CC BY
42
К ЗАЩИТЕ ДИССЕРТАЦИЙ
УДК 621.315
МОДЕРНИЗАЦИЯ МЕТОДА ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИНТЕРВАЛОВ ПРИ ВЫБОРЕ СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
А.И. ФЕДОТОВ, А.А. ГЕРКУСОВ
В работе рассмотрен выбор сечений проводов методом экономических интервалов в условиях рыночной экономики, и предложена модернизация данного метода для любых Т.
Методы выбора сечений проводов воздушных линий (ВЛ) электропередачи по экономической плотности тока и экономическим интервалам основаны на сопоставлении вариантов по критерию минимума приведенных затрат и могут быть использованы при рассмотрении вопроса развития межсистемных связей и основной сети, а также других проблем, представляющих межрегиональный или общегосударственный интерес, в частности межсистемных ЛЭП - 220 - 500кВ.
Несмотря на достоинства, применение метода экономической плотности тока для выбора сечений проводов ВЛ обладает рядом недостатков.
Наиболее существенные недостатки, согласно [1], заключаются в следующем:
1. Стандартная шкала сечений проводов прерывиста. При определении сечения по 3эк чаще всего получается величина, лежащая между двумя стандартными значениями. Округление расчётного значения до ближайшего стандартного является в ряде случаев довольно сложной задачей.
2. Выражение для экономической плотности получено в предложении линейной зависимости капитальных вложений в ВЛ от её длины. Линейная зависимость нарушается при переходе к массовому строительству воздушных линий на унифицированных опорах.
3. При определении значений 3эк не учтено влияние на выбор сечений проводов изменений передаваемой мощности с момента ввода линии в эксплуатацию до момента, когда нагрузка достигнет расчетного значения.
4. Методика выбора сечений проводов по экономической плотности тока 3эк требует прогнозирования расчетных нагрузок по ВЛ-220кВ с точностью до 60-100А (при применяемой номенклатуре проводов с интервалом 60-100мм2), что совершенно нереально.
5. Зависимость стоимости линий от сечения проводов принята одинаковой для линий всех номинальных напряжений и опор любой конструкции.
Метод выбора сечений проводов, свободный от указанных выше недостатков, получил название метода экономических интервалов.
Согласно этому методу для воздушных и кабельных линий разных напряжений и исполнений определяются приведённые затраты в зависимости от тока для различных сечений на единицу длины:
© А. И. Федотов, А. А Геркусов
Проблемы энергетики, 2003, № 1-2
где Ко - удельные капиталовложения в линию, тыс. руб./км; Л0 ' удельное активное сопротивление линии, Ом/км; т - время максимума потерь, ч; Ра = 0,028 - ежегодные отчисления от капитальных вложений на их амортизацию. Оценка стоимости электроэнергии в сопоставляемых проектных вариантах по замыкающим затратам Зэн не адекватна новым экономическим отношениям, поэтому в выражении (1) вместо Зэн будем использовать средневзвешенный тариф С = 0,74 руб/кВт.ч.; Ен - коэффициент эффективности капиталовложений, значение которого при фиксированном токе нагрузки не оказывает существенного влияния на величину приведенных затрат. Так, при изменении Ен от 0,1 до 0,5 - величина отклонения затрат З составляет не более 0,6%, что позволяет нам принять в качестве Ен какую-либо усреднённую величину, не противоречащую проведенным в [2] расчётам простого срока окупаемости Ток.п. Принимая, например, Ен =0,34 год-, получаем Ток.п.=1/0,34=2,94 года, что соответствует значениям Ток.п., рассчитанным в [2]. Коэффициент дефлятора (средневзвешенное значение коэффициента пересчета цен 1984 г. к ценам 2002г.) принимаем равным 30.
В качестве одного из примеров построения экономического интервала можно привести результаты расчетов 3( I) по формуле (1) для одноцепной ВЛ-220 кВ, сооружаемой на ж/б опорах в 1— районе гололедности в европейской части СНГ с сечениями 240, 300, 400, 500 мм2 при т=3411ч/год. Результаты расчетов представлены в таблице 1. По полученным в таблице 1 значениям 3 = /(I) строим кривые (рис.1). Аналогичные кривые получены также и для других районов гололёдности, типов опор при варьируемом значении т.
