22 KV

VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKA NÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV ELEKTROENERGETIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF ELECTRICAL POWER ENGINEERING

REKONSTRUKCE TRANSFORMA NÍ STANICE 110/22 KV

DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER‘S THESIS

AUTOR PRÁCE AUTHOR

BRNO 2008

BC. PETR KUBIŠ

>>Vložit zadání práce<<

>>Vložit licen ní smlouvu<<

Bibliografická citace práce: KUBIŠ, P. REKONSTRUKCE TRANSFORMA NÍ STANICE 110/22 KV. BRNO: VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN , FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKA NÍCH TECHNOLOGIÍ, 2008. 52 S. VEDOUCÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE ING. JAN MACHÁ EK.

Prohlašuji, že jsem svou diplomovou práci vypracoval samostatn a použil jsem pouze podklady (literaturu, projekty, SW atd.) uvedené v p iloženém seznamu. Zárove bych na tomto míst cht l pod kovat vedoucímu diplomové práce Ing. Janu Machá kovi za cenné rady a p ipomínky k mé práci, poskytnutou literaturu a svým rodi m za podporu b hem celé doby mého studia. ……………………………

VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN

Fakulta elektrotechniky a komunika ních technologií Ústav elektroenergetiky

Diplomová práce

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22 kV Bc. Petr Kubiš

vedoucí: Ing. Jan Machá ek Ústav elektroenergetiky, FEKT VUT v Brn , 2008 Brno

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Faculty of Electrical Engineering and Communication Department of Electrical Power Engineering

Master’s Thesis

110/22 kV Transforming Substation Reconstruction by

Bc. Petr Kubiš

Supervisor: Ing. Jan Machá ek Brno University of Technology, 2008

Brno

Abstrakt

9

ABSTRAKT Práce se v nuje problematice rekonstrukcí transforma ních stanic 110/22kV z ekonomického hlediska, kde budeme posuzovat výhodnost kombinací zapojení transformátor pomocí diskontovaných náklad . Transforma ní stanice je nutné rekonstruovat z d vod zvyšující se poptávce po elektrické energii, modernizaci za ízení v distribu ní soustavách, zvýšení spolehlivosti dodávky elektrické energie k odb ratel m atd.. Návrh transforma ní stanice musí vyhovovat podmínkám, které vyplývají ze zákona o energetice a provozování distribu ních soustav.

KLÍ OVÁ SLOVA:

transforma ní stanice; transformátor; náklady; diskontované náklady; zatížení;

Abstract

10

ABSTRACT This thesis deals with the issue of reconstruction 110/22kV distribution substation in economic point of view, where we will assess the benefits of a combination of their involvement using the discounted cost. It’s necessary to reconstruct distribution substation due to the increasing demand for electricity, upgrading equipment in the distribution systems, improve the reliability of electricity supply to customers, etc.. Distribution substation layout must meet conditions resulting from a law on energetics and operation of primary distribution networks.

KEY WORDS:

distribution substation; transformer; costs, discouted costs; load;

Obsah

11

OBSAH SEZNAM OBRÁZK ........................................................................................................... 12 SEZNAM TABULEK............................................................................................................ 13 SEZNAM SYMBOL A ZKRATEK .................................................................................... 14 1 ÚVOD................................................................................................................................. 17 2 NÁKLADY V ENERGETICE ............................................................................................ 18 2.1 STRUKTURA NÁKLAD 2.2 OCE

V ENERGETICE ..............................................................................

18

OVÁNÍ ZTRÁT ..........................................................................................................

19

3 NÁKLADY TRANSFORMÁTOR ................................................................................... 20 3.1 ZTRÁTY TRANSFORMÁTOR ............................................................................................. 21 3.2 SKUPINOVÝ CHOD TRANSFORMÁTOR

S R ZNÝMI PARAMETRY .........................................

26

4 HODNOCENÍ EFEKTIVNOSTI INVESTI NÍCH PROJEKT ........................................ 28 4.1 METODA PR M RNÝCH RO NÍCH NÁKLAD ..................................................................... 29 4.2 METODA DISKONTOVANÝCH NÁKLAD ............................................................................ 29 4.3 METODA

ISTÉ SOU ASNÉ HODNOTY ................................................................................

30

4.4 METODA INDEXU ZISKOVOSTI........................................................................................... 30 4.5 METODA VNIT NÍ VÝNOSOVÉ MÍRY .................................................................................. 31 4.6 METODA PR M RNÉ VÝNOSNOSTI .................................................................................... 31 4.7 METODA DOBY NÁVRATNOSTI .......................................................................................... 32 5 METODA PRO ODHAD VÝVOJE ZATÍŽENÍ.................................................................. 32 6 P ÍKLAD ........................................................................................................................... 35 7 ZÁV R............................................................................................................................... 50 POUŽITÁ LITERATURA ..................................................................................................... 51 P ÍLOHA A – P EHLED VÝSLEDK DC PRO P = 5 A 15% ........................................... 52

Seznam obrázk

12

SEZNAM OBRÁZK Obr. 3.1-1 Pr b h ztrát v transformátoru [1] ............................................................................ 25 Obr. 1 Zatížení transformátor (skupinový chod transformátor s r znými parametry) ............. 38 Obr. 2 Zatížení transformátor (oba transformátory najednou)................................................. 42

Seznam tabulek

13

SEZNAM TABULEK Tab. 3.1-1 Hodnoty m eného initele ztrát [1] ......................................................................... 23 Tab. 1 Parametry stávajících transformátor ............................................................................ 35 Tab. 2 Parametry nových transformátor .................................................................................. 36 Tab. 3 Další parametry transformátor ..................................................................................... 36 Tab. 4 P ehled výsledk pro Variantu A .................................................................................... 44 Tab. 5 P ehled výsledk pro Variantu B .................................................................................... 45 Tab. 6 P ehled výsledk pro Variantu C.................................................................................... 45 Tab. 7 P ehled výsledk pro Variantu D.................................................................................... 46 Tab. 8 P ehled výsledk celkových ro ních náklad na ztráty N pro všechny varianty ............. 47 Tab. 9 P ehled výsledk diskontovaných náklad DC pro všechny varianty............................... 49 Tab. 10 P ehled výsledk diskontovaných náklad DC pro p = 5% pro všechny varianty.......... 52 Tab. 11 P ehled výsledk diskontovaných náklad DC pro p = 15% pro všechny varianty........ 52

14

Seznam symbol a zkratek

SEZNAM SYMBOL A ZKRATEK N

celkové ro ní náklady

(K .r-1)

Ni

ro ní náklady odvozené z investi ních náklad

(K .r-1)

N

celkové ro ní náklady na ztráty

(K .r-1)

Ki

po izovací cena

(K )

Nmat

materiálové náklady

(K .r-1)

Nmz

mzdové náklady

(K .r-1)

Núdr

náklady na údržbu

(K .r-1)

Núr

náklady na úroky

(K .r-1)

Nodp

náklady na odpisy

(K .r-1)

pi

p edpokládaný nár st ceny transformátoru

(%)

p

celkové ro ní procento

(%)

púr

procento úroku

(%)

podp

odpisové procento

(%)

púdr

procento údržby

(%)

R I

inný odpor

( )

modul (absolutní hodnota) proudu

(A)

P

ztráty inného výkonu v transformátoru p i ur itém zatížení

(kW)

P0

ztráty inného výkonu naprázdno

(kW)

Pk

ztráty inného výkonu nakrátko

(kW)

zat žovatel

(-)

S

zatížení transformátoru

(MVA)

S(t)

okamžité zatížení p ipadající na transformátor

(MVA)

Sn

jmenovitý výkon transformátoru

(MVA)

Strp_hav

zvýšené zatížení transformátoru p i krytí výpadku dodávky elektrické energie

(MVA)

Q

ztráty jalového výkonu v transformátoru p i ur itém zatížení

(kVAr)

Q0

ztráty jalového výkonu naprázdno

(kVAr)

Qk

ztráty jalového výkonu nakrátko

(kVAr)

i0

procentní proud naprázdno

(%)

uk

procentní nap tí nakrátko

(%)

15

Seznam symbol a zkratek PT

celkové ztráty inného výkonu vyvolané zatíženým transformátorem v síti

(kW)

m rný initel ztrát, který vyjad uje ztráty inného výkonu

k

vyvolané 1 kVAr zatížení

(kW.kVAr-1)

