5 Выбор сечений-проводов в местных электрических сетях

Выбор сечений проводов в местных электрических сетях, как правило, производится по допустимой потере напряжения.

Потери напряжения в линии местной сети определяются по формуле

где P , Q - активная и реактивная мощности протекающие по линии, кВт, квар;

r , x - активное и реактивное сопротивление линии, Ом;

U_H - номинальное напряжение сети, кВ. Если неизвестно сечение проводов, то относительно сопротивлений это уравнение является трансцендентным и его можно решить методом последовательных приближений,

5.1. Алгоритм, выбора сечений проводов для линии с нагрузкой в конце

Рассмотрим рис.5.1. Пусть потери напряжения

Задаемся в первом приближении Хо = 0,3 - 0,4 Ом/км.

Определяем - составляющую потери напряжения, обусловленную величиной реактивной мощности и сопротивления

(5.3).

3) Определяем - допустимую потерю напряжения. Эта ве­личина либо задается, либо определяется из величины на­пряжения в т.1 (см. рис.5.1). Согласно ГОСT I3I09-87 допускаемая величина потери напряжения составляет 5% если тогда = 5 + 5 = 10%. Здесь 5% - превышение напряжения в т.1 относительно , а вторые 5% - допустимая величина потери напряжения на зажимах электроприемника.

4) Тогда

(5.4)

5) Расчетное значение сечения проводника определится как

(5.5)

где P - удельное сопротивление материала проводов,

l - длина линии, км;

Р - активная мощность нагрузки, кВт.

6) Расчетное значение сечения округляется до ближайшего стандартного .

7) Для стандартного сечения определяется по справочнику r₀ и x₀.

8) Проверка

Если U> U_ДОП то выбранное сечение увеличивается до ближайшего большего и пункты 7 и 8 алгоритма повторяются столько раз, пока не станет

Пример 5.1

Нагрузка мощностью 500 + J375 кВА получает питание по двухцепной ЛЭП номинальным напряжением 10 кВ. Протяженность линии 2 км. Необходимо выбрать сечение проводов, если =6%.

Решение

1. Принимаем погонное индуктивное сопротивление = 0,38 Ом/км.

2. Определяем составляющую потери напряжения

Определяем

Определяем

= 600 - 14,25 = 457,5 В.

5. Расчетное значение сечения проводов ,

6. Ближайшее стандартное сечение с учетом механической проч­ности F = 35 мм2

7. Для выбранного речения x0 = 0,366 Ом/км,

r0 = 0.773 Ом/км.

8. Проверка

Выполним проверку по нагреву.

Длительно допустимый ток для сечения 35 мм2 Iдоп= 175 А. Ток в нормальном режиме:

Ток в послеаварийном режиме

т.к.

Выбранное сечение правильно.

Если необходимо выбрать сечения проводов для магистрали (см. рис.5.2),

Рис 5.2

то уравнение суммарной потери напряжения будет иметь вид

где n - число участников магистрали.

Для решения этого уравнения необходимо еще одно допол­нительное ограничение. Таким ограничением может быть одно из трех условий:

F = const;

j = const;

V = min.

С учетом вида ограничения различает три метода выбора сечений проводов: по условию постоянства сечения на всех участках (F = const ) магистрали; по условию постоянства

плотности тока на всех участках магистрали ( j = const ) ;

по условию наименьшего расхода проводникового материала.

Рассмотрим каждый из этих алгоритмов.

5.2. Выбор сечений проводов по условию постоянства сечения провода (F = const )

1) Задаемся x₀ = 0,3 - 0, 4 Ом/км;

2) Определяем

3) Определяем как в предыдущем алгоритме.

4) Тогда

5) Расчетное значение, сечения проводов

6) Округляем до ближайшего стандартного сечения

7) для по справочнику определяем r₀ и Х₀ .

8 ) делаем проверку

Если < , то увеличиваем сечение и повторя­ем пункты 7 и 8 алгоритма столько раз, пока

Пример 5.2

Определить площадь сечения проводов ЛЭП напряжением 6 кВ, питающей два потребителя. Линия должна выполняться сталеалюминевыми проводами и

среднеарифметическим расстоянием между ними 800 мм. Допусти­мые потери напряжения в линии равны 4%. Токи ( А ) , коэффи­циент мощности ( ) и длины участков линии (км) указа­ны на рис. 5.З.

Решение

Допустимые потери напряжения- U_ДОП = 0,04 • 6000 В = 240 В.

Задаваясь погонным индуктивным сопротивлением линии x0 = 0,4 Ом/км, Находим потери напряжения в ней за счет ре­активных нагрузок:

Определяем потери напряжения на активном сопротивлении линии:

По формуле ( 5.10) рассчитываем необходимую площадь сечения

п роводов:

Выбираем стандартный провод А-70, погонные сопротивле­ния которого r₀ = 0,46 Ом/км, x₀ = 0,33 Ом/км.

