Определение сечения линий в распределительных

ГЛАВА 7 Элементы проектирования систем распределения электрической энергии.

Выбор номинального напряжения

Номинальное напряжение электрической сети существенно влияет как на ее технико-экономические показатели, так и на технические характери­стики. Так, например, при повышении номинального напряжения:

- снижаются потери мощности и электроэнергии;

- снижаются эксплуатационные рас­ходы;

- уменьшаются сечения проводов;

- затраты металла на сооружение ли­ний;

- растут предельные мощности, передаваемые по линиям;

- облегчается бу­дущее развитие сети;

- увеличиваются капитальные вложения на сооруже­ние сети.

Сеть меньшего номинального напряжения:

- требует, меньших капитальных затрат;

- приводит к большим эксплуатационным расходам из-за роста потерь мощности и электроэнергии;

- обла­дает меньшей пропускной способностью.

Из сказанного очевидна важность правильного выбора номинального напряжения сети при ее проектировании.

Экономически целесообразное номинальное напряжение зависит от многих факторов:

- мощности нагрузок;

- удаленности потребителей от источников пита­ния;

- расположения электроприемников относительно друг друга;

- выбранной конфигурации электрической сети;

- способов регулирования напряжения и др.

 Ориентиро­вочное значение номинального напряжения можно определить по значению передаваемой активной мощности  и расстоянию , на которое она передается. Напряже­ние выбирают, исходя из полученного распределения потоков мощности и протяженности участков сети. Чем больше передаваемая по линии мощность и расстояние, на которое она передается, тем выше по техническим и эконо­мическим нормам должно быть номинальное напряжение электропередачи.

Номинальное напряжение можно приближенно оценит одним из следующих способов:

- по графикам зависимости напряжения от передаваемой активной мощности и длины линии, ;

- по эмпирическим выражениям;

- по таблицам пропускной способности и дальности передачи линии.

Все указанные данные приведены в справочной литературе.

Определение сечения проводов и кабелей

по экономической плотно­сти тока

Сечение - важнейший параметр линии. С увеличением сечения проводов линии возрастают затраты на ее сооружение и отчисления от них. Одновре­менно уменьшаются потери электроэнергии и их стоимость за год.

На рисунке 7.1 приведена зависимость приведенных затрат от сече­ния проводов линии , где  - затраты на сооружение линии и отчисления от них,  - стоимость потерь электроэнергии. Минимуму функции приведенных затрат  соответствует некоторое значение сечения, которое называется экономичным сечением .

Экономическая плотность тока, А/мм², – это отношение наибольшего протекающего в линии тока к экономическому сечению:

.

Согласно ПУЭ экономическая плотность тока выбирается в зависимости от вида проводника и времени использования максимальной нагрузки. Прак­тически для выбора сечения линии по экономической плотности тока сначала из таблиц находят , затем рассчитывают экономическое сечение по выра­жению

и округляют до стандартного сечения.

В настоящее время по экономической плотности тока выбирают сечения кабельных линий при >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;

- по механиче­ской прочности.

 Для воздушных линий с > 35 кВ используются более сложные алго­ритмы расчетов, основанные на экономических интервалах тока или мощно­сти.

Определение сечения линий в распределительных

сетях по допусти­мой потере напряжения

Допустимые потери напряжения в распределительной сети – это такие потери напряжения, при которых в результате регулирования напряжения отклонения напряжения на зажимах всех ЭП не выходят за пределы преду­смотренных ГОСТом технически допустимых значений. Допустимая потеря на­пряжения в распределительной сети всегда должна быть больше наибольшей потери напряжения или равна ей, т. е. должно выполняться следующее усло­вие:

                                        (7.1)

Напряжение источника питания примерно постоянно. Если наибольшая потеря напряжения больше, чем допустимая, то в конце линии, например на рис. 7.2 в узле 4, будет низкое напряжение.

Рис.7.2

 

 В распределительных сетях 0,38–20 кВ сечение линий надо выбирать так, чтобы выполнялось условие (7.1). Если при проектировании увеличить сечение провода линии , то уменьшатся активное и реактивное сопротивле­ния и соответственно уменьшится наибольшая потеря напряжения:

                                              (7.2)

Зависимости удельных активных и индуктивных сопротивлений прово­дов от сечения показаны на рис.7.3.

Рис. 7.3

 

При изменении  в питающих сетях  меняется мало, а > . В пи­тающих сетях возможности регулирования  велики и изменение сечения для уменьшения  экономически не оправдано, поэтому условие (7.1)  при выборе  не учитывается.

В распределительных сетях > . При увеличе­нии сечения сильно уменьшается  и потери напряжения существенно умень­шаются. В распределительных сетях возможности регулирования  невелики и при выборе  учитывается условие (7.1).