W0

ro ní ztráty elektrické energie naprázdno v transformátoru

(kWh.r-1)

Wz

ro ní ztráty elektrické energie vlivem zatížení v transformátoru

(kWh.r-1)

WT

celkové ztráty elektrické energie za dané období

(kWh.r-1)

WTZ_hav ro ní ztráty elektrické energie p i krytí výpadku dodávky elektrické energie T

(kWh.r-1)

doba, po kterou je transformátor za dané období v provozu, obvykle celé období (1 rok)

(h.r-1)

T

doba plných ztrát

(h.r-1

AC

pr m rné ro ní náklady

(K .r-1)

O

ro ní odpisy

(K .r-1)

i

ro ní úroková míra

(r-1)

Np

ro ní provozní náklady

(K .r-1)

DC

diskontované náklady investi ního projektu

(K )

NpA

sou et diskontovaných ro ních provozních náklad

(K )

KizbA

diskontovaná hodnota zbytkové ceny

(K )

NPV

istá sou asná hodnota

(K )

Pj

pen žní p íjem z investic v j-tém roce její životnosti

(K .r-1)

n

doba životnosti

(r)

PI

index ziskovosti

(-)

IRR

vnit ní výnosová míra

(r-1)

ARR

pr m rná výnosnost

(r-1)

Z

ro ní zisk po zdan ní

(K .r-1)

PB

doba návratnosti

(r)

n0

celkové m rné náklady na ztráty naprázdno

(K .kW-1.r-1)

n

celkové m rné náklady na ztráty

(K .kW-1.r-1)

Pz a,b

celkové ztráty inného výkonu vyvolané transformátorem vlivem zatížení

(kW)

parametry rovnice p ímky

(MVA)

16

Seznam symbol a zkratek n

Sr

redukovaný jmenovitý výkon skupiny n transformátor

(MVA)

Sni

jmenovité výkony dalších transformátor ve skupin

(MVA)

n

redukované inné ztráty nakrátko skupiny n transformátor

(kW)

Pkr Pki

n

inné ztráty nakrátko dalších transformátor ve skupin

Qkr Qki

(kW)

redukované jalové ztráty nakrátko skupiny n transformátor

(kVAr)

jalové ztráty nakrátko dalších transformátor ve skupin

(kVAr)

Sp n÷n+1 p echodový výkon pro p ipojení dalšího transformátoru ke skupin n transformátor P0n+1

inné ztráty naprázdno posledn p ipojeného transformátoru

Q0n+1

jalové ztráty naprázdno posledn p ipojeného transformátoru

n

Pkr Qkr Pkr Qkr Sr

(kVAr) (kW)

redukované jalové ztráty nakrátko skupiny po p ipojení posledního transformátor

n+1

(kW)

redukované inné ztráty nakrátko skupiny po p ipojení posledního transformátor

n+1

(kVAr)

redukované jalové ztráty nakrátko skupiny p ed p ipojením posledního transformátor

n+1

(kW)

redukované inné ztráty nakrátko skupiny p ed p ipojením posledního transformátor

n

(MVA)

(kVAr)

redukovaný jmenovitý výkon skupiny po p ipojení posledního transformátor

(MVA)

nz

po et let zbývajících do konce ekonomické životnosti transformátoru

(r)

N

rok instalace transformátoru

(r)

KAiszb

cena p vodního transformátoru na po átku roku instalace

(K .r-1)

KAizb

zbytková cena transformátoru kterou bude mít po n letech

(K .r-1)

KAiinstalace cena instalace transformátoru

(K .r-1)

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV

17

1 ÚVOD Tato diplomová práce pojednává o možnostech rekonstrukce transforma ních stanic 110/22kV a jejich dalších efektivn jších využití. Transforma ní stanice je nutné rekonstruovat vzhledem ke zvyšující se poptávce po elektrické energii, modernizaci za ízení v distribu ních soustavách, zvýšení spolehlivosti dodávky elektrické energie k odb ratel m, požadavky trhu s elektrickou energií a obnova celé rozvodny. Návrh transforma ní stanice musí vyhovovat podmínkám, které vyplývají ze zákona o energetice a podmínkám provozování distribu ních soustav. Vzhledem k velkým finan ním nárok m na realizaci projektu musí být transforma ní stanice naprojektována na aktuální a plánované zatížení a musíme provést analýzu, jestli investice do projektu bude výhodná i nikoliv. Období pro plánované zatížení je minimáln 20 let, kde musíme brát v úvahu možnosti další výstavby rodinných dom , posílení jiného vedení nebo pr myslových zón, které budou napájeny z transforma ní stanice.


18

2 NÁKLADY V ENERGETICE Elektrickou energii v eské republice dodávají dv spole nosti EZ a E.ON. Distribuce a p enos elekt iny je státem regulovaná innost. Cena za p enos a distribuci je regulována státem pro všechny subjekty na území eské republiky na p íslušné nap ové hladin . Dodávku elektrické energie zajiš uje územn p íslušný distributor. Distributor je povinen dopravit elektrickou energii k zákazníkovi za podmínek, které vyplývají ze zákona. To znamená, že nesmí zvýhod ovat jakéhokoliv dodavatele nebo zákazníka. Zákazník má právo uzav ít smlouvu o dodávce elektrické energie s jakýmkoliv dodavatelem, který p sobí v eské Republice. Nákup elektrické energie provád jí kupující p ímo od výrobce nebo prost ednictvím burzy. Dalším možným zdrojem elektrické energie je nákup v zahrani í. Státní orgány dozoru na trhu s elektrickou energií z pohledu kone ného zákazníka [3] a) Energetický regula ní ú ad (ERÚ) stanovuje ceny p enosu a distribuce elektrické energie, stanovuje a provádí pravidla, kterými se ídí trh s elektrickou energií, dále zajiš uje podmínky pro kone né zákazníky bez ohledu na místo p ipojení. b) Státní energetická inspekce provádí dozor na dodržování platných zákon a vyhlášek v elektroenergetice. eší spory mezi distributory a zákazníky, ukládá sankce na základ vlastního zjišt ní porušení zákonu nebo vyhlášky, ale p edevším umož ují státním orgán m objektivn analyzovat chování všech subjekt na stran zdroj , p enosu i spot eby energie a p ijímat ú inná opat ení. c) Operátor trhu s elektrickou energií zajiš uje skute né hodnoty dodávek a odb r elektrické energie pro ú astníky trhu s elektrickou energií, vyhodnocuje odchylky na základ smluv o dodávce elektrické energie subjekt m nebo registrovaným ú astník m trhu.

2.1 Struktura náklad v energetice Náklady d líme: A) Podle objemu výroby -

stálé náklady (fixní náklady): nap íklad odpisy, leasing a úroky z úv ru prom nné náklady (variabilní náklady): nap íklad mzdy, materiál a školení

B) Podle zp sob vynakládání -

jednorázové náklady: po izovací náklady trvalé náklady (opakující se): ro ní náklady

Ro ní provozní náklady jsou náklady spojené s provozem za ízení nap íklad: mzdové náklady, opravy, údržba a materiál.


19

Celkové ro ní náklady N

kde N

Ni

N (

.r-1;

.r-1,

.r-1)

(2.1)

celkové ro ní náklady

Ni


N


Ro ní náklady odvozené z investi ních náklad Ni

N úr

N odp

púr

N údr

100

Np

kde Ni

podp

N mat

púdr

Ki

p Ki ( 100

.r-1;K ,K .r-1,%.r-1)

(2.2)

N mz (K .r-1; K .r-1, K .r-1)


Núr

náklady na úroky

Nodp

náklady na odpisy

Núdr


Ki

po izovací cena

p


púr

procento úroku

podp

odpisové procento

púdr

procento údržby

Np

provozní náklady

Nmat

materiálové náklady

Nmz

mzdové náklady

2.2 Oce ování ztrát Ztráty v elektriza ní soustav p edstavují rozdíl mezi dodávaným a odebíraným výkonem. M žeme je rozd lit na ztráty technické a netechnické. Technické ztráty jsou zp sobené ztrátami v m di a v železe transformátoru. Netechnické ztráty jsou zp sobené nesprávným m ením. Celkové ztráty v elektriza ní soustav mohou dosahovat až 10% celkového dodávaného výkonu. Ztráty inného výkonu v transformátoru p i ur itém zatížení P

3 R I 2 (W;

)

