5819

61

Рисунок 22.1 Зависимости затрат на сооружение и эксплуатацию 1 км ВЛ от наибольшего тока в нормальном установившемся

режиме для 3-х смежных сечений проводов

Результаты вычисления коэффициентов уравнения записывают в таблицу

22.1

Таблица 22.1 Значения коэффициентов уравнения затрат

Для проводов, имеющих экономический интервал необходимо построить зависимости Зoi f (IНБ ) с целью нахождения границ интервалов, задав диапазон изменения IНБ . Результаты вычислений представляются в виде таблицы 22.2.

62

Таблица 22.2 Результаты расчета приведенных затрат

Зoi f (IНБ ) для i-х марок проводов и определяются экономические интервалы токов.

Более точно значения граничных токов могут быть определены аналитически по формуле (22.11) при ее записи для двух смежных сечений (Fi и Fi 1 ) и условия равенства затрат

22.2 Задача для самостоятельного решения. Определить коэффициенты уравнения приведенных затрат на сооружение и эксплуатацию 1 км ВЛ 110кВ на двухцепных железобетонных опорах с сечениями 70-240мм2 в условиях ОЭС Сибири (1 район по гололеду). Используя критерии существования экономических интервалов, выяснить их наличие для всех указанных сечений. Для сечений, имеющих экономические интервалы определить граничные

63

22.3Вопросы для самоконтроля знаний

22.3.1В чем сущность выбора сечений проводников по методу экономических токовых интервалов?

22.3.2Каковы необходимые и достаточные условия существования экономических токовых интервалов?

22.3.3В чем состоит отличие метода экономических токовых интервалов от метода экономической плотности тока?

22.3.4Кем был предложен метод экономических токовых интервалов?

22.3.5Какие допущения вводятся при записи зависимости приведенных затрат от сечения?

Тема 23 ПОСТРОЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ НОМОГРАММ ДЛЯ ВЫБОРА

СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ ВЛ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Цель занятия. Расчет и построение универсальных номограмм для выбора сечений проводов ВЛ электропередачи.

23.1 Краткие теоретические сведения. Построение универсальных номограмм сводится к делению плоскости ( ,Iнб ) на секторы, границы которых представляют собой геометрическое место точек, соответствующих значений Ii,i 1 при изменении в пределах области существования линейной функции

Ii,i 1 ki,i 1 , (23.1)

где - аргумент линейной функции, кВт/руб, ЕН аЛ / 3 ЗЭ' Л nЦ ;

ki,i 1 - коэффициент, определяемый типом линии, ее конструкцией, материалом

Зэ| min и лmax и Зэ| max и лmin , лmin =1000 ч/год, лmax =8760 ч/год.

Результаты определения границ области существования функции (23.1) для условий рассматриваемой ОЭС (рисунок 23.1) представлены в таблице 23.1

Результаты определения по (23.2) ki,i 1 для двух пар сечений, каждое из

которых имеет экономический интервал, заносятся в таблицу 23.2, значения k0ir0i принимаются по данным таблицы 23.3.

Таблица 23.2 Результаты определения коэффициентов

Мелкой штриховкой выделены границы области существования функции Ii,i 1 ki,i 1 .

Рисунок 23.1 Универсальная номограмма для выбора сечения провода одноцепной ВЛ 110 кВ

65

1-ОЭС Европейской части России, 2- ОЭС Казахстана и Азии, 3 – ОЭС Сибири, 4- ОЭС Востока.

23.2 Задача для самостоятельного решения. Построить универсальные номограммы для выбора сечений проводов ВЛ 110 кВ с характеристиками, указанными предыдущей задаче.

23.3Вопросы для самоконтроля знаний

23.3.1Какова идея использования «универсальных номограмм»?

23.3.2Какие дополнительные технические условия необходимо учитывать при выборе сечений проводов?

23.3.3В каком соотношении находятся допустимые токи и мощности воздушных и кабельных линий при одинаковых номинальных напряжениях и сечениях?

