2020-01-14
572
Требуемая надёжность питания для систем электроснабжения промышленных предприятий может быть обеспечена необходимым количеством генераторов, трансформаторов, секций шин, питающих линий и средствами автоматики.
Рассмотрим надёжность систем электроснабжения ГПП 35/6 на примере выбранной схемы электроснабжения.
Составим блок-схему ГПП (рис.№4) для одной цепи, т.к. все шесть цепей одинаковы.
Рисунок 4. Блок-схема ГПП
1,2,5,6,7,12,13,16,17,18,25,26 – разъединители
3, 4,10,11,15,19,20,23,24,27 – выключатели
8,9 – трансформаторы 35/6
21,22 – трансформаторы 6/0,4
В цепь входят следующие элементы: разъединители, выключатели, трансформаторы 35/6, трансформаторы 6/0,4. Параметры надёжности этих элементов приведены в табл. 16.
Таблица 16. Параметры надёжности элементов цепи
| Оборудование | Ожидаемое число отказов λ, 1/год | Ожидаемое число восстановлений μ, 1/год |
| Трансформатор двухобмоточный, кВ 35 и выше 6-10 | 0,01 0,05 | 90 60 |
| Выключатель | 0,01 | 910 |
| Разъединитель | 0,002 | 590 |
Основные формулы для расчёта надёжности системы электроснабжения:
Вероятность безотказной работы системы электроснабжения:
.
Параметр потока отказа для последовательного соединения, где b – число элементов в системе электроснабжения:
.
Параметр потока восстановления для последовательного соединения:
.
Параметр потока отказа для параллельного соединения:
.
Параметр потока восстановления для параллельного соединения:
.
В результате расчёта надёжности СЭС определяется параметр потока отказа λС и параметр потока восстановления μС, а также:
Среднее время безотказной работы:
.
Среднее время восстановления:
.
Коэффициент готовности:
.
Упростим блок-схему:
Рисунок 5. Упрощённая блок-схема
Рассчитаем параметры потока отказа и восстановления для элемента 28:
1/год
ч/год
Рассчитаем параметры потока отказа и восстановления для элемента 29:
1/год
ч/год
Рассчитаем параметры потока отказа и восстановления для элемента 30:
1/год
ч/год
Рассчитаем параметры потока отказа и восстановления для элемента 31:
1/год
ч/год
Рассчитаем параметры потока отказа и восстановления для элемента 32:
1/год
ч/год
Рассчитаем параметры потока отказа и восстановления для элемента 33:
1/год
ч/год
Преобразуем схему ещё раз:
Рисунок 6. Упрощённая блок-схема
Рассчитаем параметры потока отказа и восстановления для элемента 34:
1/год
ч/год
Рассчитаем параметры потока отказа и восстановления для элемента 35:
1/год
ч/год
Рассчитаем параметры потока отказа и восстановления для элемента 36:
1/год
ч/год
Рассчитаем параметры потока отказа и восстановления для всей системы:
1/год
ч/год
Рассчитаем среднее время безотказной работы:
Рассчитаем среднее время восстановления:
Рассчитаем коэффициент готовности:
Таким образом, вероятность безотказной работы системы электроснабжения определяется:
Таблица 17. Вероятность безотказной работы системы электроснабжения
| 1 год | 2 года | 5 лет | 10 лет | 25 лет | |
|
| 0,9998 | 0,9997 | 0,9992 | 0,9985 | 0,9963 |
Выбранная система отвечает требованиям надёжности.
Технико-экономическое сравнение вариантов схем электроснабжения
Основными экономическими показателями являются капитальные вложения и текущие расходы.
Приведём калькуляции затрат по вариантам схем электроснабжения.
