1. Расчет годового потребления электроэнергии
Пользуясь (1) выбираем суточный график нагрузки (рис.1а).
Рис. 1.1 а — суточный график нагрузки; б — годовой график по продолжительности.
1
ступень 100%: 
ч;
2
ступень 70%: 
ч;
3
ступень 60%: 
ч;
4
ступень 40%: 
ч;
5
ступень 25%: 
Суммарное число часов за год: 8760 ч.
Годовой график по продолжительности изображен на рисунке 1б.
Годовое потребление электроэнергии:
;
(1.1)
где ТГ – число часов использования максимальной нагрузки, ч.
=119,051МВт/ч.
Расход электроэнергии в течение суток:
;
(1.2) 
МВт/ч.
Определим коэффициент заполнения графика:
;
(1.3)
где: Pср.сут— среднесуточная активная нагрузка, МВт.
;
(1.4) 
МВт;
.
Определим полную мощность подстанции:
;
(1.5)
МВА.
2. Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов
Число трансформаторов на подстанции определяется категорийностью потребителей. Так как на подстанции имеются потребители первой категории, то устанавливаем два трансформатора.
Все трехобмоточные трансформаторы а также двухобмоточные трансформаторы подстанций должны иметь встроенные устройства для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).
Выбор номинальной мощности трансформатора производят с учетом его нагрузочной способности /6/.
Под нагрузочной способностью понимают свойство трансформатора нести нагрузку сверх номинальной при условиях эксплуатации, определяемых предшествующей нагрузкой и температурой охлаждающей среды.
Различают систематические и аварийные перегрузки. Первые могут иметь место систематически при неравномерном суточном графике нагрузки трансформатора, вторые — при аварийной ситуации.
Систематические перегрузки не ведут к сокращению срока службы изоляции трансформатора, допустимы в течение всего срока службы и, следовательно, могут быть отнесены к нормальному режиму работы.
Они могут иметь место при неравномерном суточном графике нагрузки трансформатора (в период максимума нагрузки можно допустить перегрузку трансформатора на такую величину, которая не приведет к излишнему увеличению старения изоляции за счет облегчения условий ее работы в период минимума нагрузки) или в условиях изменяющейся температуры охлаждающей среды при постоянной нагрузке.
Допустимость систематических перегрузок лимитируется износом изоляции, поэтому требуется, чтобы Lcp ≤ 1, т. е. средний износ изоляции должен быть меньше или равен расчетному (номинальному) при заданных условиях.
При этом должны быть учтены дополнительные ограничения, вводимые ГОСТ 14209—97. Перегрузка К2 >1,5 должна быть согласована с заводом-изготовителем, а К2 >2 не допускается.
На двухтрансформаторной подстанции определяющим режимом является послеаварийный.
При определении SРАСЧ принимается во внимание нагрузка на пятый год, если считать от конца сооружения подстанции, причем учитывается перспектива дальнейшего ее развития на 5—10 лет вперед.
В основу выбора мощности трансформатора положен график нагрузки предприятия и критерием выбора является износ изоляции трансформатора. По суточному графику нагрузки рассчитывается среднеквадратичная нагрузка Sср.кв:
где T – продолжительность графика, час;
Si – полная мощность i-той ступени графика.
И тогда номинальная мощность трансформатора будет определяться как:
или 
где S*ср.кв – среднеквадратичная нагрузка в относительных единицах.
Полученная мощность округляется до ближайшей стандартной. Затем Sном наносится на суточный график в виде прямой линии.
Выбранный трансформатор проверяется на аварийную перегрузку. Для этого задаются средней температурой охлаждающего воздуха (для Оренбургской области θохл= –13,4 º C) /7/ и по графику определяется суммарное количество часов перегрузки трансформатора свыше номинальной мощностиh.
Затем определяется начальная нагрузка (K1)
(2.3)
где Sm – средняя мощность интервала длительностью ∆tm.
