Проверка сечения кабеля по экономической плотности тока

Выбор сечения проводников методом экономической плотности тока;

Установлены экономические плотности тока, по которым должны выбираться сечения проводов воздушных линий и жил кабелей. Экономическая плотность тока определяется из табл, 8-1. Сечение проводника по условию экономической плотности тока определяется по формуле

где I — расчетный ток линии, а; jэ — экономическая плотность тока, а/мм кв., принимаемая по табл. 8-1. Расчетный ток линии принимается из условий нормальной работы и при определении его не учитывается увеличение тока в линии при авариях или ремонтах в каких-либо элементах сети. Полученное по (8-1) сечение проводника округляется до ближайшего стандартного сечения. При пользовании табл. 8-1 необходимо руководствоваться следующим:

1.При максимуме токовой нагрузки в ночное время экономическая плотность тока повышается на 40%. 2.Для изолированных проводов сечением 16 мм кв. и менее экономические плотности тока увеличиваются на 40%. 3.Для линий с одинаковым сечением проводников по всей длине и различными нагрузками ня отдельных участках их (рис. 8-1)

Рис. 8-1. Схема линии с различными токовыми нагрузками участков

Экономическая плотность тока для начального участка увеличивается по сравнению с величинами, указанными в табл. 8-1, в Ку раз; при этом коэффициент увеличения определяется по формуле

где I1, I2. Im — токовые нагрузки отдельных участков линии; l1, l2. lm — длины тех же участков линии; L — полная длина линии. 4.При выборе сечений проводников для питания ряда однотипных взаимно резервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения, преобразовательных агрегатов и т. п.) общим числом n, если известно, что все они одновременно не включаются и n1 из них поочередно находятся в работе, экономическая плотность должна быть увеличена против норм табл. 8-1 умножением на коэффициент

Выбор сечения проводников методом экономических интервалов;

Метод экономических интервалов применяется для выбора сечений сетей 35-750 кВ. Для принятых на данном номинальном напряжении стандартных сечений проводов рассчитывают приведенные затраты З1км в зависимости от наибольшего тока линии .Расчет с помощью этого метода основывается на затратах на один километр линии без учета ущерба:

При выборе сечения по экономическим интервалам нагрузки экономическим для данного сечения проводников называется такой интервал нагрузок, в пределах которого приведенные затраты по передаче единицы тока (или мощности) на единицу длины проводника минимальны по сравнению с другими сечениями:

Рисунок 2 – График экономических интервалов (Анимация: объем – 13,7 кБ, число кадров – 5, задержка – 0,7 с, число циклов повторений – 4)

Значения тока на границе экономического интервала определяется равенством затрат двух сечений:

МЭИ учитывает реальную экономическую обстановку (первое подкоренное выражение) реальный график электропотребления и изменяющийся тариф на энергоносители. Если второе подкоренное выражение оказывается отрицательным, то это означает, что кривые не пересекаются и какое-то сечение при любых токах будет экономически не целесообразным.

На основе этого метода построены номограммы. В справочниках Шапира и Файбисовича приведены таблицы экономических интервалов токов и мощностей передаваемых по линиям с разным номинальным напряжением.

В методе учитывается изменение наибольшего тока по годам эксплуатации.

1. Учитывается фактическая нелинейная зависимость капвложения от сечения.

2. Учитывается непрерывность изменения .

3. Учитывается ступенчатость стандартных сечении.

4. Метод позволяет учитывать динамику роста нагрузок.

5. Сеть выбранную по МЭИ не нужно проверять по потерям напряжения.

Недостаток: при изменении стоимости ЛЭП необходимо либо перестраивать номограммы либо непосредственно строить зависимость ЗF(Iнб).

Экономические интервалы токов находятся для сечений, которые равны минимально допустимым по условиям короны или больше них. Поэтому проверять по условиям короны надо только воздушные линии 110 кВ и выше, прокладываемые по трассам с отметками выше 1500 м над уровнем моря. Проверять по допустимым потерям и отклонениям напряжения сечения воздушных линий 35 кВ и выше не надо, так как повышение уровня напряжения путем увеличения сечения проводов таких линий экономически нецелесообразно. Сечения проводов воздушных линий необходимо проверить по допустимому нагреву в послеаварийном режиме.). С этой целью производится сравнение тока послеаварийного режима Iав на каждом участке сети с допускаемым Iдоп для соответствующего марки провода. Аварийный ток определяется с учетом количества цепей.

В разомкнутых сетях аварийная ситуация связана с отключением одной цепи. При этом потокораспределение не изменяется, но вся нагрузка ложится на одну цепь, что ведет к увеличению тока в два раза (Iав = 2Iр).

