Elektrivõrkude projekt (1)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT
Projekt õppeaines Elektrivõrgud Elektrivõrgu planeerimine
Õppejõud: Jaanus Ojangu
Tudengid : Kaisa Kaasik 050841 Erik Tammesson 050442
Tallinn 2008 Sisukord Sisukord .................................................................................................................................2 Töö käik .................................................................................................................................3 Elektrivõrgu plaan ..................................................................................................................4 Elektrivõrgu mõõtkavas plaani koostamine (punktid 1-3)....................................................4 Elektrivõrgu elektriline skeem ................................................................................................5 Elektrivõrgu elektrilise skeemi koostamine (punkt 4)..........................................................5 Trafode suurus ja arv (punkt 5)...............................................................................................6 Alajaamade ja liinide tabelid (punkt 6) ...................................................................................6 Sisestame elektrivõrgu arvutusmudelisse (punkt 7).................................................................7 Arvutusmudeli tulemused (punkt 8)........................................................................................7 Leida elektrivõrgu eriosade ehitusmaksumused etteantud ühikhindade alusel (punkt 9) ..........8 Leida kogu elektrivõrgu ehitusmaksumus (punkt 10) ..............................................................9 Leida ekspluatatsioonikulud 50 aasta kohta (40% elektrivõrgu maksumusest) (punkt 11) .....10 Leida kaoenergia ja selle maksumus 50 aasta kohta (punkt 12) .............................................10 Koostada variantide võrdlustabel (esialgne ja minimeeritud) (punkt 13) ...............................10 Arvutusmudeli tulemused minimeeritud elektrivõrgus ......................................................13 Leida minimeeritud elektrivõrgu eriosade ehitusmaksumused etteantud ühikhindade alusel .........................................................................................................................................14 Kogu minimeeritud elektrivõrgu ehitusmaksumus ............................................................15 Leida ekspluatatsioonikulud minimeeritud elektrivõrgus 50 aasta kohta (40% elektrivõrgu maksumusest) ...................................................................................................................15 Leida kaoenergia ja selle maksumus minimeeritud elektrivõrgus 50 aasta kohta ...............15 Järeldus ................................................................................................................................15
2 Töö käik 1.Elektrivõrgu mõõtkavas plaani koostamine. Etteantud territoorium on 400x500 km. 2. Elektrivõrk koostada 10 alajaama ja 2 elektrijaamaga. 3. Iga alajaam ja ka elektrijaam peab olema ühendatud vähemalt 2 elektriliiniga (n-1). 4. Koostada plaani alusel elektrivõrgu elektriline skeem. 5. Skeemi koostamise käigus määrata trafode suurus ja arv, eeldusel et trafole on lubatud 10% ülekoormus. Trafode puhul peab olema täidetud tingimus n-1. 6. Koostada alajaamade ja liinide tabelid. 7. Sisestada elektrivõrk arvutusmudelisse. Lihtsustusena viime koormused ülempinge poolele ja trafosid ei sisesta mudelisse. 8. Mudelil teha järgmised katsed: a) Kontrollida kõikide sõlmepingete kvaliteeti (lubatud U=330±10%). b) Kontrollida n-1 kriteeriumi täitmist (lubatud U=330±15%). c) Leida igale sõlmele maksimaalselt võimalik koormus (lubatud U=330±10%). d) Kontrollida võrgu toimimist minimaalsetel koormustel (kõik koormused ­ 50%) ja (lubatud U=330±10%). e) Leida võrgukaod maksimum ja miinimum koormustega. f) Leida optimiseeritud võrgu konfiguratsioon (minimaalsed kaod ja minimaalsed liinipikkused). NB! Ei pidanud tegema! 9. Leida elektrivõrgu eriosade ehitusmaksumused etteantud ühikhindade alusel. 10. Leida kogu elektrivõrgu ehitusmaksumus. 11. Leida ekspluatatsioonikulud 50 aasta kohta (40% elektrivõrgu maksumusest). 12. Leida kaoenergia ja selle maksumus 50 aasta kohta. 13. Koostada variantide võrdlustabel (esialgne ja optimeeritud). 14. Koostada eletrivõrgu eelprojekt koosseisus: a) Tiitelleht b) Töökäik c) Andmetabelid d) Elektrivõrguplaan (esialgne ja optimeeritud) e) Elektrivõrgu skeem f) Elektrivõrgu mudeli väljatrükid kahes reziimis minimaalse ja maksimaalse koormusega g) Maksumuse võrdlustabel
3 Elektrivõrgu plaan Elektrivõrgu mõõtkavas plaani koostamine (punktid 1-3). Etteantud territoorium on 400x500km (10 alajaama, 2 elektrijaama). Iga alajaam/elektrijaam on ühendatud vähemalt 2 elektriliiniga.
