Расчет линий электропередач 6‒10 кв

Порядок выбора. Сечения проводников воздушных и кабельных линий напряжением до и выше 1000 В выбирают по нагреву средним расчетным током I_paсч с последующей проверкой: по экономической плотности среднего расчетного тока (только для ЛЭП 6 - 35 кВ со сроком службы более 5 лет); по механической прочности; по допустимой потере напряжения, создаваемой максимальным расчетным током.

Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравниванию среднего расчетного тока I_расч с длительно допустимыми токами I_дл для проводников стандартных сечений (табл. П.4.1 - П.4.3).

Экономически целесообразное сечение проводников (мм²) определяют по выражению где j_эк - экономическая плотность тока. А/мм² (табл. П.4.4). Не подлежат проверке по экономической плотности тока ЛЭП с малым сроком службы (до 5 лет), к числу которым на относятся передвижные воздушные и кабельные ЛЭП 6-10 кВ. При выборе расчетные сечения проводников округляются до ближайших меньших стандартных.

Выбранные по нагреву и экономической плотности тока сечения проводников проверяют по механической прочности путем сравнения с минимально допустимыми сечениями (табл. П.4.5) для ВЛ второго класса в зависимости от материала и конструкции провода.

Наибольшее сечение проводников из выбранных по нагреву экономической плотности тока и механической прочности проверяют по допустимой потере напряжения при максимальном расчетном токе по выражению

,

где U_н.,‒ номинальное напряжение, В;

L ‒ длина участка рассчитываемой линии, км;

r₀, x₀ ‒ соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления одного километра линии, Ом/км;

cosj, sinj ‒ тригонометрические функции, соответствующие сдвигу фазы максимального расчетного тока относительно напряжения.

Отклонение напряжения от номинального на зажимах электродвигателей при нормальном режиме должно быть не более – 5 ¸ +10 %; допустимые отклонения от номинального напряжения на прожекторных установках наружного освещения – не более –2,5 ¸ +5%; на зажимах остальных электроприемников ±5%.

Если от подстанции до электроприемника имеется несколько последовательно соединенных участков ВЛ и КЛ с различными токами сечениями проводников, потери напряжения определяют отдельно на каждом участке, а затем суммируют в соответствии с направлением прохождения тока. Суммарные потери напряжения от подстанции до клемм электроприемника при максимальных расчетных токах не должны превышать 10%, в противном случае сечения проводников увеличивают.

Отличительной особенностью выбора кабелей ЛЭП напряжением 6-10 кВ является обязательная проверка их на термическую устойчивость к воздействию тока короткого замыкания (мм²) по формуле

,

где - максимальный установившийся ток короткого замыкания, кА;

t_п - приведенное время действия тока КЗ, с (t_п = 0,7 – 0,8 с);

С- расчетный коэффициент, определяемый допустимой температурой нагрева (для кабелей с бумажной изоляцией и медными жилами С = 165, с алюминиевыми жилами С = 95; для гибких кабелей с медными жилами в резиновой изоляцией С = 114.

При выборе стандартного сечения кабелей по термической устойчивости принимают кабели ближайшего большего стандартного сечения относительно расчетного S_min.

Ток расчетный повторно-кратковременного режима работы электроприемников определяют по формуле

I_расч=I_ПВ√ ПВ/0,8,

где ‒ I_ПВ ток повторно-кратковременного режима работы электроприемников, А;

ПВ‒ продолжительность включения, в относительных единицах.

Для всех видов электроприемников, имеющих в установке одиночный двигатель, расчетный (номинальный ) ток I_номА, определяется по формуле

I_расч = I_ном = Р_ном/(√3U_ном соsφ η ),

где Р_ном‒ номинальная мощность электродвигателя, кВт;

U_ном‒ номинальное напряжение двигателя, кВт;

η‒ КПД двигателя;

соsφ‒ коэффициент мощности.

Для электроустановок многодвигательного привода номинальный ток I_ном , А, определяется по формуле

I_расч = I_ном =∑ Р_ном/(√3U_ном соsφ η ),

где‒ ∑ Р_ном суммарная номинальная мощность всех электропотребителей.

