Выбор площади сечений проводов линий электропередачи, количества цепей и при необходимости мощности и мест установки компенсирующих устройств

Выбор сечения проводов проектируемой сети производится с учетом: технико-экономических показателей; пропускной способности сечения провода по нагреву в послеаварийных условиях; механической прочности проводов воздушных линий; условий образования короны (отсутствие заметных потерь мощности на корону при хорошей погоде и относительно небольшие годовые потери энергии). Для электрических сетей и линий электропередачи 110-500 кВ наиболее целесообразны сталеалюминевые провода марки АС (учитывается электропроводность провода, стоимость, способность противостоять различным условиям).

Расчёт сечения проводов сводится к нахождению такого сечения, которое соответствует наименьшим приведенным затратам. Мы будем применять упрощённое решение этой задачи, подсчитывая сечение проводов согласно ПУЭ [5] по экономической плотности тока.

, (5.1)

где F – сечение провода, мм ; I – расчетный ток по линии в режиме наибольших нагрузок, А; j_э – экономическая плотность тока, А/мм .

Токи в линиях находим по результатам расчетов в программе RASTR. Полученное расчётное сечение округляем до ближайшего стандартного и по [1, с. 282, табл. I.1] выбираем необходимые сталеалюминевые провода.

Для определения jэ необходимо знать средневзвешенное значение времени использования наибольшей нагрузки, которое находится по формуле:

.(5.2)

Здесь i – номера узлов нагрузок (i = 1, 2, …, n);

P_нбi – наибольшая активная нагрузка в i-м узле на пятый год, МВт;

T_нбi – время использования наибольшей активной нагрузки в i-м узле (в узлах 2, 3, 4, 5 – T_нб = 5700 ч, в узлах 6, 7, 8 – T_нб = 3400ч).

ч.

Получили Т_ср = 4694,7 ч. По [1, табл. 5.1] выбираем значение экономической плотности тока. Соответственно j_э = 1,1 А/мм .

Для примера подберем сечение проводов для линии 1-5 схемы №1.

мм².

Принимаем стандартное сечение F_1-5 = 120 мм². Аналогичным образом выбираются сечения проводов по экономической плотности тока для обеих схем. Полученные результаты сведем в таблицы 3.3 и 3.4.

Выбранные сечения проводов должны быть проверены на допустимость работы в послеаварийных условиях, т.е. по допустимому току нагрева в послеаварийных режимах, а также по условию короны. Эти критерии независимы друг от друга, и выбранное сечение провода должно удовлетворять каждому из них.

По программе RASTR при отключении каждой из линий смотрим токи, протекающие в ветвях в послеаварийных режимах. По данным наиболее тяжелого для данной линии послеаварийного режима подбираем провода по допустимому току, (таблицы 3.1, 3.2).

Выбираем также сечения по условиям возникновения короны U_кр > U_ном, где U_кр – критическое напряжение короны, U_ном – номинальное напряжение.

Результаты расчета и выбора сечений проводов сведены в таблицы 3.3 и 3.4.

Таблица 3.1 − Результаты расчётов послеаварийных режимов для схемы №1

№ линии	I в норм реж, А	Ток в ветвях при отключении ветви, А	Наиб значение I, А
1-5	1-6	2-5	2-8	3-4	3-8	4-6	5-7
1--5
1--6
2--5				-
2--8					-
3--4						-
3--8							-
4--6								-
5--7									-

Таблица 3.2 − Результаты расчётов послеаварийных режимов для схемы №2

№ линии	I в норм реж, А	Ток в ветвях при отключении ветви, А	Наиб значение I, А
1-5	1-6	2-7	2-8	3-4	3-8	4-6	4-7	5-7
1--5		-
1--6			-
2--7				-
2--8					-
3--4						-
3--8							-
4--6								-
4--7									-
5--7										-

Таблица 3.3 − Расчётные значения для выбора сечений проводов для схемы №1

Номер линии	Расчёт- ный ток Iнб, А	Расчётное сечение мм2	Принятое сечение и марка провода
Iнб/jэ, мм2	по экономи- ческой плотности тока	по условиям короны	по допусти- мому длительному току нагрева
1-5 (1 цепь)		114.54	AC 120/19	AC 70/11	AC 70/11	AC 120/19
1-6 (1 цепь)		88.18	AC 95/16	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11
2-5		81.81	AC 95/16	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11
2-8		18.18	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11
3-4		88.18	AC 95/16	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11
3-8		94.54	AC 95/16	AC 70/11	AC 70/11	AC 95/16
4-6		71.81	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11
5-7			AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11

Таблица 3.4 − Расчётные значения для выбора сечений проводов для схемы №2

Номер линии	Расчёт- ный ток Iнб, А	Расчётное сечение мм2	Принятое сечение и марка провода
Iнб/jэ, мм2	по экономи- ческой плотности тока	по условиям короны	по допусти- мому длительному току нагрева
1-5		218.18	AC 185/29	AC 70/11	AC 185/29	AC 185/29
1-6		182.72	AC 185/29	AC 70/11	AC 240/32	AC 240/32
2-7		67.27	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11
2-8		6.36	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11
3-4		99.09	AC 95/16	AC 70/11	AC 70/11	AC 95/16
3-8		83.63	AC 95/16	AC 70/11	AC 70/11	AC 95/16
4-6		74.54	AC 70/11	AC 70/11	AC 150/24	AC 150/24
4-7		18.18	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11	AC 70/11
5-7		132.72	AC 120/19	AC 70/11	AC 150/24	AC 150/24

По результатам расчётов выбираем максимальное сечение провода из трёх, определённых по разным критериям (по экономической плотности тока, по условиям короны, по допустимому длительному току нагрева).

Расчетные характеристики воздушных линий выбранных сечений сведены в таблицу 3.5

Таблица 3.5

Расчетные характеристики воздушных линий

Марка провода	Активное сопротивление R0, Ом/км	Индуктивное сопротивление X0, Ом/км	Емкостная проводимость b0 10-6, См/км
АС-70/11	0,428	0,444	2,55
АС- 95/16	0,306	0,434	2,61
АС-185/29	0,162	0,413	2,75
АС-150/24	0,196	0,420	2,70
AC-240/32	0,121	0,405	2,81