Выбор оптимальных сечений кабельных линий 6-20кВ. Алгоритмы расчета токов короткого замыкания, потерь напряжения, технико-экономический расчет

Предназначен для выбора сечений кабельных линий 6-20 кВ и ЛЭП ВН по нагреву током послеаварийного режима и по расчетным затратам.

Исходные данные:

ML(1) - код материала проводников ЛЭП ВН: 1 –Al, 2 - Сu;

XOL(0,4) - удельное реактивное сопротивление ЛЭП ВН, Ом/км;

DL(5) - длина ЛЭП ВН, км;

DE(1,1) - экономическая плотность тока для ЛЭПBH,A/мм² ;

UL(110) - номинальное (среднее) напряжение ЛЭП ВН,

кВ;

MP(1) - способ прокладки кабелей распределительной сети 6-20 кВ: 1 – в земле, 2 - в воздухе (открыто).

Для каждой из ЛЭП распределительной сети требуется ввести процент PG загрузки линии в послеаварийном режиме. По умолчанию принято, что нагрузка линии увеличивается по сравнению с нормальным режимом вдвое,PG=200%.

После ввода исходных данных для каждой ЛЭП повторяются одинаковые операции расчета и выбора сечения. Вначале определяется ток нормального режима:

где PP,PQ- нагрузка линии в нормальном режиме;

U- номинальное напряжение.

Далее ток послеаварийного режима:

TN=TOKPG/100.

Сечение по нагреву определяется путем перебора длительно допустимых токов IBкабелей до достижения условия:

TN/KK≤IВ∙Kп,

где КК – количество параллельно проложенных кабелей;

Кп = 1-0,0917(KK-1)+0,0017(KK-1)²- поправочный коэффициент на количествo проложенных в земле кабелей.

В процессе технико-экономического расчета повторяется определение расчетных затрат Zдля увеличивающихся стандартных сечений, начиная с сечения, выбранного по нагреву:

Z=L∙0,22 (GK+HKF) КК+3СоТОК²ρ/(КК∙F∙1000),

где F -сечение кабеля, мм²;

ρ - удельное сопротивление материала, Оммм2/км.

Расчеты выполняются до тех пор, пока очередные затраты не станут больше затрат ближайшего меньшего сечения. Таким способом отыскивается минимум затрат на ЛЭП в функции сечения. Результаты ТЭР хранятся для сечения, выбранного по нагреву и для трех сечений, расположенных в окрестности минимума затрат. Если при данном KKминимум затрат не удается найти, тоKKувеличивается на единицу, расчеты повторяются и сохраняются шесть результатов ТЭР - 3 дляKKи еще 3 дляKK+1.Bитоге получается 4 или 7 результатов ТЭР, которые вместе с графикомZ=f(F) выдаются на экран для принятия окончательного решения. По умолчанию принимается сечение, соответствующее минимуму расчетных затрат.

Далее пользователю предлагается выполнить оптимизацию количества используемых сечений, которая заключается в

определении сечений всех линий сети из ограниченного набора, при обеспечении минимума приведенных затрат и при соблюдении условий допустимого нагрева кабелей.

Оптимизация начинается с ввода максимально допустимого количества сечений NF, после чего автоматически формируются варианты количества сечений М от 1 доNF. Для каждого из этих вариантов производится выбор сечений линий из ограниченного набора. Например, при М=1 выбирается лишь одно сечение для вcеxлиний, и оптимизация заключается в выборе этого одного сечения из всего набора стандартных (например, из 11) и в выборе числа параллельно проложенных кабелей. При М=2 производится перебор всех возможных сочетаний по 2 из 11 сечений, для каждой линии выбирается наивыгоднейшее сечение из двух и отыскивается глобальный минимум затрат. Далее вычисления повторяются с М=3 и т.д. доM=NF.

После окончания расчетов на экран выводятся следующие данные:

- результаты предыдущего выбора: М - количество сечений, ЗA- затраты;

- результаты оптимизации: М - количество сечений, ЗA - затраты и полученные сечения.

Пользователь должен ввести принятое М, после чего на экран выводятся сечения всех линий, полученные в результате оптимизации ограниченного набора сечений.

Далее с помощью меню Н, В, К пользователь может повторить все расчеты модуля СП (Н) или задать свой вариант ограниченного набора сечений и получить по нему затраты (В) или закончить оптимизацию (К).

При выходе из модуля СП последний вариант выбора сечений передается в головной модуль.

Для питаюшей ЛЭП высокого напряжения (35-220 кВ) определяются три сечения - по нагреву с учетом нагрузки в послеаварийном режиме, по экономической плотности тока и по условиям короны. Окончательное решение принимает пользователь, по умолчанию берется наибольшее сечение.