4. Экономическая часть

4.1. Технико-экономическое обоснование при проектировании электроснабжения и электропривода.

В данном разделе предоставляется сравнение и выбор оптимального числа трансформаторов подстанции.

Расчеты производятся на основе ранее выбранных трансформаторов в пункте 2.1.4. «Выбор мощности трансформаторов и компенсация реактивной мощности».

Для сравнения принимаются два варианта, удовлетворяющие условиям допускаемой систематической перегрузки.

1. Определяем капитальные затраты.

КВ=n*Ст

где: n – число трансформаторов

Ст – стоимость одного трансформатора

2. Определяем Потери электроэнергии в трансформаторах в год.

W_тр­= Р_хх*t+Р_кз(Р_н/ cosj*Р_нагр)*t

где: P_xx­ – потери мощности холостого хода;

P_кз – потери мощности при коротком замыкании;

cosj – коэффициент мощности;

Р_нагр – нагрузка;

Р_н – номинальная мощность трансформатора;

t – время работы трансформатора.

3. Определение стоимости потерь электроэнергии в год:

С_n=C_o*n*W_тр­

где: C_o – стоимость 1 кВт*ч электроэнергии

n – число трансформаторов

4. Определение амортизационных отчислений

С_а=КВ*Н_а

КВ – капиталовложения (тенге)

Н_а – норма амортизации электрооборудования

5. Определение общих эксплуатационных расходов

С_э=С_n+С_а

6. Определяем срок окупаемости:

Т= КВ₂-КВ₁/(С_э2-С_э1).

Вывод: Для эксплуатации принимаем вариант, обеспечивающий наименьшие затраты.

РАСЧЕТ:

Намечаем два возможных варианта трансформаторов для электроснабжения ТЦ «Технодом»:

№ варианта	Марка трансформатора	Рхх	Ркз	Uкз	Iхх
I	ТМ-630/6	1,56	7,6	5,5	2
II	ТМ-1000/6	2,45	12,2	5,5	1,4

1. Определяем капитальные затраты:

КВ=n*Ст

I вариант: КВ=2*2000000=4000 тыс. тенге,

II вариант: КВ=2*3200000=6400 тыс. тенге,

2. Определяем Потери электроэнергии в трансформаторах в год:

W_тр­= Р_хх*t+Р_кз(Р_н/ cosj*Р_нагр)*t

I вариант: W_тр=1,56*8760+7,6*(630/0,92*892,5)*8760= 64746,6 кВт∙ч,

II вариант: W_тр­=2,45*8760+7,6*(1000/0,92*892,5)*8760=102543,5 кВт∙ч

3. Определение стоимости потерь электроэнергии в год:

С_n=C_o*n*W_тр­

I вариант: С_n=7,4*2*64746,6=958249,7 тенге (985,2 тыс. тенге),

II вариант: С_n=7,4*2*102543,5= 1517643,8 тенге (1517,64 тыс. тенге).

4. Определение амортизационных отчислений

С_а=КВ*Н_а

где: Н­_а=8%

I вариант: С_а=4000*8%=320 тыс. тенге

II вариант: С_а=6400*8%=512 тыс. тенге

5. Определение общих эксплуатационных расходов

С_э=С_n+С_а

I вариант: С_э=985,2 +320=1305,2 тыс. тенге,

II вариант: С_э=1517,64 +512=2029 тыс. тенге.

Таблица 8 .- Сводная таблица для сравнения вариантов

Вариант	Капитальные затраты	Эксплуатационные расходы (Сэ)
I 2х630 кВА	4000	1305,2
II 2х1000 кВА	6400	2029,64

6. Определяем срок окупаемости:

Т= КВ₂-КВ₁/(С_э2-С_э1).

Т=6400-4000/(2000-1305,2)≈3,3 (года)

ВЫВОД: В результате сравнения двух вариантов электроснабжения более дешевым оказался I вариант, но мы все же выберем II вариант, так как, при аварийном режиме он более надежней, и этот вариант позволяет устанавливать в торговом центре дополнительное оборудование, а I вариант не только не позволяет устанавливать дополнительное оборудование, но и при аварийном режиме даже в условиях перегрузки – 40% выдерживает только 98% всех потребителей торгового центра. Поэтому мы выбираем II вариант с трансформаторами 1000 кВ∙А.

Технико-экономическое обоснование системы электропривода.