23.3.4По каким показателям дифференцированы значения токов, отвечающих верхним границам соответствующих интервалов?

23.3.5В каких режимах необходимо осуществлять проверку выбранных по условиям экономической целесообразности сечений проводов ВЛ по допустимому нагреву?

Тема 24 Выбор сечений проводников в

распределительных сетях 0,4 кВ с учетом обеспечения допустимой потери напряжения

Цель занятия. Изучение методики выбора сечений проводников в распределительных сетях 0,4 кВ с учетом минимума приведенных затрат, определение наиболее экономически целесообразного сечения провода.

24.1 Краткие теоретические сведения Расчет магистралей трехфазного тока при постоянном сечении

проводов. При расчете электрических сетей главная задача заключается в определении сечения провода по заданной допустимой потере напряжения. В свою очередь, последнюю определяют, исходя из допустимых значений отклонений напряжения у потребителя.

При переменном трехфазном токе такой метод неприменим, так как кроме активного есть индуктивное сопротивление, зависимость которого от сечения значительно более сложна. Для определения сечения в этом случае профессором В.Н.Степановым /3/ предложен следующий способ. Допустимую потерю напряжения Uдоп выражают как

66

где Ua и U p – составляющие потерь напряжения в активных и

реактивных сопротивлениях.

При одинаковом расстоянии между проводами реактивное индуктивное сопротивление воздушных проводов весьма незначительно уменьшается или увеличивается при изменении их сечения. Так, при увеличении сечения алюминиевого провода с 16 до 95 мм2 активное сопротивление провода уменьшается в 5,9 раза, а индуктивное – только в 1,2 раза.

Это обстоятельство дает возможность перед началом расчета задаться индуктивным сопротивлением х0 для воздушных линий с проводами из цветных металлов, приняв его равным 0,36…0,40 Ом/км для линий напряжением 0,38…20 кВ.

Тогда может быть найдена составляющая потери напряжения в реактивных сопротивлениях

где I p – сумма реактивных составляющих токов,А;

l - длина рассматриваемого участка, км;

x0 - погонное реактивное сопротивление провода, Ом/км;

После этого определяют составляющую потери напряжения в активных сопротивлениях Uа

В свою очередь Uа 3 Iar,

где Ia – сумма активных составляющих токов, А;

r - активное сопротивление провода, Ом;

Имея в виду, что сопротивление провода зависит от сечения F

F 3 I l, (24.4)

Uа а

где - удельная проводимость, для алюминия =0,034 км/Ом∙мм2. Если нагрузка выражена активными мощностями, то

Ua Uн

Методика расчета.

1)задаются индуктивным сопротивлением х0;

67

2)находят составляющую потери напряжения в реактивных сопротивлениях Uр;

3)зная допустимую потерю напряжения Uдоп определяют составляющую потери напряжения в активных сопротивлениях Uа.;

4)по уравнениям (24.4) и (24.5) вычисляют сечение провода и округляют его до стандартного;

5)проверяют действительную потерю напряжения, взяв значение индуктивного сопротивления провода из таблиц. Если потеря напряжения больше допустимой, то сечение провода увеличивают.

Расчет сетей трехфазного тока по условию наименьшего расхода цветного металла. Электрические сети только в редких случаях выполняют проводами одного сечения по всей длине. Как правило, сечение неодинаково и уменьшается к концу линии. Очевидно, что при одной и той же допустимой потере напряжения можно иметь несколько вариантов сечений проводов. В одном из них будет расходоваться наименьшее количество металла. Чтобы найти такой вариант, можно рассчитать все возможные сочетания сечений проводов, а затем их сравнить. Однако это сложный и трудоемкий путь. Поэтому разработан способ расчета, который сразу дает наиболее выгодное сочетание сечений проводов участков линий. Его суть заключается в том, что удается найти такое распределение допустимой потери напряжения по участкам сети, при котором получается наименьший расход металла.

