Выбор номинального напряжения сети

При проектировании развития электрической сети одновременно с разработкой ее конфигурации решается вопрос о выборе ее номинального напряжения. Шкала номинальных напряжений и сложившаяся практика ее использования в Республике Беларусь рассмотрена в разделе 2.3.1.

Номинальное напряжение электрической сети существенно влияет на ее технико-экономические показатели. При бóльшем номинальном напряжении возможна передача мощности на бóльшие расстояния с меньшими потерями. Пропускная способность электропередачи при переходе на следующую ступень номинального напряжения увеличивается в несколько раз. С другой стороны, с повышением номинального напряжения существенно возрастают капитальные вложения в оборудование и сооружения электросетей.

При выборе номинального напряжения сети учитываются следующие общие рекомендации:

– напряжения 6...10 кВ используются для промышленных, городских и сельскохозяйственных распределительных сетей; наибольшее распространение для таких сетей получило напряжение 10 кВ; применение напряжения 6 кВ для новых объектов не рекомендуется, но может использоваться при реконструкции существующей электрической сети при наличии в ней высоковольтных двигателей на такое напряжение;

– в настоящее время в связи с ростом нагрузок коммунально-бытового сектора имеется тенденция к повышению напряжения распределительных сетей в крупных городах до 20 кВ;

– напряжение 35 кВ широко используется для создания центров питания сельскохозяйственных распределительных сетей 10 кВ; в связи с ростом мощностей сельских потребителей для этих целей начинает применяться напряжение 110 кВ.

– напряжения 110…220 кВ применяется для создания районных распределительных сетей и для внешнего электроснабжения крупных и средних промышленных предприятий;

– напряжения 330 кВ и выше используются для выдачи мощности крупными электростанциями и для формирования системообразующей сети единой ЭЭС.

Номинальное напряжение линии электропередачи является, главным образом, функцией двух параметров: мощности Р, передаваемой по линии, и расстояния, на которое эта мощность передается, т.е. длины линии l. Для выбора номинального напряжения линии в основном используются эмпирические формулы.

Формула Стилла:

кВ,

где Р имеет размерность кВт, а l – км, рекомендуется к использованию при значениях Р £ 60 МВти l £ 250 км.

Формула Залесского:

кВ,

где Р имеет размерность кВт, а l – км, рекомендуется к использованию при значениях Р ³ 60 МВти l £ 1000 км.

Формула Илларионова:

кВ,

где Р имеет размерность МВт, а l – км, рекомендуется к использованию для всех возможных значений Р и l. Эта формула принципиально правильно отражает необходимость выбора более высоких напряжений с увеличением протяженности линии.

Также для выбора номинального напряжения линии электропередачи можно пользоваться данными табл. 3 (см. раздел 2.3.1).

Выбор номинальных напряжений электрической сети, состоящей из нескольких линий, является в общем случае задачей технико-экономического сравнения различных вариантов. Здесь, как правило, необходимо учитывать затраты не только на линии электропередачи, но и на подстанции. Поясним это на простом примере. Пусть проектируется электрическая сеть, состоящая из двух участков длиной l₁ и l₂ (рис. 59–а). Предварительная оценка номинального напряжения показала, что для головного участка следует принять напряжение 220 кВ, а для второго участка 110 кВ. В этом случае необходимо сравнить два варианта. В первом варианте (рис. 59–б) вся сеть выполняется на напряжение 220 кВ. Во втором варианте (рис. 59–в) головной участок сети выполняется на напряжении 220 кВ, а второй участок – на напряжении 110 кВ.

Во втором варианте (см. рис. 59–в) линия W₂ напряжением 110 кВ и подстанция 110/10 кВ с трансформатором Т будут дешевле, чем линия W₂ напряжением 220 кВ и подстанции 220/10 кВ с трансформатором Т₂ первого варианта (см. рис. 59–б). Однако подстанция 220/110/10 кВ с автотрансформатором АТ второго варианта будет дороже, чем подстанции 220/10 кВ с трансформатором Т₁ первого варианта.

Рис. 59

а)

б)

в)

Участки кольцевой сети рекомендуется выполнять на одно номинальное напряжение.

Окончательный выбор напряжения сети определится в результате сравнения этих вариантов по затратам. Если затраты отличаются менее чем на 5% предпочтение следует отдать варианту с более высоким номинальным напряжением [2, 10].