К ВОПРОСУ РАСЧЕТА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА С УЧЕТОМ ВРЕМЕНИ НАИБОЛЬШИХ НАГРУЗОК, СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ И ИЗМЕНЕНИЯ СТОИМОСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕГИОНА РАСПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

TO THE PROBLEM OF ECONOMIC CALCULATION OF CURRENT DENSITY IN VIEW OF THE TIME OF MAXIMUM LOAD, CHANGE OF USE AND COST OF ELECTRICITY ACCORDING TO REGION LOCATION ELECTRIC NETWORK

Alexander Nuzhdin

a student of the department of industrial power supply companies,

Magnitogorsk State Technical University,

Russia, Magnitogorsk

Julia Kondrashov

cand. tehn. Sciences, Associate Professor of the Department of electric power industry,

the Magnitogorsk State Technical University,

Russia, Magnitogorsk

Alexander Turishchev

a student of the department of industrial power supply companies,

Magnitogorsk State Technical University,

Russia, Magnitogorsk

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены вопросы влияния времени максимальной нагрузки, стоимости на электроэнергию, и срока эксплуатации объекта на значение экономической плотности тока.

ABSTRACT

This article examines the influence of time matters the maximum load, the cost of electricity, and the life of the object on the economic value of the current density.

Ключевые слова: воздушные линии электропередач, экономическая плотность тока, время максимальной нагрузки, стоимость электроэнергии, срок эксплуатации, транспортные потери, рациональное сечение.

Keywords: overhead power lines, the economic current density, while the maximum load, the cost of electricity, operating life, transport losses, rational section.

Введение

Затраты на транспортировку электроэнергии по воздушным линиям электропередач (ВЛЭП) одна из существенных статей расхода любого энергоснабжающего промышленного предприятия, содержащего в своем составе собственные электростанции [10; 9; 8; 2; 6]. При неточном или неправильном подборе сечений ВЛЭП неоправданно возрастают затраты на возмещение потерь напряжения и мощности при транспортировке электроэнергии на большие расстояния [4; 5; 3]. Одна из самых распространенных методик выбора сечений для напряжений 6–35 кВ это методика, основанная на экономической плотности тока (ЭПТ). Однако, указанные в ПУЭ для ЭПТ 6–35 кВ не отвечают современным требованиям и требуют пересмотра. Очевидно, что современные экономические условия требуют учета многих факторов, а зачастую и каждой ситуации в отдельности применительно к проектируемому объекту. В связи с этим значение ЭПТ, в зависимости от рассматриваемого объекта, будет различным.

Исследование зависимости значений экономической плотности тока от срока эксплуатации, времени наибольших нагрузок и стоимости на электроэнергию

ЭПТ зависит напрямую от экономической ситуации в стране: стоимость электроэнергии, стоимость ремонта и обслуживания ВЛЭП, нормы дисконта, а также от эксплуатационных параметров [12; 13]: времени максимальной нагрузки и расчетного срока эксплуатации.

В ходе проведенных расчетов было выявлено, что существенное влияние на значение ЭПТ влияют такие параметры как: время максимальной нагрузки, расчетный срок эксплуатации и стоимость электроэнергии. Для всех трех параметров были рассчитаны значения ЭПТ и построены графики зависимости значения ЭПТ от времени максимальных нагрузок, от времени эксплуатации и от стоимости электроэнергии соответственно рисунок 1–3.

Рисунок 1. Зависимость ЭПТ от времени максимальной нагрузки

Рисунок 2. Зависимость ЭПТ от срока эксплуатации

Рисунок 3. Зависимость ЭПТ от стоимости на электроэнергию

Из рисунка 1 видно, что самая большая крутизна характеристики наблюдается в интервале Тнб 1500–4000 часов, также на этом интервале зависимость более нелинейная. В интервале Тнб от 5000 до 8400 часов зависимость почти линейна, крутизна характеристики значительно меньше, чем в интервале Тнб 1500–4000. Как показывает, практика чаще всего промышленные объекты работают в режиме наибольшей нагрузки на протяжении 4000–5500 ч. По рисунку 2: наибольшая крутизна характеристики на отрезке до 5 лет, наименьшая, на отрезке 16 лет и более, почти на всем диапазоне характеристика неизменна. Необходимо отметить, что впервые 5 лет происходит приработка электрооборудования и только по истечении времени эксплуатации оно работает стабильно до наступления отказов [15; 16; 17]. По рисунку 3: характеристика близка к линейной, с небольшой крутизной. При этом, как видно, чем выше стоимость электроэнергии, тем ЭПТ меньше, что объясняется компенсацией транспортных потерь электроэнергии в линиях электропередач.

Исходя из представленных графиков, можно сказать, что усреднение ЭПТ, помимо усреднения по Тнб, рекомендовано также и по сроку эксплуатации. К примеру, на краткосрочное электроснабжение проектируемого объекта (до 5 лет) возможно применение более высокого значения ЭПТ. Рациональным решением будет применение разделения на три категории, по аналогии со временем максимальной нагрузки: до 5 лет, от 5 до 15 лет, от 15 лет и более.

Таблица 1.

Средние цены на электроэнергию в России за первый квартал 2016 года

Рисунок 4. Зависимость ЭПТ от ценовой политики региона

Цены на электроэнергию в разных регионах России существенно отличаются, что продемонстрировано стоимостными значениями в таблице 1. Разброс ощутим и составляет широкий диапазон значений от 0,92 руб./кВтч в Иркутской области, до 7,02 кВтч в Чукотском АО. На рисунке 4 приведены значения ЭПТ для характерных регионов, расположенных на юге, севере и в центральной части России. Зависимость ЭПТ от стоимости обратно пропорциональная, чем выше цена на электроэнергию, тем меньше значение ЭПТ, что наблюдается в Чукотском АО. В Иркутске же обратная ситуация, значение ЭПТ существенно завышено по сравнению со значениями в ПУЭ.