(2.2.1)

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV kde

P

20

ztráty inného výkonu v transformátoru p i ur itém zatížení inný odpor

R I

modul (absolutní hodnota) proudu

3 NÁKLADY TRANSFORMÁTOR Celkové ro ní náklady transformátoru NT

kde NT

N iT

N

T

(

.r-1)

(3.1)

celkové ro ní náklady transformátoru

NiT


N


T

Ro ní náklady odvozené z investi ních náklad p K iT ( 100

N iT

.r-1;%.r-1,K )

(3.2)

p=púr+podp+púdr (%;%,%,%) kde KiT

po izovací cena transformátoru

p


púr

procento úroku

podp

odpisové procento

púdr

procento údržby

Celkové ro ní náklady na ztráty N

T

( P0

k Q0 ) n 0

( Pk

k Qk ) (

S 2 ) n ( Sn

.r-1;kW,kW.kVAr-1,kVAr,

K .kW-1.r-1,kW, kW.kVAr-1,kVAr,-, K .kW-1.r-1) kde N

T


P0


Pk


S


Sn


Q0


(3.3)

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV Qk

21


k

m rný initel ztrát, který vyjad uje ztráty zatížení

n0


n


inného výkonu vyvolané 1 kVAr

Celkové m rné náklady na ztráty n

kde n

np

.kW-1r-1;K .kW-1.r-1,K .kW-1.h-1,h.r-1)

nw T (

(3.4)


np

m rné náklady na výkon

nw

m rné náklady na energii

T

doba plných ztrát

Celkové m rné náklady na ztráty naprázdno n0

kde n0

np

.kW-1r-1;K .kW-1.r-1,K .kW-1.h-1,h.r-1)

nw T (

(3.5)


np

m rné náklady na výkon

nw

m rné náklady na energii

T

doba, po kterou je transformátor za dané období v provozu, obvykle celé období (1 rok)

3.1 Ztráty transformátor Ztráty inného výkonu v transformátoru p i ur itém zatížení P

P0

2

Pk (kW;kW,-,kW)

S (-;kVA,kVA) Sn

kde

P

ztráty inného výkonu v transformátoru p i ur itém zatížení zat žovatel

S


Sn


(3.1.1)

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV P0


Pk


22

Ztráty jalového výkonu v transformátoru p i ur itém zatížení Q

kde

Q

Q0

2

Qk (kVAr;kVAr,-,kVAr)

(3.1.2)

ztráty jalového výkonu v transformátoru p i ur itém zatížení zat žovatel

Q0


Qk


Ztráty jalového výkonu naprázdno Q0

kde

Q0

i0 S n (kVAr;%,kVA) 100

(3.1.3)


Sn


i0

procentní proud naprázdno

Ztráty jalového výkonu nakrátko Qk

kde

Qk

uk S n (kVAr;%,kVA) 100

(3.1.4)


Sn


uk

procentní nap tí nakrátko

Celkové ztráty inného výkonu vyvolané zatíženým transformátorem v síti PT

kde

P0

2

Pk

k

( Q0

2

Qk ) (kW;kW,-,kW,kW.kVAr-1,kVAr,-,kVAr)

PT

celkové ztráty inného výkonu vyvolané zatíženým transformátorem v síti

Pk


P0


Q0


Qk


(3.1.5)

23

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV k



zat žovatel Tab. 3.1-1 Hodnoty m rného initele ztrát [1] k [kW.kVAr-1]

Místo instalace transformátoru 1. Transformátor p ipojený k p ípojnicí v elektrárn

0,02

2. V m stských nebo pr myslových rozvodnách p ipojených na 6 nebo 10 kV

0,07

3. V oblastech sítích 22÷110 kV

0,15

4. Transformátory jako v bod 2., p ipojené p es oblastní sít vn

0,15

Ro ní ztráty elektrické energie naprázdno v transformátoru, které jsou konstantní W0

kde

W0 T

( P0

k

Q0 ) T (kWh.r-1;kW,kW.kVAr-1,kVAr,h.r-1)

(3.1.6)

ro ní ztráty elektrické energie naprázdno v transformátoru doba, po kterou je transformátor za dané období v provozu, obvykle celé období 1 rok

P0


Q0


k



Celkové ztráty inného výkonu vlivem zatížení vyvolané transformátorem Pz

kde

Pz

( Pk

k

Qk ) (

S 2 -1 ) (kW;kW,kW.kVAr ,kVAr,- ) Sn

celkové ztráty inného výkonu vlivem zatížení vyvolané transformátorem

S


Sn


k

(3.1.7)

Pk


Qk

ztráty jalového výkonu nakrátko m rný initel ztrát, který vyjad uje ztráty zatížení


24

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV Ro ní ztráty elektrické energie vlivem zatížení v transformátoru Wz

kde

( Pk

k

2

Qk )

T (kWh.r-1; kW, kW.kVA-1,kVAr,-,h.r-1)

Wz


Pk


Qk


k


(3.1.8)


zat žovatel T

doba plných ztrát

Celkové ztráty elektrické energie za dané období WT

W0

Wz

( P0

k

Q0 ) T

( Pk

k

Qk )

-1

2

T (kWh.r-1 ;kW, -1

-1

kW.kVAr ,kVAr,h,kW, kW.kVAr , kVAr,-,h.r ) kde

k

WT

celkové ztráty elektrické energie za dané období

W0

ro ní ztráty elektrické energie naprázdno v transformátoru

Wz


Pk


Qk


P0


Q0

ztráty jalového výkonu naprázdno m rný initel ztrát, který vyjad uje ztráty zatížení

(3.1.9)


zat žovatel T

doba plných ztrát

T

doba, po kterou je transformátor za dané období v provozu, obvykle celé období 1 rok


Obr. 3.1-1 Pr b h ztrát v transformátoru [1]

25


26

3.2 Skupinový chod transformátor s r znými parametry Pro skupinový chod transformátor s r znými parametry je nutné p epo ítat jmenovitý výkon a ztráty nakrátko na spole nou hodnotu. Tyto parametry ozna ujeme jako redukované. Pro redukovaný jmenovitý výkon p vodní skupiny n transformátor n

kde

n

Sr

Sr

S n1 S n 2

uk 1 uk 2

S ni

uk 1 uki

uk1 (kVA;kVA,kVA,%,%) ukn

S nn

(3.2.1)

redukovaný jmenovitý výkon skupiny n transformátor

Sn1

jmenovitý výkon prvního transformátoru

Sni

jmenovité výkony dalších transformátor ve skupin

uk1

nap tí nakrátko prvního transformátoru

uki

nap tí nakrátko dalších transformátor ve skupin

ukn

nap tí nakrátko skupiny n transformátor

Redukované inné ztráty nakrátko pro p vodní skupiny n transformátor n

kde

n

Pk 1 Pk 2 (

Pkr

Pkr

uk1 2 ) uk 2

Pki (

uk1 2 ) uki

Pkn (

uk1 2 ) (kW;kW,kW,%,%) u kn

(3.2.2)

redukované inné ztráty nakrátko skupiny n transformátor

Pk1

inné ztráty nakrátko prvního transformátoru

Pki

inné ztráty nakrátko dalších transformátor ve skupin

uk1


uk2

nap tí nakrátko druhého transformátoru

uki


ukn


Redukované jalové ztráty nakrátko pro p vodní skupiny n transformátor n

Qk 1 Qk 2 (

Qkr

kde

n

Qkr

uk 1 2 ) uk 2

Qki (

uk1 2 ) u ki

Qkn (

uk1 2 ) (kVAr;kVAr,kVAr,%,%) (3.2.3) ukn

redukované jalové ztráty nakrátko skupiny n transformátor

Qk1

jalové ztráty nakrátko prvního transformátoru

Qki

jalové ztráty nakrátko dalších transformátor ve skupin

27

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV uk1


uk2

nap tí nakrátko druhého transformátoru

uki


ukn


Po p ipojení dalšího transformátoru se tyto redukované parametry zm ní - redukovaný jmenovitý výkon n+1 transformátor

n+1

Sr n+1

- redukované inné ztráty nakrátko skupiny n+1 transformátor - redukované jalové ztráty nakrátko skupiny n+1 transformátor

n+1

Pkr Qkr

P echodový výkon pro p ipojení dalšího transformátoru ke skupin n transformátor Sp

n n 1

P02 k Pkr k Qkr n 2 ( Sr )

2

Q02 (kVA;kW,kW.KVAr-1,kVAr) 2 Pkr k Qkr (n 1 Sr )2

kde Sp n÷n+1 p echodový výkon pro transformátor P0n+1 k

p ipojení dalšího

transformátoru

ke skupin

inné ztráty naprázdno posledn p ipojeného transformátoru m rný initel ztrát

Q0n+1 jalové ztráty naprázdno posledn p ipojeného transformátoru n

Pkr

redukované inné ztráty nakrátko skupiny p ed p ipojením posledního transformátor

n

Qkr

redukované jalové ztráty nakrátko skupiny p ed p ipojením posledního transformátor

n+1

Pkr redukované inné ztráty nakrátko skupiny po p ipojení posledního transformátor

n+1

Qkr redukované jalové ztráty nakrátko skupiny po p ipojení posledního transformátor

n

Sr

redukovaný jmenovitý výkon skupiny p ed p ipojení posledního transformátor

n+1

Sr

redukovaný jmenovitý výkon skupiny po p ipojení posledního transformátor

Veli iny ve vztahu (3.2.4) se ur í ze zadaných hodnot pomocí vztah (3.2.1), (3.2.2) a (3.2.3).