По таблице 11 ГОСТ 14209-97 для известных K1 и h , а также температуры окружающей среды и способа охлаждения трансформатора определяется допустимая аварийная нагрузка k2. Затем проверяется условие
SНОМ К2 ≥ SРАСЧ
Если оно не выполняется, то необходимо предусмотреть отключение части потребителей III категории, или увеличить мощностьтрансформатора на одну ступень.
Т.к. 2 Sном > SРАСЧ, то проверки на систематическую перегрузку не требуется.
Расчет мощности трансформаторов и проверка на аварийную перегрузку произведены с помощью компьютерной программы, результаты расчета представлены ниже.
Относительное значение среднеквадратичной мощности по заданному графику нагрузки S*ср.кв 0,7
Коэффициент начальной нагрузки 0,64
Длительность аварийной перегрузки 4 часов
Коэффициент аварийной перегрузки 1,4
Проверяем выбранный трансформатор на аварийную перегрузку:
SНОМ КП ≥ SРАСЧ (2.4)
Выбранный трансформатор удовлетворяет требованиям ГОСТ 14209-97. Каталожные данные выбранного трансформатора представлены в таблице 1.
Таблица 2.1
Тип трансформатора
Sном, МВ∙А
Напряжение обмотки, кВ
Потери, кВт
Uk %
Iх, %
Габариты, м
ВН
СН
НН
Рх
Ркз
Длина
Ширина
Высота
ТРДН-25-110/10
25
115
—
10,5
29
120
10,5
0,75
6,58
4,65
5,82
1. Расчет годового потребления электроэнергии
Пользуясь (1) выбираем суточный график нагрузки (рис.1а).
Рис. 1.1 а — суточный график нагрузки; б — годовой график по продолжительности.
1
ступень 100%: 
ч;
2
ступень 70%: 
ч;
3
ступень 60%: 
ч;
4
ступень 40%: 
ч;
5
ступень 25%: 
ч;
Суммарное число часов за год: 8760 ч.
Годовой график по продолжительности изображен на рисунке 1б.
Годовое потребление электроэнергии:
;
(1.1)
где ТГ – число часов использования максимальной нагрузки, ч.
=119,051МВт/ч.
Расход электроэнергии в течение суток:
;
(1.2)
МВт/ч.
Определим коэффициент заполнения графика:
;
(1.3)
где: Pср.сут— среднесуточная активная нагрузка, МВт.
;
(1.4)
МВт;
.
Определим полную мощность подстанции:
;
(1.5)
МВА.
2. Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов
Число трансформаторов на подстанции определяется категорийностью потребителей. Так как на подстанции имеются потребители первой категории, то устанавливаем два трансформатора.
Все трехобмоточные трансформаторы а также двухобмоточные трансформаторы подстанций должны иметь встроенные устройства для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).
Выбор номинальной мощности трансформатора производят с учетом его нагрузочной способности /6/.
Под нагрузочной способностью понимают свойство трансформатора нести нагрузку сверх номинальной при условиях эксплуатации, определяемых предшествующей нагрузкой и температурой охлаждающей среды.
Различают систематические и аварийные перегрузки. Первые могут иметь место систематически при неравномерном суточном графике нагрузки трансформатора, вторые — при аварийной ситуации.
Систематические перегрузки не ведут к сокращению срока службы изоляции трансформатора, допустимы в течение всего срока службы и, следовательно, могут быть отнесены к нормальному режиму работы.
Они могут иметь место при неравномерном суточном графике нагрузки трансформатора (в период максимума нагрузки можно допустить перегрузку трансформатора на такую величину, которая не приведет к излишнему увеличению старения изоляции за счет облегчения условий ее работы в период минимума нагрузки) или в условиях изменяющейся температуры охлаждающей среды при постоянной нагрузке.
Допустимость систематических перегрузок лимитируется износом изоляции, поэтому требуется, чтобы Lcp ≤ 1, т. е. средний износ изоляции должен быть меньше или равен расчетному (номинальному) при заданных условиях.
При этом должны быть учтены дополнительные ограничения, вводимые ГОСТ 14209—97. Перегрузка К2 >1,5 должна быть согласована с заводом-изготовителем, а К2 >2 не допускается.
