = j ∙ Изкс = 0,11 ∙ 2423,602 = 266,6 тыс. руб./год.

Общесетевые расходы:

Иобс = Чн ауп ∙ ФОТауп + Y ∙ (Иэкс + Ицех) = 2 ∙ 15 ∙ 12 + 0,03 ∙ (2423,602 + 266,6) = 360 + 2690,2 = 3050,2 тыс. руб./год.

Годовые издержки по передаче и распределению электрической энергии по сети равны сумме всех затрат.

Среднегодовые затраты по передаче и распределению электроэнергии:

Игод сети = Иозп + Идзп + Исн + Иэкс + Ицех + Иобс =

+ 198 + 566,28 + 2423,602 + 266,6 + 3050,2 = 8484,7 тыс. руб./год.

Определение себестоимости единицы энергии, в руб./кВт∙ч:пер.рас. = Игод/Wотп сети = 8484,7/214400 = 0,04 руб./кВт∙ч.

Таблица 7 - Структура себестоимости

Вывод: наибольший удельный вес имеет статья общесетевые расходы (35,949).

Рис. 1

Таблица 8 - Сводная таблица технико-экономических показателей работы оптимального варианта электрической сети

Выводы

В курсовом проекте по «Проектированию районной электрической сети» рассматриваются следующие вопросы:

Выбор оптимальной конфигурации электрической сети и ее расчет в нормальном и послеаварийном режимах работы.

Выбор типа и мощности силовых трансформаторов.

Расчет капиталовложений в электрическую сеть.

Расчет численности персонала по ремонту ВЛ.

Расчет численности персонала по ремонту и обслуживанию ПС.

Расчет численности ИТР, служащих и АУП сети.

Расчет структуры себестоимости.

Определение себестоимости единицы электроэнергии.

Оптимальным вариантом конфигурации электрической сети является простая замкнутая кольцевая схема.

На ПС 1 установлены два двухобмоточных трансформатора, мощностью 10 МВА. На ПС 2 установлены два трехобмоточных трансформатора, мощностью 40 МВА. На ПС 3 установлены два трехобмоточных трансформатора, мощностью 25 МВА. Установка двух трансформаторов на подстанции предполагается для обеспечения надежного питания потребителей во всех режимах работы. Протяженность ЛЭП составляет 85 км. Подстанции получают энергию от источника питания по одноцепной ВЛ выполненной маркой провода АС - 185/29. Конфигурация электрической сети должна обеспечить электроснабжение потребителей 1,2,3 категорий по стандартным показателям качества электроэнергии, а также в соответствии с требованиями надежности и безопасности использования электроэнергии.

Поддержание желаемого напряжения на шинах ПС обеспечивается за счет устройств регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) и переключений ответвлений без возбуждения (ПБВ).

Нормативная численность рабочих по оперативному и техническому обслуживанию ПС составляет 4 чел., по ремонту ПС 2 чел.

Нормативная численность рабочих по ремонту и техническому обслуживанию ВЛ 35 кВ и выше составляет 1 чел, ИТР 3чел, АУП 2 чел, нормативная численность промышленно-производственного персонала сети составляет 11 чел.

Список литературы

1.    Болдарев В.М. и др., Экономика, организация и планирование на АЭС. М.: Энергомиздат. 1988 г.

2.       В.А. Боровиков, В.К. Косарев, Г.А. Ходот Электрические сети энергетических систем.

.        Горфинкель В.Я., Купряков Е.М. Экономика предприятия. М.: ЮНИТИ, 1996 г.

.        Котлер Филипп. Основы маркетинга. М.: Прогресс, 1993 г.

.        Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций 1989 г.

.        О.С. Виханский. “Стратегическое управление”, Издательство московского Университета.

.        Проектирование электрической части станций и подстанций: Учеб. пособие для вузов Ю.Б. Гук, В.В. Кантан, С.С. Петрова Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985 г. - 312 с.

.        Устатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. 2-е изд., М.: Издательство стандартов, 1992 г. -316 с.

.        Чечевицина Л.Н. Микроэкономика. Ростов на Дону: изд. Феникс 2003 г.

.        Методические указания по выполнению курсовой работы по экономике, СЭК.