Выбор сечения линий по допустимой потери напряжения достаточно прост, если сеть имеет один участок. В этом случае допустимые потери напряжения в соответствии с (9.2) однозначно определяют сечения проводов.

 Для сети с несколькими участками нельзя однозначно выбрать сечения участков по . Для однозначности выбора накладываются дополнитель­ные условия, косвенно отражающие условия экономичности:

- неизменность сечения по всем участкам;

- мини­мальный расход проводникового материала;

- плотность тока на всех участках одинакова, что соответствует минимуму потерь мощности в линии.

При­чем каждое из дополнительных условий должно удовлетворять выражению (9.1).

1. Выбор сечения из условия его равенства на всех участках линии, . Это условие используется при выборе сечения проводов и ка­белей в городских электрических сетях. Равенство сечений проводов обеспе­чивает наиболее выгодные условия для строительства и монтажа сети или ее участков. Особые преимущества такая структура имеет для линий с большим количеством нагрузок, достаточно близко расположенных друг к другу.

Рассмотрим схему замещения линии на рисунке 7.4. Определены конструкции линии и марки проводов (но не их сечения). Известны мощности - го узла , расстояние между узлами , допустимая потеря напряжения . Надо определить сечение .

Рис. 7.4

 

Наибольшая потеря напряжения в линии находится по формуле:

,        (7.3)

где  - начало участка линии;  - конец участка линии;  - сопротивле­ния участка линии;  - активная и реактивная мощности на участке ли­нии.

Представим допустимую потерю напряжения в линии в виде двух сла­гаемых:

,

где  соответствует первому слагаемому в (7.3), т.е. это как бы допус­тимая потеря напряжения в активном сопротивлении линии;  соответствует второму слагаемому в (7.3), т. е. это допустимая потеря напря­жения в реактивном сопротивлении линии.

Реактивное удельное сопротивление  при изменении сечения изменя­ется мало. Поэтому для распределительной сети при постоянном сечении участков линии выбор сечения ведется в следующем порядке:

а) задаем значение , например, для воздушных линий =0,4 Ом/км, а для кабельных линий 6–10 кВ и до 1 кВ – 0,09 и 0,06 Ом/км соответственно;

б) находим ;

в) находим ;

Учитывая, что допустимая потеря напряжения на активном сопротивлении линии определяется выражением

                     

 и , где  – расчетное удельное сопротивление проводника;  – расчетная удель­ная проводимость проводника, то:

.              (7.4)

г) из (7.4) сечение проводов можно определить следующим образом:

.

Найденное сечение  должно быть округлено до ближайшего стандарт­ного, после чего проверяется условие (7.1). Если данное условие не выполня­ется, то сечение надо увеличить.

2.Выбор сечения из условия минимума потерь мощности. Минимум потерь мощности в линии соответствует постоянной плотности тока, т. е. при этом плотность тока на всех участках линии одинакова:

,

где  – плотность тока, выбираемая по допустимой потере напряжения.

Это дополнительное условие используется при выборе сечений в сетях сис­тем электроснабжения промышленных предприятий. В этих сетях относи­тельно короткие линии и большие нагрузки, т. е. расход металла мал, а по­тери электроэнергии велики.

Исходные данные выбора сечения те же, что и в предыдущем случае. Разница в том, что сечения проводов на участках линии разные, а плотность тока на всех участках одинаковая.

Для распределительной сети при одинаковой плотности тока на всех участках линии расчет ведется в следующем порядке:

а) задаемся значением удельного реактивного сопротивления ;

б) находим  и ;

в) находим плотность тока по допустимой потере напряжения:

;

г) определяем расчетные сечения:

.

Расчетные сечения округляем до ближайших стандартных. Определяем активное и реактивное сопротивления на участках линии . Рассчиты­ваем наибольшую потерю напряжения по (7.3), используя параметры линии, выполненной проводами найденных сечений, и проверяем, удовлетворяют ли выбранные стандартные сечения требованию (7.1). Если это условие не вы­полняется, то увеличиваем сечения.

3. Выбор сечения из условия минимального расхода проводникового мате­риала на сооружение линии. Это дополнительное условие используется в сельских сетях при малой их загрузке, где экономия металла важнее, чем экономия потерь электроэнергии. В случае нагрузок сечение последнего ( -1) -го участка линии определяется следующей формулой:

,

где , –сечение и поток мощности последнего участка

( -1) ; –мощность и длина участка  – расчетное удельное сопротив­ление проводника.

Сечения остальных участков могут быть найдены на основании соотно­шения

.

Дальнейший ход выбора, как и в ранее рассмотренных случаях, преду­сматривает округление найденных значений сечений до ближайших стан­дартных, проверку условия  и изменение найденных сечений, если это условие не удовлетворяется.

 

---

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 539; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!