Выбор сечений жил неизолированных проводов воздушных линий напряжением выше 1 кВ

Работа проводов воздушных линий протекает в особых условиях: они постоянно находятся под высоким напряжением, по ним проходит электрический ток, они постоянно подвергаются воздействию ветра, резких колебаний температуры и влажности воздуха, разрядов молний, гололеда, снега и т.д.

Под допустимой нагрузкой неизолированных проводов по условиям нагрева понимается токовая нагрузка, повышающая температуру провода до предельного значения 70⁰С при полном безветрии и температуре окружающей среды +25 ⁰С. Значения допустимого тока I_{доп.табл} приводятся в справочниках в зависимости от марки провода.

Фактическая допустимая токовая нагрузка неизолированных проводов в нормальном и послеаварийном режимах работы определяются по выражению:

I_{доп.факт} = I_{доп.табл}k_υk_пер,

где k_υ - поправочный коэффициент при температурах воздуха, отличных от +25 ⁰С (таблица 7.4); k_пер – коэффициент парегрузки.

В условиях эксплуатации ток, проходящий по проводам воздушных линий, меняет свое значение в течение времени, что приводит к изменению значений потерь активной мощности и температуры нагрева провода. В связи с изменением температуры провода меняется и его длина, а, следовательно, и стрела провеса. При перегрузках линии стрела провеса является наиболее значимым фактором, особенно для линий напряжением до 1 кВ. Перегрузка воздушных линий возможна на 30% при сохранении нормального значения стрелы провеса, т.е. k_пер = 1,3.

Таблица 7.4 – Поправочные коэффициенты k_υ

Температура воздуха, ^0С	- 40	- 30	- 20	- 10		+ 25	+ 50
kυ	1,56	1,5	1,4	1,3	1,25	1,0	0,7

Сечения проводов выбираются в зависимости от напряжения, расчетной токовой нагрузки, района по гололеду, материала и цепности опор.

Потери энергии при передаче по линии возрастают с увеличением сопротивления линии, которые в свою очередь определяются сечением провода; чем больше сечение провода, тем меньше потери. Следовательно, (при увеличении сечения провода) уменьшается стоимость потерь. Однако при этом возрастают расходы цветного металла и капитальные затраты на сооружение линии. Сумма указанных составляющих годовых затрат З будет иметь минимум при так называемом экономически целесообразном сечении провода S_эк (рисунок 7.24). ПУЭ установлены величины экономических плотностей тока j_эк, зависящие только от материала, конструкции провода и продолжительности использования максимума нагрузки Т_м (таблица 7.8). При этом не учитывают стоимость электроэнергии и напряжение линии. Экономически целесообразное сечение определяют предварительно по расчетному току линии I_р нормального режима и экономической плотности j_эк

Рисунок 7.24 – График зависимости годовых затрат от сечения провода

, мм^2, где Iр – расчетная токовая нагрузка. Расчетная токовая нагрузка определяется , где Sрасч - расчетная полная мощность, передаваемая по линии; n – количество цепей линии; Uном – номинальное напряжение сети. Найденное расчетное сечение округляется до ближайшего стандартного сечения.

Для обеспечения нормальных условий работы воздушных линий выбранное сечение должно быть проверено по допустимой длительной нагрузке по нагреву в нормальном и послеаварийном режимах.

Проверка по допустимой токовой нагрузке по нагреву длительным расчетным током в нормальном режиме:

I_{доп.факт} ³ I_р – для одноцепной ВЛ;

I_доп.ав. ³ I_ав – для двухцепной ВЛ;

где I_доп.ав.=1,3 I_{доп.факт.}; I_{доп.факт} – фактический длительно допустимый ток на голые провода; I_ав = 2I_р – аварийный ток для двухцепной линии.

По потере напряжения ВЛ систем электроснабжения длиной менее 1 км не проверяются.

Для ВЛ длиной более 1 км потеря напряжения определяется:

, В или , В,

где R = ρ₀L и X = x₀L – активное и индуктивное сопротивления линии, Ом; ρ₀ и x₀ - удельное активное и реактивное сопротивления проводов, Ом/км.

Потери напряжения в процентах от номинального напряжения:

.

Сечение участка линии, выбираемого по допустимой потере напряжения, определяется из выражения:

F_ΔU = ,

где Р - активная мощность, протекающая по воздушной линии, кВт; - допустимые потери напряжения, обусловленные реактивными мощностями (Q) и сопротивлениями:

= .

Из четырех полученных по расчетам сечений – по экономической плотности тока; нагреву в нормальном режиме; по нагреву в послеаварийном режиме; допустимым потерям напряжения – принимается наибольшее как удовлетворяющее всем условиям.

Согласно ПУЭ по условиям коронирования (F_кор) для ВЛ-110 кВ принимается минимальное допустимое сечение сталеалюминиевых проводов 70 мм², для ВЛ-220 кВ – 240 мм². ВЛ-35 кВ по условиям на коронирование не проверяются.

Для сталеалюминиевых проводов рекомендуется применять марку АСО при сечении ≥ 240 мм² и марку АС при сечении ≤ 185 мм² при расчетной толщине гололеда 20 мм; марку АСУ – для всех сечений при расчетной толщине гололеда более 20 мм.

Дата добавления: 2014-01-06