В замкнутой сети наиболее тяжелыми авариями являются случаи отключения одного из головных участков. Это приводит к тому, что сеть становится разомкнутой. Поскольку заранее неизвестно, отключение какого из головных участков приведет к более серьезным последствиям, в работе рассматриваются оба случая.

Провод не перегревается при выполнении соотношений: Iав Iдоп, то необходимо увеличить сечение провода на этом участке. При этом, однако, необходимо проконтролировать, чтобы оно не превысило максимальное рекомендуемое сечение для используемого номинального напряжения.

Расчеты на корону не выполняются, поскольку минимальные стандартные сечения проводов в сети 110, 220 и 330 кВ сразу выбираются в соответствии с требованиями ПУЭ.

По ПУЭ механическая прочность обеспечивается, если выполняется заданное соотношение алюминиевой и стальной части провода А:С.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Экономическая плотность — ток

По величине экономической плотности тока вычисляется приближенное значение экономически целесообразного нестандартного сечения, а по нему — ближайшее стандартное сечение. Однако, учитывая, что кривая расчетных затрат вблизи минимума полога и, следовательно, разница затрат для соседних сечений кабелей невелика, а разница в затратах цветного металла значительна, представляется возможным рекомендовать, как правило, в таких случаях выбор ближайшего меньшего сечения без проверочных расчетов. [46]

По величине экономической плотности тока вычисляется приближенное значение экономически целесообразного нестандартного сечения, а по нему — ближайшее стандартное сечение. Однако, учитывая, что кривая расчетных затрат вблизи минимума весьма полога и, следовательно, разница затрат для соседних сечений кабелей невелика, а разница в затратах цветного металла значительна, представляется возможным рекомендовать, как правило, в таких случаях выбор ближайшего меньшего сечения без проверочных расчетов. [48]

Проверка по экономической плотности тока вызвана следующими соображениями. Дело в том, что экономичность линии определяется как затратами на сооружение, так и затратами на покрытие потерь энергии при передаче. Значит, с точки зрения снижения потерь выгодно снижать плотность тока. [49]

Выбранное по экономической плотности тока сечение провода проверяется по максимальной длительно допустимой токовой нагрузке из условия допустимого нагрева при нормальном и аварийном режимах работы линии. Под аварийным режимом работы линии понимается отключение одной цепи на двухцепных линиях или отключение одной из линий при двустороннем питании подстанции. Длительно допустимая температура проводов принимается равной 70 С. За расчетную температуру окружающего воздуха принимается температура 25 С. [51]

Выбранное по экономической плотности тока сечение проводника проверяется по максимально допустимой длительной токовой нагрузке из условия допустимого нагрева в нормальном и аварийном режимах работы линии. [52]

Выбранное по экономической плотности тока сечение кабельной линии перед расчетом на потерю напряжения должно быть проверено на термическую устойчивость. Температура кабеля в режиме короткого замыкания не должна превосходить нормируемую ПУЭ величину. В практике электрических расчетов используются эмпирические формулы, позволяющие решать обратную задачу — определение требуемого сечения кабеля по известным параметрам короткого замыкания и нормируемой величине температуры жилы. [53]

По величине экономической плотности тока вычисляется приближенное значение экономически целесообразного нестандартного сечения, а по нему — бли-жайшее стандартное сечение. Однако, учитывая, что кривая расчетных затрат вблизи минимума весьма полога и, следовательно, разница затрат для соседних сечений кабелей невелика, а разница в затратах цветного металла значительна, представляется возможным рекомендовать, как правило, в таких случаях выбор ближайшего меньшего сечения без проверочных расчетов. [55]

По значению экономической плотности тока вычисляется приближенное значение экономически целесообразного нестандартного сечения, а по нему — ближайшее стандартное сечение. [57]

Проверке по экономической плотности тока не подлежат: а) сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 000 при числе ча-ов использования максимума нагрузки до 4 000 — 5 000; б) сети временных сооружений, а также устройств с малым сроком службы ( 3 — 5 лет); в) сборные шины. [58]

Требуемое по экономической плотности тока сечение проводов магистралей А 1 и А % 1 близко к сечению 35 мм2, принятому при расчете сети по допускаемой потере напряжения. [59]

1.2.5 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

В рабочем режиме сечение определяется по формуле

где I — расчетный ток в кабельной линии, А;

г_эк — нормированное значение экономической плотности тока для заданных условий работы,

г_эк = 2,5 — для кабеля с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами.

Экономическая плотность тока j_э = 2,5 А/мм 2 для кабелей марки СБ и при максимуме нагрузки от 3000 до 5000 часов. Выбирается ближайшее стандартное сечение для кабелей а и в 150 мм 2 . Для кабеля б сечение по экономической плотности тока не выбирается, т.к. в рабочем режиме ток равен нулю.

