4.7.3. Выбор марок и сечений кабелей 0,38 кВ промышленных предприятий

В сетях 0,38 кВ промышленных предприятий выбор сечений проводится по экономической плотности тока только в том случае, если число часов использования максимальной нагрузки более 5000 ч, т. е. при практически непрерывном режиме работы. В остальных случаях сечение кабеля выбирается по допустимому току из условий нагрева и проверки на допустимую потерю напряжения. При выборе кабеля делается допущение о несущественном влиянии на выбор сечения температуры окружающей среды. В этом случае не учитывается поправочный коэффициент (табл. 18).

Таблица 18

Поправочные коэффициенты на температуру воздуха

Температура окружающей среды, оС	–5	0	+5	+10	+15	+20	+25	+30	+35	+40	+45	+50
Поправочный коэффициент	1,29	1,24	1,20	1,15	1,11	1,05	1,0	0,94	0,88	0,81	0,74	0,67

4.8. Проверка сечения выбранных проводов ВЛ

и токоведущих жил кабелей питающих

и распределительных линий

по допустимой потере напряжения

Проверка выбранных проводов на соблюдение ГОСТа на качество электроэнергии (по напряжению) у потребителей промышленного назначения и населенного пункта осуществляется путем сопоставления фактической потери напряжения в линии U_л с допустимыми потерями U_доп. Если U_л  U_доп, то можно считать, что выбранные провода обеспечат отклонения напряжения у потребителей в пределах ±5 %. Если U_л  U_доп, то необходимо заменить провода на бóльшего сечения.

Проверка по потерям напряжения для каждого участка сети осуществляется в два этапа. На первом составляется таблица отклонения напряжений, примерный вид которой приведен в табл. 19 [13], [10], [22], [26]. С помощью этой таблицы осуществляется выбор оптимальных надбавок на трансформаторах ТП 10/0,4 кВ и рассчитываются допустимые потери напряжения в линиях 10 и 0,38 кВ.

Таблица 19

Надбавки, потери и отклонения напряжения (%)

на элементах сети 10 и 0,38 кВ

Параметр элемента системы	При нагрузке
	удаленная ТП (ТП-2, рис. 1)				ближайшая ТП (ТП-1, рис. 1)
	Режим нагрузок				Режим нагрузок
	max		min		max		min
	Потребитель				Потребитель
	удал.	ближ.	удал.	ближ.	удал.	ближ.	удал.	ближ.
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1. Шины 10 кВ ГПП VГПП	+5,0	+5,0	0	0	+5,0	+5,0	0	0
2. UВН ВЛ 10 кВ	–4,4	–4,4	–1,1	–1,1	–2,0	–2,0	–0,5	–0,5
3. Тр-тор 10/0,4 кВ: – надбавка Vпост – надбавка Vпер – потери UТ	+5,0 0 –4,0	+5,0 0 –4,0	+5,0 0 –1,0	+5,0 0 –1,0	+2,5 0 –4,0	+2,5 0 –4,0	+2,5 0 –1,0	+2,5 0 –1,0
4. UНН 0,38 кВ	–6,6	0	–1,65	0	–6,5	0	–1,6	0
5. Потребитель Vпотр	–5,0	+1,6	+1,25	+2,9	–5,0	+1,5	–0,6	+1,0

При этом рассматриваются граничные условия (режимы максимальных и минимальных нагрузок, ближайший и удаленный потребитель), справедливо считая, что если для этих условий обеспечиваются требуемые уровни напряжения у потребителей, то и для всех других условий это удастся осуществить. Таблица составляется для ближайшей к шинам центра питания подстанции (в нашем случае ТП-1) и удаленной (ТП населенного пункта). По сети низкого напряжения рассматривается также ближайший потребитель (для ТП-1 это цех № 1) и удаленный (цех № 2) (рис. 1). Рассмотрению подлежат два режима: максимальный и минимальный. В сельскохозяйственных районах минимальная нагрузка по статистическим данным составляет 25 % от максимальной.

