Анализ и обоснование схем электрической сети
На первом эт 
апе сравнение производим по упрощенным показателям, анализируя длины трасс. Суммарный момент активной мощности, определяемый по формуле:
где P1, P2, и т.д. – мощности, передаваемые по линии, МВ∙А;
l – длина участка сети, км.
В качестве примера рассчитаем суммарный момент активной мощности для участка сети ИП–а варианта 1:
Аналогичным образом рассчитываем суммарный момент активной мощности для каждой подстанции всех вариантов.
Длины трасс и цепей находим, используя рисунки вариантов электрификации района. Для участка сети ИП–а варианта 1:
Таким образом рассчитываем выше указанные параметры для всех вариантов, и заносим результаты в таблицу 5.
Таблица 5 – Упрощенные показатели рассматриваемых схем
| Вариант | Подстанция | Длина трассы, км | Длина цепей, км | Суммарный момент мощности (ΣPL), МВт·км | Примечание |
| ИП - а | |||||
| а - б | |||||
| б - в | |||||
| б - г | |||||
| г - д | |||||
| ИП - б | |||||
| б - а | |||||
| б - г | |||||
| г - в | |||||
| г - д | |||||
| ИП - б | |||||
| б - а | |||||
| б - в | |||||
| в - г | |||||
| г - д | |||||
| ИП - а | |||||
| а - б | |||||
| б - в | |||||
| б - г | |||||
| г - д | |||||
| ИП - б | |||||
| б - а | |||||
| б - г | |||||
| г - в | |||||
| г - д |
Согласно расчета, получаем, что варианты схем 3, 4, 5 однотипны и практически в равной степени удовлетворяют таким показателям как, надежность, гибкость, удобство перспективного раз 
вития и эксплуатация сети, качество электроэнергии, то для дальнейшего технико-экономического расчета и сравнения выбираем варианты 3, 4 и 5, как наиболее выгодные по показателям таблицы 5.
5 Технико–экономическое сравнение вариантов
Сравнение рассматриваемых вариантов проводится в два этапа. На 1-ом этапе для каждого варианта определяем сечения проводов ЛЭП. На 2-ом этапе варианты сравниваются по минимуму приведенных затрат. Однако, с целью упрощения дальнейших расчетов, экономическое сравнение вариантов следует провести первым. Хотя его результаты и будут относительными, но вполне достаточными для выбора наиболее оптимального варианта.
Из отобранных по результатам предварительного анализа трех вариантов необходимо выбрать наиболее выгодный вариант. Условием оптимальности является:
,
где З – приведенные затраты.
При сооружении всей сети в течение одного года и одинаковой степени надежности, приведенные затраты каждого варианта определяются по формуле 2-2 [5]:
где К - единовременные капитальные вложения в данный вариант сети, тыс. руб.
И - ежегодные эксплутационные расходы, тыс. руб.
Рн - нормативный коэффициент, Рн=0,15.
Определяем теперь величину капитальных затрат на оборудование подстанций, используя данные о стоимости из приложений [4, с. 320], которые выписаны и сведены для наглядности в таблицы. Предварительно выбираем схемы подстанций, используемых в наших вариантах, которые представлены на рисунках 7, 8, 9, 10, 11 и 12. Окончательные варианты подстанций со всем установленным оборудованием представлены в приложениях А, Б, В, Г и Д.
Рисунок 7 – Структурные схемы питания подстанций
Рисунок 8 – Конфигурация сети для варианта 3
 |
Рисунок 9 – Конфигурации сети для варианта 4
Рисунок 10 – Конфигурации сети для варианта 5
 |
Рисунок 11 – Схема подстанции с трех- Рисунок 12 – Схема подстанции с обмоточным трансформатором двухобмоточным трансформатором
Для определения величины капитальных затрат на электрооборудование подстанций необходимо его выбрать, предварительно посчитав токи на линиях.
.
Причем Cos φ по высокой стороне принимается от предыдущей подстанции, а на средней и низкой сторонах Cos φ формируется самой подстанцией.
