Целью технико-экономических расчётов является определение оптимального варианта схемы, параметров электросети и её элементов. Для систем электроснабжения промышленных предприятий характерна много вариантность решений задач, которая обусловлена широкой взаимозаменяемостью технических решений.
При технико-экономических расчётах систем промышленного электроснабжения соблюдают следующие условия сопоставимости вариантов:
– технические, при которых сравнивают только взаимозаменяемые варианты при оптимальных режимах работы и оптимальных параметров, характеризующих каждый рассматриваемый вариант;
– экономические, при которых расчёт сравниваемых вариантов ведут применительно к одинаковому уровню цен и одинаковой достижимости принятых уровней развития техники с учётом одних и тех же экономических показателей, характеризующий каждый рассматриваемый вариант.
Каждый рассматриваемый вариант должен соответствовать требованиям, предъявляемым к системе промышленного электроснабжения соответствующими директивными материалами, отраслевыми инструкциями и ПУЭ.
В технико-экономических расчётах используют укрупненные показатели стоимости (УПС) элементов системы электроснабжения, а так же УПС сооружения подстанций в целом.
В соответствии с существующей методикой технико-экономических расчётов в качестве основного метода оценки рекомендуется метод срока окупаемости. В этом случае показателями являются капитальные вложения (затраты) и ежегодные (текущие) эксплуатационные расходы. Экономические (стоимостные) показатели в большинстве случаев являются решающими при технико-экономических расчётах. Однако, если рассматриваемые варианты равноценны в отношении стоимостных показателей, предпочтение отдают варианту с лучшими техническими показателями.
При рассмотрении трёх и более вариантов критерием экономичности является минимум приведённых затрат, тыс. руб./год, З = рн × К + Сэ,
где рн - нормативный коэффициент экономической эффективности, равный 0,15; К – капитальные единовременные вложения, тыс. руб./год (в общем случае состоят из капитальных затрат на сооружение линий Кл, установку коммутационной аппаратуры Кв и установку силовых трансформаторов Кт); Сэ – ежегодные эксплутационные расходы тыс. руб./год; Сэ = Сп + Са, где Сп – стоимость потери электроэнергии, тыс. руб./год, Сп– стоимость потерь, тыс. руб./год.
Экономическая эффективность каждого из вариантов определяется по годовым расчетным затратам из выражения: З = рн × К + Сэ,
где рн = 0,15- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, соответствующих сроку окупаемости, равному 6 лет, о.е./год.
Капитальные затраты на сооружение системы электроснабжения в общем случае определяются из выражения: К = Кл + Кт + Кв ,
где: Кл – капитальные затраты на сооружение линий;
Кв – капитальные затраты на установку выключателей;
Кт – капитальные затраты на установкусиловых трансформаторов.
Годовые эксплуатационные расходы на систему электроснабжения определяются из выражения: Сэ = Сп + Са,
где Сп – стоимость годовых расходов на оплату потерь электроэнергии в элементах системы электроснабжения;
Са – стоимость годовых расходов на амортизацию и отчисления. Са = φ × К,
где φ – для линий – 3 %; для трансформаторов – 6,3 %, электрических аппаратов – 6,0 %.
Са = Сал + Сат + Са.эа, Сп = Сп. т +Сп. л,
где Сп.л = ΔЭ × Со; Со – стоимость электроэнергии – 8 руб./кВт × ч по условию;
ΔЭ = ΔРл × Тг;
ΔРл – полные потери в линии; ΔРл = ΔРн × L × К2з;
ΔРн – потери в 1 км линии;
Технико-экономический расчет кабельной линии покажем на примере линии: Л1 ГПП - ТП- 1 (вариант №1).
Кабель марки ААШв 3 x 70 мм
L = 0,06 км, стоимость 1 км кабеля: Кл = 2380руб.
Стоимость кабельной линии Л1
Сл = n * l * Кл = 2 * 0,06 * 2380 = 285,6 руб.
Определение эксплуатационных расходов на кабельные линии:
Коэффициент загрузки кабельной линии:
Кз = Iрн. / Iдоп. = 0,34
Потери в одном кабеле при полной нагрузке:
∆Pн = 44 кВт/км.
∆Pл = n * l * ∆Pн * К2 = 2 * 0,06 * 44 * 0,342 = 0,61 кВт.
Потери электроэнергии в линии:
∆Эл = ∆Pл * Тг = 0,61 * 4400 = 2684 кВт·ч,
где Тг = 4400 ч/год.
Стоимость потерь электроэнергии:
Сп = Со * ∆Эл = 8 * 2684 = 21472 руб./кВт∙ч.
где Со = 8 руб./кВт∙ч.
