Раздаточный материал СЭС ГиПП ЗО 2017 / Конспект лекций / Справочник гор сети

7. СРЕДСТВА ТРАНСПОРТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

7.1.ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Ввоздушных линиях электропередачи применяются в основном неизолированные провода.

Сечения неизолированных проводов воздушных линий выбираются по экономической плотности тока и проверяются по допустимому току, условиям короны и потерям напряжения. При этом должны быть также учтены ограничения на сечения по механической прочности в зависимости от толщины стенки гололеда и длины пролета.

Выбор по экономической плотности тока выполняется следующим образом:

1. Определяется экономическое сечение провода

где Iл,нр – ток в одной цепи линии в нормальном режиме максимальных нагрузок, А; jэк – экономическая плотность тока, А/мм2.

Экономическая плотность тока зависит от материала проводника и от числа часов использования максимума нагрузки Tmax. Согласно [2] для сталеалюминиевых и алюминиевых неизолированных проводов экономи-

ческая плотность тока равна 1 А/мм2 при Tmax > 5000 ч; 1,1 А/мм2 – при

3000 ч < Tmax ≤ 5000 ч; 1,3 А/мм2 – при 1000 ч < < Tmax ≤ 3000 ч.

2. Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного. Проверка по допустимому току производится по условию

где Iл.max – максимальный ток в одной цепи линии среди токов всех рабочих режимов (нормального, послеаварийных и ремонтных), А; Iдоп – до-

пустимый ток провода, А, вычисляемый по выражению

где Iдоп.таб – табличное значение допустимого тока, А; k1 – поправочный коэффициент на температуру окружающей среды, определяемый по [2] или по формуле

121

где Θдоп – допустимая температура провода, равная для воздушных линий с неизолированными проводами +70 ºС; Θокр – фактическая температура окружающей среды; Θокр,ном – номинальная температура окружающей среды, к которой приведены табличные значения допустимого тока.

Формула (7.4) справедлива не только для воздушных линий с неизолированными проводами, но и для кабельных и воздушных линий с изолированными проводами.

Условие проверки по потерям напряжения имеет вид

где U – расчетная потеря напряжения в сети, %; Uдоп – максимально допустимая потеря напряжения, %.

Расчетная потеря напряжения в линии равна

где l – длина линии, км; P и Q – мощности, передаваемые по линии, МВт и Мвар; r0 и x0 – сопротивления линии на 1 км длины, Ом/км; Uн – номинальное напряжение, кВ.

В распределительных сетях 35 кВ и ниже величина Uдоп определяется из расчета сети на допустимые отклонения напряжения у потребителей; при приближенных расчетах допускается принимать Uдоп = 6 %. Если условие (7.5) в распределительной сети не выполнилось, то необходимо увеличить сечение проводов.

Допустимые потери напряжения (исходя из диапазона регулирования РПН силовых трансформаторов) в нормальном режиме составляют 15 %, а в послеаварийном – 20 %. При невыполнении условия (7.5) следует либо предусмотреть дополнительную компенсацию реактивной мощности, либо повысить номинальное напряжение сети, либо изменить ее конфигурацию.

122

Проверка на потери от коронного разряда в большинстве случаев сводится к тому, что сечение не должно быть меньше минимально допустимого по условиям короны. Минимально допустимые сечения составляют:

для 35 кВ – 35 мм2; для 110 – 70; для 220 кВ – 240 мм2.

Технические данные сталеалюминиевых проводов марок АС, АСК, АСКС и АСКП, принятые согласно [6, 13], а также по каталогам фирмпроизводителей, приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Технические данные воздушных линий с неизолированными сталеалюминиевыми проводами марок АС, АСК, АСКС и АСКП

Провода марки АС состоят из стального сердечника и алюминиевых проволок. В первом столбце табл. 7.1, кроме сечения алюминия, через дробь указывается сечение стального сердечника. На побережьях морей, соленых озер, в промышленных районах и в районах соленых песков вместо проводов АС следует применять провода АСК, АСКС и АСКП. В проводе марки АСК стальной сердечник покрыт нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости и изолирован двумя лентами полиэтилентерефталатной пленки. В проводе марки АСКС межпроволочное пространство стального сердечника, включая наружную поверхность, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости. В проводе марки АСКП нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости заполнено межпроволочное пространство всего провода за исключением наружной поверхности.