Пусть есть линия с тремя нагрузками (рисунок 24.1, а). Требуется выбрать такие сечения проводов, чтобы потеря напряжения в них была равна допустимой Uдоп или была немного меньше ее, а объем V металла проводов был бы минимальным.

б

Рисунок 24.1 Схемы к расчету сети на наименьший расход металла

Зададимся индуктивным сопротивлением х0 и найдем составляющую потери напряжения в реактивных сопротивлениях Uр. Затем определим допустимое значение составляющей потери напряжения в активных

68

сопротивлениях Uа. Тогда схема линии примет вид, изображенный на рисунке

23.1, б.

Выразим объем одного провода магистрали с тремя нагрузками при разных сечениях на участках следующим образом

В этой формуле неизвестны потери напряжения на отдельных участках, но сумма их должна равняться допустимой максимальной потере напряжения

UA.ДОП UA1 UA2 UA3 .

Для определения отдельных составляющих этой суммы напишем условие получения минимума объема провода. Объем определяется неизвестными потерями напряжения на первых двух участках Uа1=х и Uа2=у. Потерю напряжения на последнем участке выразим через эти неизвестные

UA3 UA.ДОП х у.

Тогда выражение для определения объема провода имеет вид

Так как в это выражение входят два переменных значения, то нужно взять частные производные по ним и приравнять их к нулю

Соединив оба выражения в общую пропорцию, получим

Сокращая обе части равенства на 3/ , заменяя неизвестные через их первоначальные обозначения и извлекая квадратные корни, получаем

I I I I I I

1 a1 2 a2 3 a3 .Ua1 Ua2 Ua3

Таким образом, по аналогии для любого участка и для всей линии условия минимума проводникового материала имеет вид

Отсюда получаем окончательное выражение для определения потерь напряжения на участках

Активные составляющие токов в уравнениях (15.9) могут быть заменены активными мощностями.

Уравнения (24.9) справедливы только для магистрали, т.е. для линии без разветвлений. Уже при одном разветвлении расчетные формулы, выведенные аналогичным путем, усложняются, а при большем числе разветвлений они практически неприменимы. В то же время сельские сети очень разветвлены, и, следовательно, расчет их на наименьший расход металла по приведенному методу неосуществим.

Многочисленные подсчеты показывают, что вследствие больших разрывов между стандартными сечениями проводов можно применять более простой метод расчета с достаточной точностью. Он основан на распределении

70

допустимой потери напряжения по участкам пропорционально моментам общих токов этих участков, т.е. произведениям линейных токов или мощностей на участках на длину этих участков.

…; Mn=Snln;

По формулам (24.10) можно рассчитать любую разветвленную сеть, в том числе выполненную стальными проводами, причем расход металла обычно незначительно превышает наименьший возможный.

Методика расчета.

1)определяют моменты всех нагрузок М и их сумму М;

2)находят распределение допустимой потери напряжения по участкам сети с помощью уравнений (24.10);

3)рассчитывают каждый участок по изложенным ранее правилам.

При расчете следует иметь в виде, что в сети не должно быть слишком много различных марок проводов. Чем их меньше, тем удобнее монтировать и эксплуатировать сеть. На каждой питающей линии желательно иметь не более двух-трех марок проводов.

24.2 Задача для самостоятельного решения. Определить площади сечения алюминиевых проводов внутрипоселковой воздушной линии напряжением 0,38 кВ для двух вариантов: при одинаковой площади сечения по всей длине линии и при расчете на наименьший расход металла проводов. Схема сети показана на рисунке 24.2. На схеме нагрузки в отдельных точках даны в киловаттах и киловольтамперах реактивных; среднее расстояние между проводами принимаем равным 600 мм. Допустимую потерю напряжения в сети принять равной 7,N%, где N- последняя цифра зачетной книжки.

Рисунок 24.2 Расчетная схема сети