(3.2.4) n


28

4 HODNOCENÍ EFEKTIVNOSTI INVESTI NÍCH PROJEKT Investi ní projekt, je charakterizován pen žním tokem (cash flow) za dané období. Pen žní tok zachycuje pohyb pen z v ase (platba za dané období). Kritéria investi ního rozhodování - výnosnost projektu - vyhodnocení zisk nebo ztrát za dané investi ní období - rizikovost projektu - posouzení rentability daného investi ního projektu - likvidita projektu

- možnost ukon ení projektu p ed investi ním horizontem

Metody hodnocení efektivnosti investic 1) Metody hodnocení efektivnosti investic a) podle zohledn ní faktoru asu - statické metody – nerespektují faktor asu - dynamické metody – respektují faktor asu b) podle pojetí efektivnosti z investic - nákladová kritéria hodnocení efektivnosti – metody, kde se jako kritéria využívá úspora náklad - zisková kritéria hodnocení efektivnosti – metody, kde se jako kritéria využívá vykazovaný zisk - p íjmová kritéria hodnocení efektivnosti – metody, kde se kritéria využívá pen žní tok z investic V p ípad nákladových kritérií musíme brát v úvahu jak náklady investi ní, tak náklady provozní. Tyto náklady nejsou slu itelné, spojují se pomocí pr m rných ro ních náklad . Náklady lze použít pouze pro porovnání investi ních projekt . Nákladová kritéria nejsou schopna hodnotit absolutní efektivnost projektu, ale asto se používají k hodnocení technických variant projekt . Pro hodnocení efektivnosti investi ních projekt se používají zisková kritéria, která hodnotí efektivnost investovaného zisku. V sou asné dob se využívají kritéria založená na pen žním p íjmu z investic, který je dán sou tem istého zisku a odpis .


29

Základní metody vyhodnocování efektivnosti investi ních projekt - pr m rné ro ní náklady - diskontované náklady - istá sou asná hodnota - vnit ní výnosová míra - pr m rná výnosnost - doba návratnosti

4.1 Metoda pr m rných ro ních náklad Tato metoda porovnává pr m rné ro ní náklady srovnatelných variant projekt . Jedná se o metodu statickou. Nejvýhodn jší varianta je považována s nejnižšími pr m rnými ro ními náklady. Metoda je vhodná pro projekty, které používají technologické postupy a zajistí stejnou výši produkce. asto se používá v publikacích. Pr m rné ro ní náklady AC

kde AC

O i Ki

N p (K .r-1;K .r-1,%.r-1,K ,K .r-1)

(4.1.1)

pr m rné ro ní náklady

O

ro ní odpisy

i


Ki

investi ní náklady

Np

ro ní provozní náklady

4.2 Metoda diskontovaných náklad Jedná se o metodu dynamickou, kde dochází k porovnání všech náklad spojených s realizací jednotlivých variant projektu za dobu životnosti. Pokud jsou provozní náklady stejné, m žeme diskontování ur it pomocí zásobitele. Diskontované náklady p edstavují pen žní ástku, kterou musí firma mít p i uvedení investic do provozu, aby zajistila provoz po celé uvažované období. Diskontované náklady investi ního projektu DC

kde DC

Ki

N Ap (K ;K ,K )

diskontované náklady investi ního projektu

(4.2.1)

30

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV NpA

sou et diskontovaných ro ních provozních náklad

Ki


4.3 Metoda isté sou asné hodnoty Jde o dynamickou metodu hodnocení efektivnosti investic. Ukazatelem ziskovosti je pen žní p íjem z investic. istá sou asná hodnota je dána rozdílem mezi celkovými aktualizovanými p íjmy a po izovacími náklady. istá sou asná hodnota

j 1

Pj

kde NPV

Pj

n

NPV

(1 i ) Z dj

j

-1 -1 K i (K ;r,K .r ,%.r ,K )

N odpj (K .r-1 ;K .r-1, K .r-1)

istá sou asná hodnota

Pj

pen žní p íjem z investic v jtém roce její životnosti

Ki


i


n

doba životnosti

Zdj Nodpj

(4.3.1)

istý zisk v jtem roce odpisy v jtem roce

Posouzením dvou následujících variant získáme efektivn jší ešení projektu. Pokud je NPV>1 tak lze projekt považovat za výhodný, pokud je NPV<1 tak je projekt nevýhodný.

4.4 Metoda indexu ziskovosti Index ziskovosti je dán velikostí isté sou asné hodnoty, vztažené k po izovacím náklad m. Index ziskovosti n

PI

kde PI

index ziskovosti

j 1

Pj (1 i ) j (-;K .r-1,%.r-1,K ) Ki

(4.4.1)

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV Ki


Pj


31

Pokud PI>1 je projekt efektivní, je-li PI<1 tak je projekt neefektivní.

4.5 Metoda vnit ní výnosové míry Vnit ní výnosové procento je taková úroková míra, p i níž je sou asná hodnota pen z z investic rovna po izovacím náklad m. Jedná se o úrokovou míru, kdy projekt není ztrátový. Pokud je výnosové procento vyšší než úroková míra i, je projekt výhodný. Vnit ní výnosová míra Pj

n j 1

kde IRR

(1 IRR )

j

-1 -1 K i (r;K .r ,%.r ,K )

(4.5.1)

vnit ní výnosová míra

Ki


Pj


4.6 Metoda pr m rné výnosnosti Tato metoda p edstavuje výnosnost investic s ro ním ziskem p ipadající na jednotku investi ních náklad . Jedná se o metodu statickou. Pr m rná výnosnost ARR

kde ARR

pr m rná výnosnost

Z


Ki


Z (r-1;K .r-1,K ) Ki

(4.6.1)


32

4.7 Metoda doby návratnosti Jedná se o metodu statickou, p i emž doba návratnosti investi ního projektu je definována jako doba, za kterou se investice splatí z pen žních p íjm , které si musí zajistit. Tato metoda se asto používá jako kritérium hodnocení investic. Jedná se o období, kdy dojde ke splacení investice z pen žních p íjm , získaných z investic. Pr m rná výnosnost PB

kde PB

Ki Z O

(r;K ,K .r-1,K .r-1)

(4.6.1)

doba návratnosti

O

ro ní odpis

Z


Porovnání všech metod Je d ležité preferovat metody, které respektují faktor asu, tedy metodu indexu ziskovosti, metoda diskontovaných náklad , metodu isté sou asné hodnoty a metoda vnit ní výnosové míry. Výb r metody nezaru í úsp šné ešení, proto musíme dbát na vstupní údaje o investici. Velký význam pro správné hodnocení investic má ur ení vstupních dat. „Vstupní data se týkají kapitálových údaj a nákladové stránky investice. Výnosy p edstavují p ímou ást z prodeje výstup z investice u energetických investic”. [4]

5 METODA PRO ODHAD VÝVOJE ZATÍŽENÍ V energetice ur ujeme vývoj t mito dv ma metodami a) rozpo tové - jedná se o metodu krátkodobou, kde dynamika výroby a specifika pot eb jsou známé s dostate nou p esností b) extrapola ní - vyrovnává dosavadní výkon a extrapoluje vývoj do budoucnosti, a to za p edpokladu, že vlivy které p sobí na vývoj v budoucnosti se nebudou lišit od vliv v minulosti