123

В настоящее время в воздушных линиях наряду с неизолированными проводами стали применять также изолированные провода. Воздушные линии с изолированными проводами подразделяются на следующие два типа:

1)линии с самонесущими изолированными проводами (сокращенно – СИП), в которых провода фаз скручены друг с другом вокруг нулевого провода;

2)воздушные линии с защищенными (изолированными) проводами (сокращенно – ВЛЗ), конструкция которых аналогична конструкции воздушных линий с неизолированными проводами, но по сравнению с последними в линиях ВЛЗ уменьшены межфазные расстояния.

Линии СИП подразделяются на следующие типы:

СИП-1 (изоляция из термопластичного светостабилизированного полиэтилена; нулевой провод не изолирован и несет основную механическую нагрузку); СИП-2 (изоляция из сшитого светостабилизированного полиэтилена; нулевой провод не изолирован и несет основную механическую нагрузку); СИП-1А (то же, что СИП-1, но нулевой провод изолирован); СИП-2А (то же, что СИП-2, но нулевой провод изолирован); СИП-3 (провод самонесущий защищенный с токопроводящей жилой из сплава алюминия, с защитной изоляцией из светостабилизированного сшитого ПЭ); СИП-4 (провод с одинаковыми фазными и нулевой жилами, механическая нагрузка между которыми распределена равномерно; изоляция из термопластичного полиэтилена); СИП-5 (то же, что СИП-4, но изоляция из сшитого светостабилизированного полиэтилена (для умеренного

ихолодного климата)).

Допустимая температура проводов СИП с изоляцией из термопластичного светостабилизированного полиэтилена в нормальном режиме составляет +70 ºС, а с изоляцией из сшитого светостабилизированного полиэтилена – +90 ºС. Поэтому допустимые токи проводов СИП-2, СИП-4

иСИП-5 существенно больше, чем у проводов СИП-1. Провода СИП-1А

иСИП-2А используются в зонах с высоким удельным сопротивлением грунтов, когда невозможно обеспечить нормированное сопротивление заземления нулевого провода по трассе воздушной линии. Сравнительные характеристики линий СИП даны в табл. 7.2.

Технические данные линий СИП-1, СИП-1А, СИП-2 и СИП-2А напряжением 0,4–1 кВ, принятые по каталогам фирм-производителей, приведены в табл. 7.3. Технические данные проводов СИП-4 принимаются как у проводов СИП-1А или СИП-2А (в зависимости от типа изоляции) с тем же сечением фазных жил.

124

125

Провода ВЛЗ 6-20 кВ имеют изоляцию из сшитого светостабилизированного полиэтилена. Их технические данные, принятые по каталогам фирм-производителей, приведены в табл. 7.4.

Воздушные линии с изолированными проводами выбираются по допустимому нагреву в нормальном и послеаварийном режимах и проверяются по потерям напряжения и по термической стойкости к токам короткого замыкания.

Условия выбора по допустимому нагреву:

126

где Iл.нр и Iл.пар – токи в одной цепи линии соответственно в нормальном и послеаварийном режимах максимальных нагрузок, А; Iдоп.нр – допустимый ток нормального режима, А, рассчитываемый по формуле (7.3); Iдоп.пар – допустимый ток послеаварийного режима, А; kпер – коэффициент перегрузки линии в послеаварийном режиме, равный 1,1 (для изоляции из термопластичного светостабилизированного полиэтилена) и 1,2 (для изоляции из сшитого светостабилизированного полиэтилена); продолжительность перегрузки не должна превышать 8 ч в сутки.

Проверка сечений по потерям напряжения производится так же, как для неизолированных проводов, а проверка по термической стойкости – как для кабельных линий (см. раздел 7.2).

7.2. КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Кабельные линии используются на промышленных предприятиях для распределения электроэнергии при напряжении 10 кВ и ниже, а также могут применяться в системах питания при более высоких напряжениях. Существует большое количество разновидностей кабелей, которые отличаются друг от друга материалом жилы, изоляции и оболочки, числом жил, типом и наличием или отсутствием брони и защитных покровов, а также некоторыми другими характеристиками. Напряжение, число жил и способы прокладки кабелей различных марок приведены в табл. 7.5.

127

Марки кабелей с пластмассовой изоляцией, приведенные в табл. 7.5, формируются слева направо в указанном ниже порядке.

Первое место – обозначение материала жилы: А – алюминий; отсутствие обозначения – медь.

Второе место – обозначение материала изоляции: В – поливинилхлоридная изоляция; Псш – изоляция из сшитого полиэтилена;

Пв – а) то же, что Псш; б) жильная изоляция из сшитого полиэтилена, а поясная – из поливинилхлоридного пластиката;

Пп – полипропиленовая изоляция. Третье место – обозначение оболочки: В – поливинилхлоридная; П и П2 – полиэтиленовая;

Пу и Пу2 – полиэтиленовая увеличенной толщины; отсутствие обозначения – без оболочки.