Делись добром 😉

• Введение
• 1. Выбор трехжильного силового кабеля в схеме внешнего электроснабжения тяговых подстанций
• 1.1 Схема внешнего электроснабжения тяговых подстанций
• 1.2 Выбор кабелей в схеме внешнего электроснабжения
• 1.2.1 Выбор кабеля по конструкции
• 1.2.2 По номинальному напряжению
• 1.2.3 Выбор среды и способа прокладки кабеля
• 1.2.4 Выбор сечения одной токопроводящей жилы кабелей по нагреву
• 1.2.5 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока
• 1.2.6 Проверка кабеля на термическую стойкость при КЗ
• 2. Определение количества преобразовательных агрегатов (па) на тяговой подстанции (ТП)
• 2.1 По эффективному току подстанции
• 2.2 По максимальному току подстанции
• 3. Выбор трансформатора собственных нужд (ТСН) НА ТП
• 4. Расчет мощности тяговой подстанции
• 5. Расчет токов кз на сборных шинах 10 кв тяговой подстанции
• 6. Выбор сборных шин распределительного устройства 10 КВ
• 6.1 Выбор сечения шин
• 6.2 Проверка сечения шин на динамическую стойкость
• 6.3 Проверка сечения шин на термическую стойкость в режиме КЗ
• 7. Выбор высоковольтных выключателей
• 8. Выбор разъединителей
• 9. Выбор измерительных трансформаторов
• 9.1 Выбор трансформаторов тока
• 9.2 Выбор трансформатора напряжения
• 10. Выбор предохранителей
• 11. Выбор изоляторов
• 11.1 Выбор опорных изоляторов
• 11.2 Выбор проходных изоляторов
• 12. Релейная защита на ТП
• Заключение

Похожие главы из других работ:

2.3.2 Расчёт по экономической плотности тока

Сечение кабеля питающей линии: , Где iэк ? экономическая плотность тока в рассматриваемом проводнике, выбирается согласно [2, с. 158, таблица 9.3]. Для ВЛ iэк.вл = 1,1, для КЛ1 iэк.кл1 = 1,4, для КЛ2 и КЛ3 iэк.кл2 = iэк.кл3 = 2,5.

6.2 Выбор сечений жил кабелей 10 кВ по экономической плотности тока

электроснабжение нагрузка жилой потребитель Сети 10 кВ выполняются кабелем марки АПвПуг (одножильный кабель с алюминиевыми жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена с продольной герметизацией).

2.2.2 Выбор проводов по экономической плотности тока

Правилами устройств электроустановок установлены экономические плотности тока, по которым должны выбираться сечения проводов и кабелей. Расчет сечения провода необходимо производить затем, чтобы убедится.

8. Расчет среднего значения плотности тока в обмотках. Определение плотности тока в обмотках НН и ВН

Средняя плотность тока в обмотках: . Полученное значение отличается от результата предварительного расчета и расчета с помощью САПР «Аметист» . Согласно [1] рекомендуемое значение для алюминиевых обмоток составляет.

7. Расчёт заводской сети по нагреву, проверка по токам КЗ, экономической плотности тока и по потере напряжения

Допустимое сечение по термической стойкости: Qтс = мм где кА; ХТР — сопротивление трансформатора; Ом Ст — термический коэффициент: Ст = ; Проведём выбор кабеля и расчёт его по экономической плотности тока и потере напряжения № 1 от ГПП до ТП1; Рм =.

4.9 Выбор сечений по экономической плотности тока

ТМ=4500 ч Таблица № 21. Радиальная схема № Наименование линии Кол-во линий , А , Fэ, мм2 Принятое сечение, мм2 1 ГРП-ТП1 1 5,04 1.4 3,60 16 2 ГРП-ТП2 1 5,04 1.4 3,60 16 3 ГРП-ТП3 1 4,73 1.4 3,38 16 4 ГРП-ТП4 1 4,73 1.4 3.

5.1 Расчет кабелей по длительно допустимому току и экономической плотности тока

По территории промышленного предприятия проложены в различных кабельных сооружениях высоковольтные кабели 10 кВ. Помещения предприятия не относятся к взрывоопасным, кабели прокладываются по технологическим эстакадам и кабельным лоткам.

7.3.4 Проверка кабеля по экономической плотности

Проверка кабеля осуществляется по формуле: , , где : — расчетный ток в линии, А; — экономическая плотность тока, зависящая от материала жил и времени использования максимальной нагрузки. Кабель в изоляции, при , КТП1.