Для электроустановок, не имеющих пускового тока номинальный ток I_ном , А, определяется по формуле

I_расч = I_ном = Р_ном/(√3U_ном соsφ ),

,

Для трансформаторов номинальный ток I_Н, А, определяется по формуле

I_расч = I_ном = S_{ном. тр} √3U_ном ,

где S_{ном. тр} ‒ номинальная мощность трансформатора, кВА.

Номинальный ток наиболее мощного электродвигателя

По условию I_дл ≥ I_paсч выбираем сечение и марку проводника.

Для установок с одним электродвигателем максимальный расчетный ток определяется с учетом пускового тока

I_пуск = ( 5….7 ) I_ном,

Для электроустановок многодвигательного привода максимальный расчетный ток определяется пуска наиболее мощного электродвигателя

I_расч= I_пуск+ (∑I_n - I_ном.м ),

где I_пуск‒ пусковой ток наиболее мощного электродвигателя, А,

I_ном.м‒ номинальный ток наиболее мощного электродвигателя.

Марка и сечение магистрального кабеля магистральный определяется по условию

I_доп> I_расч ,

I_доп

= К_п1 К_п I_расп,

где I_д‒ допустимый ток кабеля с учетом поправочных коэффициентов ,А;

К_п1‒ поправочный коэффициент на температуру земли, табл. П.4.6,. Если температура не задана значит К_п1 =1 ;

К_п = поправочный коэффициент на количество работающих кабелей и способа их прокладки (табл.П.4.6‒ П.4.7).

Пример. Согласно рис. 6.1 произвести выбор линии электропередач 6- 10 кВ. Число часов максимума использования нагрузки Т_мах= 4500 час на участке 0‒ 1 линия воздушная , а участке 1‒ 2 и кабельная.

Рис.6.1. Расчетная схема для выбора ЛЭП

1. Определяем токи нагрузки на отдельных участках сети:

а) на участке 1‒ 3

I_{расч 1}= Р_ном/(√3U_ном соsφ η )= 250/(1,73∙6,0∙0,9∙0,85 ) = 31,48 А.

б) на участке 1‒ 2

I_{расч 2} = S_{ном. тр} √3U_ном =400/(1,73∙6,0)= 38,5 А

в) на участке 0‒ 1

I_расч = I_{расч 2} + I_{расч 2} = 31,48+38,5 =69,98 А

По табл.П. на участке 1‒ 3 и 0‒ 2 выбираем кабель типа ААБ-3х6, а

на участке 0‒ 1 провод марки А-16.

2.Выбираем сечение по экономической плотности тока:

а) на участке 1‒ 3 для кабеля ААБ по табл.П.4.4 j_эк=1,2

=31,4/1,2=28,4 А.

Выбираем кабель ААБ-3х6.

б) Аналогично выбираем кабель для участка 1‒ 2.

= 38,5/1,2=32,0

Выбираем кабель ААБ-3х6.

в) на участке 0‒ 1 для воздушной ЛЭП j_эк=1.

3.По механической прочности согласно табл.П.4.5 для второго класса окончательно принимаем провод марки А-35.

4. Проверяем кабель по термической устойчивости6

а) на участке 1‒ 2

= 7,5√ 0,75/95 = 0,06мм²

б) на участке 1‒ 3

= 6,95√ 0,75/95 = 0,06 мм²

5. Проверяем сеть на потерю напряжения:

а) на участке 1‒ 3

=1,73∙5∙38,5∙0,5(5,17∙0,9 +0,42)/6,0=0,28%

б) на участке 1‒ 2

∆U₂% =1,73∙31,48∙0,25(5,17∙0,9 +0,42)/6,0=0,11%

в) на участке 0‒ 1

∆U₁% =1,73∙(31,48+38,5)∙1,2(0,885∙0,9 +0,366∙0,42)/6= 0,35.

Суммарная потеря напряжения на участке 0‒3 ∆U_∑%=∆U₁+∆U₃=0,28+0,35=0,63

Суммарная потеря напряжения на участке 0‒2 ∆U_∑%=∆U₁+∆U₂=0,28+0,11=0,39.

Так как суммарная потеря напряжения составляет меньше допустимых 10%, следовательно выбор проводников произведен правильно.