На двухтрансформаторной подстанции определяющим режимом является послеаварийный.
При определении SРАСЧ принимается во внимание нагрузка на пятый год, если считать от конца сооружения подстанции, причем учитывается перспектива дальнейшего ее развития на 5—10 лет вперед.
В основу выбора мощности трансформатора положен график нагрузки предприятия и критерием выбора является износ изоляции трансформатора. По суточному графику нагрузки рассчитывается среднеквадратичная нагрузка Sср.кв:
(2.1)
где T – продолжительность графика, час;
Si – полная мощность i-той ступени графика.
И тогда номинальная мощность трансформатора будет определяться как:
или 
где S*ср.кв – среднеквадратичная нагрузка в относительных единицах.
(2.2)
Полученная мощность округляется до ближайшей стандартной. Затем Sном наносится на суточный график в виде прямой линии.
Выбранный трансформатор проверяется на аварийную перегрузку. Для этого задаются средней температурой охлаждающего воздуха (для Оренбургской области θохл= –13,4 º C) /7/ и по графику определяется суммарное количество часов перегрузки трансформатора свыше номинальной мощностиh.
Затем определяется начальная нагрузка (K1)
(2.3)
где Sm – средняя мощность интервала длительностью ∆tm.
По таблице 11 ГОСТ 14209-97 для известных K1 и h , а также температуры окружающей среды и способа охлаждения трансформатора определяется допустимая аварийная нагрузка k2. Затем проверяется условие
SНОМ К2 ≥ SРАСЧ
Если оно не выполняется, то необходимо предусмотреть отключение части потребителей III категории, или увеличить мощностьтрансформатора на одну ступень.
Т.к. 2 Sном > SРАСЧ, то проверки на систематическую перегрузку не требуется.
Расчет мощности трансформаторов и проверка на аварийную перегрузку произведены с помощью компьютерной программы, результаты расчета представлены ниже.
Относительное значение среднеквадратичной мощности по заданному графику нагрузки S*ср.кв 0,7
Коэффициент начальной нагрузки 0,64
Длительность аварийной перегрузки 4 часов
Коэффициент аварийной перегрузки 1,4
Проверяем выбранный трансформатор на аварийную перегрузку:
SНОМ КП ≥ SРАСЧ (2.4)
Выбранный трансформатор удовлетворяет требованиям ГОСТ 14209-97. Каталожные данные выбранного трансформатора представлены в таблице 1.
Таблица 2.1
Тип трансформатора
Sном, МВ∙А
Напряжение обмотки, кВ
Потери, кВт
Uk %
Iх, %
Габариты, м
ВН
СН
НН
Рх
Ркз
Длина
Ширина
Высота
ТРДН-25-110/10
25
115
—
10,5
29
120
10,5
0,75
6,58
4,65
5,82
Расчет годовой выработки электроэнергии и годового расхода топлива на тэц.
Число часов использования электрической мощности ТЭЦ зависит от условий работы ТЭЦ в энергосистеме и числа часов использования тепловой мощности турбоагрегатов ТЭЦ.
Число часов использования тепловой мощности отборов турбоагрегатов «Т» и «ПТ» отопительных и производственных параметров определяются по формулам:
Число часов использования установленной электрической мощности турбоагрегатов типа «ПТ» и «Т» соответственно:
где
для турбины Т-175/210-130 
.
Определим годовую выработку электроэнергии каждым турбоагрегатом типа «ПТ» и «Т», установленными на ТЭЦ:
Таки образом, годовая выработка электроэнергии на ТЭЦ с учетом количества установленных турбоагрегатов составляет:
Расход топлива на ТЭЦ состоит из расхода топлива, определяемого по топливным характеристикам турбоагрегатов и дополнительного расхода топлива пиковыми котельными на покрытие пиковых тепловых нагрузок:
где 
–
годовой расход топлива турбоагрегатами
ТЭЦ, тут/год; 
– годовой расход топлива пиковыми
котельными, тут/год.
