6. Выбор питающих линий электропередачи

   1. Воздушные линии электропередачи

Выбор экономически целесообразного сечения высоковольтных линий (ВЛ) производят по экономической плотности тока . Величина зависит от материала провода и числа часов использования максимальной нагрузки в течение года. Сечение питающей линии электропередачи для выбранного напряжения определяется в следующей последовательности.

1. Ток линии в нормальном режиме, А,

(6.1)

2. Ток линии в послеаварийном режиме (ПАР), А,

(6.2)

где n – количество цепей на ЛЭП (n=2);

– среднее номинальное напряжение сети, равное 105 % от номинального напряжения, кВ;

– полная расчетная мощность предприятия, передаваемая по линии, кВт.

Сечение провода рассчитывается по экономической плотности тока, мм²:

, (6.3)

где – расчетный ток линии в нормальном режиме, А;

=1 – экономическая плотность тока, А/мм².

Полученное значение округляется в меньшую сторону и выбирается провод определенной марки [1].

Экономическая плотность тока зависит от числа часов использования предприятия, иными словами – от времени работы организации в год (при А/мм², при А/мм², при А/мм²) [1].

Цех спекания работает в три смены, тогда = 5976 ч, то А/мм²

Полученное сечение округляется до стандартного ближайшего значения. Выбираем неизолированный провод АС-120/19.

Выбранное сечение линии проверяется

по допустимому нагреву током в нормальном режиме:

(6.4)

121,76 ≤ 390

где – рабочий ток линии предприятия, А;

– допустимый ток выбранного провода, А;

по допустимому нагреву током в послеаварийном режиме:

(6.5)

231,92 ≤ 390

где − ток линии в послеаварийном режиме, А;

по потерям напряжения для двухцепной линии, питающей подстанцию, %:

(6.6)

(6.7)

где и – максимальная потеря напряжения в линии в нормальном и послеаварийном режимах, %;

l – длина линии, км;

P_з и Q_з – максимальные мощности предприятия, передаваемые по линии, МВт и МВ∙Ар;

r₀ и x₀ – сопротивления одной цепи линии на 1 км длины выбранного провода, Ом/км;

U_с – среднее номинальное напряжение сети, кВ.

Проверка по условиям короны выполнено, так как сечение 120 мм² больше минимально допустимого сечения для 110 кВ - 70 мм².

2. Кабельные линии электропередачи

На территории предприятия устанавливаем три распределительных пункта. В случае установке меньшего количества не сможем подобрать силовые кабели 6 кВ (от ГПП до РП), которые пропускали бы значительно большие токи. Устанавливать большее количество РП на данном предприятии экономически не целесообразно.

Выбор кабельных линий производится по нагреву допустимым током в нормальном режиме:

(6.8)

где – рабочий ток линии предприятия, А;

– допустимый ток выбранного провода, А.

Табличные значения допустимых длительных токов приведены в источнике [1].

Практически условия работы кабельной линии всегда отличаются от нормируемых, поэтому приведенные в таблицах источника [1] значения допустимых длительных токовых нагрузок необходимо привести к реальным условиям эксплуатации кабельной линии, принимая соответствующие поправочные коэффициенты.

Допустимая токовая нагрузка жил кабелей в случае отклонения от нормируемых условий определяется по выражению, А:

, (6.9)

где I_т – табличное значение допустимого длительного тока нагрузки (для нормируемых условий) выбранного кабеля, А;

– коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (для воздуха – 0,61; для земли – 1,07);

– коэффициент, учитывающий количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле (для кабелей 0,4 кВ – 0,93; 6 кВ – 0,9; 10 кВ – 0,87);

– коэффициент, учитывающий фактическое тепловое сопротивление грунта (равный 1,13 для нормальной почвы, подвергающейся воздействию со стороны окружающей среды, и 0,87 для почвы, не подвергающейся воздействию со стороны окружающей среды);

– коэффициент, учитывающий фактическое рабочее напряжение (равный 1 при напряжении 10 кВ; 1,05 при 6 кВ; 1,09 при 3 кВ и менее).

Проверка кабельных линий производится по следующим параметрам:

по экономической плотности тока, мм²:

, (6.10)

где – расчетный ток кабельной линии в нормальном режиме, А;

– экономическая плотность тока для выбранного кабеля, А/мм² [1].

Необходимо отметить, что экономическая плотность тока для кабельной линии зависит не только от но и от типа изоляции кабеля;

по нагреву допустимым током в послеаварийном режиме:

, (6.11)

где – коэффициент перегрузки, выбирается в зависимости от оболочки кабеля;

по термической стойкости к действию токов короткого замыкания:

(6.12)

где F – ранее выбранное сечение, мм²;

F_min – минимально допустимое сечение по условиям термической стойкости, мм².

