3. Выбор сечения проводов и кабелей на напряжении 6-220 кВ

В районных и местных электрических сетям сечение воздушных и кабельных линий выбираются различными методами:

3.1 Определение сечения ВЛ или КЛ по экономической плотности тока.

3.2 Определение сечения поводов или кабелей при условии F=const вдоль линии

3.3 Определение сечения по условию минимального расхода цветного метала.

3.4 Определение сечения по условию минимальных потерь мощности.

3.1 Определение сечения проводов по экономической плотности тока.

Применяется при расчете линий на напряжении 6-500кВ ПУЭ рекомендует выбрать сечение линий по условию: (3.1)

Где I_Hmax – ток максимальной нагрузки в проводе при номинальной работе к 5 году эксплуатации линии.

J_Э- экономическая плотность тока, определяемая в зависимости от материала токоведущего проводника; конструкции линии и времени использования максимальной нагрузки [5.c546]

Полученное сечение проводника округляется до ближайшего стандартного (ПУЭ).

Если максимум нагрузки приходиться на ночное время, то ПУЭ рекомендует экономическую плотность увеличить на 40%, а также для изолированных проводов сечением 16мм² и ниже.

При расчете разомкнутых электрических сетей с несколькими нагрузками, то экономическая плотность тока определяется в зависимости от типа.

На линии 1-2, j_э определяется по T_max2

На линии D-1, j_э определяется по:

(3.2)

Где

K₀ – коэффициент одновременного достижения максимальной нагрузки, если он неизвестен, то можно принимать K₀=1.

Выбранного сечения проводов или кабелей необходимо проверить на нагрев по условию I_до2≥I_maxАВ.

В районных сетях на «корону», согласно ПУЭ на 110кВ АС-7/11 и на 220кВ АС-240/39 – минимальные сечения, при которых «короны» на проводах не возникает.

В местных сетях 6-35 кВ провода и кабели проверяются на потерю напряжения по условию:

ΔU_доn≥ΔU_0-n

Где ΔU_доn=6-8% - в нормальном режиме

ΔU_доn=10-12% - в послеаварийном режиме

ΔU_0-n=- потеря напряжения в электрической сети до самой удаленной точки.

Пример 3.1 Определить сечения проводов по экономической плотности тока, если провода на линии 35кВ расположены треугольником с D = 3м.

Максимальный ток нагрузки

(3.2)

Для сталеалюминевого провода при T_max= 4200 час., экономическая плотность тока j_э=1,1 А/мм², экономическое сечение проводов получается:

(3.3)

Для каждой линии принимаем марку сталеалюминевого провода АС – 95/16, I_доn=330 А.

Проверим провода на нагрев по условию:

I_доn ≥ I_maxaАВ

330 > 211 А

Где I_maxab – максимально аварийный ток при повреждении одной линии.

Проверка проводов на потерю напряжения:

Составим схему замещения линии и определим ее параметры

(3.4)

(3.5)

Определим потерю напряжения в линиях

(3.6)

(3.7)

ΔU ≤ ΔU_доn

5,02% < 8%

Провода на нагрев и потерю напряжения проходят.

3.2 Определение сечения В1 и К1 по условию F=const вдоль линии

Для расчета линии переменных тока с проводами из цветного металла, сечение которых определяется только величиной потери напряжения, можно зная U_доn, определить сечение воздушных или кабельных линий.

(3.8)

Где =f(F)- допустимая потеря напряжения, обусловленная активным сопротивлением.

- потеря напряжения, обусловленная реактивным сопротивлением, ее можно определить, x₀ = x_оср на первом этапе расчетов

Для ВЛ x_оср = 0,38 – 0,4 ом/км

КЛ x_оср = 0,07 ом/км – на напряжении 6-10 кВ

КЛ x_оср = 0,12 ом/км – на напряжении 35 кВ и выше.

Можно определить допустимую потерю напряжения, обусловленную активным сопротивлением

(3.9)

Часто для практических соображений для однотипности проектируемой лини в конструктивном отношении применяют на всей ее длине провода одинаковой марки и сечения. Это упрощает заготовку деталей и способствует лучшему использованию строительной длинны проводов.

