Экономически целесообразное сечение провода или кабеля определяют по формуле

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.

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.

Выбор сечения проводников по экономическим интервалам

До применения экономической плотности тока сечение выбиралось в основном исходя из величины капитальных вложений. Выбор сечения по экономической плотности тока использовался с сороковых годов и был прогрессивным для своего времени, так как позволял учитывать при выборе сечения не только капитальные затраты на сооружение линий, но и стоимость потерь электроэнергии. Метод прост и не требует большого числа исходных данных.

Вместе с тем применение экономической плотности тока для выбора сечения линий электропередачи приводит к некоторым ошибкам, поскольку следует из ряда допущений:

·- выражение (4.42) для J_экполучено в предположении линейной зависимости капитальных вложений в линию от ее длины. Линейная зависимость нарушается при переходе к массовому строительству воздушных линий на унифицированных опорах. Промышленность изготовляет ограниченное количество унифицированных типов опор, каждый из которых предназначен для подвеса проводов нескольких стандартных сечений;

·- при выводе выражения для J_экпредполагается непрерывность изменения сечения в выражении приведенных затрат (4.39). В действительности сечения изменяются дискретно и определять минимум затрат из условия непрерывности сечения нельзя;

·- экономическая плотность тока J_эк приведена для сравнительно больших диапазонов времени использования максимума нагрузки Т_м , т.е. дискретной, тогда как в действительности является непрерывной функцией Т_м ;

·- в выражении затрат (4.38) наибольший (расчетный) ток в линии I_м принят постоянным. Это не так. Для разных линий наибольший ток разный и I_м в (4.39) следует считать переменной величиной. В этом случае экономическое сечение должно определяться не только из условия равенства нулю производной затрат по сечению, но также равенства нулю производной затрат по наибольшему току ;

·- коэффициенты амортизационных отчислений от капитальных вложений принимались одинаковыми для различных исполнений линий. Между тем эти коэффициенты неоднозначны;

·- стоимость потерь электроэнергии в настоящее время существенно изменилась, кроме того, она различна в разных районах страны.

Метод выбора сечения, более полно учитывающий перечисленные факторы, получил название метода экономических интервалов.

Экономические интервалы токовых нагрузок для выбора сечения провода определяются следующим образом. Для различных стандартных сечений проводов воздушных или кабельных линий строятся зависимости приведенных затрат на линию от тока I_mах (рис. 4.10). Для каждого сечения приведенные затраты определяются по выражению (4.39), которое можно переписать в следующем виде:

. (4.47)

На рис. 4.10 зависимости расчетных затрат показаны для стандартных сечений F₁, F₂ и F₃, причем F₃ > F₂ > F₁. Постоянная часть затрат соответствует первому слагаемому в (4.47). Второе слагаемое соответствует стоимости потерь электроэнергии И_DW в (4.47) и зависит от квадрата тока, поэтому приведенные затраты – параболы. Чем больше сечение, тем больше пологость парабол. Точка пересечения кривой F₁ с кривой F₂ определяет значение наибольшего тока I_mах1, при котором приведенные затраты в варианте с сечением F₁равны приведенным затратам в варианте с сечением F₂. Если ток в линии меньше I_м1, то наименьшие затраты соответствуют сечению F₁, т.е. экономически целесообразно выбрать именно это сечение. Значения тока от нуля до I_м1– экономический интервал для первого сечения. Если ток находится в пределах от I_м1 до I_м2, экономически целесообразным будет второе сечение. При токе, большем I_м2, выбирается сечение F₃.

По данной методике могут быть построены номограммы экономических интервалов, позволяющие выбрать экономическое сечение для линий различных напряжений и исполнений сетей.

С целью упрощения расчетов для наиболее типовых вариантов сооружения воздушных и кабельных линий напряжением 1…35 кВ построены номограммы для определения экономических интервалов, позволяющие точно выбрать экономическое сечение для различных напряжений, токовых нагрузок, материала и типа опор, количества цепей в линии, района по гололеду.

Номограммы представляют собой зависимости I_mах= f(s)для различных сечений проводов и кабелей, где s – обобщенный коэффициент, учитывающий все постоянные константы, характеризующие данную линию,

На рис. 4.11, а приведена номограмма для воздушных линий 10 кВ на железобетонных опорах.