33

Pro použití extrapola ní metody musíme znát dostate n velký statický soubor údaj o spot eb . Hledáme funk ní vyjád ení závislosti ( asu a spot eby elektrické energie), kde si klademe tyto otázky a) jakého typu je tato analýza (regresivní analýza) b) jaká je míra správnosti vybrané funkce, kterou nahrazujeme dosavadní známý vývoj V energetické praxi lze spot ebu elektrické energie aproximovat pomocí n kolika funkcí. Pro aproximaci používáme metodu nejmenší tverc . a) p ímka ax b (MVA;MVA,MVA)

(5.1)

1 (MVA;MVA,MVA) a b c

(5.2)

y

a b (MVA;MVA,MVA)

(5.3)

y

a b c (MVA;MVA,MVA)

(5.4)

y

b) logaritmická k ivka y

c) exponenciála

d) Gompertzova k ivka

Posouzení jednotlivých k ivek a) krátkodobá a st edn dobá p edpov - nejmén vhodná je k ivka logistická (má inflexní bod nasycený což v energetice nebývá spl eno) - kvadratická funkce a Compertzova k ivka jsou siln ovlivn ny zatížením - nejvýhodn jší je exponenciála b) dlouhodobá odpov - žádná z uvedených metod není spolehlivá, protože jsou závislé na minulý vývoj


34

Pro vývoj sítí lze doporu it - použít n kolik k ivek a sm rodatnou odchylku - náhradu k ivkami vztáhnout ke dv ma hodnotám (pravd podobnost minimální a minimální) Pokud v obou p ípadech budou pot eby rozvoje stejné, potom je odhad správný. „Dynamický návrh elektrické sít je takový, aby v pr b hu let a skute ného vývoje, daly se p izp sobovat bez hospodá ských ztrát”. [2] Tento fakt je v praxi málo pravd podobný a proto volíme kompromis - pr ezy vodi

navrhujeme na zatížení o ekávané p ibližn v polovin života

- po et transformátor zv tšujeme podle skute ného zatížení Vývoj spot eby musíme rozlišovat v konkrétních oblastech, lokalitách a pr myslu.

35


6 P ÍKLAD Zadání Cílem rekonstrukce je navrhnout osazení transforma ní stanice tak, aby byli její ro ní náklady co nejnižší. Doba posuzování je 20 let a p edpokládaný nár st spot eby je 3% ro n . K hodnocení jednotlivých návrh rekonstrukce použijeme metody diskontovaných náklad . Budou posuzovány dva návrhy osazení transforma ní stanice: a) stávající osazení

- transforma ní stanice je osazena dv ma transformátory o výkonech 25MVA a 40MVA

b) zvýšená kapacita stanice

- transforma ní stanice bude osazena dv ma transformátory, každý o výkonu 40MVA

Transforma ní stanice na, které provádíme návrh rekonstrukce se nachází ve Vyškov na Morav . Tato stanice je sou ástí distribu ní sít spole nosti E.ON Distribuce, a.s. stanice je osazena dv ma transformátory viz. Tab. 1. Tab. 1 Parametry stávajících transformátor výkon

Sn[MVA]

Transformátor .1

Transformátor .2

25

40

ztráty naprázdno

P0[kW]

29,7

40,23

ztráty nakrátko

Pk[kW]

162,7

207,4

proud naprázdno

i0[%]

0,7

0,65

proud nakrátko

uk[%]

11

11

ú iník

cos

0,95

0,95


Núdr[K .r-1]

-

200000

po izovací náklady

Ki[K ]

-

4×106

1975

1985

rok výroby

P i ekonomické životnosti jednoho transformátoru 30 let, je z ejmé že budeme muset transformátor .1 vym nit ihned na po átku rekonstrukce za nový transformátor. Oproti tomu transformátor .2 m žeme ješt provozovat po dobu 10 let. Ro ní provoz transforma ní stanice ve Vyškov lze rozd lit do t í ástí: 1) Uvažujeme odhadnutý program provozu po dobu T=8520h, který lze popsat p ímkou s po áte ním bodem [0,Pmax], a koncovým bodem [Pmin,8520], kde Pmax=34MW a Pmin=8MW 2) Odstávka po dobu T=120h, kv li údržb a opravám transforma ní stanice

36


3) Provoz, kdy transforma ní stanice kryje výpadek dodávky elektrické energie v jiné ásti distribu ní sít . V tomto provozu stanice pracuje se zvýšeným zatížením P=39MW po dobu T120=120h. Abychom mohli provést výpo et diskontovaných náklad , musíme nejprve spo ítat celkové ro ní náklady na ztráty v jednotlivých letech posuzování, pro možné varianty osazení transforma ní stanice: Varianta A) 25 nový + 40 starý (10 let) Varianta B) 25 nový + 40 nový (20 let) Varianta C) 40 starý + 40 nový (10 let) Varianta D) 2 × 40 nový (20 let) Tab. 2 Parametry nových transformátor Transformátor .1

Transformátor .2

Sn[MVA]

25

40

ztráty naprázdno

P0[kW]

18

20

ztráty nakrátko

Pk[kW]

84

107

proud naprázdno

i0[%]

0,7

0,65

proud nakrátko

uk[%]

10

11

ú iník

cos

0,95

0,95


Núdr[K .r-1]

80000

100000

po izovací náklady

Ki[K ]

8×106

10×106

2005

2005

výkon

rok výroby Tab. 3 Další parametry transformátor k

np

nw

[kW.kVAr-1]

[K .kWr-1]

[K .kWh-1]

0,05

4000

1,2

Všechny hodnoty pot ebné pro výpo et rekonstrukce transforma ní stanice ve Vyškov na Morav byli dodány spole ností E.ON Distribuce, a.s.


37

Vypracování Výpo et budeme provád t pro první rok Varianty A pro dv možná ešení 1) Skupinový chod transformátor s r znými parametry (25 nový + 40 starý) pro první rok 2) Oba transformátory najednou (25 nový + 40 starý) pro první rok

1) Skupinový chod transformátor s r znými parametry (25 nový + 40 starý) pro první rok P echodový výkon transformátoru Pk 40

207 ,4kW

P040

40,23kW

Q040 Qk 40 Pk 25

i040 S n 40 100 u k 40 S n 40 100 84kW

Qk 25

u k 25 S n 25 100

2

Pkr

Pk 25

2

Qkr

Qk 25

Sr 2

Pk 40

0,65 40000 260 kVAr 100 11 40000 4400 kVAr 100 10 25000 2500 kVAr 100 u 10 ( k 25 ) 2 84 207,4 ( ) 2 uk 40 11

Qk 40 (

u k 25 2 ) uk 40

255,40kW

10 2500 44000 ( ) 2 11

6136,36 kVAr

25MVA

Sr

S n 25

Sp 1

2

Sp 1

2

S n 40

Pk 25

u k 25 u k 40

25 40

P040 k k Qk 25 2 (Sr )

10 11

61,36 MVA

Q040 Pkr k 2 Qkr (2 Sr )2

2

40,23 0,05 260 84 0,05 2500 255,40 0,05 6136,36 252 61,362

16,96MVA

P i tomto zatížení se p ipojí druhý transformátor (40 starý).