Уровень напряжения у потребителя (V_потр) зависит от уровня напряжения на ГПП (V_ГПП) и от суммарных потерь напряжения в линиях электропередачи (U_ВН и U_НН) и трансформаторах (U_Т). Поэтому можно записать

V_потр = V_ГПП + (V_пост + V_пер) – U_Т – (U_ВН + U_НН). (13)

При составлении табл. 19 сначала заносятся известные показатели V_ГПП, V_потр, V_пост, U_Т (в табл. 19 они выделенные жирным шрифтом). Конкретно это:

• уровни напряжения на шинах 10 кВ ГПП (V_ГПП), равные в нашем случае +5 % в максимальном режиме и 0 – в минимальном;

• допустимые отклонения напряжения по сети низкого напряжения для удаленного потребителя ближайшей и наиболее удаленной ТП 10/04 кВ V_потр = –5 % (в режиме минимальных нагрузок данный показатель подлежит определению);

• потери напряжения в трансформаторах ТП (U_Т), равные примерно 4 % при режиме максимальных нагрузок (100 %) и 1 % при минимальной нагрузке (25 %);

• потери напряжения в ВЛ 10 и 0,38 кВ для ближайшего потребителя, если он находится прямо на шинах ТП, равны нулю.

Далее выбирают постоянные надбавки (V_пост) на трансформаторах ТП, которые могут варьироваться в следующих пределах: –5; –2,5; 0; +2,5; +5 %. В рассматриваемом примере для удаленной ТП выбрана надбавка V_пост = +5 %, для ближайшей – V_пост = +2,5 %. Переменные надбавки трансформаторов (V_пер) возможны только у достаточно дорогостоящих трансформаторов с РПН. Если в обозначении трансформатора последняя буква Н, то он может иметь переменные надбавки (V_пер), их величины указаны в справочной литературе. Для приведенного примера V_пер = 0.

В режиме максимальных нагрузок (100 %) по выражению (13) определяются допустимые потери напряжения в линиях 10 и 0,38 кВ. В нашем случае для удаленной ТП имеем

(U_ВН + U_НН) = V_ГПП + (V_пост + V_пер) – U_Т – V_потр = +5 + 5 +0 – 4 + 5 = 11 %,

для ближайшей ТП:

(U_ВН + U_НН) = +5 + 2,5 + 0 – 4 + 5 = 8,5 %.

В разумной пропорции (обычно 60 к 40 или 70 к 30) полученные потери напряжения распределяются между линиями ВН и НН.

Далее, принимая известными потери в линиях, которые в 4 раза меньше, чем в режиме максимальных нагрузок, проводится проверка качества напряжения для режима минимальных нагрузок. В нашем случае для наиболее удаленного потребителя (четвертый столбец табл. 19) имеем

V_потр = V_ГПП + (V_пост + V_пер) – U_Т – (U_ВН + U_НН) =

= 0 + 5 + 0 – 1,0 – (1,1 + 1,65) = 1,25 %.

Таким образом, после составления таблицы отклонений напряжения для данного примера максимально допустимая потеря напряжения в линиях электропередачи для наиболее удаленной ТП составляет для режима максимальных нагрузок 11 % и для режима минимальных нагрузок 2,75 %. Именно по этим значениям допустимой потери напряжения проверяют сечения проводов ВЛ.

На втором этапе производится более точная проверка выбранных сечений проводов линий электропередачи по потерям напряжения в вольтах (В) для участков (U_ВЛ) путем определения потерь напряжения в линиях по точным выражениям:

или (14)

где r₀, x₀ – соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км ВЛ или КЛ (табл. 22, 30); l – длина линии, км; S_р, Р_р, Q_р – соответственно максимальные полная (кВА), активная (кВт) и реактивная (кВАр) расчетные нагрузки в линии электропередачи; U_ном – номинальное напряжение (кВ). Коэффициенты мощности cosφ для цехов промышленных потребителей можно получить расчетным путем, для потребителей сельскохозяйственного назначения берутся из табл. 6 и 7.

После определения расчетных потерь напряжения в линиях полученное значение сравнивают с допустимыми значениями потерь по табл. 17. Если значение U_ВЛ превышает табличное значение, необходимо поварьировать параметром переменной надбавки V_пер. Если вариация и этого параметра не удовлетворит требуемым условиям, то необходимо увеличить сечение провода ВЛ-10 кВ или жил КЛ 0,38 кВ на одну ступень (но не более трех ступеней). В крайнем случае, следует рассчитать потери напряжения в трансформаторах по формулам, аналогичным (14), в которых вместо активных и реактивных сопротивлений линии подставляются сопротивления трансформаторов R_т и Х_т (Ом), определяемые следующими выражениями:

; (15)

, (16)

где S_Тном  номинальная мощность трансформатора, кВА; Р_к.з.  потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт; U_ННном  номинальное напряжение обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ; u_к  напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Если и эти мероприятия не удовлетворяют требуемому качеству напряжения, то следует пересмотреть месторасположение понижающей ТП и вновь произвести все расчеты.