ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ ВЛ НАПРЯЖЕНИЕМ 35 кВ И ВЫШЕ

В настоящее время институтом «Энергосегьпроект» введена методика выбора сечений проводников ВЛ от 35 до 500 кВ включительно по нормируемым обобщенным показателям, в качестве которых принимаются нормированные значения экономической плотности тока, определенные для современных условий.

Рассмотрим упрощенную зависимость полных затрат (7.11) от ссчсния линии электропередачи:

где зависимость капитальных вложений от сечения провода принимается линейной и включает эксплуатационные расходы, не зависящие от потерь электроэнергии:

К_п0Ст ^- не зависящая от сечения проводов составляющая затрат; а₀ — удельный коэффициент, учитывающий рост стоимости 1 км ВЛ с увеличением сечения провода, руб/(мм² • км).

Зависимость затрат на возмещение потерь электроэнергии с учетом выражения для активного сопротивления линии R = pl / F запишется как.

где /_тах — ток по линии в режиме максимальных нагрузок; х — время максимальных потерь; b — тариф на электроэнергию; р — удельное сопротивление материала провода; / - длина провода; F — сечение алюминиевой части провода.

Таким образом,.

На рис. 7.3 показана эта зависимость и се составляющих от ссчсния провода.

Зависимость 3(F) имеет минимум, который дает значение оптимального сечения проводника F*.

Рис. 7.3. Зависимость составляющих затрат от сечения провода.

*.

Для нахождения F продифференцируем (7.20) по F и приравняем полученное выражение нулю:

откуда.

Из полученного выражения становится понятным смысл экономической плотности тока:

Таким образом, экономическая плотность тока зависит от металла, из которого изготовлен проводник (р), плотности графика потерь мощности (т, а следовательно, Г_тах), тарифа на электроэнергию (b) и удельного коэффициента роста стоимости провода (кабеля) с увеличением сечения (а₀). Для проводов ВЛ и кабельных линий а₀ имеет разные значения.

Нормированные значения экономической плотности тока для ВЛ, полученные с учетом усреднения тарифов на электроэнергию по регионам страны, приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2.

Нормированные значения экономической плотности тока для ВЛ

В соответствии с методикой института «Энергосетьпроект» выбор проводов ВЛ 35. .500 кВ выполняется следующим образом.

1. Рассчитывается ток линии в режиме наибольших нагрузок на пятый год эксплуатации /₅:

где 5 — полная мощность в режиме наибольших нагрузок на пятый год эксплуатации; (У_ном — номинальное напряжение линии.

2. Вычисляется расчетный ток линии / :

где, а — коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам эксплуатации линии; а_г- коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузки 7^ и коэффициент ее попадания в максимум графика мощности энергосистемы к_м.

Коэффициент а, рассчитывается по специальной формуле, но для некоторых случаев, например, напряжения линии 110 и 220 кВ может быть принят равным 1,05.

Коэффициент а? принимается по табл. 7.3.

Таблица 7.3.

Усредненные значения коэффициента а_т

3. По табл. 7.2 в зависимости от Г_тах для сталеалюминиевых проводов выбирается нормированная экономическая плотность то;

^ка )п-

4. По формуле.

вычисляется ориентировочное значение сечения провода и выбирается ближайшее стандартное сечение провода.

Приведенные выше значения нормированной экономической плотности тока относятся только к проектируемым линиям и не являются критерием экономической нагрузки существующих линий.

Увеличение числа цепей сверх необходимого по условиям надежности электроснабжения в целях удовлетворения требований по экономической плотности тока обосновывается техникоэкономическим расчетом. При этом во избежание увеличения числа линий или цепей допускается превышение нормативных величин плотности тока вплоть до двукратных значений.

5. Выбранное сечение провода линии подлежит обязательной проверке по нагреву в послсаварийном режиме. Для этого рассматриваются различные аварийные ситуации в электрической сети, которые могут повлечь увеличение тока в рассматриваемой линии в режиме наибольших нагрузок. Значения допустимых токов для каждого сечения провода приводятся в справочной литературе.

Следует отметить, что кроме ограничения по допустимому току из условия нагрева провода существуют и другие ограничения на сечения проводов, к ним относятся ограничения:

• • механической прочности проводов;
• • механической прочности опор ВЛ;
• • снижения потерь на корону;
• • допустимых потерь напряжения.

Все необходимые для выбора сечений проводников справочные данные и параметры проводов можно найти в приложении.

Пример 7.2. Выбрать сечение сталеалюминиевых проводов одноцепной ВЛ 35 кВ длиной 18 км с передаваемой мощностью (на пятый год эксплуатации) 7 +/3 МВ • А. Время использования максимума нагрузки Г_тах = 4100 ч, коэффициент попадания нагрузки линии в максимум графика мощности энергосистемы к_м = 0,9.

Найдем ток по линии на пятый год эксплуатации:

По табл. 7.3 для Г_тах = 4100ч и к_ы = 0,9 находим а_г= 1,1, коэффициент а, примем равным 1,0. Расчетный ток.

По табл. 7.2 выбираем нормированное значение плотности тока 0,9 А/мм² и вычисляем ориентировочное сечение провода:

Подбираем стандартное сечение провода — АС-150/24.

Предельно допустимый ток для выбранного сечения составляет 450 А, это больше /₅ = 125,63 А.

Пример 7.3. Выбрать сечение сталеалюминиевых проводов в электрической сети с ВЛ 110 кВ — линии Л1, Л2, ЛЗ и ВЛ 220 кВ — линия Л4 (две цепи), рис. 7.4, а. Время использования максимума нагрузки Г = 4800 ч, коэффициент попадания нагрузки линий в максимум энергосистемы к_ы = 0,8.

Мощности нагрузок в мегаваттах и мегаварах и длины ВЛ в километрах нанесены на схеме сети.

Рис. 7.4. Схема сети 110/220 кВ:

а — граф сети; б — линия с двусторонним питанием для кольцевой части сети 110 кВ Расчеты представим в системе Mathcad. Единицы измерения использованных величин: напряжение в киловольтах, мощности в мегаваттах и мегаварах, длины ВЛ в километрах, токи в амперах.

Исходные данные:

Мощности нагрузок на пятый год эксплуатации и длины линий:

Решение. Потоки мощности в кольце 110 кВ найдем путем приведения замкнутого контура к линии с двусторонним питанием (рис 7.4, б). Так как сопротивления линий еще не известны, то для расчета потокораспределения используем длины ВЛ:

Токи в линиях на пятый год эксплуатации на одну цепь:

Расчетные токи, вычисленные по выбранным коэффициентам:

Ориентировочные сечения проводов по выбранной нормированной плотности тока и ближайшие стандартные сечения:

Послеаварийные токи при поочередных отключениях линий в кольцевой части схемы и одной цепи Л4:

Послеаварийные токи меньше предельно допустимых (/_тах), следовательно, сечения проводов не требуют изменений.