В разделе 2.2.2. мы уде выбрали электродвигатель для вихревого насоса дренажной установки. Выбрали двигатель марки 4А100S2У3 мощностью 4 кВт,

В последние годы в связи с распадом СССР и, соответственно, развалом единой электромашиностроительной промышленности, остро стал вопрос о производстве асинхронных двигателей в Казахстане, России и ряде других стран, но во многих государствах, включая Казахстан до сих пор не выпускают электрических машин. А в России в рамках решения этой задачи Ярославский электромеханическим заводом (ЯЭМЗ), который сейчас называется ОАО «ELOIN», разработан и освоен выпуск новой серии асинхронных двигателей RA (российский асинхронный), в диапазоне мощностей от 0,37 до 100 кВт. Серия является развитием идей, заложенных в машинах 4А и АИ и отвечает требованиям МЭК по всем параметрам.

Метод обоснования

Выбирается два или более вариантов, и производится для них расчет

Для расчетов потребуются капиталовложения по каждому варианту и стоимость эксплуатационных расходов.

С_э=С_а+С_n+С_р+С_з

где: С_а – амортизационные расходы

С_n – стоимость потерь электроэнергии

С_р – стоимость ремонта электрооборудования

С_з – сумма затраты

С_а=КВ*Н_а

где: КВ – капиталовложения (тенге)

Н_а – норма амортизации (%)

С_n=DА*Д

где: DА – потери электроэнергии

Д – дополнительная ставка (устанавливается энергоснабжающей организацией в согласовании с антимонопольным комитетом) с 1 января 20015 г. – Д= 7,4

DА=Р_вд*(1-h/h)*К_зд*Т

где: Р_вд – мощность на валу двигателя Р_вд=Р_н*К_и

h - К.П.Д. двигателя

К_зд – коэффициент загрузки двигателя К_зд=Р_вд/Р_н

Т – фонд времени в часах (прерывное производство – 3906, а при непрерывном 6270.)

С_р=КВ*8%

где: КВ-капиталовложения

С_з=(С_n+С_а+С_р)*5%

Сумма эксплуатационных расходов по вариантам сводится в таблицу

Вариант	Са	Сп	Ср	Сз	Сэ
I
II

Общая сумма эксплуатационных затрат рассчитывается по формуле.

З=р_н*КВ+С_э

где: р_н – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (0,15).

Затем расчеты сводятся в таблицу:

Показатели	1	2
Капиталовложения
Затраты

Далее определяют технические параметры вариантов.

Необходимо рассчитать для всех двигателей:

1. Потери активной мощности:

DР=Р_вд*(1-h/h)

где: Р_вд – мощность на валу двигателя;

h - КПД двигателя.

2. Реактивная нагрузка

Q= (Р_вд /h)* tgj

tgj =√(1/cosj²)-1

3. Экономический эквивалент

К_эк=р*(К_ук/g)+DР_у

где: р – коэффициент отчислений для конденсаторов (0,225)

К_ук – капиталовложения на конденсаторную установку

DР_у – удельные потери (0,003 кВт/квар)

g - стоимость потерь 1 кВт электроэнергии в год

g= С_о* Т_год

где: С_о – стоимость 1 кВт электроэнергии (тнг) с 1 января 2015 г. равна 14,74 тенге.

Т_год – время работы электрического оборудования в год (часов)

Т_год=Т_н*t_см*k_см*0,95

где: Т_н – номинальный фонд рабочего времени (прерывное производство – 257 ч., непрерывное – 275.);

t_см­ – продолжительность смены;

k_см – коэффициент сменности.

4. Приведенные потери активной мощности

DР¢=DР+К_эк*Q

5. Стоимость годовых потерь электроэнергии

С_пэ=DР¢*g

где: DР¢ - приведенные потери активной мощности

g - стоимость потерь 1 кВт энергии в год

6. Годовые затраты

З=р*КВ+DР¢*g

где: р – коэффициент отчислений (0,225)

КВ – капиталовложения

7. Разность годовых затрат

DЗ=З_больш-З_меньш

8. Степень экономичности

Е=100*(DЗ /( р_н*(КВ_б-КВ_м))

где: DЗ – разность годовых затрат;

р_н – нормальный коэффициент эффективности капиталовложений (0,15);

КВ_б – капиталовложения большие;

КВ_м – капиталовложения маленькие.

Расчет:

Намечаем два варианта двигателя для электропривода вихревого насоса:

I вариант: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А100S2У3 с данными: Р_ном=4 кВт; U­_н=380 В; cosφ=0,9; =90,5%; n_н=2880 об/мин; стоимость – 62650 тенге

II вариант: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа RA100LA2 с данными: Р_ном=4 кВт; U­_н=380 В; cosφ=0,89; =88,5%; n_н=2950 об/мин; стоимость – 69000 тенге.

