74401

ВЫБОР ВАРИАНТА РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С УЧЕТОМ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ТРЕБОВАНИЙ ЭКОЛОГИИ

Доклад

Энергетика

При нормативном подходе опираются на требования к обеспечению надежности электроснабжения излаженные в ПУЭ. К наиболее ответственным электроприемникам I категории отнесены такие перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей повреждение дорогостоящего оборудования массовый брак продукции расстройство сложного технологического процесса нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. К электроприемникам II категории отнесены те перерыв электроснабжения которых приводит...

Русский

2014-12-31

901.5 KB

6 чел.

106 - ВЫБОР ВАРИАНТА РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С УЧЕТОМ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ТРЕБОВАНИЙ ЭКОЛОГИИ

Принципиально известны два подхода к учету надежности электроснабжения при проектировании развития электрической сети: нормативный и экономический. При нормативном подходе опираются на требования к обеспечению надежности электроснабжения, излаженные в ПУЭ [12]. Хотя в этом нормативном документе требования изложены применительно к электроприемникам, их можно распространить и на обобщенных потребителей, представляющих собой некоторую совокупность электроприемников [71]. Например, в качестве обобщенного потребителя может выступать нагрузка, подключенная к шинам 6—10 кВ понижающей подстанции         (110—35)/6—10 кВ. В соответствии с ПУЭ электроприемники разделяются на три категории. К наиболее ответственным электроприемникам I категории отнесены такие, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприемники I категории должны иметь питание от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. При этом перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания от другого источника. Из состава электроприемников I категории  выделена особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы ля жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. Для таких электроприемников должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника, в качестве которого могут быть использованы местные электростанции, аккумуляторные батареи и т. п.

К электроприемникам II категории отнесены те, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроснабжение этих электроприемников рекомендуется обеспечивать от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. При этом для них допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями оперативного персонала. Питание электроприемников данной категории допускается по одной воздушной линии, либо по одной кабельной линии с двумя и более кабелями, либо через один трансформатор, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта в ней или замены повредившегося трансформатора из централизованного резерва за время не более 1 суток.

Остальные электроприемники отнесены к Ш категории. Их электроснабжение может выполняться от одного источника питания, если время для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превышает 1 суток.

Особенности применения такого подхода учета надежности при развитии электрической сети заключаются в следующем. Во-первых, задаваемые требования к надежности могут быть обеспечены различными вариантами. Следовательно, в любых случаях должна решаться задача сравнительной экономической эффективности различных вариантов развития сети с соблюдением требований обеспечения заданной степени надежности. Во-вторых, в большинстве случаев обобщенный потребитель содержит электроприемники, относящиеся к различным категориям и требующие различные степени надежности электроснабжения. В этих условиях приходится ориентироваться на более ответственных потребителей, а менее ответственные потребители автоматически получают повышенную степень надежности по сравнению с требуемой по ПУЭ, что экономически не рационально. В третьих, требования ПУЭ были сформулированы применительно к централизованной экономике, исходя из глобальных народнохозяйственных интересов. Разумеется, в рыночных экономических условиях эти требования должны быть сохранены применительно, по крайней мере, к случаям перерывов электроснабжения, которые приводят к опасности для жизни людей, взрывов, пожаров '• возможно, к другим неблагоприятным последствиям.

Других случаях целесообразно применять экономический подход, использующий понятие экономического ущерба из-за недоотпуска электроэнергии. При централизованной экономике для количественного учета целесообразности резервирования питания потребителей применялось понятие народнохозяйственного ущерба от перерывов электроснабжения. При рыночной экономике это понятие должно претерпеть некоторые изменения. Действительно, в этих условиях на первый план выдвигаются экономические интересы отдельных организации: электроснабжающей (поставщика электроэнергии) и потребляющей электроэнергию. Применительно к электроснабжающей организации экономический ущерб будет проявляться из-за недополучения прибыли по причине недоотпуска электроэнергии вследствие перерывов электроснабжения, штрафных санкций потребителей за недоотпуск электроэнергии, дополнительных затрат на проведение аварийного ремонта повредившихся элементов сети и др. [66]. При этом формула (12.19) чистого дисконтированного дохода для io варианта развития сети примет вид:

(12.30)

где Дt нi - плата потребителя электроснабжающей организации за заявленную им

степень надежности; Уt — ущерб от перерывов электроснабжения.