Рассчитаем в качестве примера токи на подстанции Б варианта 3.
По высокой стороне: 
.
По средней обмотке: 
.
По низкой стороне: 
.
Аналогичный расчет проводится для всех оставшихся вариантов. Результаты заносятся в таблицу 6.
Таблица 6 – Передаваемые по линиям токи
 |
| Вариант | Подстанция | Конфигурация | Протекающий ток, А при номинальном напряжении, кВ | Шины | Примечание | |||
| А | I | — | — | Ток протекает по одной цепи | ||||
| Б | — | + | ||||||
| В | — | — | ||||||
| Г | — | — | + | |||||
| Д | — | — | ||||||
| А | I | — | — | |||||
| Б | — | + | ||||||
| В | — | — | ||||||
| Г | — | + | ||||||
| Д | — | — | ||||||
| А | II | — | — | |||||
| Б | — | + | ||||||
| В | — | — | ||||||
| Г | — | — | + | |||||
| Д | — | — | ||||||
| А | I | — | — | |||||
| Б | — | |||||||
| В | — | |||||||
| Г | — | — | ||||||
| Д | — | — | ||||||
| А | II | — | — | |||||
| Б | — | + | ||||||
| В | — | — | ||||||
| Г | — | — | ||||||
| Д | — | — |
В соответствии с приложением А подбираем оборудование подстанций.
На подстанции А будут установлены (см. таблицу 7):
| Тип оборудования, установленного на подстанции | Количество, шт. | Стоимость в тыс. руб. | |
| 220 кВ | 10 кВ | ||
| Разъединитель РНД-220Т/1500 | 0,780 | - | |
| Заземлитель ЗОН-220М-I | 0,030 | - | |
| Отделитель ОД-220М/630 | 0,095 | - | |
| Короткозамыкатель КЗ-220М | 0,095 | - | |
| Трансформатор напряжения НКФ-220-58 | 0,920 | - | |
| Разрядник РВС-220 | 0,300 | - | |
| Трансформатор тока ТФНД-220-I/600 | 1,600 | - | |
| Разъединитель РНД-220Т/800 | 0,640 | - | |
| Заземлитель ЗОН-220М-I | 0,030 | - | |
| Секционный выключатель ВМПЭ-10-3200-31,5 | - | 1,000 | |
| Трансформатор тока ТПШЛ-10/2000 | - | 0,044 | |
| Разъединитель РВР-III-10/2000 | - | 0,080 | |
| Заземлитель ЗР-10УЗ | - | 0,020 | |
| Выключатель ВМГ-10-1000-20УЗ | - | 0,280 | |
| Трансформатор тока ТПОЛ-10/1000 | - | 0,0195 | |
| Разъединитель РВ-10/1000 | - | 0,036 | |
| Выключатель У-220-1000-25У1 | 25,000 | - | |
| Трансформатор ТДГ-30,1/230/11 | 45,000 |
Определяем стоимость оборудования для подстанции А:
На подстанции Б будут установлены (см. таблицу 8):
| Тип оборудования, установленного на подстанции | Кол-во, шт. | Стоимость в тыс. руб. | ||
| 220 кВ | 110 кВ | 10 кВ | ||
| Разъединитель РНД-220Т/1500 | 0,780 | - | - | |
| Заземлитель ЗОН-220М-I | 0,030 | - | - | |
| Отделитель ОД-220М/630 | 0,095 | - | - | |
| Короткозамыкатель КЗ-220М | 0,095 | - | - | |
| Трансформатор напряжения НКФ-220-58 | 0,920 | - | - | |
| Разрядник РВС-220 | 0,300 | - | - | |
| Трансформатор тока ТФНД-220-I/600 | 1,600 | - | - | |
| Разъединитель РНД-220Т/800 | 0,640 | - | - | |
| Заземлитель ЗОН-220М-I | 0,030 | - | - | |
| Сборные шины | - | 51,230 | - | |