Таблица 18. Калькуляция капитальных затрат по радиальной схеме питания
| Наименование оборудования | Единицы измерения | Цена, тыс. руб. | Количество | Сумма, тыс. руб. | |
| Трансформаторы | ТД-16000/35 | шт | 16 382,00 | 2 | 32 764,00 |
| ТСЗУ-4000/6 | 1 700,60 | 2 | 3 401,20 | ||
| ТМ-2500/6 | 1 300,00 | 4 | 5 200,00 | ||
| ТМ-1600/6 | 832,20 | 6 | 4 993,20 | ||
| БСК УКРМ-6,3/10,5-2250 | шт | 1 642,60 | 2 | 3 285,20 | |
| Провод | АС-95 | км | 38,50 | 13,722 | 528,30 |
| Кабель ААБл | 70 мм2 | км | 293,82 | 8,038 | 2 361,73 |
| 95 мм2 | 356,90 | 13,272 | 4 736,78 | ||
| 150 мм2 | 505,42 | 18,828 | 9 516,05 | ||
| 240 мм2 | 701,89 | 7,374 | 5 175,74 | ||
| Разъединители | 6 кВ РВЗ-10/1000 | шт | 10,00 | 14 | 140,00 |
| 35 кВ РДЗ-35/1000 | 17,00 | 5 | 85,00 | ||
| Выключатели | 6 кВ ВВЭ-10-1000 | шт | 70,00 | 15 | 1 050,00 |
| 35 кВ ВБ/ТЭ-35/630 | шт | 431,00 | 2 | 862,00 | |
| Комплекты МПС РЗиА | шт | 72,00 | 17 | 1 224,00 | |
| Итого: | 75 323,18 | ||||
Таблица 19. Калькуляция капитальных затрат по смешанной схеме питания
| Наименование оборудования | Единицы измерения | Цена, тыс. руб. | Количество | Сумма, тыс. руб. | |
| Трансформаторы | ТД-16000/35 | шт | 16 382,00 | 2 | 32 764,00 |
| ТСЗУ-4000/6 | 1 700,60 | 2 | 3 401,20 | ||
| ТМ-2500/6 | 1 300,00 | 4 | 5 200,00 | ||
| ТМ-1600/6 | 832,20 | 6 | 4 993,20 | ||
| БСК УКРМ-6,3/10,5-2250 | шт | 1 642,60 | 2 | 3 285,20 | |
| Провод | АС-95 | км | 38,50 | 13,722 | 528,30 |
| Кабель ААБл | 95 мм2 | км | 356,90 | 4,502 | 1 606,76 |
| 120 мм2 | 375,23 | 9,968 | 3 740,29 | ||
| Кабель СРБГ | 240 мм2 | км | 1 872,00 | 18,06 | 33 808,32 |
| Разъединители | 6 кВ РВЗ-10/1000 | шт | 10,00 | 8 | 80,00 |
| 35 кВ РДЗ-35/1000 | 17,00 | 5 | 85,00 | ||
| Выключатели | 6 кВ ВВЭ-10-1000 | шт | 70,00 | 9 | 630,00 |
| 35 кВ ВБ/ТЭ-35/630 | шт | 431,00 | 2 | 862,00 | |
| Комплекты МПС РЗиА | шт | 72,00 | 11 | 792,00 | |
| Итого: | 91 776,27 | ||||
Итого затраты на этапе проектирования и внедрения составляют:
по радиальной схеме питания – 75 323,18 тыс. рублей;
по смешанной схеме питания – 91 776,27 тыс. рублей.
Стоимость монтажа и пуско-наладочных работ составляет 30-50% от стоимости оборудования, мы примем равным 30%, тогда капитальные затраты составят:
по радиальной схеме питания – 97 920,14 тыс. рублей;
по смешанной схеме питания – 119 309,16 тыс. рублей.
Годовые затраты на обслуживание составляют 7% от стоимости оборудования:
по радиальной схеме питания – 5 272,62 тыс. рублей;
по смешанной схеме питания – 6 424,34 тыс. рублей.
Таким образом, в данном случае внедрении смешанной схемы питания нецелесообразно, так как капитальные затраты и затраты на обслуживание значительно превосходят затраты при схеме радиального питания.
Заключение
Главная понизительная подстанция является одним из основных звеньев системы электроснабжения промышленного предприятия. Поэтому оптимальное размещение подстанции на территории промышленного предприятия – важный вопрос при построении рациональных схем электроснабжения. При проектировании СЭС предприятий различных отраслей промышленности разрабатываем генеральный план проектируемого объекта и находим центр электрических нагрузок, относительно которого показатели разброса нагрузок наименьшие. Строим картограммы нагрузок для различных вариантов схем электроснабжения.
Правильный, технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов для ГПП имеет существенное значение для рационального построения схемы электроснабжения предприятия, поэтому проектируем двухтрансформаторную ГПП. Питание электроприёмников второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Рассматриваем две схемы электроснабжения: радиальную и смешанную. И делаем сравнительное технико-экономическое обоснование внедрения той, или иной схемы.
По техническим показателям более рациональной схемой питания в данной системе будет применение радиальной схемы электроснабжения, поскольку потребители имеют большой разброс относительно ЦЭН и применение магистралей нецелесообразно, так как это потребует большего количестве кабельных линий.
По экономическим показателям так же выбираем радиальную схему питания, так как она экономически более выгодна, чем схема со смешанным питанием.
Библиографический список
1. Кудрин Борис Иванович. Электроснабжение промышленных предприятий: Учеб. для вузов / Б.И. Кудрин – 2е изд. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005.
2. Поспелов Григорий Ефимович. Электрические системы и сети: Учеб. для вузов / Г.Е. Поспелов, В.Т. Федин, П.В. Лычев; ред. В.Т. Федин. – Минск: Технопринт, 2004
3. А.А. Фёдоров. Л.Е. Старкова. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987.
4. Правила устройства электроустановок. 7е изд. – М.: Энергия, 2003.
5. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
6. Электротехнический справочник: В 4 т. / ред. В.Г. Герасимов. Т.3: Производство передача и распределение электрической энергии. – 8е изд. испр. и доп. – М.: Издательство МЭИ, 2002.