П ри выбранной площади сечения проводов потери напряжения составляют:

5.З. Выбор сечений проводов по условию постоянства плотности тока (j = const)

Задаемся x_о = 0.3 – 0.4 Ом/км.

1. Определяем

2. Определяем

3. Т огда

4. Определяем плотность тока (5.11)

где - коэффициент мощности, протекающей по

i -му участку сети. Тогда расчетное значение сечения на i -м участке

(5.12)

где - ток, протекающий по i -му участку в максимальном режиме, А.

6. Округляем расчетные сечения до ближайших стандартных.

7. Для стандартных сечений определяем x_0i и r_0i.

8. Д елаем проверку

Если > U_ДОП то необходимо увеличить сечение поочередно от головного участка до конца линии, повторяя пункты 7 и 8 алгоритма и добиваясь, чтобы .

Пример 5.3

Определить площади сечения проводов воздушной ЛЭП напряжением З5 кВ, питающей две подстанции З5/6 кВ. На линии предполагается, повесить провода марки АС и расположить их горизонтально со среднегеометрическим расстоянием между про­водами 3м. Допустимые потери напряжения в линии равны 6%. Площади сечения проводов на отдельных участках сети должны быть такими, чтобы плотность тока везде была одинакова. То­ки (а), коэффициент мощности ( ) и длины участков (км) указаны на рис.5.4.

Рис. 5.4

Решение

1. Задаемся погонным индуктивным сопротивлением X о =0,38 Ом/км

2. Д опустимая потеря напряжения

3. Находим составляющую потери напряжения

4. О пределяем другую составляющую потерь напряжения:

5. По формуле (5.11) рассчитываем плотность тока в линии:

6. Площади сечения проводов на участках сети определяем по формуле (5.12)

7 . Выбираем стандартный провод АС-95, погонные сопротивления которого r_о1= 0,35 Ом/км; x_о1= 0,397 Ом/км, и провод AC-50, погонные сопротивления которого

r_о2 = 0,65 Ом/км и x_о2 =0,418 Ом/км.

8 . При выбранных проводах потери напряжения в сети

следовательно, выбранное сечение проводов удовлетворя­ет допустимой потере напряжения.

Проверим, удовлетворяют ли выбранные провода условиям нагрева, для провода АС-95 длительно допустимый ток : =330 А > = 100 А; для провода AC-50: =210 А > = 60 А; Таким образом выбранные провода условиям нагрева удовлетворяют.

5.4. Выбор сечений проводов по условию наименьшего расхода проводникового материала (V = min)

Задаемся x₀ = 0,3 - 0,4 Ом/км. Определяем

Определяем

Тогда

Определим расчетное сечение проводов на "n"-м' участке

сети

т огда расчетные значения сечений на остальных участках определятся из соотношения

Округляем расчетные сечения до ближайших стандартных значений.

Для стандартных значений определяем r_0i и x_0i

Делаем проверку

Е сли у магистрали имеются отпайки (см. рис. 5. 5), то при оценке величины допустимой потери напряжения точки 3 и 4 необходимо рассматривать как равноценные. Сечение проводов магистрали определяется по алгоритмам 5.2 - 5.4, а отпайки по алгоритму 5.1.

При определении U_ДОП для участка 1-4 нужно поль­зоваться выражением

Рис. 5.6

Удаленные подстанции питаются по воздушной ЛЭП напря­жением 6 кВ. Линия выполнена сталеалюминевыми проводами, расположенными в вершинах равностороннего треугольника со стороной 800 мм. допустимые потери напряжения в линии рав­ны 6% (360 В). Определить площади сечения проводов на учас­тках сети при условии минимального расхода материала. На­грузки (кВ*А) и длины участков линии (км) указаны на рис.5.6.

Решение

Задаваясь погонным индуктивным сопротивлением линии x₀ = =0,38 Ом/км, находим потери напряжения в ней за счет реактивных нагрузок в ней:

Определяем активную составляющую потерь напряжения

По формуле (5. 13) рассчитываем, площадь сечения прово­дов на последнем (третьем) участке сети:

Выбираем стандартный провод АС-95, погонные сопротивления которого r₀₃= 0,35 Ом/км, x₀₃ = 0,318 Ом/км

Площадь сечения проводов на втором участке сети:

= 94,7 = 152,5 мм².

Выбираем стандартный провод АС-150, погонные сопротивления которого:

r₀₂= 0,21 Ом/км, x₀₂ = 0,305 Ом/км

Площадь сечения проводов на первом участке сети:

= 94,7 =167,6 мм².

Выбираем стандартный провод АС-185, погонные сопротив­ления которого r₀₁= 0,17 Ом/км, x₀₁ = 0,298 Ом/км.

При выбранных проводах потери напряжения в сети

Следовательно, = 320,9 В < U_ДОП = 360 В и вы­бранные провода удовлетворяют условию. Проверим, удовлетво­ряют ли они условию нагрева. Токи на участках сети и допус­тимые токи для выбранных проводов имеют следующие значения:

Таким образом, выбранные провода условию нагрева удо­влетворяют.