Главная » Автолюбителю

Экономическая плотность тока в сети вы

Автор На чтение 13 мин Просмотров 8 Опубликовано
Содержание
  1. Метод экономической плотности тока для выбора сечений проводов
  2. Содержание
  3. Выбор сечений по экономическому критерию
  4. Описание метода
  5. Область и условия применения метода экономической плотности тока
  6. Обоснованность использования опыта проектирования
  7. Достоинства и недостатки использования метода экономической плотности тока
  8. Пример выбора сечений методом экономической плотности тока
  9. ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7
  10. Раздел 1. Общие правила
  11. Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны
  12. Выбор сечения проводников по экономической плотности тока

Метод экономической плотности тока для выбора сечений проводов

Содержание

Выбор сечений по экономическому критерию

Классический подход к выбору сечений воздушных и кабельных линий электропередачи по экономическому критерию основан на использовании методов экономической плотности тока или экономических токовых интервалов сечений. Оба упомянутых метода разработаны на базе одного экономического критерия проектирования электрической сети — статических приведенных затрат. Представление экономического критерия в виде статических приведенных затрат не соответствует современным экономическим отношениям, поэтому приведенные в справочной литературе числовые характеристики экономической плотности тока и экономических интервалов сечений не могут быть использованы при проектировании в чистом виде и должны быть подвержены корректировке.

Корректировку числовых характеристик экономической плотности тока и экономических интервалов сечений в настоящее время в условиях инфляции провести практически невозможно, однако в случае с методом экономической плотности тока есть возможность воспользоваться опытом проектирования.

Описание метода

  1. Задание начальных приближений сечениям линий;
  2. Расчет установившегося режима;
  3. Выбор первой проектируемой линии;
    1. Расчет экономического сечения провода Fэк выбранной линии;
    2. Проверка по нагреву и допустимому уровню падения напряжения;
    3. Расчет установившегося режима с выбранными линиями;
  4. Выбор следующей линии с исключением уже выбранных ранее из множества выбираемых; повтор П. 3.1-3.3 для вновь выбранной линии с учетом выбранных линий, перерасчет установившегося режима;
  5. Повторение П. 3-4 до исчерпания всего множества проектируемых линий.
  1. линия должна иметь наибольшую токовую загрузку;
  2. при равенстве токовой загрузки брать линии ближе к станции (источнику).

Область и условия применения метода экономической плотности тока

Экономическая плотность тока jэк в течение многих лет применялась для выбора сечений кабельных линий напряжением выше 1 кВ и воздушных линий 35–500 кВ. В настоящее время по экономической плотности тока выбирают сечения кабельных линий при Uном > 1 кВ, а также воздушных линий 6–20 кВ.

Сечение проводов и кабелей, выбранное по экономической плотности тока, проверяют по нагреву, по допустимой потере напряжения DUдоп, по механической прочности.

Выбору по экономической плотности тока не подлежат:

  1. сети промышленных предприятий с напряжением до 1 кВ при числе часов максимальной мощности до 4000–5000 ч;
  2. ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1000 В;
  3. осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
  4. сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3–5 лет.

Сечение кабельных линий напряжением выше 1 кВ, выбранное по экономической плотности тока, проверяется по нагреву, по допустимым потерям и отклонениям напряжения, а также по термической стойкости при токах короткого замыкания.

Данные, приведенные в табл. 1, относятся к линиям с номинальным напряжением, не превышающим 220 кВ. Для электропередач 330 и 500 кВ экономическая плотность тока не нормируется. Сечение проводов таких линий выбирается на основе сопоставления приведенных затрат, которые определяются для нескольких вариантов конструкции расщепленного провода и его суммарного сечения.

Обоснованность использования опыта проектирования

Анализ реальных, уже реализованных или находящихся на этапе конкретного проектирования, проектов развития электрических сетей различных классов номинального напряжения показал малообоснованную тенденцию снижения экономической плотности тока относительно используемых ранее нормативных значений. Несмотря на сокращение сроков окупаемости объектов, что, согласно классической теории, должно способствовать росту экономической плотности тока, наблюдается ее убыль.