Obr. 1 Zatížení transformátor (skupinový chod transformátor s r znými parametry)

38

39

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV Výpo et zatížení transformátor Pmax

34 MW

Pmin

8 MW 39 MW

Ptrp _ hav

cos 0,95 T 8520 hodin T120 120 hodin 34 35,79 MVA 0,95 8 S min 8,42 MVA 0,95 P 39 41,05 MVA S trp _ hav cos 0,95 S max S min S (t ) S max t 35,789 T a Sp 1 S p 1 2 a b T1 2 T1 2 b Pmax cos Pmin cos

S max

T1

2

0

2

S (t ) dt

S (t ) S (t ) T1

S (t ) dt 2

S (t ) S (t )

T1

2

0

1 ( a b T1 2 )3 3 ( b)

1 (35,79 3, 21 10 3 ( 3, 21 10 3 ) 4250927 ,16 MVA 2

T

S (t ) 3 3

2

35,79 8, 42 t (35,79 0,0032 t ) MVA 8520 35,79 16,96 5862 hodin 0,0032

S (t )3 3

T

T1

1 2

3 b

5862 ) 3

( a b T )3

1 (35,789 3 ( 3, 212 10 3 ) 444119 ,93 MVA

Pokud máme:

3

3,21 10

a b t

( a b 0) 3 (35,789

3,21 10

3

0) 3

( a b T1 2 )3 3

8520 ) 3

(35,79 3, 212 10

3

5862 ) 3

Sp 1÷2 > S(t) v provozu je pouze jeden transformátor t Sp 1÷2 < S(t) v provozu jsou oba transformátory t <0; T1÷2>

40

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV Celkové ro ní náklady na ztráty N

N

N

W

N

P

N

W

P

WT nw PT n p

np

4000 K .kW 1.r

nw

1,2 K .kWh

1

1

Celkové ztráty elektrické energie za dané období

WT

WT 0

Pk 25

84kW

Pkr 40

(

Qkr 40

T1 T1 0

uk 25 2 ) uk 40

Sn 40

1

Qk 40

uk 25 uk 40

40

(

10 2 ) 44000 3636,36kVAr 11

10 11

36,36MVA

120hodin

T120

2

T

549555 783216,2 30196,03 1362967,23kWh.r

WTZ _ hav

10 uk 25 25000 2500kVAr S n 25 100 100 10 u ( k 25 )2 Pk 40 ( ) 2 207,4 171,40kW 11 uk 40

Qk 25

S r 40

WTZ

S (t ) dt

S (t )

444119,93MVA

S (t )

4250927,16MVA

2 2

2

S (t ) dt

WT 0 WT 0 WT 0 WT 0

( P025

Q025 ) (T

k

T120 ) ( P040

k

Q040 ) (T1

2

T120 )

i025 i S n 25 ) (T T120 ) ( P040 k 040 S n 40 ) (T1 2 T120 ) 100 100 0,7 0,65 (18 0,05 25000) (8520 120) (40,23 0,05 40000) (5862 120) 100 100 549555kWh.r 1 ( P025

k

Pk 25

k

WTZ

S n 25

T

Qk 25

2

2

S (t ) dt T1

Pk 25

2

k

Qk 25 (S n 25

Pkr 40 Sr 40 )2

k

Qkr 40

T1

2

S (t ) 2 dt

0

WTZ

84 0,05 2500 84 0,05 2500 171,405 0,05 3636,364 444119,93 4250927,16 2 25 (25 36,3636)2

WTZ

783216,20kWh.r

1

( Pk 25

WTZ _ hav

(84 0,05 2500 171,40 0,05 3636,36) (

WTZ _ hav

30196,03kWh.r

k

Qk 25

1

Pkr 40

k

Qkr 40 ) (

Strp _ hav 2 ) T120 S n 25 S r 40

WTZ _ hav

41,05 2 ) 120 25 36,36

41

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV P025

18kW

Pk 25

84kW i025 0,7 S n 25 25000 175kVAr 100 100 uk 25 10 S n 25 25000 2500kVAr 100 100 u 10 ( k 25 )2 Pk 40 ( ) 2 207,4 171,40kW uk 40 11

Q025 Qk 25 Pkr 40 Qkr 40 S r 40

(

uk 25 2 ) uk 40

Sn 40

Qk 40

uk 25 uk 40

39 0,95

Strp _ hav S n 25 k

P025

10 2 ) 44000 3636,36kVAr 11 36,36MVA

41,05MVA

1

0,05kW .kVAr PTZ

10 11

40

P cos 25MVA

(

k

Q025

( Pk 25

k

Qk 25 ) (

PTZ

18 0,05 175 (84 0,05 2500) (

PTZ

331,61kW

Strp _ hav 2 ) Sn 25 S r 40

41,05 2 ) 25 36,36

( Pkr 40

k

Qkr 40 ) (

(171, 40 0,05 3636,36) (

1

nw

1, 2 K .kWh

np

4000 K .kW 1.r

1

N

W

WT nw

N

W

1362967, 226 1,2

N

W

1635560,66 K .r

N

P

N

P

331,61 4000

N

P

1326454, 20 K .r

1

PTZ n p

N

1

N

N

N

1635560,66 1326454,201

N

2962014,87 K .r

W

N

P

N

Ni

K i 25

N

4362014 K .r

1

1

p25 100

K i 40

p40 100

N

8 106

11 100

4 106

13 100

2962014,87

Strp _ hav 2 ) S n 25 Sr 40

41,05 2 ) 25 36,36

42


2) Oba transformátory najednou (25 nový + 40 starý) pro první rok

Obr. 2 Zatížení transformátor (oba transformátory najednou) a) Celkové ro ní náklady na ztráty N N

N

N

W

N

P

N

W

P

WT nw PT n p

np

4000 K .kW 1.r

nw

1,2 K .kWh

1

1

Celkové ztráty elektrické energie za dané období WT

WT 0

Pk 25

84kW

Qk 25 Pkr 40 Qkr 40 S rn 40

WTZ

WTZ _ hav

549555 783216,2 30196,03 1362967,23kWh.r

uk 25 10 S n 25 25000 2500kVAr 100 100 u 10 ( k 25 )2 Pk 40 ( )2 207, 4 171, 40kW uk 40 11 (

uk 25 2 ) uk 40

Sn 40

uk 25 uk 40

Qk 40 40

( 10 11

10 2 ) 44000 3636,36kVAr 11 36,36MVA

1

43


T 8520hodin T120 120hodin T 0

S (t )3 3

2

S (t ) dt

S (t ) S (t ) WT 0

T

1 (a b T1 2 )3 (a b 0)3 3 ( b)

0

1 (35,79 3,21 10 3 8520) 3 (35,789 3,21 10 3 ( 3,21 10 3 ) 4695047,09 MVA ( P025 P040 k ( Q025 Q040 ) (T T120 )

WT 0

(18 40,23 0,05 (175 260)) (8520 120)

WT 0

691027,20kWh.r

1 T

S (t ) 2 dt WTZ

( Pk 25

WTZ

(84 0,05 2500 207,4 0,05 4400)

WTZ

707201,87kWh.r

Qk 25

Pk 40

Qk 40 )

k

0

( S n 25

1

( Pk 25

WTZ _ hav

(84 0,05 2500 207,4 0,05 4400) (

WTZ _ hav

30462,58kWh.r

P025

18kW

Pk 25

84kW

Qk 25 Pkr 40 Qkr 40 S rn 40

S n 25

Qk 25

Pk 40

k

Qk 40 ) (

Strp _ hav 2 ) T120 S n 25 S n 40

41,05 2 ) 120 25 40

1

i025 0,7 25000 175kVAr S n 25 100 100 u k 25 10 25000 2500kVAr S n 25 100 100 u 10 ( k 25 ) 2 Pk 40 ( ) 2 207,4 171,40kW 11 uk 40 (

uk 25 2 ) uk 40

S n 40

S trp _ hav

k

P cos 25MVA

10 ( ) 2 44000 3636,36kVAr 11

Qk 40

u k 25 uk 40

40 39 0,95

0,05kW .kVAr

1

S n 40 ) 2

4695047,09 (25 40) 2

WTZ _ hav

Q025

k

k

10 11

36,36MVA

41,05MVA

3

0) 3

44


PTZ P040

P025

k

Q025

k

Q040

( Pk 25

( P040

k

k

Qk 25 ) (

Q040 ) (

Strp _ hav Sn 25

Strp _ hav S n 25

S nr 40

S nr 40

)2

)2

41,05 2 ) 25 36,36 41,05 2 ) 40,23 0,05 260 (171,40 0,05 3636,36) ( 25 36,36 PTZ 331,61kW PTZ

18 0,05 175 (84 0,05 2500) (

1

nw

1,2 K .kWh

np

4000 K .kW 1.r

1

N

W

( WT 0

WTZ

WTZ _ hav ) nw

N

W

(691027,20 707201,87 30462,58) 1,2

N

W

1714430,00 K .r

N

P

N

P

331,61 4000

N

P

1326454,20 K .r

1

PTZ n p

N

N

N

1714430,00 1326454,20

N

3040884,20 K .r

W

N

1

P

1

Dále budeme provád t výpo ty jen pro druhý zp sob ešení (oba transformátory najednou). Protože p i druhém zp sobu ešení máme menší celkové ro ní náklady na ztráty N . a) Tabulky vypo ítaných hodnot pro druhý zp sob zapojení (oba transformátory najednou) Tab. .4 P ehled výsledk pro Variantu A