При выборе сечения провода по номограмме экономических интервалов необходимо определить максимальный (расчетный) ток линии I_м и значение по формуле s = (р_н + а_э) / t × С_пот . Зона, в которую попадает точка с координатами I_м и , определяет экономическое сечение (точка N).

Более точными являются многопараметрические номограммы, где переменными являются все величины, входящие в выражение (4.47). Пример многопараметрической номограммы для выбора экономически целесообразного сечения кабелей с алюминиевыми жилами показан на рис. 4.11, б.

При существенном изменении уровня цен на материалы и стоимости электроэнергии пользование ранее построенными номограммами затруднено. В связи с этим целесообразно строить многопараметрические номограммы либо экономические интервалы тока, как показано на рис. 4.10.

ПРИМЕР 4.3. Электроснабжение объекта, имеющего мощность S_м = 35 МВ·А и T_м = 5500 ч и расположенного на расстоянии 40 км от центра питания, осуществляется по воздушной линии напряжением 110 кВ. Определить экономически целесообразное сечение проводов типа АС.

Решение. Расчетный ток линии

А.

Для T_м = 5500 ч по табл. 4.3 определяем J_эк = 1 A/мм 2 .

Расчетное экономическое сечение мм 2 .

Принимаем стандартное сечение провода марки АС равным 185 мм 2 .

ПРИМЕР 4.4. На рис. 4.9, а показана схема проектируемой кабельной сети с номинальным напряжением 10 кВ. Нагрузки подстанций сети Р₁ = 1800 кВт, Р₂ = 1500 кВт, Р₃ = 1900 кВт. Коэффициенты мощности нагрузок подстанций одинаковые: cosj = 0,95. Длины линий l₁= 0,5 км, l₂= 0,7 км, l₃= 0,5 км. Принимаем для всех подстанций одно и то же время использования наибольшей нагрузки T_mах = = 3500 ч. Выбрать сечение кабельных линий по J_эк и J_ээ.

Решение. Активные мощности, передаваемые по участкам линий,

Р₀₁ = Р₁ + Р₂ + Р₃ = 1800 + 1500 + 1900 = 5200 кВт;

Р₁₂ = 1500 + 1900 = 3400 кВт; Р₂₃ = 1900 кВт.

Вычислим наибольшие токи, протекающие по участкам кабелей в нормальном режиме работы сети:

А;

А;

А.

При T_mах = 3500 ч J_эк для кабелей с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией составляет 1,4 А/мм 2 (табл. 4.3).

Экономические сечения жил участков:

мм 2 ;

мм 2 ;

мм 2 .

Примем ближайшие стандартные сечения жил кабеля:

F₀₁ = 240 мм 2 ; F₀₂ = 150 мм 2 ; F₀₃= 95 мм 2 .

Выберем сечение кабеля по эквивалентной экономической плотности тока, для чего по формуле (4.45) определим эквивалентную экономическую плотность тока:

.

Эквивалентное экономическое сечение магистральной сети с распределенными нагрузками .

Ближайшее большее стандартное сечение – 185 мм 2 .

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.004 с) .

Выбор сечений проводов и жил кабелей

Страницы работы

Фрагмент текста работы

ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ И ЖИЛ КАБЕЛЕЙ

Постановка вопроса

Сечения проводов и жил кабелей выбирают в зависимости от ряда технических и экономических факторов.

Технические факторы, влияющие на выбор сечений, следующие:

1) нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчетным) током;

2) нагрев от кратковременного выделения тепла током КЗ;

3) потери (падение) напряжения в жилах кабелей или проводах воз­душной линии от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах;

4) механическая прочность — устойчивость к механической нагрузке (собственная масса, гололед, ветер);

5) коронирование — фактор, зависящий от применяемого напряжения, сечения провода и окружающей среды.

Влияние и учет перечисленных факторов в воздушных и кабельных линиях неодинаковы.

Выбор экономически целесообразного сечения по ПУЭ производят по так называемой экономической плотности тока в зависимости от мате­риала провода и числа часов использования максимума нагрузки по формуле

(1)

где — расчетный ток; — экономическая плотность тока.

