Элементы проектирования систем распределения электрической энергии (глава 7)

§1 Выбор номинального напряжения
При повышении номинального напряжения:
- снижаются потери мощности и электроэнергии;
- снижаются эксплуатационные расходы;
- уменьшаются сечения проводов;
- уменьшаются затраты металла на сооружение линий;
- растут предельные мощности, передаваемые по линиям;
- облегчается будущее развитие сети;
- увеличиваются капитальные вложения на сооружение сети.
Сеть меньшего номинального напряжения:
- требует, меньших капитальных затрат;
- приводит к большим эксплуатационным расходам из-за роста потерь мощности и электроэнергии;
- обладает меньшей пропускной способностью.

4
Экономически целесообразное номинальное напряжение зависит от многих факторов:
- мощности нагрузок;
- удаленности потребителей от источников питания;
- расположения электроприемников относительно друг друга;
- выбранной конфигурации электрической сети;
способов регулирования напряжения и др.
Номинальное напряжение можно приближенно оценит одним из следующих способов:
- по графикам зависимости напряжения от передаваемой активной мощности и длины линии, U=f(P,L);
- по эмпирическим выражениям;
- по таблицам пропускной способности и дальности передачи линии.

§2 Определение сечения проводов и кабелей
по экономической плотности тока
5

По экономической плотности тока выбирают сечения:
кабельных линий при >1 кВ;
воздушных линий 6–20 кВ.
Сечение проводов и кабелей, выбранное по экономической плотности тока, проверяют:
- по нагреву;
- по допустимой потере напряжения;
- по механической прочности.

§3 Определение сечения проводов и кабелей по допустимой потере напряжения
Допустимые потери напряжения в распределительной сети – это такие потери напряжения, при которых в результате регулирования напряжения отклонения напряжения на зажимах всех ЭП не выходят за пределы предусмотренных ГОСТом технически допустимых значений.

Для сети с несколькими участками нельзя однозначно выбрать сечения участков по .
Для однозначности выбора накладываются дополнительные условия, косвенно отражающие условия экономичности:
- неизменность сечения по всем участкам;
- плотность тока на всех участках одинакова, что соответствует минимуму потерь мощности в линии.
- минимальный расход проводникового материала.

Известны:
Определить:
1. Выбор сечения из условия его равенства на всех участках линии,
Это условие используется при выборе сечения проводов и кабелей в городских электрических сетях.
Определены:
- конструкция линии;
- марки проводов.

Порядок расчета:
а) задаем значение : для воздушных линий = 0,4 Ом/км, а для кабельных линий 6–10 кВ и до 1 кВ – 0,09 и 0,06 Ом/км соответственно;
б) находим
в) находим

д) - округляем найденное сечение до ближайшего стандартного;
- проверяем выполнение условия
- проверяем выбранное сечение по нагреву и механической прочности.
г) определяем сечение проводов:

2.Выбор сечения из условия минимума потерь мощности
Минимум потерь мощности в линии соответствует постоянной плотности тока, т. е. при этом плотность тока на всех участках линии одинакова:
Это дополнительное условие используется при выборе сечений проводов и кабелей в сетях систем электроснабжения промышленных предприятий.
Порядок расчета:
а) задаемся значением удельного реактивного сопротивления ;
б) находим и ;
в) находим плотность тока по допустимой потере напряжения:

г) определяем расчетные сечения:
д) расчетные сечения округляем до ближайших стандартных. Определяем активное и реактивное сопротивления на участках линии .
е) рассчитываем наибольшую потерю напряжения, используя параметры линии, выполненной проводами найденных сечений, и проверяем, удовлетворяют ли выбранные стандартные сечения требованию
ж) проверяем выбранные сечения по нагреву и механической прочности.

- расчетные сечения округляем до ближайших стандартных. Определяем активное и реактивное сопротивления на участках линии .
- рассчитываем наибольшую потерю напряжения, используя параметры линии, выполненной проводами найденных сечений, и проверяем, удовлетворяют ли выбранные стандартные сечения требованию
- проверяем выбранные сечения по нагреву и механической прочности.
3. Выбор сечения из условия минимального расхода проводникового материала на сооружение линии
Это дополнительное условие используется в сельских сетях при малой их загрузке, где экономия металла важнее, чем экономия потерь электроэнергии.
В случае n нагрузок сечение последнего (n -1)n-го участка линии определяется формулой:

§4 Проверка сечения проводов и кабелей по условиям допустимого нагрева
Допустимая температура – это такая наибольшая температура, при которой провод или кабель сохраняет свои электрические и механические свойства.
Допустимый ток - это такой ток, при длительном протекании которого проводник нагревается до допустимой температуры.

При практических расчетах определяют значение допустимого тока по таблицам .
Величина длительно допустимого табличного тока для проводников зависит от:
его материала;
сечения;
изоляции;
условий охлаждения;
режима работы линии и т. д.
Для выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки сравниваются расчетный допустимый токи для проводника принятой марки и с учетом условий его прокладки.
При этом должно соблюдаться соотношение

Для обеспечения нормальных условий работы линии и правильной работы защищающих аппаратов надо выбирать такое сечение провода, для которого допустимый ток удовлетворяет двум условиям:
Первое условие: где - наибольший из средних за полчаса токов данной линии. По этому условию проверяются ВЛ.
Для кабельных линий до 10 кВ можно превысить при перегрузках или авариях, если наибольший ток нагрузки линии в нормальном режиме был не более 80 % допустимого.
В послеаварийных режимах кабельных линий допускается перегрузка, определяемая условием: где – коэффициент перегрузки в аварийном режиме, – наибольший ток в послеаварийном режиме.
Второе условие: где – номинальный ток, защищающего линию от перегрева аппарата; k – коэффициент, равный 0,8 для городских сетей и 3 для сетей промышленных предприятий и силовых установок.