Факторы, влияющие на выбор сечений: капиталовложения, потери электроэнергии. Понятие об экономически целесообразном сечении. Выбор сечения проводов и жил кабелей

Различной площади сечения проводников линий электропередачи со-ответствует различный расход проводникового материала. Следовательно, при изменении площади сечения проводников будут изменяться капитальные затраты в линию. С другой стороны, от площади сечения проводника зависит его активное сопротивление и его диаметр, которые в свою очередь влияют соответственно на нагрузочные потери электроэнергии и потери холостого хода и, как следствие, на стоимость этих потерь. Причем эти факторы высту-пают как конкурирующие. Действительно, например, при увеличении пло-щади сечения проводников капитальные затраты на них будут возрастать, а стоимость потерь электроэнергии в них уменьшаться. Таким образом, про-блема выбора площади сечения проводников по существу связана с опреде-лением оптимального соотношения между капитальными затратами на со-оружение линии и затратами, связанными с потерями энергии в ней.

Один из подходов при решении данной задачи основывается на ис-пользовании экономической плотности тока:

Рекомендуемая ПУЭ нормативная плотность тока для неизолирован-ных алюминиевых и сталеалюминиевых проводов равна: при Тнб до3000 ч

Jэ= 1,3 А/мм2, при Тнб от3000 до5000 ч

Jэ= 1,1 А/мм2, при Тнб более5000 ч

Jэ= 1,0 А/мм2.

При заданной нормативной плотности тока площадь сечения провод-ников линии подсчитывается предельно просто:

Однако такой подход имеет много недостатков. Действительно, рас-четная площадь сечения проводников не совпадает со стандартной, поэтомуприходится производить округление. Не учитывается различие стоимости 1 км линии в зависимости от материала и типа опор, расчетных климатиче-ских условий и района сооружения сети. Затраты на покрытие потерь элек-троэнергии принимались одинаковыми для различных регионов, не учитыва-лась стоимость потерь энергии холостого хода. Кроме того, с течением времени существенно изменились различные технико-экономические показатели.

Некоторые из перечисленных недостатков устраняются при подходе к выбору площади сечения проводников на основе предварительного опреде-ления экономических интервалов нагрузки.

Если задаться номинальным напряжением, числом цепей, типом и ма-териалом опор воздушных линий для заданного региона, расчетными клима-тическими условиями, то можно по укрупненным показателям либо иным путем найти капитальные затраты К и потери на корону ΔРх. Тогда по фор-муле для каждой стандартной площади сечения проводника можно построить зависимости приведенных затрат от тока в нормальном режиме работы сети З= f(Iнб) (рис. 15.2). Здесь затраты З1 соответствуют какой-то стандартной площади сечения F1, затраты З2– следующей площади сечения F2 из ряда стандартных площадей сечений и т.д.

Совокупность зависимостей, приведенных на рис. 15.2, позволяет по-лучить экономические интервалы нагрузки, которым будут соответствовать минимальные приведенные затраты и, следовательно, наивыгоднейшие пло-щади сечения проводников. Так, при расчетной наибольшей нагрузке линии

Iнб< I1 таковой будет площадь сечения F1, которой соответствуют приведен-ные затраты З1, при I1< Iнб< I2– площадь сечения F2, а при Iнб> I2– площадь сечения F3, для которой приведенные затраты равны З3.

Граничное значение тока, при котором целесообразно переходить от одной площади сечения к другой, можно найти, если записать выражение для двух смежных площадей сечений F1 и F2:

Следует заметить, что в ряде случаев, экономические интервалы нагрузки для некоторых площадей сечений проводников ВЛ могут от-сутствовать, что свидетельствует о нецелесообразности их применения (кривая З4 на рис. 15.2, соответст-вующая площади сеченияF4). Такая ситуация может быть следствием, на-пример, того, что стоимость линии на унифицированных опорах с меньшей площадью сечения оказывается выше, чем линии с большей площадью сече-ния проводников. В кабельных лини-ях такого положения обычно не возникает. В них стоимость линии повыша-ется при переходе с меньшей стандартной площади сечения жилы на сосед-нюю бóльшую. Поэтому экономические интервалы нагрузки могут быть най-дены для всех площадей сечений жил, имеющихся в шкале стандартных се-чений.

По сравнению с нормативной экономической плотностью тока эконо-мические интервалы нагрузки позволяют учитывать дискретность шкалы стандартных площадей сечений проводников, конкретные условия сооруже-ния линии(климатический и географический районы, тип и материал опор, число цепей), при необходимости– потери электроэнергии на корону и др.

При их построении условие линейности зависимости капитальных затрат от площади сечения не обязательно.

При этом следует отметить, что для ВЛ выбор площади сечения прово-дов по экономическим соображениям практическое значение имеет в основ-ном при напряжениях35 кВ и выше. Что же касается распределительных се-тей до20 кВ включительно, то из-за отсутствия в них трансформаторов с ре-гулированием напряжения под нагрузкой или иных регулирующих устройств определяющим фактором является преимущественно допустимая потеря на-пряжения.