1. rok 2. rok 3. rok 4. rok 5. rok 6. rok 7. rok 8. rok 9. rok 10. rok

W T0 [kWh.r-1] 691027,20 691027,20 691027,20 691027,20 691027,20 691027,20 691027,20 691027,20 691027,20 691027,20

W TZ [kWh.r-1] 707201,89 744439,19 783824,74 825485,76 869557,15 916181,88 965511,55 1017706,84 1072938,12 1131386,00

W TZ_hav [kWh.r-1] 30462,58 32317,75 34285,90 36373,92 38589,09 40939,16 43432,36 46077,39 48883,50 51860,51

PTZ [kW] 331,61 346,94 363,20 380,44 398,74 418,15 438,75 460,60 483,78 508,37

N P [K .r-1] 1326454,20 1387752,13 1452783,11 1521774,47 1594967,41 1672617,80 1754997,09 1842393,29 1935111,91 2033477,10

NW [K .r-1] 1714430,00 1761340,98 1810965,41 1863464,25 1919008,12 1977777,90 2039965,33 2105773,72 2175418,59 2249128,44

N [K .r-1] 3040884,20 3149093,11 3263748,52 3385238,73 3513975,53 3650395,69 3794962,42 3948167,01 4110530,50 4282605,54


45

Tab. .5 P ehled výsledk pro Variantu B

1. rok 2. rok 3. rok 4. rok 5. rok 6. rok 7. rok 8. rok 9. rok 10. rok 11. rok 12. rok 13. rok 14. rok 15. rok 16. rok 17. rok 18. rok 19. rok 20. rok

W T0 [kWh.r-1] 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00 561600,00

W TZ [kWh.r-1] 678976,04 714727,13 752540,72 792538,97 834851,38 879615,23 926976,05 977088,12 1030115,01 1086230,11 1145617,27 1208471,39 1274999,12 1345419,55 1419964,98 1498881,73 1582430,94 1670889,53 1764551,12 1863727,04

W TZ_hav [kWh.r-1] 29246,76 31027,89 32917,48 34922,16 37048,92 39305,20 41698,89 44238,35 46932,46 49790,65 52822,90 56039,81 59452,64 63073,31 66914,47 70989,56 75312,82 79899,38 84765,25 89927,45

PTZ [kW] 313,06 328,17 344,20 361,20 379,24 398,38 418,68 440,22 463,07 487,31 513,03 540,32 569,26 599,97 632,55 667,12 703,79 742,69 783,96 827,74

N P [K .r-1] 1252256,39 1312684,80 1376793,30 1444806,02 1516960,70 1593509,61 1674720,34 1760876,81 1852280,21 1949250,08 2052125,41 2161265,84 2277052,93 2399891,46 2530210,85 2668466,69 2815142,31 2970750,47 3135835,18 3310973,54

NW [K .r-1] 1523787,36 1568826,02 1616469,85 1666873,36 1720200,36 1776624,51 1836329,92 1899511,76 1966376,97 2037144,92 2112048,21 2191333,45 2275262,11 2364111,42 2458175,34 2557765,55 2663212,52 2774866,69 2893099,64 3018305,40

N [K .r-1] 2776043,75 2881510,82 2993263,15 3111679,37 3237161,06 3370134,12 3511050,26 3660388,58 3818657,18 3986394,99 4164173,61 4352599,29 4552315,04 4764002,88 4988386,19 5226232,23 5478354,83 5745617,17 6028934,82 6329278,93

NW [K .r-1] 1586753,65 1623464,35 1662298,50 1703382,05 1746848,52 1792839,46

N [K .r-1] 2726301,35 2811404,88 2901578,98 2997129,09 3098379,12 3205672,65

Tab. .6 P ehled výsledk pro Variantu C

1. rok 2. rok 3. rok 4. rok 5. rok 6. rok

W T0 [kWh.r-1] 745027,20 745027,20 745027,20 745027,20 745027,20 745027,20

W TZ [kWh.r-1] 553428,68 582569,14 613390,74 645993,03 680481,59 716968,29

W TZ_hav [kWh.r-1] 23838,83 25290,62 26830,81 28464,81 30198,32 32037,40

PTZ [kW] 284,89 296,99 309,82 323,44 337,88 353,21

N P [K .r-1] 1139547,70 1187940,53 1239280,48 1293747,03 1351530,60 1412833,18

7. rok 745027,20 755571,77 33988,47 369,47 1477869,10 1841504,93 3319374,02 8. rok 745027,20 796417,77 36058,37 386,72 1546865,70 1893004,01 3439869,71 9. rok 745027,20 839639,62 38254,33 405,02 1620064,19 1947505,38 3567569,57 10. rok 745027,20 885378,65 40584,01 424,43 1697720,47 2005187,84 3702908,31


46

Tab. .7 P ehled výsledk pro Variantu D


W T0 [kWh.r-1] 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00 570240,00

W TZ [kWh.r-1] 479775,12 505037,41 531757,08 560020,47 589919,08 621549,92 655015,82 690425,80 727895,43 767547,24 809511,14 853924,85 900934,38 950694,56 1003369,54 1059133,35 1118170,54 1180676,76 1246859,51 1316938,77

W TZ_hav [kWh.r-1] 20666,22 21924,79 23260,01 24676,55 26179,35 27773,67 29465,09 31259,51 33163,21 35182,85 37325,49 39598,61 42010,17 44568,59 47282,81 50162,34 53217,22 56458,15 59896,45 63544,15

PTZ [kW] 238,22 248,71 259,83 271,64 284,16 297,45 311,54 326,50 342,36 359,19 377,05 395,99 416,08 437,40 460,02 484,02 509,48 536,48 565,14 595,53

N P [K .r-1] 952873,96 994826,39 1039333,71 1086551,54 1136644,92 1189789,00 1246169,55 1305983,68 1369440,48 1436761,81 1508183,00 1583953,75 1664338,93 1749619,57 1840093,80 1936077,91 2037907,46 2145938,42 2260548,47 2382138,27

NW [K .r-1] 1284817,61 1316642,64 1350308,51 1385924,42 1423606,12 1463476,31 1505665,09 1550310,37 1597558,37 1647564,12 1700491,96 1756516,15 1815821,46 1878603,78 1945070,82 2015442,82 2089953,31 2168849,90 2252395,16 2340867,51

N [K .r-1] 2237691,57 2311469,02 2389642,22 2472475,96 2560251,04 2653265,31 2751834,64 2856294,05 2966998,86 3084325,92 3208674,96 3340469,90 3480160,39 3628223,35 3785164,62 3951520,74 4127860,77 4314788,32 4512943,63 4723005,78

47

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV Tab. .8 P ehled výsledk celkových ro ních náklad na ztráty N pro všechny Varianty


Varianta A Varianta B Varianta C

Varianta D

2726301,35 2811404,88 2901578,98 2997129,09 3098379,12 3205672,65 3319374,02 3439869,71 3567569,57 3702908,31

2237691,57 2311469,02 2389642,22 2472475,96 2560251,04 2653265,31 2751834,64 2856294,05 2966998,86 3084325,92 3208674,96 3340469,90 3480160,39 3628223,35 3785164,62 3951520,74 4127860,77 4314788,32 4512943,63 4723005,78

N [K .r-1] 3040884,20 3149093,11 3263748,52 3385238,73 3513975,53 3650395,69 3794962,42 3948167,01 4110530,50 4282605,54

N [K .r-1] 2776043,75 2881510,82 2993263,15 3111679,37 3237161,06 3370134,12 3511050,26 3660388,58 3818657,18 3986394,99 4164173,61 4352599,29 4552315,04 4764002,88 4988386,19 5226232,23 5478354,83 5745617,17 6028934,82 6329278,93

N [K .r-1]

N [K .r-1]

b) Diskontované náklady DC 25 nový + 40 starý 1) Vým na transformátoru 40 starý ihned za 40 nový transformátor

K i 40celk .instalace N udrihned N pi N piA

10 nz ) 4 106 ( ) 1333333,33K .r 30 30 K i 25instalace K i 40 instalace 5 105 5 105