Таблица 1
Экономические показатели электропередачи
N п/п Сечение провода Р, мм2 Удельные капиталовложения К0, тыс.руб./км Расчетный ток линии ІСР.КВ. А Приведенные затраты З, тыс.руб./км
1 2 3 4 5
1 240 492 250 239,269
300 264,883
350 295,153
400 330,081
450 369,666
2 300 519 250 237,373
300 257,780
350 281,899
400 309,727
450 341,267
1 2 3 4 5
3 400 582 250 249,672
300 265,290
350 283,748
400 305,045
450 329,182
500 356,159
4 500 639,6 250 263,769
300 276,264
400 308,068
450 327,378
500 348,959
600 398,937
Для выбора экономически целесообразного сечения провода достаточно отложить на оси абсцисс (рис.1) значение расчетного тока I расч и определить, в
какой из интервалов это значение попадает.
Значение наибольшего расчетного тока линии Iрасч в месте пересечения
кривых определяется из выражения
Зл1 = Зл2 , (2)
где Зл1 и Зл2 - приведенные затраты для сравниваемых смежных сечений, зависящие от тока линии,
1 расч
(Е н + Ра ) • ( К л2 - К л1) • 10 - 3 (3)
(Кл2 - Кл1)
Если выражение ------------- окажется отрицательным, то это означает,
(Л л1 - Л л2)
что кривые Зл1 = /[(I) и Зл2 = /2(I) не пересекаются, то есть одно сечение всегда является более выгодным, чем другое при всех значениях максимального тока нагрузки.
Так как величина и положение экономических интервалов зависит от т, то для выбора сечений проводов рассматриваемым методом необходимо для каждого нового значения т строить новое семейство кривых, что не всегда реально. Так, в справочнике [3] (табл.7.8) даже не указывается, для какого конкретного значения т построены приведенные там экономические интервалы. В связи с этим предлагается для каждого стандартного сечения провода по формуле (3) построить кривые Iрасч = /(т), каждая из которых представит собой границу,
разделяющую области применения проводов смежных сечений (рис.2). Таким образом, для любого т выделяются обобщённые экономические интервалы, расположенные между соответствующими кривыми.
Рис.1. Экономические интервалы для одноцепной ВЛ-220 кВ, сооружаемой на ж/б опорах в 1-ом районе гололедности при т=3411 ч
Рис.2. Границы областей применения сталеалюминиевых проводов различных сечений для одноцепных ВЛ-220кВ, сооружаемых на ж/б опорах в 1-ом районе гололедности
Сравним значения экономической плотности 1эк, полученные в работе [4] по формуле (4), и значения 1опт, полученные в настоящей работе, путем деления начального и конечного значений расчетного тока Iрас в пределах одного экономического интервала на соответствующее ему оптимальное сечение Ропт.
I = ^. (4)
опт /7 у '
1 опт
Так, для т = 3411 ч/год; ин =220кВ; С=0,74р/кВт.ч имеем (табл. 2):
Таблица 2
Экономические плотности тока
1эк, А/мм2, полученное в [2] 1,065
Jonm, А/мм2, полученное по (4) 0,833-1,333
Jm, А/мм2, устанавливаемое ПУЭ 0,9 - 1,1
Выводы
1. Как видно из табл. 2, при современном соотношении тарифа на электроэнергию и удельных капиталовложений в ВЛ оба изложенных подхода к нормированию оптимальной плотности тока дают сходные результаты, близкие к требованиям ПУЭ.
2. Предложенная методика определения экономического сечения проводов, основанная на построении обобщённых экономических интервалов для любого т, позволяет более достоверно выбирать оптимальное сечение проводов ВЛ -220-500кВ. Помимо удобства в работе она может быть использована при любой ценовой политике в области тарифов на электроэнергию.
Summary
In this article the choice of thickness of conductors by methods of economical intervals under the conditions of market economy is offered modification of the method.
Литература
1. Зуев Э.Н. Технико-экономические основы проектирования электрических сетей. МЭИ, 1988.
2. Федотов А.И., Геркусов А.А., Абдуллазянов Э.Ю. Экономические основы выбора сечений проводов и кабелей в рыночных условиях. Проблемы энергетики.- 2001.- №11-12.- С.87 - 100.
3. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. Под ред. С.С. Рокотяна и М.Н. Шапиро.- М.: Энергоатомиздат, 1985.
4. Федотов А.И. Геркусов А.А. Проблема энергосбережения при выборе сечений проводов воздушных линий 110 - 500 кВ. Проблемы энергетики - 2000.-№ 11 - 12.- C. 54 - 61.