Тем не менее, в промышленно развитых странах с рыночной экономикой считается приемлемой оценка экономического ущерба, от перерывов электроснабжения, нанесенного обществу.

Определение ущерба опирается на значение удельного ущерба и вероятностной характеристики надежности системы передачи и распределения электроэнергии. По данным литературных источников истинные удельные ущербы в промышленности и торговле в зависимости от страны и условий в секторе потребления составляют на один отказ в питании по мощности от 0,2 до 10 долл/кВт, по электроэнергии 3—50 долл/(кВт-ч) при продолжительности аварийного перерыва питания до 1 ч и 0,5—5,0 долл/(кВт-ч) при времени перерыва 1 сутки. В сельском хозяйстве — ориентировочно 0,55 долл/(кВт-ч).

В [6] для ориентировочной сравнительной оценки вариантов развития сети при полном перерыве электроснабжения в зависимости от структуры нагрузки рекомендуются следующие годовые удельные ущербы (в ценах 1985 года): от аварийных ограничений      α = (5,7—7,6) тыс. руб/(кВттод); от плановых ограничений электроснабжения                     β = (4,4—7,5) тыс. руб/(кВтгод).

В случае использования для сравнения  вариантов  затратного  критерия (12.21) с учетом ущерба получим:

(12.31)

Статический критерий (12.25) приведенных затрат приобретает вид:

Математическое ожидание годового ущерба от недоотпуска энергии потребителям

складывается из двух составляющих:

где УВ – ущерб от  вынужденного простоя в результате, аварий за время восстаношения питания потребителя после аварии; У„ — то же за время проведения плановых ремонтов.

Составляющие ущерба определяются соответственно так:

(12.34)

где КВ, КП - коэффициенты вынужденного простоя при аварии или плановом ремонте,   отн.ед.; Рнб — наибольшая нагрузка потребителя, кВт; εв, εп — коэффициенты ограничений мощности потребителя при аварии или плановом ремонте, отн.ед.; α,β - удельные ущербы от аварийных и плановых ограничений электроснабжения, тыс. руб/(кВттод).

Коэффициенты ограничений мощности

где Рв откл  и Рп еткл — отключаемая часть нагрузки при вынужденных режимах на время устранения аварийных повреждений или плановых ремонтов элементов сети, кВт.

При полном перерыве электроснабжения εв = 1 и εп = 1.

Коэффициенты вынужденного и планового простоя определяются по формулам:

                                              (12.35)

 

                                               (12.36)

где ωВ — параметр потока отказов оборудования, отказ/год; ωП — средняя частота плановых простоев элементов электрических сетей, простой/год; ТВ, ТП — время восстановления повреждения при аварийном (вынужденном) или плановом ремонте элементов сети, год/отказ, год/простой.

Параметры ωВ, ωП, ТВ, ТП, КВ, КП при проектировании принимаются как среднестатистические (табл. 12.4 и 12.5) в зависимости от вида оборудования и класса номинального напряжения. Для линий эти показатели пересчитываются применительно к заданной длине.

Использование вышеуказанных формул определяется структурной схемой электроснабжения потребителей. При проектировании для расчетов ущерба от перерывов электроснабжения может применяться упрощенная структурная схема, состоящая только из таких элементов, как линии электропередачи, трансформаторы и выключатели.

При последовательном соединении n элементов (рис. 12.3, а)

                                                                                 (12.37)

                                                                                 (12.38)

где i= 1,2,3,..., n — порядковый номер элементов сети в последовательной цепочке.