Следует отметить, что четкого обоснования причин снижения экономической плотности тока на вновь проектируемых линиях нет и оно, скорее всего, объясняется пожеланиями заказчиков проектов и снижением номенклатуры сечений проводов.

Таким образом, прогнозирование тенденции изменения экономической плотности тока на основании классической теории может оказаться ошибочным, поэтому появляется необходимость использования накопленного опыта проектирования электрических сетей.

С учетом изложенного в настоящее время наиболее перспективным является использование экономической плотности тока с выбором ближайшего большего к экономическому сечения воздушных и кабельных линий электропередачи. Это позволит учесть тенденцию к снижению значения экономической плотности тока по сравнению с нормативными значениями.

Выбор сечений проводников выполняется по экономической плотности тока в зависимости от вида проводника и времени использования максимальной нагрузки.

Достоинства и недостатки использования метода экономической плотности тока

  1. Выбор сечений проводов по экономической плотности тока является прогрессивным методом, поскольку позволяет учитывать при выборе сечений капитальные вложения на сооружение линий и стоимость потерь электроэнергии в электрической сети.
  2. Простота выбора сечений.
  3. Выбор экономически целесообразных сечений проводов с помощью нормированных значений экономической плотности тока позволяет унифицировать подход к проектированию, избежать разнохарактерности в оценках экономической эффективности.
  1. Применение экономической плотности тока для выбора сечений воздушных линий может привести к ошибкам, поскольку метод следует из не вполне обоснованных допущений:
    • выражение для [math]j_ < \text<эк>>[/math] получено в предположении линейной зависимости капитальных вложений в линию от ее длины, которая нарушается при переходе к массовому строительству воздушных линий на унифицированных опорах.
    • вывод выражения для [math]j_ < \text<эк>>[/math] сделан с допущением о непрерывности шкалы сечений в выражении удельных приведенных затрат.
    • сделано предположение, что в формуле затрат нормальный максимальный ток в линии Imax неизменен.
  2. В классическом методе существует неоднозначность выбора сечения, следовательно, появляется необходимость учета дополнительных условий по снижению экономической плотности тока либо увеличение сечения; при отсутствии таких условий требуются дополнительные расчёты для сравнения двух вариантов стандартных сечений — большего и меньшего.
  3. Использование экономической плотности тока не позволяет в полной мере учесть все влияющие факторы в каждом конкретном случае, поскольку для коэффициентов, определяющих единые экономические плотности тока, могут приниматься лишь некоторые средние обобщенные значения.
  4. Использование нормированных экономических плотностей тока не позволяет принять во внимание характерную особенность современной практики строительства воздушных линий, заключающуюся в широком применении унифицированных типов опор.

Пример выбора сечений методом экономической плотности тока

Примечание: положительные значения мощности — нагрузка, отрицательные — генерация.

[math]j_ < \text<эк>> = (0.9-1.2)[/math] [math] А / мм^2[/math] ; примем [math]j_ < \text<эк>> = 1.1[/math] [math] А / мм^2[/math]

Пусть [math]\alpha_ < \text<пот>> = 3 \% [/math] от [math] Р_< \text<н> <\Sigma>>[/math] ; [math]\alpha_ < \text<сн>> = 5 \% [/math] (уголь)

Возможные сечения для данного класса напряжения ( [math] 110 [/math] кВ): [math]70, 95, 120, 150, 185, 240[/math] [math] мм^2.[/math]

Баланс мощности

Выработка Потребление
[math]Р_ < \text<Г3>> = 40 [/math] МВт

[math] Р_< \text<н> <\Sigma>> = Р_ < \text<1>> + Р_ < \text<2>> + Р_ < \text<4>> + Р_ < \text<5>> + Р_ < \text<7>> = 15 + 35 + 30 + 15 + 20 = 115 [/math] МВт

[math] \triangle Р = \frac <\alpha_< \text<пот>>> <100>\cdot Р_< \text<н> <\Sigma>> = \frac<3> <100>\cdot 115 = 3.45 [/math] МВт

