Выбор сечений жил кабелей и проводов по экономическим соображениям

Сети промышленных предприятий делят на внешние (10 кВ и более), межцеховые (1000 В и более), цеховые (ниже 1000 В). Межцеховые и цеховые сети в данной работе не рассматриваются.

Внешние сети предназначены для передачи электроэнергии от источника питания к приемному пункту промышленного предприятия.

Если потребитель находится в непосредственной близости (несколько километров) от электростанции, то присоединение может быть выполнено непосредственно к шинам генераторного напряжения с помощью кабельных линий (рис. 8.1).

Для увеличения пропускной способности кабельных линий и ее надежности используют несколько кабелей, включенных параллельно.

Рисунок 8.1 - Схема внешнего электроснабжения при получении электроэнергии от шин генераторного напряжения

Реактор LR1 необходим для ограничения токов короткого замыкания. Кабельные линии могут быть проложены в траншеях, каналах, туннелях, блоках, на эстакадах, по галереям. Вместо кабельных линий в этой схеме могут быть использованы токопроводы. В случае использования токопроводов реактор LR1 не устанавливается.

Токопроводы в сравнении с кабельной линией имеют более высокую надежность и перегрузочную способность. К недостаткам токопроводов относятся: наличие большой зоны отчуждения вдоль трассы токопровода, высокая стоимость, большое индуктивное сопротивление, наличие дополнительных потерь электроэнергии.

При передаче мощности, не превышающей 10−15 МВ·А, используются кабельные линии, для более мощных потребителей предпочтение кабельным линиям или токопроводу отдается на основании технико-экономического сравнения.

В тех случаях, когда источник удален от потребителя на относительно большое расстояние, применяются воздушные линии (рис. 8.2).

Рисунок 8.2 - Схема внешнего электроснабжения при получении электроэнергии от подстанции энергосистемы

Пропускные способности кабельных и воздушных линий (см. рис. 8.1 и рис. 8.2) должны соответствовать послеаварийным режимам работы ЦРП и ГПП, возникающим при отказе одного из источников электроэнергии.

Сечение проводов и жил кабелей выбирают по техническим и экономическим условиям.

К техническим условиям относится выбор сечений по нагреву расчетным током, условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания (КЗ), потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Экономически целесообразное сечение провода или кабеля определяют из соотношения

S=I_p/j_эк, (8.1)

где I_p − расчетный ток линии, А;

j_эк − нормированное значение экономической плотности тока, А/мм2.

Расчетный ток линий ГПП определяется по формуле

I_p=S_p/√3∙n∙U_н, (8.2)

где S_p − расчетная мощность, зависящая от назначения линии;

n − количество цепей;

U_н − номинальное напряжение питающей линии.

Сечение, выбранное по формуле (8.1), округляется до ближайшего стандартного сечения.

При расчете линий, состоящих из нескольких участков с разными нагрузками, экономические сечения рассчитывают по наибольшему рабочему току для каждого участка в отдельности.

Если потребители присоединены к линии на небольшом расстоянии один от другого, то из практических и конструктивных соображений нецелесообразно иметь на каждом участке разные сечения проводников. Одинаковое сечение проводника выбирают в таком случае по всей длине с учетом поправочного коэффициента KП, который учитывает неравномерность нагрузки по линии:

S=I_max/j_эк∙K_п. (8.3)

Поправочный коэффициент

n

K_п=√ I²_max ∙L/ ∑ I²_maxi∙ L_i, (8.4)

где I_mах − максимальный ток наиболее загруженного участка сети (головной

участок);

L − полная длина линий, км;

I_mахi − максимальный ток i-го участка линии;

L_i − длина i-го участка линии, км.

Выбору по экономической плотности тока не подлежат:

• сети промышленных предприятий и сооружений до 1000 В при числе часов использования максимума нагрузки от 4000−5000 ч;

• ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1000 В, осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;

• сети временных сооружений и устройств со срокам службы до 5 лет.

Выбранное по формуле (8.3) сечение кабельных линий проверяют по допустимому нагреву в послеаварийном режиме. Сечение кабельных линий напряжением более 1000 В проверяют также по допустимым потерям напряжения и по термической стойкости при токах короткого замыкания.