Вопрос 3.Практическое занятие: Расчет электрических сетей по экономической плотности тока

 

Инструкция по практическому занятию

Цель занятия.

Научиться выбирать наиболее экономичные и надежные кабельные и воздушные линии, проверять выбранные сечения на нагрев и потерю напряжения, рассчитывать потери мощности и электроэнергии, делать сравнительный анализ и соответствующие выводы.

Содержание отчета:

1.Титульный лист; 2.Цель работы; 3.Исходные данные; 4.Расчетная схема 5. Расчет; 6.Выводы

 

Программа работы

1.Изучить теоретические сведения по теме.

2.Записать исходные данные.

3. Произвести расчет

4.Сделать вывод о проделанной работе

5.Ответить устно на контрольные вопросы

6. Составить отчет о работе

Исходные данные

Произвести расчет высоковольтных питающих линий по экономической плотности тока. Выбрать марку, способ прокладки, количество цепей. Выбор сечения обосновать технико- экономическим сравнением вариантов. Исходные данные для расчета взять из таблицы 4.1 и рис.4.1 Длина питающей воздушной линии принимается равной (5-8) км, кабельных линий (50-200)м.

При выборе необходимо рассмотреть вопрос применения самонесущих проводов марки СИП.

Таблица 4.1. Технические показатели для расчета

Вариант	Питающая ВЛ	Кабельные линии
к электродвигателю 1,3	к электродвигателю 2,4
расчетная нагрузка, Sр КВА	напряжение линии, Uвн	номинальная мощность, Рн, кВТ	напряжение, Uнд	К.п.д ηн %	соsφн	номинальная мощность, Рн, кВТ	напряжение, Uнд	К.п.д ηн %	соsφн
						0,9				0,84
						0,91				0,86
						0,92				0,88
						0,93				0,78
					94,5	0,94				0,86
					93,5	0,9				0,84
					92,5	0,91				0,85
					91,5	0,92			88,5	0,94
						0,93			86,5	0,93
						0,94			87,5	0,94
						0,93			88,8	0,9
						0,94			85,3	0,91
					95,5	0,9			84,4	0,92
						0,80			81,3	0,93
						0,9				0,94
						0,88				0,9
						0,78				0,91
						0,86			88,8	0,94
					88,5	0,84			85,3	0,93
					86,5	0,85			84,4	0,94
					87,5	0,83			81,3	0,9
					88,8	0,82				0,80
					85,3	0,84			95,5	0,9
					84,4	0,86				0,86
					81,3	0,9				0,84

Порядок расчета

4.1.Определяем расчетные значения токов линий, А:

-воздушной и питающей линии

, (4.1)

 

-кабельной, для питания электродвигателя

, (4.2)

где S_р -расчетная электрическая нагрузка линии; U_н- номинальное напряжение питающей линии; U_нд, cosj_н,h_н,Р_н -номинальные параметры, электродвигателя

4.2.Определяем расчетное сечение по формуле, мм²:

, (4.3)

где jэ -экономическая плотность тока, определяемая согласно ПУЭ или по таблице 4.2

4.3. Для каждой линии по Sэ выбираем два варианта сечений: первый вариант- ближайшее большее; второй вариант- ближайшее меньшее (табл.4.4.).При этом необходимо учитывать минимальное сечение проводов по условиям снижения потерь мощности на коронирование и по условиям механической прочности:для ВЛ напряжением: 6-10 кВ минимальное сечение по условия снижения потерь на корону не может быть менее 25 мм²; напряжением 35 кВ не менее 35 мм²; напряжением 110 кВ не менее 70 мм²; напряжение 220 кВ не менее 120мм². Выбранные сечения заносим в таблицу 4.3. Дальнейший расчет ведем в таблице 4.3

 

Таблица 4.2.Значения экономической плотности тока, А/мм²

проводники	Экономическая плотность тока при Т=5000 час и более, А/мм^2
Неизолированные провода и шины алюминиевые
Кабели с бумажной изоляцией: Алюминиевые Медные	1,2
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией: Алюминиевые Медные	1,6 1,7

 

Таблица 4.3. Расчет сечений питающих линий

№	Определяемые величины	Формулы	ВЛ	КЛ1,3	КЛ2,4
Вариант 1	Вариант 2	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 1	Вариант 2
1.	Стандартное сечение, мм^2	Scт -, табл.4.4
2.	Допустимый ток, А	Iдоп -, табл.4.4
3.	Индуктивное удельное сопротивление линии, Ом/км	х0 - табл.4.4
4.	Активное удельное сопротивление линии, Ом/км	r0=1000/(gSст), g -удельная проводимость проводов, g =32 м/Ом∙м^2- для алюминия g = 53 м/Ом∙м^2 -для меди
5.	Стоимость одного км линии, (тыс.руб.)/км	Kуд -(4, стр. 510 )
6.	Длина линии, км	l- из исходных данных
7.	Коэффициент загрузки линии
8.	Потери мощности при действительной нагрузке, кВт/км
	Потери электрической энергии, (кВт∙ ч)/(год∙ км)	, где Т- число часов использования максимума Т=5000час (16)
	Стоимость потерь электроэнергии (тыс. руб.)/год	, где соп- стоимость 1кВт∙ ч электроэнергии в тыс. руб.
	Капитальные вложения на сооружения линии, (тыс. руб.)/км	К = Куд l
	Ежегодные амортизационные отчисления, (тыс. руб.)/год	Са = К kа, где kа -коэффициент амортизационных отчислений: kа= 0,04 для ВЛ с железобетонными опорами; kа = 0,045 для КЛ
	Годовые эксплутационные расходы, (тыс. руб.)/год	Сэ = Сп +Са
	Годовые приведенные затраты (тыс. руб.)/год	З = Сэ + 0,12 К
	Потери напряжения, В
	Потери напряжения, %	100%
	Температура нагрева кабеля (для воздушных линий не рассчитывать) ° С	t0=15°С- для земли, t0=25°С- для воздуха, tдоп =(60-70)°С (1, стр.44)