Итого: [math]Р_ < \text<б>> = Р_< \text<н> <\Sigma>> + \triangle Р + Р_ < \text<сн>> — Р_ < \text<3>> — Р_ < \text<6>> = 115 + 3.45 + 2.5 — 40 — 10 = 70.95 [/math] МВт

  • Сеть дефицитная [math] \Longrightarrow [/math] дефицит покрывается за счет базисного узла
  • ЛЭП должны тяготеть (стремиться) в сторону базисного узла, т. е. чем ближе к базисному узлу, тем мощнее нагрузка на ЛЭП, [math] \Longrightarrow [/math] расчет нужно вести от базисного узла [math] Б [/math] .

Разработка вариантов развития

Рассчитаем схему I. Другие возможные варианты схем будут рассчитываться аналогично.

На данной схеме (схема I) представлено два варианта связи ПС с базисным узлом [math] Б [/math] : радиалная сеть (узлы 5, 6, 7 относительно узла [math] Б [/math] ) и кольцевая сеть (узлы 1, 2, 3 относительно узла [math] Б [/math] ) с ответвленным узлом 4.

  • примем на начальном этапе расчетов, что все ЛЭП выполнены проводом марки АС-240 с сечением [math] 240[/math] [math] мм^2[/math] .
  • предполагаемое количество цепей для участков:
    • [math] Б-5 [/math] , [math] 5-6 [/math] , [math] 5-7 [/math] , [math] 1-4 [/math] — 2 цепи (обеспечение надежности подключения);
    • [math] Б-1 [/math] , [math] 3-Б [/math] — 2 цепи (обеспечение надежности подключения внутри кольца из-за большой мощности, протекающей от базисного узла [math] Б [/math] );
    • [math] 1-3 [/math] , [math] 2-3 [/math] — 1 цепь (в кольце обеспечена надежность подключения наличием двух независимых путей).
  • напряжения во всех узлах примем равным напряжению узла [math] Б [/math] , [math] U_ < \text> = V_ < \text<б>> = 110 [/math] кВ, [math] i = \overline <1,8>[/math]

Так как ЛЭП на начальном этапе расчетов соответствует марке АС-240, то [math] Z_ < \text<0>>^ < \text<АС-240>> = 0.118 + j \cdot 0.405 [/math] Ом/км; [math]b_ < \text<0>>^ < \text<АС-240>> = 2.808 \cdot 10^ < \text<-6>> [/math] См/км.

[math]Q_ < \text> = \frac <Р_< \text>> <\cos \varphi>\cdot \sin \varphi[/math] ; [math] \dot S_ < \text> = Р_ < \text<1>> + j \cdot Q_ < \text<1>>[/math] , [math] i = \overline <1,8>[/math]

[math]Q_ < \text<1>> = \frac <Р_< \text<1>>> <\cos \varphi>\cdot \sin \varphi = \frac<15> <0.8>\cdot 0.6 = 9[/math] Мвар; [math] \dot S_ < \text<1>> = Р_ < \text<1>> + j \cdot Q_ < \text<1>> = 15 + j \cdot 9[/math] МВА;

[math]Q_ < \text<2>> = \frac <Р_< \text<2>>> <\cos \varphi>\cdot \sin \varphi = \frac<35> <0.8>\cdot 0.6 = 21[/math] Мвар; [math] \dot S_ < \text<2>> = Р_ < \text<2>> + j \cdot Q_ < \text<2>> = 35 + j \cdot 21[/math] МВА;

[math]Q_ < \text<3>> = \frac <Р_< \text<3>>> <\cos \varphi>\cdot \sin \varphi = \frac<-40> <0.8>\cdot 0.6 = -24[/math] Мвар; [math] \dot S_ < \text<3>> = Р_ < \text<3>> + j \cdot Q_ < \text<3>> = -40 — j \cdot 24[/math] МВА;

