Расчет и выбор электрической сети (токоведущих частей) напряжением выше 1 кВ.

Как указывалось выше, сеть внешнего электроснабжения завода следует выполнить воздушной линией электропередачи заданного напряжения ( 35-220 кВ). Сеть внутреннего электроснабжения следует выполнить кабельными линиями выбранного напряжения, учитывая уже принятое число ступеней схемы. Для завода – это КЛ от ГПП до второй ступени схемы высокого напряжения, если она имеется, от ГПП до всех цеховых ТП, и КЛ до ЭП высокого напряжения (от ГПП или от РП) ; для цеха –это КЛ от ГПП до РП высокого напряжения (6-10 кВ), от РП до цеховой ТП и от РП до ЭП напряжением (6-10) кВ.

Сечение проводов ВЛ выбрать по экономической плотности тока и проверить по потерям напряжения, которые в питающей сети не должны превышать 5%, по коронированию и по механической прочности.

Сечение КЛ выбрать по экономической плотности тока (для отдельных ЭП напряжением выше 1000 В - по нагреву), и проверить по длительно-допустимому току в послеаварийном режиме и по потерям напряжения, которые должны быть не больше 5%. Если не задано расстояние от РП до ТП и до электродвигателей напряжением (6-10) кВ, то эти линии можно не проверять по потерям напряжения. После расчета токов короткого замыкания (в соответствующем разделе КП), выбранные сечения необходимо проверить на термическое действие токов КЗ и при необходимости заменить их.

Таким образом, необходимо выбрать воздушную линию и кабельные линии, если задан завод, и только кабельные линии, если задан цех.

1. Сечения проводов воздушной линии и кабельной линий до КТП в курсовом проекте следует выбрать по экономической плотности тока. Условия выбора сечения проводников:

Fэк = Iр.мах / j эк , мм² (15)

где Iр. мах - расчетный максимальный ток нормального режима для одной линии, А

j эк - экономическая плотность тока, А/мм² (табл 8)

По рассчитанному сечению выбирается стандартное ближайшее сечение проводника.

Для воздушной линии следует выбирать неизолированный провод марки АС, для кабельной линии – кабель марки ААБ, АБ, АСБ и др.

Способ прокладки кабельной линии выбрать самостоятельно, исходя из требований ПУЭ.

Таблица 8. Экономическая плотность тока.

Проводники	Экономическая плотность тока, jэк. А/мм², при числе часов использования максимума нагрузок Тмах, ч/год
	1000-3000	3000-5000	Более 5000
Неизолированные провода и шины
Медные	2,5	2,1	1,8
Алюминиевые	1,3	1,1	1
Кабели с бумажной и провода с резиновой и ПВХ изоляцией с жилами
Медные	3	2,5	2
Алюминиевые	1,6	1,4	1,2
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами
Медные	3,5	3,1	2,7
Алюминиевые	1,9	1,7	1,6

2. Выбранное сечение ВЛ или КЛ следует проверить по длительно-допустимому току в послеаварийном (или ремонтном режиме), который в данном проекте может возникнуть при отключении одной из работающих линий. В этом случае нагрузка оставшейся в работе линии (Iрасч.) изменится, она будет зависеть от количества линий, оставшихся в работе. Если количество линий «n», то в послеаварийном режиме учитываются «n -1» линий.

Условие проверки:

Iд.д. > Iрасч. п/а (16)

При этом необходимо учесть поправочные коэффициенты на количество параллельно проложенных кабелей и температуру.

Можно учесть также допустимую перегрузку кабельных и воздушных линий в послеаварийном режиме.

3. Сечение проводов воздушной линии (F), выбранное по экономической плотности тока и проверенное по нагреву, должно быть проверено по условию возникновения короны и по механической прочности.

Условие проверки по короне: F > Fmin

Минимально допустимое сечение по условию возникновения короны :

для ВЛ. напряжением 110кВ - 70мм²

для ВЛ. напряжением 220кВ - 240мм²

Условие проверки по механической прочности: F > Fmax

Сечения проводов, применяемых для ВЛ.:

Таблица 9. Допустимые сечения ВЛ по условию коронирования и по механической прочности

U ном, кВ	F , мм
35	35 - 150
110	70 - 240
220	240 - 400

4. Сечение проводов воздушной и кабельной линий также следует проверить по потерям напряжения.