128

Четвертое место – обозначение брони, защитных покровов и некоторых других конструктивных особенностей:

Г или отсутствие обозначения – без брони и защитных покровов; Гз – без брони и защитных покровов с заполнением промежутков ме-

жду жилами; Гнг – без брони и защитных покровов, не распространяющий горение;

БбШв – кабель с броней из стальных лент, без подушки, с наружным поливинилхлоридным шлангом;

БбШнг – то же, не распространяющий горение; БбШп – кабель с броней из стальных лент, без подушки, с наружным

полиэтиленовым шлангом; г – герметизированный.

Пример: АВВГ – кабель с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией в поливинилхлоридной оболочке без брони и защитных покровов.

Марки кабелей с бумажной пропитанной изоляцией, приведенные в табл. 7.5, формируются по описанному ниже принципу.

Материал жилы обозначается теми же буквами, что у кабелей с пластмассовой изоляцией. При этом у кабелей с вязкой и обедненной пропиткой изоляции обозначение материала жилы стоит на первом месте, а у кабелей с пропиткой нестекающим составом – на втором месте.

Изоляция. Бумажная изоляция с вязкой пропиткой не имеет обозначения. Бумажная изоляция с обедненной пропиткой обозначается буквой В, которая ставится на последнее место через дефис. Бумажная изоляция с пропиткой нестекающим составом обозначается буквой Ц, которая стоит на первом месте.

Обозначение оболочки стоит после обозначения материала жилы: А – алюминиевая оболочка; С – свинцовая оболочка;

ОС – то же, но с отдельно освинцованными жилами.

Обозначение брони и защитных покровов (после обозначения оболочки):

Бл, Б2л и Б – кабель с броней из стальных или оцинкованных стальных лент, с подушкой из крепированной или пропитанной кабельной бумаги, пластмассовых лент и битума и с наружным покровом из битума и пропитанной кабельной пряжи или стеклянной пряжи из штапелированного волокна;

129

Бн – то же, что Б, но с покровом из негорючего состава; БлГ и БГ – то же, что Бл или Б, но без наружного покрова; БнгГ – то же, что БГ, но не распространяющий горение; Шв – кабель с наружным поливинилхлоридным шлангом; Шнг – то же, не распространяющий горение; Шп – кабель с наружным полиэтиленовым шлангом; Г – без брони и защитных покровов.

Пример: ААШв – кабель с алюминиевыми жилами, с бумажной изоляцией с вязкой пропиткой, в алюминиевой оболочке и с наружным поливинилхлоридным шлангом.

При прокладке кабелей с бумажной пропитанной изоляцией на наклонных и вертикальных трассах необходимо учитывать разность уровней. Согласно [16] максимально допустимая разность уровней составляет:

–15 м для кабелей с вязкой пропиткой изоляции напряжением 6 кВ

всвинцовой оболочке, а также 10–35 кВ независимо от материала оболочки;

–20 м для кабелей с вязкой пропиткой изоляции до 1 кВ небронированных в свинцовой оболочке, а также 6 кВ в алюминиевой оболочке;

–25 м для кабелей с вязкой пропиткой изоляции до 1 кВ бронированных, а также небронированных в алюминиевой оболочке;

– 100 м для кабелей с обедненной пропиткой изоляции до 1 кВ

всвинцовой оболочке, а также 6 кВ независимо от материала оболочки;

–без ограничения для кабелей с обедненной пропиткой изоляции до 1кВ в алюминиевой оболочке, а также для всех кабелей с пропиткой нестекающим составом.

Сечения кабельных линий выбираются по экономической плотности тока и проверяются по допустимому току и потерям напряжения. Кроме того, кабели проверяются по термической стойкости к действию токов короткого замыкания за исключением кабелей:

1) напряжением ниже 1000 В;

2) защищенных плавкими предохранителями;

3) в цепях к индивидуальным электроприемникам и к цеховым трансформаторам мощностью до 2,5 МВА и напряжением до 20 кВ, если отключение этих электроприемников не вызывает расстройства технологического процесса; повреждение кабеля при коротком замыкании не может вызвать взрыва или пожара; возможна замена кабеля без значительных затруднений;

4) кабелей в цепях к индивидуальным электроприемникам, к цеховым

трансформаторам мощностью до 2,5 МВА и напряжением до 20 кВ и к не-

130