При определении КП полагается, что плановые ремонты элементов, включенных в последовательную цепь, выполняются одновременно.

Поскольку отказ любого элемента сети в последовательной цепочке приводит к полному отключению потребителя, то в этом случае

При параллельном соединении элементов сети (рис. 12.3, б)

Здесь первое слагаемое характеризует наложение отказа одного элемента на отказ другого элемента, а второе слагаемое — наложение отказа одного элемента на плановый ремонт другого элемента. Данная формула является приближенной и дает завышенный результат, так как полагает, что отказы обоих элементов и отказ одного из элементов совпадает во времени начала планового ремонта другого элемента на самом же деле такие совпадения происходят крайне редко. Тем не менее получаемая точность вычисления КВ оказывается достаточной для проектных сравнительных расчетов [71].

При отсутствии ограничений пропускной способности в параллельных цепях, т. е. когда допустимая мощность каждой из цепей больше или равна наибольшей мощности нагрузки,

В противном случае учитывают ограничения потребителей и соответствующий ущерб вычисляется по формуле:

При смешанном соединении элементов сети (параллельно-последовательном) структурная схема питания потребителей и ее надежность оцениваются на основе совместного рассмотрения параллельно-последовательных цепей (рис. 12.4).

Таблица 12.4 Показатели надежности линий электропередачи

Примечание. Параметр ωВ приведен на 100 км, остальные — на одну линию. В числителе дроби — для отключения одной цепи, в знаменателе — двух цепей. Параметры ωВ и ТВ приведены для устойчивых отказов.

Таблица 12.5Показатели надежности элементов подстанций

Примечание, сведения о выключателях приведены для воздушных выключателей.

На рис. 12.4 предполагалось, что параллельные цепи взаимно резервируют друг друга. Поэтому в этих цепях КП1 = КП2 = КП3 = 0 и εП = 0, а коэффициенты вынужденного простоя КВБ = КВ1 –КВ2, КВ7 = КВ3В4 и КВ = КВБ + КВ7 + КВ5.

Отметим особенности составления структурных схем для двухцепных линий электропередачи. Здесь могут иметь место аварии с выходом из строя обеих цепей одновременно (KВ12), взаимное наложение аварий одной цепи на аварию на второй цепи (2КВ1В2), наложение аварии первой цепи на интервал времени планового ремонта второй цепи (КВ1КП2) и наоборот (KВ2KП1). Могут также иметь место ограничения потребителей по пропускной способности каждой из цепей при плановом ремонте второй (КП1, εП1 и КП2П2). Структурная схема двухцепной линии с точки зрения надежности электроснабжения для случая, когда при проведении планового ремонта одной из цепей ограничение потребителей отсутствует (КП1 = КП2 = 0), представлена на рис. 12.5.

Здесь: КВ3 = КВ1В2, КВ = КВ12 + КВ3. Заметим, что при одинаковых цепях двухцепной линии КВ1 = КВ2.

При оценке показателей надежности электроснабжения составляются структурные схемы типа рис. 12.3—12.5 для каждого потребителя и по ним определяется математическое ожидание ущерба от недоотпуска электроэнергии каждому из потребителей. Сумма ущербов отдельных потребителей составит общий ущерб.

При составлении структурных схем для оценки надежности электроснабжения отдельных узлов нагрузки источники питания объединяются в одну точку, и из этой точки прослеживаются все возможные пути подачи электроэнергии рассматриваемому потребителю. Может оказаться, что на некотором участке структурной схемы образуется множество параллельных ветвей (3, 4 и более), взаимно резервирующих друг друга на    100 %. Отключения любого элемента сети на этом Участке не приводят к ограничению мощности потребителя. По этой причине такого рода участки в структурной схеме можно не рассматривать.