[math]Q_ < \text<4>> = \frac <Р_< \text<4>>> <\cos \varphi>\cdot \sin \varphi = \frac<30> <0.8>\cdot 0.6 = 18[/math] Мвар; [math] \dot S_ < \text<4>> = Р_ < \text<4>> + j \cdot Q_ < \text<4>> = 30 + j \cdot 18[/math] МВА;

[math]Q_ < \text<5>> = \frac <Р_< \text<5>>> <\cos \varphi>\cdot \sin \varphi = \frac<15> <0.8>\cdot 0.6 = 9[/math] Мвар; [math] \dot S_ < \text<5>> = Р_ < \text<5>> + j \cdot Q_ < \text<5>> = 15 + j \cdot 9[/math] МВА;

[math]Q_ < \text<6>> = \frac <Р_< \text<6>>> <\cos \varphi>\cdot \sin \varphi = \frac<-10> <0.8>\cdot 0.6 = -6[/math] Мвар; [math] \dot S_ < \text<6>> = Р_ < \text<6>> + j \cdot Q_ < \text<6>> = -10 — j \cdot 6[/math] МВА;

[math]Q_ < \text<7>> = \frac <Р_< \text<7>>> <\cos \varphi>\cdot \sin \varphi = \frac<20> <0.8>\cdot 0.6 = 12[/math] Мвар; [math] \dot S_ < \text<7>> = Р_ < \text<7>> + j \cdot Q_ < \text<7>> = 20 + j \cdot 12[/math] МВА.

Разнесем поперечные сопротивления линий в виде шунтов по узлам:

Примечание: мощность шунта рассчитана на 1 линию.

[math] \dot S_< \text<1> <\Sigma>> = \dot S_ < \text<1>> + 5 \cdot \dot S_ < \text<ш>>^ < \text<АС-240>> = (15 + j \cdot 9) + 5 \cdot (- j \cdot 0.034) = 15 + j \cdot 8.830 [/math] Мвар;

[math] \dot S_< \text<2> <\Sigma>> = \dot S_ < \text<2>> + 3 \cdot \dot S_ < \text<ш>>^ < \text<АС-240>> = (35 + j \cdot 21) + 3 \cdot (- j \cdot 0.034) = 35 + j \cdot 20.898 [/math] Мвар;

[math] \dot S_< \text<3> <\Sigma>> = \dot S_ < \text<3>> + 2 \cdot \dot S_ < \text<ш>>^ < \text<АС-240>> = (-40 — j \cdot 24) + 2 \cdot (- j \cdot 0.034) = -40 — j \cdot 24.068 [/math] Мвар;

[math] \dot S_< \text<4> <\Sigma>> = \dot S_ < \text<4>> + 2 \cdot \dot S_ < \text<ш>>^ < \text<АС-240>> = (30 + j \cdot 18) + 2 \cdot (- j \cdot 0.034) = 30 + j \cdot 17.932 [/math] Мвар;

[math] \dot S_< \text<5> <\Sigma>> = \dot S_ < \text<5>> + 6 \cdot \dot S_ < \text<ш>>^ < \text<АС-240>> = (15 + j \cdot 9) + 6 \cdot (- j \cdot 0.034) = 15 + j \cdot 8.796 [/math] Мвар;

[math] \dot S_< \text<6> <\Sigma>> = \dot S_ < \text<6>> + 2 \cdot \dot S_ < \text<ш>>^ < \text<АС-240>> = (-10 — j \cdot 6) + 2 \cdot (- j \cdot 0.034) = -10 — j \cdot 6.068 [/math] Мвар;

[math] \dot S_< \text<7> <\Sigma>> = \dot S_ < \text<7>> + 2 \cdot \dot S_ < \text<ш>>^ < \text<АС-240>> = (20 + j \cdot 12) + 2 \cdot (- j \cdot 0.034) = 20 + j \cdot 11.932 [/math] Мвар.

Источник

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны

Выбор сечения проводников по экономической плотности тока

1.3.25. Сечения проводников должны быть проверены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение S, мм 2 , определяется из соотношения

где I — расчетный ток в час максимума энергосистемы, А; Jэк — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм², для заданных условий работы, выбираемое по табл. 1.3.36.