Допустимое сечение по условиям термической стойкости определяется по выражению, мм²:

(6.13)

где I_{п 0} – периодическая составляющая тока трехфазного короткого замыкания в начальный момент времени;

t_откл – время отключения короткого замыкания;

T_а – постоянная времени апериодической составляющей тока короткого замыкания;

– термический коэффициент, который принимает следующие значения [1]: 140 А∙с^1/2/мм² для кабелей с медными жилами и бумажной пропитанной изоляцией, 90 – для кабелей с алюминиевыми жилами и бумажной пропитанной изоляцией, 120 – для кабелей с медными жилами и поливинилхлоридной изоляцией, 75 А∙с^1/2/мм² – для кабелей с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной изоляцией.

Произведем расчет и выбор сечение КЛ от РП1 до КТП1.

Расчетная мощность в нормальном режиме для каждого подразделения (цеха), где установлена комплектная трансформаторная подстанция (КТП) определяется по формуле:

(6.14)

Расчетный ток в нормальном режиме:

(6.15)

где n- количество трансформаторов.

Расчетный ток в послеаварийном режиме:

(6.16)

Сечение кабельной линии по экономической плотности тока цеха спекания по формуле 6.10:

Выбираем стандартное сечение провода равное 25 мм² для которого I_пуэ=105 А.

Допустимая токовая нагрузка жил кабелей в случае отклонения от нормируемых условий определим по формуле 6.9:

I_допн.р.=105·1,07·0,9·1,13·1,05=119,97 А.

Допустимый длительный ток послеаварийного режима:

(6.17)

где k_пер - коэффициент перегрузки: для кабелей из сшитого полиэтилена 1,1

Проверка выбранного кабеля выполняется по следующим условиям:

(6.18)

17,51 ≤ 119,97

(6.19)

35,02 ≤ 131,97

Расчеты и тип выбранных кабелей сводим в табл. 6.1.

Наносим на генеральный план схему транспортировки электрической энергии по территории предприятия, определяем при этом трассы кабельных линий (см. Приложение 2).

Таблица 6.1 – Выбор кабельных линий

№	Адрес линии	Sрнр.ктп, кВА	Iрнр, А	Iрпар, А	Fст, мм2	k1	k2	k3	k4	Iпуэ, А	Iдопнр, А	Iдоппар, А	количество, марка, сечение КЛЭП
1	РП1-КТП1	573,16	17,51	35,02	25	1,07	0,9	1,13	1,05	105	119,97	131,97	3хАПвЭП-6 3x25/16
2	РП1-КТП2	1607,23	49,10	98,19	50	1,07	0,9	1,13	1,05	155	177,10	194,81	3хАПвБП-6 3х50/16
3	РП1-КТП3	132,00	6,05	12,10	16	1,07	0,9	1,13	1,05	75	85,69	94,26	2хАПвБП 3х16/16
4	РП1-КТП4	248,55	11,39	22,78	25	1,07	0,9	1,13	1,05	105	119,97	131,97	2хАПвЭП-6 3x25/16
5	РП2-КТП5	553,32	25,35	50,71	50	1,07	0,9	1,13	1,05	155	177,10	194,81	2хАПвБП-6 3х50/16
6	РП2-КТП6	152,95	7,01	14,02	16	1,07	0,9	1,13	1,05	75	85,69	94,26	2хАПвБП 3х16/16
7	РП1-КТП7	274,59	25,16	50,33	25	1,07	0,9	1,13	1,05	105	119,97	131,97	1хАПвЭП-6 3x25/16
8	РП2-КТП8	668,16	30,62	61,23	50	1,07	0,9	1,13	1,05	155	177,10	194,81	2хАПвБП-6 3х50/16
9	РП2-КТП9	239,55	10,98	21,95	10	1,07	0,9	1,13	1,05	60	68,56	75,41	2хАПвЭП-6 3x10
10	РП2-КТП10	434,43	19,91	39,81	25	1,07	0,9	1,13	1,05	105	119,97	131,97	2хАПвЭП-6 3x25/16
11	РП2-КТП11	510,02	46,74	93,48	50	1,07	0,9	1,13	1,05	155	177,10	194,81	1хАПвБП-6 3х50/16
12	РП1-КТП12	908,11	83,22	166,44	50	1,07	0,9	1,13	1,05	155	177,10	194,81	1хАПвБП-6 3х50/16
13	РП1-КТП13	1026,39	47,03	94,06	50	1,07	0,9	1,13	1,05	155	177,10	194,81	2хАПвБП-6 3х50/16
14	РП2-КТП14	639,88	29,32	58,64	35	1,07	0,9	1,13	1,05	126	143,97	158,36	2хАПвБП-6 3х35/16