5.1 Определение сечения проводников по экономической плотности тока

Расчетная токовая нагрузка для участка сети: Средневзвешенная продолжительность использования максимальной нагрузки в расчете определяется по схемам условного одностороннего питания с учетом количества подстанций.

5.1 Определение сечения проводников по экономической плотности тока

Расчетная токовая нагрузка для участка сети: Средневзвешенная продолжительность использования максимальной нагрузки в расчете определяется по схемам условного одностороннего питания с учетом количества подстанций.

5.1 Определение сечения проводника по экономической плотности тока

Выбор сечения на каждом участке ЛЭП осуществляем по экономической плотности тока (17) — выбирается с учетом конструкции материала, числа часов использования максимальной нагрузки. Значение определяется по табл. 5.

4.3 Выбор сечения проводников по экономической плотности тока

Сечение проводников должны быть проведены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение определяется из соотношения: , [1] где I — расчетный ток в час максимума энергосистемы.

5.1.1 Выбор воздушной лэп по экономической плотности тока

Выбор ЛЭП по экономической плотности тока ведется для нормального режима работы сети, т.е. все линии находятся в работе.

3.5 Выбор сечения провода по условиям экономической целесообразности

1. Принимаем несколько стандартных сечений равных и больше найденного по техническим условиям, т.е. 150; 2*95; 2*120; 3*70; 3*95. 2. Находим для этих сечений ежегодные потери электроэнергии (ДЭлл), расход цветного металла (Gлл), годовые расчетные затраты (Зл).

3.2 Выбор сечения кабеля 10 кВ

Передачу электроэнергии от источника питания (главной понизительной подстанции) до приемного пункта (трансформаторной подстанции) осуществим кабельными линиями по радиальной схеме.

По экономической плотности тока

Сечение — один из важнейших параметров линии электропередачи. С увеличением сечения проводов линии возрастают затраты на ее сооружение и нормативные отчисления от них. В то же время уменьшаются потери электроэнергии и их стоимость за год. Поэтому задача выбора оптимального сечения требует технико-экономического подхода к своему решению.

Рассмотрим выражение для приведенных затрат на сооружение и эксплуатацию электропередачи в функции сечения проводов:

,

причем некоторое «экономическое» сечение F_ЭКбудет соответствовать З_min.

Стоимость линии зависит от ее длины:

,

где l — длина линии, км;

К₀ — удельные капитальные вложения, руб./км, которые могут быть представлены в виде

,

где а — капитальные вложения в один километр линии, руб./км, не зависящие от сечения (затраты на подготовку просеки, прокладку дорог, осушение участков болот и т.д.);

b — часть удельных капитальных вложений, пропорциональная сечению провода, руб/(км·мм 2 ) (стоимость металла, опор, арматуры и т.д.).

Анализ составляющих издержек в зависимости от применяемого сечения показывает, что издержки на обслуживание линии от него не зависят.

В то же время имеет место влияние сечения проводов на стоимость потерь электроэнергии:

,

где I_НБ — наибольший рабочий ток линии, А;

r — удельное сопротивление материала провода, Ом∙мм 2 /км;

b — стоимость потерь электроэнергии, руб./(кВт∙ч);

t — время наибольших потерь, ч/год, т.е. время, за которое при работе с наибольшей нагрузкой потери электроэнергии те же, что и при работе по реальному графику нагрузок за год.

— на капитальный ремонт и

— реновацию (накопление средств на замену физически изношенного и
морально устаревшего оборудования) и

зависят от сечения:

,

где a_Э -ежегодные отчисления на амортизацию и текущий ремонт линии в относительных единицах, 1/год.

Подставляя полученные зависимости в исходное выражение для приведенных затрат, имеем:

.

Характер полученных зависимостей иллюстрирует рис.2.49.

Рис. 2.49. Зависимость составляющих приведенных затрат от сечения проводов линий

Собственно экономическое сечение линии находим, приравнивая к нулю производную :

.

Используя экономическое сечение, отвечающее минимуму приведенных затрат, вводят понятие:

экономическая плотность тока, А/мм 2 — отношение наибольшего протекающего в линии тока к экономическому сечению:

,

.

Полученное выражение помогает уяснить суть экономической плотности тока, но для практических расчетов не применяется.

Согласно ПУЭ экономическая плотность тока выбирается в зависимости от вида проводника и времени использования максимума нагрузки. Напомним, что Т_НБ — время использования наибольшей нагрузки — время, за которое при работе с наибольшей нагрузкой потребитель получил бы то же количество электроэнергии, что и при работе по реальному графику нагрузок за год.