Сечение, полученное в результате указанного расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т. е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается.

1.3.26. Выбор сечений проводов линий электропередачи постоянного и переменного тока напряжением 330 кВ и выше, а также линий межсистемных связей и мощных жестких и гибких токопроводов, работающих с большим числом часов использования максимума, производится на основе технико-экономических расчетов.

1.3.27. Увеличение количества линий или цепей сверх необходимого по условиям надежности электроснабжения в целях удовлетворения экономической плотности тока производится на основе технико-экономического расчета. При этом во избежание увеличения количество линий или цепей допускается двукратное превышение нормированных значений, приведенных в табл. 1.3.36.

Таблица 1.3.36. Экономическая плотность тока

Экономическая плотность тока, А/мм, при числе часов использования максимума нагрузки в год

Неизолированные провода и шины:

Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами:

Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:

В технико-экономических расчетах следует учитывать все вложения в дополнительную линию, включая оборудование и камеры распределительных устройств на обоих концах линий. Следует также проверять целесообразность повышения напряжения линии.

Данными указаниями следует руководствоваться также при замене существующих проводов проводами большего сечения или при прокладке дополнительных линий для обеспечения экономической плотности тока при росте нагрузки. В этих случаях должна учитываться также полная стоимость всех работ по демонтажу и монтажу оборудования линии, включая стоимость аппаратов и материалов.

1.3.28. Проверке по экономической плотности тока не подлежат:

  • сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки предприятий до 4000-5000;
  • ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 кВ, а также осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
  • сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений;
  • проводники, идущие к резисторам, пусковым реостатам и т. п.;
  • сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3-5 лет.

1.3.29. При пользовании табл. 1.3.36 необходимо руководствоваться следующим (см. также 1.3.27):

1. При максимуме нагрузки в ночное время экономическая плотность тока увеличивается на 40%.

2. Для изолированных проводников сечением 16 мм 2 и менее экономическая плотность тока увеличивается на 40%.

3. Для линий одинакового сечения с n ответвляющимися нагрузками экономическая плотность тока в начале линии может быть увеличена в ky раз, причем ky определяется из выражения

4. При выборе сечений проводников для питания n однотипных, взаиморезервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения, преобразовательных агрегатов и т. д.), из которых m одновременно находятся в работе, экономическая плотность тока может быть увеличена против значений, приведенных в табл. 1.3.36, в kn раз, где kn равно:

1.3.30. Сечение проводов ВЛ 35 кВ в сельской местности, питающих понижающие подстанции 35/6 — 10 кВ с трансформаторами с регулированием напряжения под нагрузкой, должно выбираться по экономической плотности тока. Расчетную нагрузку при выборе сечений проводов рекомендуется принимать на перспективу в 5 лет, считая от года ввода ВЛ в эксплуатацию. Для ВЛ 35 кВ, предназначенных для резервирования в сетях 35 кВ в сельской местности, должны применяться минимальные по длительно допустимому току сечения проводов, исходя из обеспечения питания потребителей электроэнергии в послеаварийных и ремонтных режимах.

1.3.31. Выбор экономических сечений проводов воздушных и жил кабельных линий, имеющих промежуточные отборы мощности, следует производить для каждого из участков, исходя из соответствующих расчетных токов участков. При этом для соседних участков допускается принимать одинаковое сечение провода, соответствующее экономическому для наиболее протяженного участка, если разница между значениями экономического сечения для этих участков находится в пределах одной ступени по шкале стандартных сечений. Сечения проводов на ответвлениях длиной до 1 км принимаются такими же, как на ВЛ, от которой производится ответвление. При большей длине ответвления экономическое сечение определяется по расчетной нагрузке этого ответвления.

1.3.32. Для линий электропередачи напряжением 6-20 кВ приведенные в табл. 1.3.36 значения плотности тока допускается применять лишь тогда, когда они не вызывают отклонения напряжения у приемников электроэнергии сверх допустимых пределов с учетом применяемых средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности.

Источник

Оцените статью
Юридический портал
© 2024 Юридический портал
Adblock
detector