3 *I р* (R cos φ+ X sin φ)

Δ U % = * 100% ; (17)

Uном

где R и X - соответственно полное активное и индуктивное сопротивление линии, Ом

R = Rо * L, X = Xо * L,

Rо и Xо - удельные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км

(таблицы 10 и 10а).

L - длина линии, км

Потери напряжения должны быть не больше 5%. В противном случае необходимо увеличить сечение проводника.

5. Сечение кабельной линий также следует проверить по термической стойкости. Эту проверку проводят после расчета токов КЗ.

6. В проекте необходимо также выбрать сечение сборных шин. Для завода на низкой стороне ГПП и на РП, для цеха на РП высокого напряжения цеховой подстанции. Этот выбор удобнее провести после расчета токов КЗ, когда сразу можно будет проверить шины на электродинамическое и термическое действие токов КЗ. Сечение сборных шин и кабельных линий к отдельным ЭП (электродвигателям) выбираются по длительно-допустимому току.

Таблица 10. Удельные сопротивления кабелей

Сечение жилы, мм²	Активное сопротивление Rо на 1 км длины при 20Сº, Ом/км		Индуктивное сопротивление Хо на 1 км (Ом/км) кабеля напряжением:
	Медь	Алюминий	6 кВ	10 кВ	35 кВ
10	1,84	3,1	0,11	-	-
16	1,15	1,94	0,102	0,113	-
25	0,74	1,24	0,091	0,099	-
35	0,52	0,89	0,087	0,095	-
50	0,37	0,62	0,083	0,09	-
70	0,26	0,443	0,078	0,086	0,137
95	0,194	0,326	0,076	0,083	0,126
120	0,153	0,258	0,074	0,079	0,120
150	0,122	0,206	0,073	0,077	0,116
185	0,099	0,167	0,071	0,075	0,113
240	0,077	0,129	-	-	-
300	0,061	0,103	-	-	0,097
400	0,046	0,077	-	-	-

Таблица 10а. Удельные сопротивления проводов ВЛ марки АС

Сечение жилы, мм²	Активное сопротивление на 1 км линии, Ом/км	Индуктивное сопротивление на 1 км линии, Ом/км
		35 кВ	110 кВ	220 кВ
70 / 11	0,428	0,432	0,444	-
95 / 16	0,306	0,421	0,434	-
120 / 19	0,249	0,414	0,427	-
150 / 24	0,198	0,406	0,42	-
185 / 29	0,162	-	0,413	-
240 / 32	0,12	-	0,405	0,435
300 / 39	0,098	-	-	0,429
400 / 51	0,075	-	-	0,42

Выбор кабелей заносится в таблицу 11. В зависимости от темы , в графах 1и 2 выбираются соответствующие трассы КЛ.

Таблица 11. Выбор кабелей

Откуда	Куда	Длина кабеля, км	Iр мах, А	Iр, п/а А	Тип кабеля	Экон. плотность тока А/мм2	Кол-во и марка кабелей	Iд.д. А	Потеря напряжения %	Минимальное сечение по терм. стойкости Fмин, мм2	Окончательно выбранный кабель
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
ГПП	ТП 1
……	……
РП	ТП 4
……	…..
РП	ЭД

ПРИМЕЧАНИЕ: графы 11 и 12 заполняются после расчета токов КЗ

Пример расчета и выбора проводников электрической сети

Выбор проводников воздушной линии

Сеть внешнего электроснабжения завода выполнена воздушной линией напряжением , длина воздушной линии 16 километров. Линия выполнена на двухцепных опорах. Завод работает в две смены с . Тип проводов – неизолированный провод марки АС. Расчетная мощность на линию – Sр= 5476,8кВА

1) Находим расчетный максимальный ток линии (на каждую цепь):

2) Определяем экономическое сечение проводника.

,

где - экономическое сечение проводника, ;

- ток расчетный максимальный, А;

- экономическая плотность тока,

мм²

3) По расчетному экономическому сечению проводника определяем из таблиц ближайшее стандартное сечение и соответствующий ему длительно – допустимы ток, оформляем запись выбранного проводника.

4) Проверяем выбранное сечение по длительно –допустимому току в аварийном режиме (в случае выхода из строя одной цепи ВЛ):

5) Проверим выбранное сечение по коронированию и механической прочности:

F > F_мин

35 =35 Сечение проходит по коронированию.

F < F_мах

35<150 Сечение проходит по механической прочности

6) Проверим выбранное сечение по потерям напряжения.

Потери напряжения < 5%

Сечение кабельных линий выбирается аналогично и проверяется по всем необходимым параметрам.