1. Сравнение двух электроприводов с разными двигателями

Рассчитываем эксплуатационные расходы

С_э=С_а+С_n+С_р+С_з

С_э1=6265+9830,9 +5012+3563,1=24671 (тнг)

С_э2=6900+12169,3 +5520+3620=28209,3 (тнг)

С_а=КВ*Н_а

С_а1=62650*10%=6265 (тнг)

С_а2=69000*10%=6900 (тнг)

С_n=DА*Д

С_n1=1328,5*7,4=9830,9 (тнг)

С_n2=1644,5*7,4=12169,3 (тнг)

DА=Р_вд*(1-h/h)*К_зд*Т

DА₁=3,6*(1-0,905/0,905)*0,9*3906=1328,5 (кВт)

DА₂=3,6*(1-0,885/0,885)*0,9*3906=1644,5 (кВт)

Р_вд=Р_н*К_и

Р_вд1=4*0,9 =3,6 (кВт)

Р_вд2=4*0,9=3,6 (кВт)

К_зд=Р_вд/Р_н

К_зд1=3,6/4 =0,9

К_зд2=3,6/4=0,9

С_р=КВ*8%

С_р1=62650*8%=5012 (тнг)

С_р2=69000*8%=5520 (тнг)

С_з=(С_n+С_а+С_р)*5%

С_з1=(8954,1 +6265+5012)*5%=71263,6*5%=3563,1 (тнг)

С_з2=(11084 +6900+5520)*5%=72406,6*5%=3620 (тнг)

Таблица 9.- Сумма эксплуатационных расходов по двум вариантам

Вариант	Са	Сп	Ср	Сз	Сэ
4А100S2У3	6265	9830,9	5012	3563,1	24671
RA100LA2	6900	12169,3	5520	3620	28209,3

Общая сумма эксплуатационных затрат

З=р_н*КВ+С_э

З₁=0,15*62650+24671=34071,5 (тнг)

З₂=0,15*69000+28209,3=38559,3 (тнг)

Таблица 10.- Капиталовложения и затраты

Показатели	1	2
Капиталовложения	62650	69000
Затраты	34071,5	38559,3

2. Определяем технические параметры обоих двигателей

2.1. Потери активной мощности:

DР=Р_вд*(1-h/h)

DР₁=3,6*(1-0,905/0,905)=0,38 (кВт)

DР₂=3,6*(1-0,885/0,885)=0,46 (кВт)

2.2. Реактивная нагрузка

Q= (Р_вд /h)* tgj

Q₁=(3,6/0,905)*0,5 =1,98 (кВар)

Q₂=(3,6/0,885)*0,5 =2 (кВар)

tgj =√(1/cosj²)-1

tgj₁= √(1/0,9²)-1=0,5

tgj₂=√(1/0,89²)-1=0,5

2.3. Экономический эквивалент

К_эк=р*(К_ук/g)+DР_у

К_эк1=0,225*(2950/28904,4)+0,003=0,02561 (кВт/кВар)

К_эк2=0,225*(2950/28904,4)+0,003=0,02596(кВт/кВар)

g= С_о*Т_год=7,4*3906=28904,4 (тнг)

2.4. Приведенные потери активной мощности

DР¢=DР+К_эк*Q

DР¢₁=0,38+0,02561*1,98=0,43 (кВт)

DР¢₂=0,46+0,02596*2=0,51 (кВт)

2.5. Стоимость годовых потерь электроэнергии

С_пэ=DР¢*g

С_пэ1=0,43*28904,4=12428,9 (тнг)

С_пэ2=0,51*28904,4=14741,2 (тнг)

2.6. Годовые затраты

З=р*КВ+DР¢*g

З₁=0,225*62650+0,43*28904,4=14096,25+12428,9=26525,15 (тнг)

З₂=0,225*69000+0,51*28904,4=15525+14741,2=30266,2 (тнг)

3. Выбор двигателя

3.1. Разность годовых затрат

DЗ=З_больш-З_меньш

DЗ=30266,2 -26525,15 =3741 (тнг)

3.2. Степень экономичности

Е=100*(DЗ /( р_н *(КВ_б-КВ_м))

Е=100*(3704/(0,15*(69000-62650)))=100*(3704/952,5)=388,9%

ВЫВОД: в результате расчетов мы видим, что использование двигателя новой марки RA в данном случае не выгодно. Его потери энергии больше чем у двигателя марки 4А.

Двигатель RA100LA2 дороже, чем двигатель 4А100S2У3 на 6350 тенге, эксплуатационные затраты больше на 4487,8 тенге. Разность годовых затрат составила 3741 тенге. Степень экономичности равна 388,9%.

По итогам расчетов выбираем I вариант электропривода с двигателем 4А100S2У3 мощностью 4 кВт и частотой вращения 2880 об/мин.