На практике полноценные технико-экономические расчеты по выбору сечения проводов каждой конкретной линии выполняются для ВЛ 750 кВ и выше и передач постоянного тока.

При проектировании ВЛ напряжением до 500 кВ включительно выбор сечения проводов производится по нормированным обобщенным показателям — нормированным значениям экономической плотности тока.

Суммарное сечение (F) проводов фазы проектируемой ВЛ составляет

,

где: — расчетный ток, А, используемый в качестве тока ;

— нормированная плотность тока, А/мм 2 .

Значение определяется по выражению:

,

где — ток линии на пятый год ее эксплуатации в нормальном режиме, определяемый для системообразующих линий основной сети по расчетным длительным потокам мощности. Для линий распределительной сети определяется расчетом потокораспределения при прохождении максимума нагрузки энергосистемы;

— коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам эксплуатации линии. Для линий 110-220 кВ значение может быть принято равным 1,05, что соответствует математическому ожиданию этого коэффициента в зоне наиболее часто встречающихся темпов роста нагрузки. Для ВЛ 330 и 500 кВ определяется по специальным кривым.

В соответствии с ПУЭ установлены значения плотности тока для ВЛ 35-500 кВ и кабельных линий, приведенные в табл. 2.11.

Таблица 2.11. Нормированные значения плотности тока для

ВЛ 35-500 кВ и кабельных линий

Плотность тока, А/мм 2 , при числе часов использования максимума нагрузки Т_max, ч/год

Примечание: В скобках приведены значения экономической плотности тока, приводившиеся

в четвертом издании ПУЭ.

В заключение следует отметить, что сечения проводов на ответвлениях от основной ВЛ длиной до 2 км, сооружаемых одновременно с основной линией, принимаются такими же, как и на основной линии. Для заходов действующих ВЛ на новые ПС сечение провода выбирается, как правило, не меньшим, чем на основной линии.

При пользовании нормированными значениями плотности тока необходимо также руководствоваться следующим. Приведенные выше значения относятся только к проектируемым линиям и не являются критерием экономической нагрузки существующих линий. На таких линиях по сравнению с прокладкой дополнительных цепей или заменой проводов проводами больших сечений допускается превышение (вплоть до двукратного) нормативных величин плотности тока.

Увеличение числа цепей сверх необходимого по условиям надежности электроснабжения в целях удовлетворения требований по экономической плотности тока обосновывается технико-экономическим расчетом. При этом во избежание увеличения числа линий или цепей также допускается превышение нормативных величин плотности тока вплоть до двукратных значений.

Для ВЛ 110 и 220 кВ основной сети, сооружаемых на территории крупных городов, рекомендуется применять сечения проводов не менее 240 и
400 мм 2 соответственно.

Выбору по экономической плотности тока не подлежат:

1. Сети промышленных предприятий с напряжением до 1 кВ при времени наибольшей нагрузки до 4 000 — 5 000 ч;

2. Ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 000 В и осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;

3. Сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы
3-5 лет.

Сечение проводов и кабелей, выбранное по экономической плотности тока, проверяют:

1. По допустимой токовой нагрузке по нагреву :

,

где — расчетный ток для проверки проводов по нагреву (средняя токовая нагрузка за полчаса); при этом расчетными режимами могут являться нормальные или послеаварийные режимы, а также периоды ремонтов других элементов сети, возможных неравномерностей распределения нагрузки между линиями и т. п.

2. По условиям короны проверке подлежат ВЛ 110 кВ и выше, прокладываемые по трассам с отметками выше 1500 м над уровнем моря. При более низких отметках проверка не производится, если сечения проводов равны или превышают минимально допустимые по условиям короны.

3. Проверке по допустимым потерям и отклонениям напряжения ВЛ
35 кВ и выше не подлежат, так как повышение уровня напряжения путем увеличения сечения проводов таких линий по сравнению с применением трансформаторов с РПН или средств компенсации реактивной мощности экономически не оправдывается.

4. По механической прочности проверяют только провода ВЛ.

Метод экономической плотности тока для выбора сечений проводов

Это незавершённая статья. Вы поможете проекту, исправив и дополнив её.

Содержание

• 1 Выбор сечений по экономическому критерию
• 2 Описание метода
• 3 Область и условия применения метода экономической плотности тока
• 4 Обоснованность использования опыта проектирования
• 5 Достоинства и недостатки использования метода экономической плотности тока
• 6 Пример выбора сечений методом экономической плотности тока
• 7 Использованная литература

Выбор сечений по экономическому критерию

Классический подход к выбору сечений воздушных и кабельных линий электропередачи по экономическому критерию основан на использовании методов экономической плотности тока или экономических токовых интервалов сечений. Оба упомянутых метода разработаны на базе одного экономического критерия проектирования электрической сети — статических приведенных затрат. Представление экономического критерия в виде статических приведенных затрат не соответствует современным экономическим отношениям, поэтому приведенные в справочной литературе числовые характеристики экономической плотности тока и экономических интервалов сечений не могут быть использованы при проектировании в чистом виде и должны быть подвержены корректировке.

