Особенности выбора сечений проводников ЛЭП

В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 0,38…10 кВ

В распределительных сетях низкого напряжения (менее 1000 В) и среднего напряжения (от 3 до 35 кВ) большое значение имеет величина наибольшей потери напряжения от ЦП до наиболее удаленного потребителя (электроприемника). Даже если все другие условия на выбранные сечения выполнены, величина потери напряжения в таких сетях может оказаться недопустимо большой. Поэтому методика выбора сечений проводников в распределительных и питающих сетях до 35 кВ основана на ограничении по допустимой потере напряжения.

Допустимые потери напряжения в зависимости от напряжения и схемы электрической сети могут иметь значения до 8…10 %. В практике расчетов, в особенности в случаях одновременного выбора сечений проводов в сети с двумя ступенями номинальных напряжений, используется термин «располагаемая потеря напряжения». Так, например, выбрав сечение в сети более высокой ступени номинального напряжения с некоторым запасом по потере напряжения, можно «допустить» большую потерю в сети меньшего номинального напряжения. Обычно располагаемая потеря напряжения равна 6…8 %. В послеаварийных режимах допускается потеря напряжения до 10…12 %.

Рассмотрим линию с нагрузкой в конце, рис. 17.3.

Рис. 17.3. Линия с нагрузкой в конце

Вначале пусть это будет кабельная линия. Для кабельных линий погонное индуктивное сопротивление мало (меньше 0,1 ома) и в силу того, что кабельные линии имеют небольшую длину, ее индуктивным сопротивлением можно пренебречь. Тогда потеря напряжения в линии будет определяться по формуле

,

(17.5)

где P – активная мощность, протекающая по линии; R – активное сопротивление линии; r - удельное сопротивление проводника; Ом×мм²/км; l – длина линии; U _ном – номинальное напряжение линии; F – сечение проводника.

Потеря напряжения в линии не должна быть больше допустимой потери напряжения D U £ D U _доп, тогда, приравнивая действительную и допустимую потерю напряжения будем иметь формулу для определения ориентировочного сечения жилы кабеля:

.

(17.6)

Полученное сечение следует использовать для подбора ближайшего большего стандартного сечения.

Для ВЛ индуктивным сопротивлением нельзя пренебречь. но в этом случае можно использовать приближенное значение x ₀. Как было сказано ранее, индуктивное сопротивление ВЛ меняется незначительно с ростом сечения и в среднем для линий напряжением более 1000 В составляет величину 0,4 Ом/км. Для ВЛ напряжением менее 1000 В среднее значение погонного индуктивного сопротивления равно 0,3 Ом.

Потерю напряжения в линии разделим на потерю в активном сопротивлении и потерю в индуктивном сопротивлении:

.

(17.7)

По среднему значению погонного индуктивного сопротивления x ₀ вычисляется приближенная величина потери напряжения на индуктивном сопротивлении ЛЭП и находится допустимая величина потери напряжения на активном сопро­тивлении:

,

(17.8)

где .

Таким образом, получаем формулу разницей, когда в знаменателе используется не полная допустимая потеря напряжения, а ее часть – допустимая потеря на активном сопротивлении линии:

.

(17.9)

Теперь рассмотрим линию, состоящую из n участков, в конце каждого из которых присоединена своя нагрузка, рис. 17.4.

Рис. 17.4. Линия с n участками

Потеря напряжения в этой линии есть сумма потерь напряжения на ее участках:

(17.10)

Эту потерю напряжения также можно разделить на потерю в активных сопротивлениях и реактивных сопротивлениях:

,

(17.11)

где

	;	(17.12)
	.	(17.13)

По формуле (17.13) можно вычислить среднюю величину потери напряжения на индуктивных сопротивлениях линии и в соответствие с (17.11) и (17.12) найти допустимую величину потери напряжения на активных сопротивлениях линии D U_{R доп}. Подставим эту величину в (17.12) и получим уравнение, из которого следует найти искомые сечения участков линии:

;

(17.14)

Это уравнение имеет бесконечное множество решений, поэтому необходимы некоторые дополнительные условия или критерии, которые помогут выбрать единственное решение.

Если ввести условие, в соответствии с которым сечения всех участков одинаковы, то уравнение (17.14) дает решение:

.

(17.15)

В качестве одного из критериев выбора сечений проводников в распредели­тельных электрических сетях берется мини­мум объема цветного метал­ла, расходуемого на проводники ЛЭП (минимум капитальных вложений)

.

(17.16)

где V_i - объем цветного металла на i - м участке; n - число участков линии.

Критерий C ₁ с учетом ограничения на потерю напряжения (17.14) дает следующие соотношения для вычисления оптимальных сечений:

а) для одного из участков ЛЭП, например n -го,

.

(17.17)

б) для других участков сечения вычисляются по формулам:

(17.18)

Полученные сечения используются для выбора стандартных значений.

Вторым критерием, по которому выбирают проводники ЛЭП распределительных сетей, являет­ся минимум общих потерь мощности в сети:

(17.19)

где D P_i – потери мощности на i -м участке линии.

Этот критерий, также с учетом ограничения по допускае­мой потере напряжения (17.14), приводит к равенству плотностей тока на всех участках сети и сечения на участках вычисляются по соотношениям:

(17.20)

где j – плотность тока на участках линии, которая определяется по формуле:

(17.21)

где cosj _i – коэффициент мощности потока мощности по i -у участку линии.

Полученные сечения используются для выбора стандартных значений.

При любом подходе к выбору сечений проводников и для любых линий всегда должно проверяться условие по допустимому току нагрева проводов:

(17.22)

Для ВЛ должны проверяться условия минимально возможного сечения проводника по механической прочности проводов и максимально возможного сечения проводов по механической прочности опор:

(17.23)

Кроме того, после выбора сечений необходимо вычислить действительную потерю напряжения в линии по параметрам выбранных проводников и сравнить ее с допускаемой.

Метод выбора сечений проводников по критерию C ₁ экономит капитальные затраты и соответствующие составляющие эксплуатационных расходов, зависящие от стоимости сооружения линии, и поэтому может применяться для потребителей с малым числом часов использования максимальной нагрузки и для промышленных нагрузок с малыми токовыми нагрузками при небольших величинах времени потерь.

Для потребителей с большим числом часов использования максимума нагрузки и большими нагрузками целесообразнее пользоваться методом, основанном на втором критерии C ₂, так как в этом случае прежде всего добиваются уменьшения потерь энергии в линии.

Дата добавления: 2014-01-07