Рис.. 12.3. Соединение элементов: а — последовательное 6 — параллельное

Рис. 12.4. Параллельно-последовательное соединение элементов: а — исходная схема;     б, в — ее эквивалентные аналоги

Для учета фактора экологии при сравнительной эффективности различных вариантов развития систем передачи и распределения электроэнергии известны различные подходы [24]. Один из простых приемов количественного учета экологического воздействия ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ в применении эквивалентных километров в зависимости от условий прохождения трассы линии. Так, для усредненных условий Республики Беларусь разработана искусственная шкала, позволяющая переводить реальную длину линии в эквивалентную (табл.12.6). Капитальные затраты в линию с учетом условий прохождения трассы определяются по формуле:

где  К0 — стоимость 1 км линии в редконаселенной местности; L — реальная длина линии; Lэ — коэффициент перевода реальной длины в эквивалентную, принимаемый по табл. 12.6.

Рис. 12.5. Структурная схема двухцепной линии электропередачи а — исходная схема; б, в — ее аналоги

Из табл. 12.6 видно, что линии, проходящие по наиболее ценным местам, оцениваются выше. Так, стоимость линии на территории города с населением свыше 500 тыс. человек должна оцениваться в 8—10 раз выше, чем линия в редконаселенной местности.

Таблица 12.6Искусственная шкала для оценки протяженности линий электропередачи в зависимости от условий прохождения трассы


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3260. Обжиг сырьевой смеси 57.5 KB
  Обжиг сырьевой смеси Для обжига сырьевой смеси как при мокром, так и при сухом способе производства почти исключительно применяют вращающиеся печи. При сухом способе производства иногда используют шахтные печи. Длина современных вращающихся печей пр...
3261. Демократия как политический режим 39.66 KB
  Сущность демократического политического режима В переводе с греческого демократия означает власть народа (demos - народ, cratos - власть). Более развернутое определение демократии, ставшее классическим, было дано американским президентом...
3262. Сущность права 59.76 KB
  Одним из важнейших признаков права является формальная определенность, характеризующая его ясность, недвусмысленность, точность, структурированность, устойчивость во времени и по кругу лиц. Если эти качества не обеспечиваются, то возникает ...
3263. Повышение мотивации труда 121.54 KB
  Результаты изучения моделей мотивации не позволяют с психологической точки зрения четко определить, что же побуждает человека к труду. Изучение человека и его поведения в процессе труда дает только некоторые общие объяснения мотивации, но даже они позволяют разрабатывать прагматические модели мотивации работника на конкретном рабочем месте.
3264. Европейский Союз: особенности формирования, этапы и перспективы развития 74.19 KB
  Закономерным результатом развития международных экономических отношений, а именной международной торговли и международного движения факторов производства, стала экономическая интеграция, являющаяся особым этапом интернационализации хозяйст...
3265. Возникновение планетных систем и земли 96.38 KB
  Согласитесь, сегодня человек, в какой бы самой отдаленной области науки или народного хозяйства он ни работал, должен иметь представления, хотя бы общее, о нашей Солнечной системе, звездах и современных достижениях астрономии. Сравнительное...
3266. Агрессия как социально-психологический феномен 60.36 KB
  Ни одно общество не свободно от таких явлений, как убийство и разрушение. Наше непосредственное окружение полно красноречивых сцен: омерзительная пьяная драка на улице, убийство из ревности, ограбление. Насилие устрашает, повергает в смятен...
3267. Природно-ресурсный потенциал мирового хозяйства 53.74 KB
  Современный этап развития мирового хозяйства отличается всевозрастающими масштабами потребления природных ресурсов, резким усложнением процесса взаимодействия природы и общества, интенсификацией и расширением сферы проявления специфических...
3268. Жизнь и смерть как философская проблема 45.58 KB
  Издревле человек ставил перед собой вопрос, в чем сущность человеческого бытия. Многие философы и мыслители пытались ответить, для чего живет человек, для чего пришел он в этот мир, почему он умирает и что происходит с ним после смерти. Ори...