Выбор сечения проводов и кабелей

По каждому из вариантов схемы электроснабжения необходи­мо определить и выбрать сечение линий электропередачи:

• по экономической плотности тока нагрузки нормального
режима (s₄);

• по допустимой плотности тока аварийного режима на на­
грев (s₃);

• по термическому действию токов короткого замыкания (s₂);

• по допустимой потери напряжения (s₁).

Выбор целесообразного сечения проводов по экономической плотности тока позволяет унифицировать расчеты и избежать допол-

здесь S - полная мощность переменного трехфазного тока. кВА;

U_ф - фазное напряжение электрической сети, В.

Величина сечения, полученного в результате расчетов по экономической плотности тока, округляется до ближайшего большего стандартного значения. При этом следует помнить, что по условиям короны для ВЛ минимально допустимым сечением ЛЭП 110 кВ - 70 мм², ЛЭП 220 кВ - 240 мм^:.

При выборе сечения проводов (кабелей) необходимо учиты­вать и другие ограничения. В частности, при проектировании лю­бых сетей необходимо делать проверку выбранного сечения про­водников по условию нагрева или пропускной способности линий. При этом рассматривается режим, в котором по проектируемой ли­нии протекает наибольший ток, т. е. при аварийном режиме.

Проверка пропускной способности линий при аварийном ре­жиме работы, когда предполагается, что одна из двух линий вышла из строя, требует проверки сечения оставшейся в работе линии по условию нагрева. Допустимая токовая нагрузка на провода (кабели) определяется из соотношения

где I _{н д} - допустимая длительная токовая нагрузка при нормальных условиях прокладки;

К_п - поправочный коэффициент, учитывающий изменения ус­ловий прокладки и равный произведению коэффициентов:

учитывающих фактическую температуру окружающей среды, чис­ло кабелей, проложенных совместно, фактическую величину удельного электрического сопротивления почвы, прокладку кабе­лей в блоках, увеличение нагрузки в аварийном режиме и отклоне­ние напряжения от номинального значения.

Наибольшая допустимая токовая нагрузка на голые провода обеспечивает их нагрев до 70°С, а кабелей до 65°С. Следовательно, расчетный ток нагрузки должен быть меньше допустимого для вы­бранного сечения по условиям нагрева

где s₃ - сечение проводов (кабелей) по допустимому нагреву, мм².

Проверке на термическую стойкость проводников при корот­ких замыканиях подлежат кабельные линии, сборные шины и ши-нопроводы. По данному условию не проверяются воздушные ли­нии, а также кабельные линии, защищенные плавкими предохрани­телями. Сечение проводника по термическому действию тока ко­роткого замыкания

и, следовательно, s₂ ≥ s₃ ≥ s₄

где I_∞ - установившийся ток короткого замыкания (к.з.), А;

t_ф - фиктивное время, определяемое временем установки защитных аппаратов и коэффициентом затухания;

с - коэффициент, учитывающий материал кабелей (шинопро-водов).

Другим ограничением является обеспечение необходимого уровня напряжения у потребителей. В этом случае проверяют сече­ние проводников по допустимой потере напряжения. Потеря напря­жения Л/У представляет собой разность между напряжением в начале и конце ЛЭП при неизменной величине расчетного тока и сечении проводов, равном выбранному по экономической плотности тока. Потеря напряжения определяется из векторной диаграммы ЛЭП:

При трехфазной нагрузке потери напряжения в процентах от номинального значения (U_ном) и с использованием удельных значе­ний активных (r) и реактивных (х) сопротивлений линии:

Для множества нагрузок с одинаковым коэффициентом мощ­ности и одинаковым сечением всех участков линии потери напря­жения составят

где R, X- активное и реактивное сопротивления ЛЭП, Ом (Ом/км);

l_i, L - длина i-го участка и всей ЛЭП, км;

Р_i - активная нагрузка i-го участка ЛЭП, кВт.

При заданном значении допустимых потерь напряжения Д£Уд и пренебрежительно малом значении реактивного сопротивления ли­нии требуемое сечение определяется по формуле

где А - коэффициент, зависящий от принятых единиц измерения;

М_а = ∑ Р_i l_i - сумма моментов активных нагрузок ЛЭП, кВт/м.

Окончательный выбор сечения проводов (кабелей) произво­дится из условия

Провода ВЛ подвергаются воздействию ветра и гололеда. Эти нагрузки определяют механические напряжения в проводах. По­этому выбранные сечение и марка проводов для ВЛ подвергается механическому расчету, который позволяет выявить:

• механические нагрузки, действующие на провода, опоры и
оснастку (штыри, изоляторы);

• стрелы провеса проводов и необходимые расстояния до зем-­
ли и инженерных сооружений;

• расчетные напряжения в материале проводов и сравнить их
с допустимыми.

Расчет проводов ВЛ на прочность является заключительным в определении их допустимого сечения.