Расчет кабельных линий 0, 38 кВ в системе внутреннего электроснабжения с учетом технико-экономического сравнения вариантов

При выборе сечения жил кабельных линий должны соблюдаются следующие технические и экономические условия:

1) Условия нагрева проводника от прохождения рабочего тока. Одним из главных условий является условие допустимой температуры нагрева. ПУЭ устанавливает допустимую температуру нагрева в пределах от 60⁰С до 80⁰С в зависимости от изоляции и способов прокладки кабеля. При проектировании выбор сечения по допустимому нагреву производится по таблицам длительно допустимых токов.

При этом должно соблюдаться условие:

(27).

где: Iдл. доп — длительно допустимый ток кабеля; А.

Iрас — расчетный ток линии; А При выборе сечения по нагреву выбирают ближайшее большее сечение. Во всех случаях не следует стремиться повышать сечение без достаточных на то оснований. костанай электрический реактивный.

• 2) Условия нагрева проводника от прохождения тока короткого замыкания. Температура нагрева от прохождения тока короткого замыкания определяется как его значением, так и временем его прохождения. Расчет ведут по количеству тепла, выделяющегося за определенный период времени и вызывающего нагрев жил кабеля. При выборе сечения по термической стойкости к току короткого замыкания выбирается ближайшее меньшее сечение. Основанием для этого является повышенный процент ошибки, заложенный в самом методе расчета, в сторону превышения сечения.
• 3) Условия потерь напряжения в нормальном и аварийном режимах. При выборе сечения по условиям потерь напряжения выбирают ближайшее большее сечение.
• 4) Условия потерь на корону. При выборе сечения по условиям короны для кабельных линий этот вопрос решен заводами-изготовителями, выпускающими кабели на каждое стандартное напряжение.

Условие механической прочности. Механическая прочность жил определяется механической нагрузкой на жилы и оболочку от собственной массы кабеля. Вопрос механической прочности для кабельных линий решается очень просто, поскольку кабели выпускают с условием того, что даже самое малое сечение является механически стойким.

После того, как определено минимально допустимое сечение, его сравнивают с экономически целесообразным сечением.

Выбор экономически целесообразного сечения по ПУЭ производится по экономической плотности тока, в зависимости от материала кабеля и числа использования максимальной нагрузки в соответствии с выражением:

(28).

где: I_рас — расчетный ток линии;

J_экон — экономическая плотность тока.

После этого производится технико-экономическое сравнение вариантов выбора сечения кабельной линии по методу приведенных затрат, который заключается в следующих характерных условиях: при передачи кокой-либо мощности на определенное расстояние, при стоимости 1 кВт*ч электроэнергии и определенном напряжении, капиталовложения и эксплуатационные расходы зависят от сечения жил проводов или кабелей, принимаемого для передачи электроэнергии. Меняя в приведенных условиях сечения жил проводов или кабелей, получают соответствующие приведенные затраты.

По результатам расчетов выбирается сечение с минимальными приведенными затратами.

Порядок определения сечения по методу приведенных затрат следующий:

Первоначально определяется расчетный ток линии по выражению (5.3).

Определяется коэффициент загрузки:

(29).

где: Iрас — расчетный ток линии; А.

I_дл.доп — длительно допустимый ток для выбранного сечения кабеля; А Определяются потери в кабеле на участке линии:

(30).

где: Руд — потери в кабеле при полной нагрузке; кВт/км.

l — расчетная длина линии; км.

4. Определяются действительные потери в кабеле с учетом коэффициента загрузки:

• (31)
• 5. Определяется расход электроэнергии на участке линии:
  • (32)

где: Тп — время максимальных потерь; ч.

• 6. Определяется стоимость потерь электроэнергии:
  • (33)

где: Сэ — стоимость 1 кВт/ч электроэнергии.

• 7. Определяется значение капиталовложений на сооружение участка линии:
  • (34)

где: Куд — стоимость одного километра линии; тнг.

8. Определяются ежегодные амортизационные отчисления:

(35).

где: Ра — норма амортизационных отчислений.

• 9. Определяются годовые эксплуатационные расходы:
  • (36)
• 10. Определяются годовые приведенные затраты:
  • (37)

где: Е_н — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

Выберем сечение кабельной линии для коммутационных задвижек с мощностью электродвигателей 7,5 кВт.

Электропроводка для силовых электродвигателей напряжением 0,38 кВ в производственных помещениях выполняется следующим образом: от щита станций управления до магнитных пускателей — кабелем марки АВВГ, который прокладывается, открыто по кабельным конструкциям, а от магнитного пускателя до электродвигателя — проводом марки АПВ, который прокладывается в трубе.