Joonis 1 Elektrivõrgu mõõtkavas plaan
4 Elektrivõrgu elektriline skeem Elektrivõrgu elektrilise skeemi koostamine (punkt 4).
Joonis 2 Elektrivõrgu elektriline skeem
5 Trafode suurus ja arv (punkt 5) Elektrivõrku on määratud 20 trafot ( kusjuures täidetud on tingimus n-1), trafode suurused on antud tabelis 1.
Tabel 1
Alajaam Alajaama võimsus (MVA) Trafode arv Trafode võimsus 1. Everest 540,8 2 400 2. Lemba 447,2 2 250 3. Kuusk 403,1 2 200 4. Kimmel 335,4 2 200 5. Raigla 291,5 2 200 6. Assuküll 223,6 2 200 7. Einasto 180,3 2 100 8. Ploom 125 2 100 9. Püta 107,7 2 100 10. Karo 53,9 2 100
Alajaamade ja liinide tabelid (punkt 6) Tabel 2 Võimsus, Alajaam/EJ MW Liin Kilometraaz 1. Everest 450+j300 LEJ - Assuküll 2*36,66 2. Lemba 400+j200 LEJ - Everest 2*58,07 3. Kuusk 350+j200 LEJ - Lemba 245,26 Assuküll - 4. Kimmel 300+j150 Kuusk 86,35 5. Raigla 250+j150 Kuusk - Ploom 55,95 6. Assuküll 200+j100 Kuusk - Raigla 120,95 7. Einasto 150+j100 Ploom - Lemba 37,92 8. Ploom 100+j75 Everest - Einasto 88,96 9. Püta 80+j60 Raigla - Kimmel 87,59 10. Karo 50+j20 Lemba - Püta 102,25 PEJ 1000 Püta - Karo 68,96 LEJ 1500 PEJ - Karo 2*44,83 PEJ - Kimmel 2*41,96 Einasto - Kimmel 68,78 Kokku: 1326,01
6 Sisestame elektrivõrgu arvutusmudelisse (punkt 7) Lihtsustusena viime koormused ülempinge poolele ja trafosid ei sisesta mudelisse
Joonis 3 Elektrivõrgu skeem arvutusmudelis vastavuses n-1 kriteeriumile
Arvutusmudeli tulemused (punkt 8) a) Kontrollida kõikide sõlmepingete kvaliteeti (lubatud U = 330+-10%). Korras
b) Kontrollida n-1 kriteeriumi täitmist (lubatud U=330+-15%) Korras
c) Leida igale sõlmele maksimaalselt võimalik koormus (lubatud U=330+-10%).
Tabel 3 Võimsus, Max. võimsus, Alajaam MW MW 1. Everest 450+j300 1012,5 2. Lemba 400+j200 700 3. Kuusk 350+j200 595 4. Kimmel 300+j150 975 5. Raigla 250+j150 425 6. Assuküll 200+j100 1500 7. Einasto 150+j100 412,5 8. Ploom 100+j75 325 9. Püta 80+j60 400 10. Karo 50+j20 950
7 d) Kontrollida võrgu toimimist minimaalsetel koormustel (kõik koormused 50%) ja (lubatud U=330+-10%). Korras
Joonis 4 Elektrivõrgu skeem arvutusmudelis vastavuses n-1 kriteeriumile ja kõik koormused 50%
e) Leida võrgukaod maksimum ja miinimum koormustega
Kaod: Pmax 20,5 MW Pmin 10,5 MW
Leida elektrivõrgu eriosade ehitusmaksumused etteantud ühikhindade alusel (punkt 9)
Trafode maksumus: MVA MEEK 400 45 250 30 200 25 100 20
8 Reaktor / kondensaator : Elektriülekandeliin: Lahtrid :
0,5 MEEK 1 MVAR kohta 1 km 2,5 MEEK 330kV lahter 8 MEEK
110kV lahter 4 MEEK
Kondensaatorite/reaktorite ja lahtrite maksumus:
1 kondensaator 400 MVAR, maksumus on 200 MEEK 110kV lahtreid on 20, maksumus on 80 MEEK 330kV lahtreid on 38, maksumus on 304 MEEK