Такую линию называют магистральной

Задачи: Определить F=

Порядок расчета:

F=const

ΔU_0-2≤ ΔU_доn

1. Определяем мощности в линиях

2. Задается ΔU_доn = 6-8%, согласно ПУЭ

3. Задается x_оср и определяем (3.10)

4. Определяем (3.11)

5. Определяем сечение магистральной линии (3.12)

Где _АL= 28,8 ом мм²/км - удельное сопротивление алюминиевого провода.

_АС= 31,4 ом мм²/км – удельное сопротивление провода типа АС.

6. Полученное сечение округляют до стандартного и определяют по таблицам r₀ и х₀ и проверяют провода или кабели на потерю напряжения ΔU ≤ ΔU_доn. Проверочного расчета можно и не делать, если сечение округленно до ближайшего большего и х_од≤ х_оср. Провода проверяются на нагрев: I_доn ≥ I_maxАВ

Пример 3.2 Для сети определить сечение материальной воздушной линии, если U_н = 35 кВ, провода на опорах располагаются горизонтально с D = 2 м.

1. Определим мощности в линиях по 1 закону Кирхгофа

2. Задается (3.13)

3. Задается х_оср = 0,38 ом/км и определяем (3.14)

4. Определим (3.15)

5. Определим сечение ВЛ (3.16)

Выбираем провода типа А-S₀ I_доn=215 A

Проверка на нагрев

I_доn ≥ I_maxab

215<255 A

По нагреву провода не проходят, выбираем провода из условия нагрева А-70 I_доn=265A > I_maxab = 253A/

D_срг = 1,26*2=2,52 м

X_од=0,4 ом/км, r₀= 0,412 ом/км.

т.к X_од > X_оcр – проверим провода на потерю напряжения.

Составим схему замещения электрической сети и определим ее параметры

1

2

16

ΔU_доn

5,35% < 7 %

Провода на потерю напряжения проходят:

3.3 Определение сечения проводов и кабелей по условию минимального расхода цветного металла.

Нагрузка линий, имеющей несколько потребителей, по мере удаления от источника питания уменьшается, по этому применение на такой линии с F=const хотя и приносит практические удобства, но не выгодно. Приводит к переходу цветного металла и к увеличенным потерям мощности на головном участке сети.

Стоит задача: определить сечения линий при условиях, чтобы расход цветного металла (V-min - объем) и провода проходили на потерю напряжения.

Известно, что условием минимального расхода цветного металла является выполнение:

(3.3.1)

См [4.c144-146]

Где (3.3.2)

Порядок расчета электрической сети

1. Определяется мощность в линиях

2. Определяется допустимая потеря напряжения

(3.3.3)

3. Задается X_оcр и определяется (3.3.4)

4. Определяем (3.3.5)

5. Определяем коэффициент пропорциональности (3.3.6)

6. Определяем сечения проводов или кабелей по условию (3.3.7)

7. Полученные сечения округляются до стандартного(желательно большего) и проверяется на нагрев.

17

Определяют r₀ и х₀ выполняет проверку линий на потерю напряжения. Если х_од ≤ х_оср, тогда на потерю напряжения линию можно не проверять.

Пример 3.3 Для электрической сети выбрать кабели по условию минимального расхода цветного металла на υ=10кВ, прокладываемых в земле

Допустимая потеря напряжения

(3.3.8)

Задается х_оср=0,07 ом/км и определим потерю напряжения на реактивном сопротивлении

(3.3.9)

(3.3.10)

Определим коэффициент К_р

(3.3.11)

S_cn=18 ом мм²/км – удельное сопротивление медных проводов

Определим сечение кабелей для каждой линии

(3.3.12)

(3.3.13)

(3.3.14)

Выбираем кабели типа:

На линиях 0-1 и 1-2 СБ-3х185 I_доn=400А

На линиях 3-2 СБ-3х120 I_доn=310А

Проверка на нагрев

(3.3.15)

(3.3.16)

(3.3.17)