РАСЧЕТЫ ПРИВЕДЕННЫХ ЗАТРАТ И ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ВАРИАНТЕ СИСТЕМЫ
Приведенные затраты на вариант системы
Приведенные затраты на / -й вариант системы состоят из сумм затрат на подстанции Ош,контактную сеть DKC/, питающие ЛЭП DHK1 и первичные линии DBK/. Капитальные вложения на элементы системы определяют на основе сметно-финансовых расчетов. В расчетах данного порядка капитальные вложения на j-ю подстанцию и все N в |-м варианте
где Коп- доля капвложений, не зависящая от мощности подстанции, руб.; Цр- затраты на 1 кВт установленной мощности, руб./кВт; Р —
установленная мощность агрегатов подстанций, кВт.
Если в варианте системы протяженности контактных и усиливающих проводов /кп и /уп, кабельных низковольтных и высоковольтных
ЛЭП /нк и /вк, то капитальные вложения на контактную сеть и линии
Здесь К'кп, К'уп , К'ш, К'вк - капитальные вложения на единицу длины проводов и линий, определяемые по общей формуле
где К'0л(П) - доля капитальных вложений, не зависящая от сечений линий и проводов, руб./км; Ц - цена материала, руб./мм2 км (руб./дм3); 5Л(П) - суммарное сечение жил кабелей или проводов, мм2.
Общие суммарные капитальные вложения в данном варианте
Эксплутационные затраты по каждому элементу включают следующие составляющие: Cq = qK - ежегодные амортизационные отчисления; Срс- годовые затраты на ремонты (кроме капитальных) и содержание устройств; Сэ- затраты на оплату потерь электроэнергии в элементах. Доля амортизационных отчислений q устанавливается нормативами и, например, в настоящее время составляет для подстанций qn =0,065 , для кабельных линий qK =0,030, для контактной сети трамвая qKC =0,078 и троллейбуса - 0,085.
Затраты на ремонт и содержание устройств в вариантах обычно отличаются незначительно, а поэтому последние можно нс рассматривать. Потери электрической энергии определяются по элементам и для системы в целом.
Тариф на оплату потерь энергии принимается единым для всех элементов. Следует наряду с потерями активной энергии учитывать также затраты, связанные с наличием в системе реактивных мощностей. Суммарные затраты на оплату потерь электроэнергии в /-м варианте системы:
где s- соответствующий элемент системы (подстанция, контактная сеть и т.д.).
где Цэ- тариф на потерянную электроэнергию, руб./кВт ч; APs- средняя мощность потерь в s -м элементе системы, кВт; Trs — число часов потерь энергии в год для s -го элемента.
Полная формула приведенных затрат на вариант системы, представляющая собой целевую функцию, с учетом всех элементов получит вид
Задача проектирования системы заключается в отыскании минимума этой целевой функции. При подстановке в (6.12) выражений, связывающих капитальные вложения и потери энергии с электрическими величинами, можно получить аналитическую формулу для приведенных затрат.
Потери мощности в тяговых подстанциях определяются числом и параметрами выпрямительных агрегатов. Мгновенные потери мощности в агрегате при токе Id
где А = /?т + /?'— коэффициент, определяемый суммой активных сопротивлений трансформатора Rr и выпрямителя R'B; В - коэффициент, зависящий от пороговых напряжений и числа вентилей в вентильном плече; С = РХ+ Рсп - коэффициент, равный сумме мощностей холостого хода трансформатора (Рх = Р^ ) и собственных нужд выпрямителя Рсн . Активное сопротивление трансформатора
где Рк— мощность потерь в обмотках трансформатора при номинальной нагрузке; Idm - номинальный ток трансформатора по стороне выпрямленного тока.
Данные Рх, Рк, Idm содержатся в паспорте трансформатора. Для оценок коэффициента «В» и сопротивления /?' рассмотрим потери мощности в выпрямителе. При групповом соединении вентилей в плече пороговое напряжение будет определяться их последовательно включенным числом р, а усредненное динамическое сопротивление
числом параллельных ветвей щ . Если принять импульс тока /п через вентильное плечо прямоугольным, то потери напряжения в нем
где U0i /?д- пороговое напряжение и динамическое сопротивление одного вентиля, задаваемое его паспортом.
Эти же потери напряжения через полный ток выпрямителя
где Ксхм - коэффициент схемы выпрямления мгновенный (Ксхм = 1 в трехфазной мостовой и каскадной схемах и Ксхм = 2 в схеме две обратные звезды с уравнительным реактором).
Если в выпрямителе q вентильных плеч, то потери мощности в нем
где р - продолжительность тока /п через вентильное плечо.
Среднее значение тока /п за период 2п
Отношение 2^/ = называют коэффициентом скважности, а
произведение КСХМКС = Ксхв - коэффициент схемы. После операции интегрирования над (6.17) с учетом (6.18) и (6.16) получим
Для выпрямительных агрегатов подстанций с/ = 6, р = 120° эл, Кс = 3, Ксхв = 3 у трехфазной мостовой схемы и АГСХВ = 6 у схемы две обратные звезды с уравнительным реактором. С учетом этих параметров потери мощности в выпрямителе со схемой две обратные звезды с уравнительным реактором
а в случае трехфазной мостовой схемы
На основании (6.19) и (6.14) коэффициенты в общем уравнении потерь мощности (6.15) выражаются формулами
Если считать, что на подстанции N постоянно включенных агрегатов, то при среднем /по и эффективном /пэ = 1поКэп токах за некоторый период средние потери мощности
Объективными условиями эксплуатации подстанций является регулирование их мощности в связи с нагрузкой. Это регулирование следует осуществлять так, чтобы обеспечивался минимум потерь энергии. Уставку по току на включение очередного агрегата можно найти из условия равенства потерь в / и / + 1 агрегатах, т.е. APdl - А/^(/+1). Если
ток подстанции равен уставке 1ц+у, то потери мощности в / и / +1 агрегатах
Приравняв правые части этих уравнений, получим формулу для расчета установок регулирования мощности
где /-текущее число агрегатов, 1,2,... .
Среднюю реактивную мощность, протекающую в первичной сети, при постоянно включенных N агрегатах можно найти по формуле [6.25]
„ V6t/,(i+t/K)
где S =-—-—--параметр, связанный с индуктивными сопро-
^схм (SK + *$нт )
тивлсниями в цепи вентильного плеча и схемой выпрямления;
QKX =^5„т-реактивная мощность холостого хода трансформатора;
UK, /х% - напряжение короткого замыкания и ток холостого хода, задаваемые паспортом трансформатора; SK , Sm - мощность короткого замыкания на шинах высокого напряжения и номинальная мощность трансформатора выпрямительного агрегата.
Приведенные потери мощности на подстанции
где К р- экономический коэффициент реактивной мощности,
кВт/кВАр. Оценка потерь мощности в первичных линиях и контактнорельсовой сети дана выше.
В питающих линиях потери мощности
Оценку потерь мощности в элементах системы следует выполнять для режима нагрузок в средние сутки года. Затраты на покрытие потерь энергии для района питания одной подстанции при одинаковом времени потерь можно представлять в развернутом виде выражением
где АРт, АРЛ - потери мощности в силовом трансформаторе питающего центра и первичной линии; m , к - числа питающих линий и секций контактной сети, относящиеся к данной подстанции.