Определим сечение жил кабельной линии на участке 1-Н1 и на участке 1-Н2 по условиям нагрева от прохождения расчетного рабочего тока. Поскольку коммутационные задвижки соединены по магистральной схеме, то на участке.

1-Н1 будет протекать тройной расчетный рабочий ток, а на участке 1-Н2 расчетный рабочий ток значение, которого определяется по выражению:

Рном = 7,5 кВт;

Uном = 0,38 кВ;

Предварительно по справочным данным [5,6] выбираем: на участке 1-Н1 — кабель марки АВВГ-: F=25 мм²; Iдл. доп = 75 А; ?Руд = 75 кВт/км; Куд =185 500 тнг/км; на участке 1-Н2 — провод марки АПВ-: F=25 мм²; Iдл. доп = 70 А.

Магистральные линии 1-Н1, 2-Н1 и 3-Н1 выполняется одинаковым кабелем и одним и тем же сечением, а линии 1-Н1, 2-Н2 и 3-Н2 выполняется одинаковым проводом и одним и тем же сечением, что и кабельные линии.

Проверим выбранное сечение на соответствие току аппарата защиты, защищающего от перегрузки и от короткого замыкания, по выражению:

где: Кз — коэффициент защиты от перегрузки и от короткого замыкания, определяется по табличным данным;

Iа.з — ток теплового расцепителя аппарата защиты; А От перегрузки:

От короткого замыкания:

Кз=1;

Iа.з=63 А.

Проверим выбранное сечение кабеля по допустимым потерям напряжения:

(38).

где: Uдоп — допустимое значение потерь напряжения; ?Uдоп = 4%;

U — расчетное значение потерь напряжения;

(39).

где: Ррас — расчетная мощность участка линии; кВт.

l — расчетная длина участка линии; м Срасчетный коэффициент;

F — выбранное сечение участка линии; мм²

где: Ррас_1-Н1 — расчетная мощность на участке 1-Н1; Ррас_1-Н1=22,5 кВт;

Ррас_2-Н1 — расчетная мощность на участке 2-Н1; Ррас_1-Н1=15 кВт;

Ррас_3-Н1 — расчетная мощность на участке 3-Н1; Ррас_1-Н1=5,5 кВт;

l_1-Н1 — длина участка 1-Н1; l_1-Н1=54 м;

l_2-Н1 — длина участка 2-Н1; l_2-Н1=5,5 м;

l_3-Н1 — длина участка 3-Н1; l_3-Н1=3,25 м;

С=46;

F_1-Н1 — сечение жил кабеля на участке 1-Н1; F_1-Н1=25 мм²;

F_3-Н2 — сечение жил кабеля на участке 3-Н2; F_3-Н2=25 мм².

Произведем технико-экономическое сравнение вариантов выбора сечения кабельной линии для коммутационных задвижек мощностью 7,5 кВт по методу приведенных затрат. Для этого определим приведенные затраты для вариантов с кабелем АВВГ-; АВВГ-; АВВГ-; АВВГ-; АВВГ-; АВВГ-; АВВГ-; АВВГ-.

По формуле определим коэффициент загрузки для варианта с кабелем АВВГ-:

Iрас = 44,4 А;

Iлд.доп = 75 А.

По формуле определяем потери в кабеле на участке линии для варианта с кабелем АВВГ-:

Руд =75 кВт/км;

l =0,063 км По формуле определяем действительные потери в кабеле с учетом коэффициента загрузки для варианта с кабелем АВВГ-:

По формуле определяем расход электроэнергии на участке линии для варианта с кабелем АВВГ-:

Тп = 3000 ч По формуле определяем стоимость потерь электроэнергии для варианта с кабелем АВВГ-:

По формуле определяем значение капиталовложений на сооружение участка линии для варианта с кабелем АВВГ-:

Куд =188 500 тнг; определяем по каталожным данным [9].

По формуле (5.17) определяем ежегодные амортизационные отчисления для варианта с кабелем АВВГ-:

где: Ра = 3.

По формуле определяем годовые эксплуатационные расходы для варианта с кабелем АВВГ-:

По формуле определяем годовые приведенные затраты для варианта с кабелем АВВГ-:

где: Ен = 0,12.

Из результатов расчета видно, что минимальные приведенные затраты получаются в варианте с сечением F=95 мм². Окончательно, для коммутационных задвижек мощностью 7,5 кВт, выбираем кабель марки АВВГ-, приведенные затраты для которого получились равными З=11 424,1 тенге.