K i 40 s (

K i 40 szb

N udr 25 n

N udrihned n

N

N pi (1

i 1

N piA

20

(1,8 105

N udr 40 n B1

p ) 100

20 i 1

1 106 K .r

80000 100000 180000 K .r

1

180000 2776043,75 2956043,75K .r i

n

( N udrihned

N

Bi

i 1

2776043,75) (1

i 1

N pA

1

N piA 33184795,49 K .r

1

10 ) 100

1

) (1

p ) 100

i

1

1

48


K i ( 25 n

40 n ) zb

( K i 25 n

K i ( 25 n

40 n ) zb

6333333,33K .r

K iA( 25 n

40 n ) zb

K i ( 25 n

DC

K i 25 n

K i 40 n

DC

8 10

6

K i 40 n

K i 40 szb 6

30 n ) 30

(8 10 6 10 106 1 10 6 ) (

30 20 ) 30

1

p ) 100

(1

40 n ) zb

10 10

K icelk .instalace ) (

n

10 ) 100

6333333,33 (1

K icelk .instalace

1333333,33 1 10

N pA 6

K iA( 25 n

20

941409,64 K .r

40 n ) zb

33184795,49 - 941409,64

DC 52576719,18K

2) Vým na transformátoru 40 starý po 1. roce za 40 nový transformátor

K iA40 K iA40 K i 40 szb K iA40 szb K iA40 szb

pi ( N 1) p ) (1 ) 100 100 9454545,45K .r 1 K i 40 n (1

K i 40 s (

nz ) 30

p ) 100 1090909,09K .r

K iA25instalace K iA40instalace K iA40instalace

10 106 (1

(N

pi ( N ) 100 520000,00 K .r 1 K i 40instalace (1

K i 25instalace ) (

K i 25 zb

2833333,33K .r

1)

5 106 (1

4 (2 ) 100

1)

5 106 (1

4 (2 ) 100

30 n ) 30

(8 106

2833333,33 (1

K iA25 zb

p n ) 100 421156,95K .r 1

K i 40 zb

( K i 40 n

30 n ) 30

K i 40 zb

4004000,00K .r

K iA40 zb

K i 40instalace ) (

p ) 100 595169 K .r 1

5 106 ) (

1)

1)

30 20 ) 30

1

K i 25 zb (1

K i 25 zb (1

(1

1

pi ( N ) 100 520000,00 K .r 1

( K i 25n

K iA40 zb

1)

9 ) 1200000,00 K .r 1 30 10 -(2-1) 1) 1200000 (1 ) 100

K i 25instalace (1

K i 25 zb

K iA25 zb

4 (2 ) 100

4 106 (

K i 40 szb (1

K iA25instalace

( N 1)

10 - 20 ) 100

(10 106

5 106 ) (

1 n

2833333,33 (1

10 - 20 ) 100

30 20 ) 30

10 ) 100

( 2 1)

1

49

Rekonstrukce transforma ní stanice 110/22kV N udrA

N udr 25 n

N udr 40 s

80000 100000 180000 K .r

N udrB

N udr 25 n

N udr 40 n

80000

N pA

N udrA

N

A1

N pB

N udrB

N

B1

N pA1

n

N pi (1

i 1

280000

2956043,75 K .r

p ) 100

N pA1

3018985,64 K .r N piA

1

3320884,20 K .r

(1,8 105

n

280000 K .r

180000 3040884,20

N pA1

N pA

200000

1

i

2776043,75

( N udrA

N

A1

10 ) 100

3040884,20 ) (1

) (1

p ) 100

1 1

1

1

1

32307378,9 6K .r

1

i 1

DC

K i 25 n

K iA40 n

K iA40 szb

DC

8 106

9454545,45 1090909 500000 520000 - 421156,95 - 595169 32307378,96

DC

50856507,47 K .r

K i 25 ninstalace

K iA40 ninstalace

K iA25 zb

K iA40 zb

N pA

1

Tab. .9 P ehled výsledk diskontovaných náklad DC pro všechny Varianty

vým na ihned vým na po 1. roce vým na po 2. roce vým na po 3. roce vým na po 4. roce vým na po 5. roce vým na po 6. roce vým na po 7. roce vým na po 8. roce vým na po 9. roce vým na po 10. roce

25n + 40s DC [K ] 52576719,18 50856507,47 50380466,56 49935859,39 49518993,22 49126507,83 48755338,39 48402682,13 48065968,41 47742831,85 47431088,20

40n +40s DC [K ] 47654959,08 46501540,99 46191338,06 45902908,39 45633239,34 45379596,30 45139490,36 44910649,09 44690990,62 44478600,21 44271709,33


50

7 ZÁV R Transforma ní stanice je nutné rekonstruovat po uplynutí doby ekonomické životnosti transformátor . D vodem rekonstrukce transforma ních stanic je zvýšení poptávky po elektrické energii, modernizace distribu ních soustav a obnova celé rozvodny. P ed rekonstrukcí musíme provést ekonomickou analýzu, jestli finan ní investice vložená do rekonstrukce transformá ní stanice bude výhodná i nikoliv. Období pro které se provádí analýza je minimáln 20 let, kde musíme brát v úvahu výstavbu bytových prostor, pr myslových zón nebo výstavbu nového vedení. Analýza musí vyhovovat všem platným zákon m o energetice a podmínkám provozování distribu ních soustav. Pro zadaný p íklad jsme provedli návrh osazení transforma ní stanice 110/22 kV, pomocí metody diskontovaných (aktualizovaných) náklad . Doba posuzování je 20 let s ro ním nár stem spot eby 3%. Nejd íve jsme museli provést výpo et celkových ro ních náklad na ztráty v jednotlivých letech posuzování. Osazení transforma ní stanice je možné pomocí ty variant. Celkové ro ní náklady na ztráty jsme po ítali dv ma zp soby a to skupinový chod transformátor s r znými parametry a oba transformátory najednou. P i výpo tu celkových ro ních náklad na ztráty v prvním roce pro Variantu A t mito dv ma zp soby, jsou celkové ro ní náklady na ztráty nižší p i chodu obou transformátor najednou. Proto jsme dále ve výpo tech používali zp sob výpo tu obou transformátor najednou. Nejnižší celkové ro ní náklady na ztráty jsou p i zapojení dvou nových transformátor o výkonu 40MVA (Varianta D). Diskontované (aktualizované) náklady jsme vypo ítali pro všechny varianty, kde jsme v jednotlivých letech provedli vým nu stávajícího transformátoru za nový transformátor. Nejnižší diskontované (aktualizované) náklady DC = 44271709,33K jsou p i spojení transformátor 40 nový a 40 starý, kde dojde k vým n stávajícího transformátoru po desátém roce. Z toho vyplývá, že nejlepší osazení transforma ní stanice je dv ma transformátory o výkonu 40MVA, p i emž stávající transformátor vym níme za nový transformátor po uplynutí doby jeho ekonomické životnosti.


POUŽITÁ LITERATURA [1]

CHMELA, M., Ekonomika a ízení, ,Vysoké u ení technické v Brn , Fakulta elektrotechniky a komunika ních technologií, Brno 2007, str. 69 – 72

[2]

HODINKA, M., Elektrické sít II, ,Vysoké u ení technické v Brn , Fakulta elektrotechniky a komunika ních technologií, Praha 1980, str. 6 – 10

[3]

http://www.czechcoal.cz/cs/ur/zprava/2007/ur132.html

[4]

http://www.energetik.cz/hlavni3.html?m1=/clanky/en_2001_2_1.html

51


P íloha A P ehled výsledk DC pro p= 5 a 15% Tab. .10 P ehled výsledk diskontovaných náklad DC p=5% pro všechny Varianty


25n + 40s DC [K ] 69546862,06 67460319,91 67346758,67 67227033,18 67099904,08 66964130,00 66818463,28 66661645,70 66492404,24 66309446,94 66111458,68

40n + 40s DC [K ] 60399597,72 59120738,47 59189185,36 59249027,74 59299200,31 59338628,16 59366222,94 59380878,84 59381468,79 59366840,53 59335812,79

Tab. .11 P ehled výsledk diskontovaných náklad DC p=15% pro všechny Varianty


25n + 40s DC [K ] 43143913,47 41402857,90 40570867,50 39833511,27 39178857,22 38596498,08 38077345,63 37613453,41 37197863,72 36824475,47 36487930,20

40n + 40s DC [K ] 40447832,13 39142116,62 38461856,99 37861180,14 37329745,37 36858558,43 36439786,82 36066600,84 35733036,79 35433879,01 35164558,36

52

22 KV

Recommend Documents