Для наглядности на рисунке 5 представлена зависимость затрат на постройку, обслуживание, ремонт в зависимости от времени наибольших нагрузок. На рисунке представлены два ряда гистограмм. Первый ряд – расчетные затраты на ЛЭП по ПУЭ, второй ряд - затраты на ЛЭП по уточненным значениям ЭПТ. В расчете были приняты: срок эксплуатации – 5 лет, цена за кВт электроэнергии – 2,25 руб., передаваемая мощность – 400 кВт. Нетрудно заметить, что при расчете по ПУЭ затраты на порядок выше, чем при расчете с уточненными показателями ЭПТ. Это связано, прежде всего с потерями при передачи электроэнергии потребителю. В расчете не учитывались: динамика роста нагрузки, динамика роста цен на электроэнергию, а также сопутствующие затраты на постройку ВЛЭП (прокладка лежневых трасс, вырубка леса, горная местность). В идеале в расчетах необходимо учитывать все вышесказанные параметры.

Рисунок 5. Зависимость затрат на обслуживание и постройку ЛЭП в зависимости от времени наибольших нагрузок

Выводы

Из всего вышесказанного, можно судить о том, что ЭПТ, помимо глубокого перерасчета и дополнительного учета ряда параметров, требует введения дополнительных категорий, таких как расчетный период эксплуатации для этого необходимо спрогнозировать период работы проектируемого объекта [12; 7; 1] с территориальной привязкой к занимаемой площади, а также учесть высокую стоимость электроэнергии в некоторых регионах и высокую загруженность объектов, что необходимо для получения более точных расчетов с учетом минимизации технико-экономических параметров и сокращения затрат на транспортные расходы.

Список литературы:

1. Буланова О.В. Буланова О.В., Малафеев А.В., Ротанова Ю.Н, Тарасов В.М. Анализ переходных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий, имеющих в своем составе объекты малой энергетики // Промышленная энергетика. – 2010. – № 4 – С. 22–28.
2. Буланова О.В., Малафеев А.В., Николаев Н.А., Ротанова Ю.Н., Панова Е.А. Определение асинхронной мощности синхронных генераторов в расчетах электромеханических переходных процессов при несимметричных режима // Электрика. – 2010. – № 8. – С. 24–26.
3. Буланова О.В. Н.А. Николаев, А.В. Малафеев, О.В. Буланова, Ю.Н. Ротанова, Тарасов В.М., Оценка регулирующего эффекта выпрямительной нагрузки для определения параметров установившихся режимов систем электроснабжения промышленных предприятий // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2011. – № 4. – С. 115–118.
4. Зуев Э.Н. К вопросу об актуализации нормативов на экономическую плотность тока // ЭЛЕКТРО – № 6. – 2002. – С. 456–459.
5. Кондрашова Ю.Н., Газизова О.В., Гладышева М.М., Галлиулин. Исследование влияния ввода в работу перспективной воздушной линии на режимы промышленного энергетического узла. / И.М. // Международный научно-исследовательский журнал – 2014. – № 4-2 (23). – С. 35–37.
6. Малафеев А.В., О.В. Буланова, В.А. Игуменщев, Ю.Н. Ротанова. Исследование сходимости метода расчета установившихся режимов систем электроснабжения при работе раздельно с энергосистемой/ // Электротехнические системы и комплексы. – 2005. – № 10. – С. 129–134.
7. Малафеев А.В., Буланова О.В., Ротанова Ю.Н. Способы представления асинхронных двигателей при расчетах переходных режимов короткого замыкания с целью анализа влияния токов подпитки на динамическую устойчивость // Вести высших учебных заведений Черноземья. – 2008. – № 3. – С. 43–45.
8. Панова Е.А. Игуменщев В.А., Заславец Б.И., Николаев Н.А., Малафеев А.В., Буланова О.В., Кондрашова Ю.Н., Оценка эффективности релейной защиты в сетях 110–220 кВ сложных систем электроснабжения промышленных предприятий с собственными электростанциями. – Магнитогорск, 2011. – 141 с.
9. Ротанова Ю.Н. Малафеев А.В., Карандаева О.И., Ротанова Ю.Н. Влияние высоковольтных двигателей собственных нужд на надежность системы электроснабжения собственных нужд ТЭЦ ОАО «ММК» // Электротехнические системы и комплексы. – 2009. – № 17. – С. 96–104.
10. Ротанова Ю.Н. А.В. Малафеев, О.В. Буланова. Исследование динамической устойчивости систем электроснабжения промышленных предприятий с собственными электростанциями при отделении от энергосистемы в результате короткого замыкания // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. – 2008. – № 17 (117). – С. 72–74.
11. Храмшин В.Р. Одинцов К.Э., Губайдуллин А.Р., Карандаева О.И., Кондрашова Ю.Н. Анализ интенсивности отказов частотно-регулируемых электроприводов районных тепловых станций при нарушениях электроснабжения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2014. – Т. 14. № 2. – С. 68–79.
12. Karandaev A.S., Khramshin V.R., Evdokimov S.A., Kondrashova Yu.N., Karandaeva Metodology of calculation of the reliability indexes and life time of the electric and mechnical systems. Proceedings of 2014 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems, MEACS 2014. С. 1–6.
13. Kondrashova Y.N., Gazizova O.V., Malapheev A.V. Increasing the efficiency of power resource management as a solution of issues of the power supply system stability. Engineering 2015 – T. 128 – С. 759–763.