Trafode ja liinide maksumus: Tabel 4 Võimsus, Trafo maksumus, Liini maksumus, Alajaam/EJ MW MEEK Liin Kilometraaz MEEK 1. Everest 540,8 90 LEJ - Assuküll 2*36,66 183,3 2. Lemba 447,2 60 LEJ - Everest 2*58,07 290,35 3. Kuusk 403,1 50 LEJ - Lemba 245,26 613,15 Assuküll - 4. Kimmel 335,4 50 Kuusk 86,35 215,875 5. Raigla 291,5 50 Kuusk - Ploom 55,95 139,875 6. Assuküll 223,6 50 Kuusk - Raigla 120,95 302,375 Ploom - 7. Einasto 180,3 40 Lemba 37,92 94,8 Everest - 8. Ploom 125 40 Einasto 88,96 222,4 Raigla - 9. Püta 107,7 40 Kimmel 87,59 218,975 10. Karo 53,9 40 Lemba - Püta 102,25 255,625 Püta - Karo 68,96 172,4 PEJ - Karo 2*44,83 224,15 PEJ - Kimmel 2*41,96 209,8 Einasto - Kimmel 68,78 171,95 Kokku: 510 1326,01 3315,025
Leida kogu elektrivõrgu ehitusmaksumus (punkt 10) Tabel 5 Kululiik MEEK Ehituskulud 4409,03 Ekspluatatsioon 1763 ,61 Kaoenergia 4256,25 Kokku: 10428,89
9 Leida ekspluatatsioonikulud 50 aasta kohta (40% elektrivõrgu maksumusest) (punkt 11)
Ekspluatatsioon 1763,61
Leida kaoenergia ja selle maksumus 50 aasta kohta (punkt 12)
Ühe aasta kaoenergia: 50 aasta kaoenergia: 56750 MWh 2837500 MWh
Kaoenergia hind 1,5 EEK/1 kWh kohta (1500 EEK/1 MWh) Kaoenergia maksumus: 4256250000 EEK ,= 4256,25 MEEK
Koostada variantide võrdlustabel (esialgne ja minimeeritud) (punkt 13)
Joonis 5 Minimeeritud elektrivõrgu mõõtkavas plaan
10 Joonis 6 Minimeeritud elektrivõrgu elektriline skeem
Punktis 13 oli ülesandeks koostada esialgse elektrivõrgu alusel (kehtib tingimus n-1) minimeeritud elektrivõrk. Joonisel 5 ja 6 on näha minimeeritud elektrivõrgu mõõtkavas plaani ja selle alusel koostatud elektrilist skeemi. Minimeeritud skeemil võtsime vähemaks liine (-5 liini), mida saab näha tabelis 7. Lisasime kondensaatoreid (1 asemel nüüd 5 kondensaatorit). Samuti vähendasime trafode arvu (vt. Tabelit 6).
Tabel 6 Trafode suurus ja arv Alajaam Alajaama võimsus (MVA) Trafode arv Trafode võimsus 1. Everest 540,8 2 250 2. Lemba 447,2 2 250 3. Kuusk 403,1 1 400 4. Kimmel 335,4 1 400 5. Raigla 291,5 1 400 6.Assuküll 223,6 1 200 7. Einasto 180,3 1 200 8. Ploom 125 1 200 9. Püta 107,7 1 100 10. Karo 53,9 1 100
11 Tabel 7 Alajaamad ja liinid (koond) Alajaam/EJ Võimsus, MW Liin Kilometraaz 1. Everest 450+j300 LEJ - Assuküll 36,66 2. Lemba 400+j200 LEJ - Everest 58,07 Assuküll - 3. Kuusk 350+j200 Kuusk 86,35 4. Kimmel 300+j150 Kuusk - Ploom 55,95 5. Raigla 250+j150 Kuusk - Raigla 120,95 6. Assuküll 200+j100 Ploom - Lemba 37,92 Everest - 7. Einasto 150+j100 Einasto 88,96 Raigla - 8. Ploom 100+j75 Kimmel 87,59 9. Püta 80+j60 Lemba - Püta 102,25 10. Karo 50+j20 Püta - Karo 68,96 PEJ 1000 PEJ - Karo 44,83 LEJ 1500 PEJ - Kimmel 41,96 Einasto - Kimmel 68,78
Kokku: 899,23
Joonis 7 Minimeeritud elektrivõrgu skeem arvutusmudelis
12 Arvutusmudeli tulemused minimeeritud elektrivõrgus