Годовые
отборы пара производственных и
отопительных параметров определяются
равенствами: 
Топливная характеристика i-го турбоагрегата типов «Т» и «ПТ» имеет вид:
где
годовое число часов работы турбоагрегата
при базовом режиме работы станции
принимается равным 
В результате расход топлива турбоагрегатами ТЭЦ составляет:
Расход топлива пиковыми котельными на покрытие пиковой нагрузки в паре отопительных параметров:
Следовательно, расход топлива на ТЭЦ равен:
По полученному значению расхода топлива на ТЭЦ, определяются удельные расходы топлива на производство электроэнергии и теплоты. Для этих расчетов необходимо разделить расход топлива между различными видами продукции.
На производство теплоты относится часть расхода топлива, определяемая по известным отборам пара каждой турбины типа «Т» и «ПТ». Рассчитаем годовой расход топлива на производство теплоты i—ым турбоагрегатом ТЭЦ:
Определим годовой расход топлива на производство теплоты всеми турбоагрегатами ТЭЦ:
Тогда расход топлива на производство электроэнергии равен:
Рассчитаем удельный расход топлива на выработку электроэнергии (брутто):
Удельный расход топлива на выработку теплоты (брутто):
где – годовое количество теплоты, отпускаемое потребителям от ТЭЦ.
Расчет себестоимости производства и передачи электроэнергии и теплоты. Годовой расход электроэнергии на собственные нужды.
Годовой расход электроэнергии на собственные нужды ТЭЦ слагается из следующих составляющих:
где
–
расход электроэнергии на циркуляционные
насосы, МВт-ч/год;–
расход электроэнергии на топливоприготовление,
МВт-ч/год;–
расход электроэнергии на тягодутьевые
устройства, МВт-ч/год;–
расход
электроэнергии на сетевые насосы,
МВт-ч/год;
–
расход электроэнергии на питательные
электронасосы, МВт-ч/год;
–
расход электроэнергии на гидрозолоудаление,
МВт-ч/год;
–
расход электроэнергии на прочие элементы,
МВт-ч/год.
Рассчитаем отдельные составляющие указанной выше формулы:
где 
,
– годовая выработка электроэнергии
на ТЭЦ, МВт·ч, и годовой расход топлива
на ТЭЦ, тут/год, были определены ранее;
– максимальный расход пара в головуi-ой
турбины, т/ч; 
– число часов использования электрической
мощностиi-го
турбоагрегата, ч/год, было определено
ранее; 
– годовое количество теплоты, отпускаемой
с ТЭЦ, ГДж/год;
– удельные расходы электроэнергии на
отдельные элементы.
Таким
образом, годовой
расход электроэнергии на собственные
нужды ТЭЦ составляет: 
Коэффициент расхода электроэнергии на собственные нужды:
Программа для расчета годового потребления электроэнергии
Я уже затрагивал тему годового расхода электроэнергии. При проектировании последнего объекта решил сделать простую программу, которая упростит данный расчет. Годовой расход электроэнергии выполняют при составлении пояснительной записки.
При чтении блога обращаете внимание на дату публикации статьи. Со временем информация может устареть…
Годовой расход электроэнергии необходим также при составлении технико-экономических показателей здания.
Для расчета необходимо знать:
- расчетную мощность силовых электроприемников;
- расчетную мощность освещения;
- количество смен работы проектируемого объекта;
- годовое количество часов использования максимума нагрузок.
3-й и 4-й параметры взаимосвязаны. Самое сложное здесь определить годовое количество часов использования максимальной нагрузки, которое зависит от назначения объекта.
Все объекты можно разделить на несколько групп:
- жилые здания;
- административно-бытовые здания;
- промышленные объекты;
- здания медицинского назначения.
Кое-какую информацию можно найти в ТКП 45-4.04-86-2007, РД 34.20.185-94, книге Радкевич В.Н. Проектирование систем электроснабжения.