Корректировку числовых характеристик экономической плотности тока и экономических интервалов сечений в настоящее время в условиях инфляции провести практически невозможно, однако в случае с методом экономической плотности тока есть возможность воспользоваться опытом проектирования.

Описание метода

Алгоритм расчета

1. Задание начальных приближений сечениям линий;
2. Расчет установившегося режима;
3. Выбор первой проектируемой линии;
   1. Расчет экономического сечения провода Fэк выбранной линии;
   2. Проверка по нагреву и допустимому уровню падения напряжения;
   3. Расчет установившегося режима с выбранными линиями;
4. Выбор следующей линии с исключением уже выбранных ранее из множества выбираемых; повтор П. 3.1-3.3 для вновь выбранной линии с учетом выбранных линий, перерасчет установившегося режима;
5. Повторение П. 3-4 до исчерпания всего множества проектируемых линий.

Критерии выбора линии:

1. линия должна иметь наибольшую токовую загрузку;
2. при равенстве токовой загрузки брать линии ближе к станции (источнику).

Область и условия применения метода экономической плотности тока

Экономическая плотность тока jэк в течение многих лет применялась для выбора сечений кабельных линий напряжением выше 1 кВ и воздушных линий 35–500 кВ. В настоящее время по экономической плотности тока выбирают сечения кабельных линий при Uном > 1 кВ, а также воздушных линий 6–20 кВ.

Сечение проводов и кабелей, выбранное по экономической плотности тока, проверяют по нагреву, по допустимой потере напряжения DUдоп, по механической прочности.

Выбору по экономической плотности тока не подлежат:

1. сети промышленных предприятий с напряжением до 1 кВ при числе часов максимальной мощности до 4000–5000 ч;
2. ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1000 В;
3. осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
4. сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3–5 лет.

Сечение кабельных линий напряжением выше 1 кВ, выбранное по экономической плотности тока, проверяется по нагреву, по допустимым потерям и отклонениям напряжения, а также по термической стойкости при токах короткого замыкания.

Данные, приведенные в табл. 1, относятся к линиям с номинальным напряжением, не превышающим 220 кВ. Для электропередач 330 и 500 кВ экономическая плотность тока не нормируется. Сечение проводов таких линий выбирается на основе сопоставления приведенных затрат, которые определяются для нескольких вариантов конструкции расщепленного провода и его суммарного сечения.

Обоснованность использования опыта проектирования

Анализ реальных, уже реализованных или находящихся на этапе конкретного проектирования, проектов развития электрических сетей различных классов номинального напряжения показал малообоснованную тенденцию снижения экономической плотности тока относительно используемых ранее нормативных значений. Несмотря на сокращение сроков окупаемости объектов, что, согласно классической теории, должно способствовать росту экономической плотности тока, наблюдается ее убыль.

Следует отметить, что четкого обоснования причин снижения экономической плотности тока на вновь проектируемых линиях нет и оно, скорее всего, объясняется пожеланиями заказчиков проектов и снижением номенклатуры сечений проводов.

Таким образом, прогнозирование тенденции изменения экономической плотности тока на основании классической теории может оказаться ошибочным, поэтому появляется необходимость использования накопленного опыта проектирования электрических сетей.

С учетом изложенного в настоящее время наиболее перспективным является использование экономической плотности тока с выбором ближайшего большего к экономическому сечения воздушных и кабельных линий электропередачи. Это позволит учесть тенденцию к снижению значения экономической плотности тока по сравнению с нормативными значениями.

Выбор сечений проводников выполняется по экономической плотности тока в зависимости от вида проводника и времени использования максимальной нагрузки.

Достоинства и недостатки использования метода экономической плотности тока

Достоинства:

1. Выбор сечений проводов по экономической плотности тока является прогрессивным методом, поскольку позволяет учитывать при выборе сечений капитальные вложения на сооружение линий и стоимость потерь электроэнергии в электрической сети.
2. Простота выбора сечений.
3. Выбор экономически целесообразных сечений проводов с помощью нормированных значений экономической плотности тока позволяет унифицировать подход к проектированию, избежать разнохарактерности в оценках экономической эффективности.