Амортизационные расходы на кабельную линию:
Са – стоимость годовых расходов на амортизацию и отчисления.
Са = φ × К, (коэффициент × затраты)
Сал = φл * ∆Эл = 0,03 * 2684 = 80,52 руб.
где φл = 3,0 % – для кабельных линий.
Сэ = Сп + Са = 21472 + 80,52 = 21552,52 руб.
З = рн × К + Сэ,
Где К = Сл
З = 0,15 * Сл + Сэ =(0,15*285,6 + 21552,52) /1000 = 21,60 тыс. руб
Результаты остальных расчетов сведем в таблицы Таблица 9.1.
Технико-экономический расчет трансформаторов производят по определению потерь в трансформаторах и их стоимости
Расчет капитальных затрат на выключатели и трансформаторы рассмотрим на примере ТП- 2 (вариант №1). 2 × ТМ-250 полная стоимость трансформаторов (с учетом стоимости оборудования, монтажных работ и строительной части):
КТ = 1000 руб.
Расчет ведется по формулам:
Активные и реактивные потери в трансформаторе:
где ΔРТ, ΔРКЗ, IXX, UКЗ – табличные данные из справочника.
Данные трансформатора ТМ-250/0,4
ΔРxx = 1,05 кВт, ΔРкз= 4,2 кВт, Iхх = 3,68 %, Uкз = 4,7 %
Активные и реактивные потери в трансформаторе:
1,05 + 4,2 * 0,662 = 2,88 кВт,
14,32 кВAр.
З = К × Рн + Сэ = 1000 × 0,15 + 241887 = 242,04 тыс. руб.,
Рн = 1 / 5 лет = 0,15
К = 1000 руб. - двухтрансформаторная подстанция.
Сэ = Са + Сп = 63 + 241824 = 241887 руб.,
Са = φ × К = 0,063 × 1000 = 63 руб., φ = 6,3 % - амортизация.
Сп = Со × ΔЭ = 8 × 30228 = 241824 руб., Со = 8 руб. / кВт × ч,
ΔЭ = ΔР × Т = 6,87 × 4400 = 30228 кВт × ч,
Т = 4400 ч/год - Трехсменный график работы предприятия.
ΔР ×N = (ΔР'х + ΔР'к × Кз2) × 2 = (1,6 + 4,21 × 0,662 ) × 2 = 6,87 кВт,
ΔР'х = ΔРх + Кип × ΔQх = 1,05 + 0,06 × 9,2 = 1,6 кВт, Кип = 0,06.
ΔQх = Sн × Iхх / 100 = 250 × 3,68 / 100 = 9,2 кВAр,
ΔР'к = ΔРк + Кип × ΔQ'к = 4,2 + 0,06 × 0,2 = 4,21 кВт,
ΔQ'к = ΔРк × Uк / 100 = 4,2 × 4,7 / 100 = 0,2 кВAр.
По другим трансформаторным подстанциям расчет представлен в таблицах № 9.2
На линии Л1 установлены два выключателя, так как длина линии 60 метра.
Выключатели типа ВВЭ-10-20/630УЗ,
стоимость одного выключателя. КВ = 1850 руб.
Са = φ × К = 3,7 * 0,06 = 0,22
З = рн × К + Сэ = 0,15 * 3,7 + 0,22 = 3,73 тыс. руб.
Результаты расчетов стоимости по выключателям сведены в таблицы 9.3.
Технико-экономическое сравнение вариантов
Рассмотрим на примере варианта №1, результаты расчета других вариантов покажем ниже в виде таблицы.
Суммарные затраты по электрической схеме варианта:
ΣЗ = ΣЗлин + ΣЗтр-р + ΣЗвыкл =289,1 + 1454,57 + 7,436 = 1751,106 тыс. руб.
Таблица 9.4. Технико-экономическое сравнение вариантов
| № вар. | Злин, тыс. руб. | Зт, тыс. руб. | Звыкл, тыс. руб. | З, тыс. руб. | |
| 289,1 | 1454,57 | 7,4 | 1751,11 | ||
| 242,79 | 1602,44 | 7,4 | 1852,67 | ||
| 172,5 | 1782,7 | 7,4 | 1962,6 |
Из таблицы, при сравнении полученных результатов, видно, что вариант № 1 имеет наименьшие затраты. Выбранная схема на 211,47 тыс. руб. дешевле варианта № 3, что составляет 10,78 %. и на 101,56 тыс. руб. дешевле варианта № 2 на 5,48 %.
Из технико-экономического сравнения вариантов видно, что рассчитанная схема № 1 имеет минимальные затраты. Принимаем ее в качестве основной.