4.4. Делаем вывод об окончательном выборе сечений и краткую характеристику линий: из двух проанализированных вариантов сечений выбираем 1 экономически выгодный. Экономически выгодным является сечение с наименьшими годовыми приведенными затратами, с потерями напряжения меньше 5% от номинального напряжения, с допустимой температурой нагрева. В выводе необходимо указать, марку провода, кабеля, материал проводника, сечение линии (воспользуйтесь таблицей 4.5 и рекомендациями)

Таблица 4.4.Технические данные воздушных и кабельных линий

Стандартное сечение, Sст, мм^2	Допустимый ток, Iдоп , А (воздушные лини, АС)	Допустимый ток, Iдоп А (кабельных линий, АА)	Удельные индуктивные сопротивления, ом/км (х0)
10 кВ	6 кВ	Воздушные линии	Кабельные линии
(6-10)кВ	(110-35) кВ	6 кВ	10 кВ
				0,41	-	0,1	0,11
				0,41	-	0,1	0,11
				0,41	-	0,1	0,11
				0,38	0,42	0,08	0,09
				0,38	0,42	0,08	0,09
				0,38	0,42	0,08	0,09
				0,35	0,4	0,08	0,08
				0,35	0,4	0,08	0,08
				0, 35	0,4	0,08	0,08
				0, 35	0,4	0, 08	0, 08

 

Таблица 4.5. Рекомендации по применению проводов воздушных линий.

Марка провода	Конструкция провода	Преимущественная область применения
М	Провод, состоящий из одной или скрученный из нескольких медных проволок	В атмосфере воздуха типов II и III на суше и море всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ
А	Провод, скрученный из алюминиевых проволок	В атмосфере воздуха типов I и II при условии содержания в атмосфере сернистого газа не более 150 мг/м^2 · сут (1,5 мг/м^3) на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ, кроме ТВ и ТС
АКП	Провод марки А, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости	На побережьях морей, соленых озер, в промышленных районах и районах засолоненных песков, а также в прилегающих к ним районах с атмосферой воздуха типов II и III на суше и море всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ
АС	Провод, состоящий из стального сердечника и алюминиевых проволок	В атмосфере воздуха типов I и II при условии содержания в атмосфере сернистого газа не более 150 мг/м^2 · сут (1,5 мг/м^3) на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ, кроме ТС и ТВ
АСКС	Провод марки АС, но межпроволочное пространство стального сердечника, включая его наружную поверхность, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости	На побережьях морей, соленых озер в промышленных районах и районах засолоненных песков, а также в прилегающих к ним районах с атмосферой воздуха типов II и III при условии содержания в атмосфере сернистого газа не более 150 мг/м^2 · сут (1,5 мг/м^3) и хлористых солей не более 200 мг/м^2 × сут на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ, кроме ТВ
АН	Провод, скрученный из проволок нетермообработанного алюминиевого сплава марки АВЕ	В атмосфере воздуха типов I и II при условии содержания сернистого газа не более 150 мг/м^2 · сут (1,5 мг/м^3) на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ, кроме ТВ и ТС
АЖ	Провод, скрученный из проволок термообработанного алюминиевого сплава марки АВЕ	В атмосфере воздуха типов I и II при условии содержания в атмосфере сернистого газа не более 150 мг/м^2 · сут (1,5 мг/м^3) на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ, кроме ТВ и ТС
АЖКП	Провод марки АЖ, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости	На побережьях морей, соленых озер, в промышленных районах и районах засолоненных песков, а также в прилегающих к ним районах с атмосферой воздуха типов II и III на суше и море всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150 исполнения УХЛ

Лист с заданием 4. «Проверка степени усвоения изученной информации»

Ответьте на вопросы:

1.Современное состояние ВЛ и КЛ.

2.Назначение ВЛ и КЛ

3.Алгоритм расчета высоковольтных питающих линий

4.Как сделать вывод о выборе сечений?

Список абривиатур

ВЛ- воздушная линия электропередач

КЛ - кабельная линия

ПУЭ- правила устройства электроустановок

СИП -провод самонесущий изолированны

Терминологический словарь

Плотность тока -одна из основных характеристик электрического тока: равна электрическому заряду, переносимому в 1 с через единичную площадку, перпендикулярную направлению тока.

 

Домашнее задание

Составить отчет о проделанной работе

Литература: Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов.-М.: «Мастерство», глава 16