1. Применение экономической плотности тока для выбора сечений воздушных линий может привести к ошибкам, поскольку метод следует из не вполне обоснованных допущений:
   • выражение для [math]j_ < text<эк>>[/math] получено в предположении линейной зависимости капитальных вложений в линию от ее длины, которая нарушается при переходе к массовому строительству воздушных линий на унифицированных опорах.
   • вывод выражения для [math]j_ < text<эк>>[/math] сделан с допущением о непрерывности шкалы сечений в выражении удельных приведенных затрат.
   • сделано предположение, что в формуле затрат нормальный максимальный ток в линии Imax неизменен.
2. В классическом методе существует неоднозначность выбора сечения, следовательно, появляется необходимость учета дополнительных условий по снижению экономической плотности тока либо увеличение сечения; при отсутствии таких условий требуются дополнительные расчёты для сравнения двух вариантов стандартных сечений — большего и меньшего.
3. Использование экономической плотности тока не позволяет в полной мере учесть все влияющие факторы в каждом конкретном случае, поскольку для коэффициентов, определяющих единые экономические плотности тока, могут приниматься лишь некоторые средние обобщенные значения.
4. Использование нормированных экономических плотностей тока не позволяет принять во внимание характерную особенность современной практики строительства воздушных линий, заключающуюся в широком применении унифицированных типов опор.

Пример выбора сечений методом экономической плотности тока

[math]Р_ < text<1>> = 15 [/math] МВт

[math]Р_ < text<2>> = 35 [/math] МВт

[math]Р_ < text<4>> = 30 [/math] МВт

[math]Р_ < text<5>> = 15 [/math] МВт

[math]Р_ < text<6>> = -10 [/math] МВт

[math]Р_ < text<7>> = 20 [/math] МВт

Примечание: положительные значения мощности — нагрузка, отрицательные — генерация.

[math]cos varphi[/math] = 0.8

[math]U_ < text<б>>[/math] = 110 кВ

[math]j_ < text<эк>> = (0.9-1.2)[/math] [math] А / мм^2[/math] ; примем [math]j_ < text<эк>> = 1.1[/math] [math] А / мм^2[/math]

Пусть [math]alpha_ < text<пот>> = 3 % [/math] от [math] Р_< text<н> >[/math] ; [math]alpha_ < text<сн>> = 5 % [/math] (уголь)

Возможные сечения для данного класса напряжения ( [math] 110 [/math] кВ): [math]70, 95, 120, 150, 185, 240[/math] [math] мм^2.[/math]

Расчет баланса мощности

[math]Р_ < text<Г6>> = 10 [/math] МВт

[math]Р_ < text<2>> = 35 [/math] МВт

[math]Р_ < text<4>> = 30 [/math] МВт

[math]Р_ < text<5>> = 15 [/math] МВт

[math]Р_ < text<7>> = 20 [/math] МВт

[math] Р_< text<н> > = Р_ < text<1>> + Р_ < text<2>> + Р_ < text<4>> + Р_ < text<5>> + Р_ < text<7>> = 15 + 35 + 30 + 15 + 20 = 115 [/math] МВт

[math] triangle Р = frac >> <100>cdot Р_< text<н> > = frac<3> <100>cdot 115 = 3.45 [/math] МВт

Итого: [math]Р_ < text<б>> = Р_< text<н> > + triangle Р + Р_ < text<сн>> — Р_ < text<3>> — Р_ < text<6>> = 115 + 3.45 + 2.5 — 40 — 10 = 70.95 [/math] МВт

• Сеть дефицитная [math] Longrightarrow [/math] дефицит покрывается за счет базисного узла
• ЛЭП должны тяготеть (стремиться) в сторону базисного узла, т. е. чем ближе к базисному узлу, тем мощнее нагрузка на ЛЭП, [math] Longrightarrow [/math] расчет нужно вести от базисного узла [math] Б [/math] .

Разработка вариантов развития

Рассчитаем схему I. Другие возможные варианты схем будут рассчитываться аналогично.

На данной схеме (схема I) представлено два варианта связи ПС с базисным узлом [math] Б [/math] : радиалная сеть (узлы 5, 6, 7 относительно узла [math] Б [/math] ) и кольцевая сеть (узлы 1, 2, 3 относительно узла [math] Б [/math] ) с ответвленным узлом 4.

