Расчет сети по экономической плотности тока

В ПУЭ приводятся значения экономических плотностей тока для проводов и кабелей в зависимости от их конструктивного выполнения, материала и от числа использования максимальной нагрузки.

Сечение проводов на участках определяют по формуле

мм², (29)

где I – наибольший ток на участке линии, А; j_эк – экономическая плотность тока, А/мм².

Выбирают провод ближайшего стандартного сечения.

Если линия включает несколько участков, то сечение можно принимать либо одинаковым, либо различным на отдельных участках.

В первом случае следует найти эквивалентный ток (среднеквадратичный) по формуле

А, (30)

где I_i, ℓ_i – соответственно ток, А, и длина i-го участка линии, км; n – число участков;

мм². (31)

Задача 2.11.

Рис. 2.8. Схема воздушной линии 35 кВ

Определить экономическое сечение сталеалюминевых проводов воздушной лини 35 кВ, изображенной на рис. 2.8. Нагрузки выражены, кВт, даны cos φ. Число часов использования максимальной нагрузки Т = 5500 ч.

Расчет токов участков ВЛ 35 кВ ведется с конца линии:

А.

Мощность нагрузок в точках 1, 2 и 3 (см. рис. 2.8) выражается в комплексном виде:

Мощность на участках:

кВ×А;

кВ×А;

кВ×А;

А;

А;

А.

По приложению 20 находим экономическую плотность тока j_эк = 1,1 А/мм² [8].

Экономическое сечение на участках линии:

мм², принят провод АС70;

мм², принят провод АС95;

мм², принят провод АС120.

Из условия механической прочности минимально возможный провод для ВЛ 35 кВ – АС70, поэтому на участке 2-3 (см. рис. 2.8) принят не АС50, а АС70.

2.4.2. Расчет сельских электрических сетей напряжением
0,38 и 10 кВ по экономическим интервалам, магистральному методу
и по эквивалентному току

Сечения проводов, при которых дисконтированные затраты будут минимальными, рекомендуется выбирать по таблицам экономических интервалов, построенным для различных районов климатических условий по ветру и гололеду и материалам опор. При этом из условия надежности электроснабжения следует выбирать провода марки АС сечением не менее 70 мм² на магистрали и не менее АС35 на отпайках [2].

Выбранные провода проверяют затем по допустимой потере напряжения. Если фактическая потеря напряжения в линии больше допустимой, то меняют сечения проводов на бóльшие до тех пор, пока не будет обеспечена требуемая потеря напряжения.

Задача 2.12

Выбрать сечения проводов на участках трехфазной воздушной линии 10 кВ тремя способами: по экономическим интервалам (А), по магистральному принципу (Б), по эквивалентному току (В). Опоры деревянные, РКУ по гололеду – 1 (в = 5 мм); РКУ по ветру – 1 (Q = 270 … 350 Н/м²). Расчетная схема линии приведена на рис. 2.9. Нагрузки, кВ∙А, cos φ одинаков для всех нагрузок и равен 0,9, длина, км, допустимая потеря напряжения в линии равна 4 %. Д_ср = 1250 мм.

А. Расчет по экономическим интервалам нагрузок

Расчет максимальных нагрузок на участках линии проводится с учетом коэффициента одновременности или по добавкам и сведен в табл. 2.1.

Выбор сечений проводов осуществляется по экономическим интервалам, построенным для 1РКУ по ветру и гололеду (приложение 21).

Выбираем провод марки АС и сечение на магистрали линии не менее 70 мм², а на отпайках – 35 мм² (требование механической прочности).

Выбранные провода проверяются по допустимой потере напряжения.

Расчет потерь напряжения на участках ведется по формуле (21):

Для упрощения расчетов потерь напряжения построены номограммы (рис. 2.10), на которых даны зависимости потерь напряжения на 1 км проводов АС35 и АС70 от мощности, при заданном cos φ = 0,9.

№ 9

Рис. 2.9. Расчетная схема воздушной линии 10 кВ

Таблица 2.1

Расчет нагрузок и потери напряжения в ВЛ 10 кВ

Потери напряжения на 1 км провода АС35 при нагрузке S = 500 кВ∙А таковы:

%/км;

Потери напряжения на 1 км провода АС70 при нагрузке 500 кВ∙А следующие:

%/км;

Рис. 2.10. Номограммы для расчета потерь напряжения
на 1 км ВЛ 10 кВ с Д_ср = 1250 мм и cos φ = 0,9

Стрелками показан порядок пользования номограммами. Так, при мощности 300 к∙ВА потеря напряжения в 1 км провода АС35 составляет 0,25 %, а при мощности 700 кВ∙А – потеря напряжения в 1 км провода АС70 равна 0,37 %.

Потеря напряжения на участке такова:

ΔU % _уч-ка = ΔU %_1кмℓ_уч-ка, (32)

где ℓ_уч-ка – длина участка.

Потеря напряжения складывается из потерь на участках прохождения тока от шин подстанции до интересующей нас точки. Так, например, потеря напряжения до ТП2 складывается из потерь участков 0-1, 1-2, 2-3 и 3-ТП2 (см. рис. 2.9).

Потеря напряжения от подстанции до ТП4 складывается из потерь на участках 0-1, 1-2, 2-4, 4-5, 5-ТП4, т.е. следует учитывать только те участки, по которым ток от подстанции идет к конкретной точке сети.

Максимальная потеря напряжения в линии равна 2,849%, что меньше допустимой, равной 4 %.

Выбор сечений проводов по магистральному принципу состоит в том, что магистраль линии без расчетов выполняется сечением АС70 на всех участках, а отпайки – проводами АС35. Затем проводится проверка выбранных проводов по допустимой потере напряжения.

В данной задаче провода, выбранные по экономическим интервалам и затем скорректированные по условиям механической прочности, полностью совпали с проводами, выбираемыми по магистральному принципу.

Выбор сечений проводов по эквивалентному току состоит:

в определении эквивалентного тока магистрали по формуле (30):

выборе сечения провода по экономической плотности тока и эквивалентному току магистрали по формуле (31):

При этом, как и всегда, следует учитывать требования надежности и осуществлять проверку по допустимой потере напряжения. Расчет токов участков магистрали ведется по формуле

Эквивалентный ток магистрали

J_эк = 0,6–0,8 А/мм² (для сельских районов с малой плотностью нагрузок).

Несмотря на получившиеся значения, из условий механической прочности выбираем провод АС70 на магистрали и АС35 – на отпайках. Это соответствует проведенному расчету по экономическим интервалам.