| Трансформатор тока ТФНД-110М/600 | - | 0,470 | - | |
| Выключатель МКП-110М-630-20 | - | 8,000 | - | |
| Разъединитель РОН-110Т/630 | - | 0,400 | - | |
| Заземлитель ЗОН-110М-I | - | 0,025 | - | |
| Секционный выключатель ВМПЭ-10-3200-31,5 | - | - | 1,000 | |
| Трансформатор тока ТПШЛ-10/3000 | - | - | 0,044 | |
| Разъединитель РВК-10/3000 | - | - | 0,038 | |
| Заземлитель ЗР-10УЗ | - | - | 0,020 | |
| Выключатель ВМГ-10-1000-20УЗ | - | - | 0,280 | |
| Трансформатор тока ТПОЛ-10/1000 | - | - | 0,0195 | |
| Разъединитель РВ-10/1000 | - | - | 0,036 | |
| Заземлитель ЗР-10УЗ | - | - | 0,020 | |
| Трансформатор 2×ТДЦТГА-180/242/121/10,5 | 55,000 |
Определяем стоимость оборудования для подстанции Б:
На подстанции В будут установлены (см. таблицу 9):
| Тип оборудования, установленного на подстанции | Количество, шт. | Стоимость в тыс. руб. | |
| 110 кВ | 35 кВ | ||
| Разъединитель РОН-110Т/630 | 0,400 | - | |
| Заземлитель ЗОН-110М-I/400 | 0,025 | - | |
| Выключатель МКП-110М-630-20 | 8,000 | - | |
| Трансформатор напряжения НКФ-110-57 | 0,440 | - | |
| Разрядник РВС-110 | 0,130 | - | |
| Разъединитель РОН-110/630 | 0,400 | - | |
| Заземлитель ЗОН-110М-I/400 | 0,025 | - | |
| Трансформатор тока ТФНД-110М/600 | 0,470 | - | |
| Выключатель С-35М-630-10У1 | - | 1,400 | |
| Разъединитель РВ-35/630 | - | 0,072 | |
| Заземлитель ЗР-35УЗ | - | 0,020 | |
| Трансформатор тока ТПОЛ-35/600 | - | 0,147 | |
| Секционный выключатель У-35-2000-40 | - | 3,900 | |
| Разъединитель РНД-35/2000У1 | - | 0,110 | |
| Заземлитель ЗР-35УЗ | - | 0,020 | |
| Трансформатор тока ТФНД-35М/2000 | - | 0,245 | |
| Трансформатор ТДЦН-63/115/38,5 | 91,000 |
Определяем стоимость оборудования для подстанции В:
На подстанции Г будут установлены (см. таблицу 10):
| Тип оборудования, установленного на подстанции | Количество, шт. | Стоимость в тыс. руб. | |
| 110 кВ | 10 кВ | ||
| Разъединитель РОН-110Т/1000 | 0,420 | - | |
| Заземлитель ЗОН-110М-I | 0,025 | - | |
| Отделитель ОД-110М/630 | 0,095 | - | |
| Короткозамыкатель КЗ-110М | 0,095 | - | |
| Трансформатор напряжения НКФ-110-57 | 0,440 | - | |
| Разрядник РВС-110 | 0,130 | - | |
| Разъединитель РОН-110Т/630 | 0,400 | - | |
| Заземлитель ЗОН-110М-I | 0,025 | - | |
| Трансформатор тока ТФНД-110М/600 | 0,470 | - | |
| Сборные шины | 52,090 | - | |
| Секционный выключатель ВМПЭ-10-3200-31,5 | - | 1,000 | |
| Трансформатор тока ТПШЛ-10/2000 | - | 0,044 | |
| Разъединитель РВР-III-10/2000 | - | 0,080 | |
| Заземлитель ЗР-10УЗ | - | 0,020 | |
| Выключатель ВМГ-10-1000-20УЗ | - | 0,280 | |
| Трансформатор тока ТПОЛ-10/1000 | - | 0,0195 | |
| Разъединитель РВ-10/1000 | - | 0,036 | |
| Трансформатор ТДЦ-25/115/10,5 | 58,300 |
Определяем стоимость оборудования для подстанции Г:
На подстанции Д будут установлены (см. таблицу 11):
| Тип оборудования, установленного на подстанции | Количество, шт. | Стоимость в тыс. руб. | |
| 110 кВ | 35 кВ | ||
| Разъединитель РОН-110Т/630 | 0,400 | - | |
| Заземлитель ЗОН-110М-I/400 | 0,025 | - | |
| Выключатель МКП-110М-630-20 | 8,000 | - | |
| Трансформатор напряжения НКФ-110-57 | 0,440 | - | |
| Разрядник РВС-110 | 0,130 | - | |
| Разъединитель РОН-110/630 | 0,400 | - | |
| Заземлитель ЗОН-110М-I/400 | 0,025 | - | |
| Трансформатор тока ТФНД-110М/600 | 0,470 | - | |
| Выключатель МКП-35-1000-25 | - | 1,800 | |
| Разъединитель РВ-35/1000УЗ | - | 0,093 | |
| Заземлитель ЗР-35УЗ | - | 0,020 | |
| Трансформатор тока ТПОЛ-35/1000 | - | 0,150 | |
| Секционный выключатель У-35-2000-40 | - | 3,900 | |
| Разъединитель РНД-35/2000У1 | - | 0,110 | |
| Заземлитель ЗР-35УЗ | - | 0,020 | |
| Трансформатор тока ТФНД-35М/2000 | - | 0,245 | |
| Трансформатор ТДЦН-80/121/38,5 | 104,000 |
Определяем стоимость оборудования для подстанции Д:
Аналогичным образом в соответствии с приложениями Б, В, Г и Д выбирается оборудование для всех подстанций.
Рассчитаем приведенные затраты для варианта 3.
Общие капитальные затраты на сооружение подстанций варианта 3 составят:
; 
; 
, где 
; 
Аналогичным образом определяем величину капитальных затрат на оборудование подстанций, издержек и приведенных затрат вариантов 4 и 5. Результаты расчетов заносим в таблицу 12.
Таблица 12 – Затраты на установку подстанций
| Вариант | Подстанция | Конфигурация | Капитальные затраты, тыс. руб. | Эксплуатационные расходы | Приведенные затраты, тыс. руб. | Примечание (установлены шины) | ||
| КП/СТ | Σ | И, % | И, тыс. руб. | |||||
| А |  I
| 153,747 | 975,426 | 29,3 | 285,800 | 432,114 | ||
| Б | 197,108 | + | ||||||
| В | 211,357 | |||||||
| Г | 174,967 | + | ||||||
| Д | 238,247 | |||||||
| А | I | 143,347 | 1332,426 | 532,970 | 732,834 | |||
| Б | 290,198 | + | ||||||
| В | 211,357 | |||||||
| Г | 449,277 | + | ||||||
| Д | 238,247 | |||||||
| А | II | 143,347 | 983,266 | 29,5 | 290,064 | 437,554 | ||
| Б | 197,108 | + | ||||||
| В | 211,357 | |||||||
| Г | 193,207 | + | ||||||
| Д | 238,247 | |||||||
| А | I | 143,347 | 1,119,655 | 33,6 | 376,204 | 544,152 | ||
| Б | 197,618 | |||||||
| В | 400,486 | |||||||
| Г | 139,957 | |||||||
| Д | 238,247 | |||||||
| А | II | 143,347 | 924,935 | 27,8 | 257,132 | 395,872 | ||
| Б | 197,108 | + | ||||||
| В | 206,276 | |||||||
| Г | 139,957 | |||||||
| Д | 238,247 |
По данным таблицы 12 можно выбрать наиболее оптимальный вариант проектируемой сети по экономическим соображениям. Останавливаем свой выбор на варианте электрификации 5.2 и дальнейшие расчеты будем вести согласно выбранной схеме.