Расчет режимов

• примем на начальном этапе расчетов, что все ЛЭП выполнены проводом марки АС-240 с сечением [math] 240[/math] [math] мм^2[/math] .
• предполагаемое количество цепей для участков:
  • [math] Б-5 [/math] , [math] 5-6 [/math] , [math] 5-7 [/math] , [math] 1-4 [/math] — 2 цепи (обеспечение надежности подключения);
  • [math] Б-1 [/math] , [math] 3-Б [/math] — 2 цепи (обеспечение надежности подключения внутри кольца из-за большой мощности, протекающей от базисного узла [math] Б [/math] );
  • [math] 1-3 [/math] , [math] 2-3 [/math] — 1 цепь (в кольце обеспечена надежность подключения наличием двух независимых путей).
• напряжения во всех узлах примем равным напряжению узла [math] Б [/math] , [math] U_ < text> = V_ < text<б>> = 110 [/math] кВ, [math] i = overline <1,8>[/math]

Так как ЛЭП на начальном этапе расчетов соответствует марке АС-240, то [math] Z_ < text<0>>^ < text<АС-240>> = 0.118 + j cdot 0.405 [/math] Ом/км; [math]b_ < text<0>>^ < text<АС-240>> = 2.808 cdot 10^ < text<-6>> [/math] См/км.

Мощности узлов:

[math]Q_ < text> = frac <Р_< text>> cdot sin varphi[/math] ; [math] dot S_ < text> = Р_ < text<1>> + j cdot Q_ < text<1>>[/math] , [math] i = overline <1,8>[/math]

[math]Q_ < text<1>> = frac <Р_< text<1>>> cdot sin varphi = frac<15> <0.8>cdot 0.6 = 9[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<1>> = Р_ < text<1>> + j cdot Q_ < text<1>> = 15 + j cdot 9[/math] МВА;

[math]Q_ < text<2>> = frac <Р_< text<2>>> cdot sin varphi = frac<35> <0.8>cdot 0.6 = 21[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<2>> = Р_ < text<2>> + j cdot Q_ < text<2>> = 35 + j cdot 21[/math] МВА;

[math]Q_ < text<3>> = frac <Р_< text<3>>> cdot sin varphi = frac<-40> <0.8>cdot 0.6 = -24[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<3>> = Р_ < text<3>> + j cdot Q_ < text<3>> = -40 — j cdot 24[/math] МВА;

[math]Q_ < text<4>> = frac <Р_< text<4>>> cdot sin varphi = frac<30> <0.8>cdot 0.6 = 18[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<4>> = Р_ < text<4>> + j cdot Q_ < text<4>> = 30 + j cdot 18[/math] МВА;

[math]Q_ < text<5>> = frac <Р_< text<5>>> cdot sin varphi = frac<15> <0.8>cdot 0.6 = 9[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<5>> = Р_ < text<5>> + j cdot Q_ < text<5>> = 15 + j cdot 9[/math] МВА;

[math]Q_ < text<6>> = frac <Р_< text<6>>> cdot sin varphi = frac<-10> <0.8>cdot 0.6 = -6[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<6>> = Р_ < text<6>> + j cdot Q_ < text<6>> = -10 — j cdot 6[/math] МВА;

[math]Q_ < text<7>> = frac <Р_< text<7>>> cdot sin varphi = frac<20> <0.8>cdot 0.6 = 12[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<7>> = Р_ < text<7>> + j cdot Q_ < text<7>> = 20 + j cdot 12[/math] МВА.

Разнесем поперечные сопротивления линий в виде шунтов по узлам:

Примечание: мощность шунта рассчитана на 1 линию.

Полная мощность узлов:

[math] dot S_< text<1> > = dot S_ < text<1>> + 5 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (15 + j cdot 9) + 5 cdot (- j cdot 0.034) = 15 + j cdot 8.830 [/math] Мвар;

[math] dot S_< text<2> > = dot S_ < text<2>> + 3 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (35 + j cdot 21) + 3 cdot (- j cdot 0.034) = 35 + j cdot 20.898 [/math] Мвар;

[math] dot S_< text<3> > = dot S_ < text<3>> + 2 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (-40 — j cdot 24) + 2 cdot (- j cdot 0.034) = -40 — j cdot 24.068 [/math] Мвар;

[math] dot S_< text<4> > = dot S_ < text<4>> + 2 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (30 + j cdot 18) + 2 cdot (- j cdot 0.034) = 30 + j cdot 17.932 [/math] Мвар;

[math] dot S_< text<5> > = dot S_ < text<5>> + 6 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (15 + j cdot 9) + 6 cdot (- j cdot 0.034) = 15 + j cdot 8.796 [/math] Мвар;

[math] dot S_< text<6> > = dot S_ < text<6>> + 2 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (-10 — j cdot 6) + 2 cdot (- j cdot 0.034) = -10 — j cdot 6.068 [/math] Мвар;

[math] dot S_< text<7> > = dot S_ < text<7>> + 2 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (20 + j cdot 12) + 2 cdot (- j cdot 0.034) = 20 + j cdot 11.932 [/math] Мвар.