a) Kontrollida kõikide sõlmepingete kvaliteeti (lubatud U = 330+-10%). Korras
b) Kontrollida n-1 kriteeriumi täitmist (lubatud U=330+-15%) Korras
c) Kontrollida võrgu toimimist minimaalsetel koormustel (kõik koormused 50%) ja (lubatud U=330+-10%). Korras
Joonis 8 Minimeeritud elektrivõrgu skeem arvutusmudelis (koormused -50%)
d) Leida võrgukaod maksimum ja miinimum koormustega
Kaod: Pmax 37,7 MW Pmin 10,5 MW
13 Leida minimeeritud elektrivõrgu eriosade ehitusmaksumused etteantud ühikhindade alusel
Elektriülekandeliin:
1 km = 2,5 MEEK
Tabel 8 Trafode ja liinide maksumus Võimsus, Trafo maksumus, Liini maksumus, Alajaam/EJ MW MEEK Liin Kilometraaz MEEK LEJ - 1. Everest 540,8 60 Assuküll 36,66 91,65 2. Lemba 447,2 60 LEJ - Everest 58,07 145,175 Einasto - 3. Kuusk 403,1 45 Kimmel 68,78 171,95 Assuküll - 4. Kimmel 335,4 45 Kuusk 86,35 215,875 Kuusk - 5. Raigla 291,5 45 Ploom 55,95 139,875 Kuusk - 6. Assuküll 223,6 25 Raigla 120,95 302,375 Ploom - 7. Einasto 180,3 25 Lemba 37,92 94,8 Everest - 8. Ploom 125 25 Einasto 88,96 222,4 Raigla - 9. Püta 107,7 20 Kimmel 87,59 218,975 10. Karo 53,9 20 Lemba - Püta 102,25 255,625 Püta - Karo 68,96 172,4 PEJ - Karo 44,83 112,075 PEJ - Kimmel 41,96 104,9 Kokku: 370 899,23 2248,075
Reaktor/kondensaator:
0,5MEEK 1MVar kohta
5 kondensaatorit (Everest 150MVar; Kuusk 200MVar; Ploom 150MVar; Lemba 100MVar; Raigla 100MVar), kogumaksumus on 700*0,5 MEEK=350MEEK
Lahtrid:
330kV lahter 8 MEEK 110kV lahter 4 MEEK
110kV lahtreid on 20, maksumus on 80 MEEK 330kV lahtreid on 28, maksumus on 224 MEEK
14 Kogu minimeeritud elektrivõrgu ehitusmaksumus
Tabel 9 Ehitusmaksumus Kululiik MEEK Ehituskulud 3272,08 Ekspluatatsioon 1308,83 Kaoenergia 6836,25 Kokku: 11417,16
Leida ekspluatatsioonikulud minimeeritud elektrivõrgus 50 aasta kohta (40% elektrivõrgu maksumusest)
Ekspluatatsioon 1308,83
Leida kaoenergia ja selle maksumus minimeeritud elektrivõrgus 50 aasta kohta
Ühe aasta kaoenergia: 50 aasta kaoenergia: 91150 MWh 4557500 MWh
Kaoenergia hind 1,5 EEK/1 kWh kohta (1500 EEK/1 MWh)
Kaoenergia maksumus: 6836250000 EEK= 6836,25 MEEK
Järeldus Tabel 5 Ehitusmaksumus (esialgne) Kululiik MEEK Ehituskulud 4409,03 Ekspluatatsioon 1763,61 Kaoenergia 4256,25 Kokku: 10428,89
Tabel 9 Ehitusmaksumus (minimeeritud) Kululiik MEEK Ehituskulud 3272,08 Ekspluatatsioon 1308,83 Kaoenergia 6836,25 Kokku: 11417,16
15 Tabelitest võib välja lugeda, et kuigi minimeeritud elektrivõrgu ehituskulud on väiksemad (kuni 1136,95 MEEK), siis sellegipoolest on koguehitusmaksumus kokkuvõttes suurem (988,27 MEEK). Seda tingib kaoenergia tõus. Töökindluse ja varustuskindluse tõttu tuleb minimeeritud elektrivõrgust siiski loobuda. Esialgset elektrivõrku annab kindlasti veel efektiivsemaks ja kvaliteetsemaks muuta, kuid esialgu jäi see tegemata.
16