А если не хотите слишком заморачиваться, то принимайте следующие значения:
Для силового оборудования:
- односменный режима работы- 1600 ч/год;
- двухсменный режим работы- 3200 ч/год;
- трехсменный режим работы- 3860 ч/год.
Для освещения:
- односменный режима работы — 750 ч/год;
- двухсменный режим работы — 2250 ч/год;
- трехсменный режим работы — 4150 ч/год.
Внешний вид программы:
Годовой расход электроэнергии — внешний вид программы
Если вы хотите использовать другие значения, то необходимо записать нужные значения в правую таблицу.
В левой таблице записываем исходные данные для расчета. Установленная мощность никак не влияет на расчет. Здесь она представлена, т.к. в моей таблице пояснительной записки этот столбец тоже присутствует и общая нагрузка по объекту должна сойтись с расчетными данными на схеме.
Условия получения программ смотрите на странице МОИ ПРОГРАММЫ.
Советую почитать:
Расчет годового расхода электроэнергии — Мегаобучалка
Таблица 6.5.2.1 – Топливо и энергия на технологические цели.
| Наимено-вание силового и технологи- ческого электро-оборудования | Единичная мощ-ность, кВт | Количест-во единиц, шт | Суммар-ная мощность, кВт | Эффектив-ный фонд времени работы оборудования | Потребность в электро-энергии (теоритичес-кая), |
| Силовое оборудование: Насос центробежный Электродвига-тель Электродвига-тель ванны нормализации Насос дозатор | 0,55 0,75 1,0 | 1,65 2,25 | 1,65 2,25 | ||
| Итого | 20,9 | 20,9 | |||
| 5,5 | |||||
| Неучтенное электросиловое оборудование | 5,5 | 5,5 | |||
| Итого | 26,45 | 26,45 | |||
| Технологичес-кое оборудование: Установка пастеризационно-охладительная Гомогенизатор Автомат АРМ | 8,6 2,2 2,2 | 8,6 2,2 2,2 | 8,6 2,2 2,2 | ||
| Итого | |||||
| Всего | 39,45 | 39,45 |
| ОПТ 06.00.00. ПЗ |
=26,45 0,8/0,97∙0,95=20,7 кВт ч,
Где =0,8 – коэффициент спроса, учитывающий неравномерность работы двигателей и оборудования;
=0,97 – коэффициент потерь в электросетях
=0,95 – коэффициент потерь в электродвигателе.
Расчет годового расхода электроэнергии на технологические цели:
13∙0,8/0,97=10,7 кВт ч,
Определим норму расхода электроэнергии на калькуляционную единицу:
=(20,7+10,7)/0,61=51,5кВт/ч,
Где В=0,61 кг – производительность линии за один час
Расчет технологического пара
Определим суммарную удельную норму расхода пара( ):
/В=2,912(1+2/100)/0,61 =4,9 Гкал/т
Где =2,912- потребность пара, установленная по цеху в час тепловых балансах;
3%- потери в паропроводах;
В= 0,61 кг/ч- выпуск творога за 1 час.
| ОПТ 06.00.00. ПЗ |
Таблица 6.6.1- схема цеховых расходов.
| Статьи затрат | Сумма затрат по проектируемому производству, руб | Сумма затрат по действующему производству, руб | Методика расчета |
| Содержание цехового персонала | Из расчета п.6.4.5 | ||
| Отчисления на ЕСН | 30% от величины ст.1 | ||
| Текущий ремонт зданий и сооружений | 1% от сметной стоимости зданий и сооружений табл.6.3.2.2 | ||
| Капитальный ремонт зданий и сооружений | 1% от сметной стоимости здания и сооружений табл.6.3.2.2 | ||
| Содержание зданий и сооружений | 3% от стоимости зданий и сооружений | ||
| Охрана труда и техника безопасности | По заводским ценам | ||
| Итого |
Определим цеховые расходы на калькуляционную единицу по проектируемому и действующему производству:
Где — сумма (годовая) цеховых расходов;
| ОПТ 06.00.00. ПЗ |
923500/1=923500 руб/т
923500/1=923500 руб/т