Методика выбора экономического сечения по ПУЭ не соответствует положениям об экономических соображениях при решении электротехни­ческих вопросов. На самом деле, если рассмотреть условия передачи некоторой постоянной расчетной мощности при постоянной длине, то она может быть осуществлена при помощи кабельных или воздушных линий разных сечений. При этом затраты будут изменяться и не может быть речи о каком-то постоянном экономически целесообразном сечении, опре­деленном по (1).

Если учесть, что стоимость электроэнергии изменяется, то зависимости примут вид, показанный на рис. 1 (кривые 1, 2, 3). На этом рисунке имеются два вида зависимостей: и — экономи­чески целесообразное сечение в зависимости от стоимости электро­энергии с₀. Экономическое сечение, определенное по (8.1), показано на рис. 1 прямой линией, параллельной оси ординат. На основании изло­женного выше сечение, определенное по (1), не является экономическим.

Единственное достоинство такого метода определения — его простота, но не целесообразность. Ниже приведены обоснованные упрощенные методы определения экономически целесообразных сечений жил кабелей и прово­дов. Приведенные рассуждения иллюстрируются рис. 2, на котором показаны факторы, влияющие на выбор сечений проводов и жил кабелей. Выбор экономически целесообразного сечения дает возможность эконо­мить электроэнергию для относительно коротких линий, что в значитель­ной мере относится к сетям промышленных предприятий.

Выбор сечений жил кабелей и проводов воздушных линий по нагреву расчетным током

Выбор сечений жил кабелей.

Для выбора сечений жил кабелей по нагреву определяют расчетный ток и по таблицам выби­рают стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему току. Аналогично поступают, если в расчете определена расчетная мощность.

Во всех случаях выбора сечений жил кабеля необходимо анализиро­вать полученные результаты расчета нагрузок и, где это возможно и целесообразно, учитывать изложенные выше два дополнения, сокращая тем самым расход цветного металла на сооружаемые электрические сети.

Таблицы для выбора сечений жил кабелей с учетом специфических условий, вызывающих внесение поправок на число кабелей, вид прокладки и другие условия, приведены в ПУЭ.

Выбор сечений проводов воздушных линий по нагреву расчетным током производят аналогично выбору сечений жил кабелей в соответст­вии с ПУЭ.

Выбор сечений жил кабелей по нагреву током короткого замыкания

Для выбора термически стойкого сечения жил кабеля необходимо знать установившийся ток КЗ и возможное время прохождения этого тока через кабель. Время определяется уставкой защиты, которая имеет наибольшее значение выдержки времени (если есть несколько видов за­щиты).

Определение сечения по термиче­ской стойкости производится по фор­муле

(2)

где — расчетный коэффициент, определяемый ограничением допусти­мой температуры нагрева жил кабеля.

Значения расчетного коэффициен­та а и допустимые предельные тем­пературы нагрева кабелей при прохождении по ним тока КЗ приведены в табл. 1.

Кабели, защищенные плавкими токоограничивающими предохраните­лями, на термическую стойкость к токам КЗ не проверяют, поскольку время срабатывания предохранителя мало (0,008 с) и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры.

Выбор сечений жил кабелей и проводов по экономическим соображениям

Как было сказано в начале, выбор сечений проводов и жил кабелей по экономической плотности тока недостаточно обоснован, дает ошибоч­ные результаты и находится в некотором противоречии с основными методическими положениями технико-экономических расчетов в энерге­тике.

При передаче мощностиS на расстояние I при стоимости 1 кВт • ч электроэнергии с₀ и напряженииU капиталовложения К и эксплуатацион­ные расходы С_э зависят от сечения проводов и кабелей s, прини­маемого для передачи электроэнергии. Изменяя в приведенных выше условиях сечения проводов или жил кабелей, получаем соответствующие им приведенные затраты (рис. 3).

Как видно из рис. 3, затраты минимальны при сечении, соответст­вующем точке . Сечение провода или жил кабеля, соответствующее этим затратам, и является экономи­чески целесообразным . В общем случае оно будет нестандартным и может совпадать со стандартным только случайно.