Расчет воздушных и кабельных линий электропередач

При расчёте воздушных и кабельных линий определяют:

S_н – номинально допустимое сечение по нагреву, S_эк – допустимое сечение по экономической плотности тока, S_т.с. – минимально допустимое сечение по термической устойчивости к токам КЗ, S_ΔU – минимальное допустимое сечение по потерям напряжения, S_м – допустимое сечение по механической прочности.

1) Выбор сечения жил кабеля и проводов ЛЭП по нагреву.

Для выбора сечений жил кабеля и проводов ВЛ по нагреву определяют расчётный ток, А:

 

, (2.1)

 

где S_р–мощность трансформатора или максимального приёмника, кВА;

U_н – номинальное напряжение, кВ.

...

 

Зная величину расчётного тока, по таблице выбирают стандартное сечение, соответствующее большему ближайшему току, в зависимости от величины напряжения.

Для ВЛЭП с ОРУ-110 кВ: S_р = 40000 кВА, U_н = 110 кВ:

А.

по таблице справочника выбираем провода типа АС-95, длительно-допустимым током А.

Для КЛ: S_р = 2000 кВт – мощность наибольшего приёмника питательного насоса. U_н = 6 кВ, cos φ = 0,9:

 

А.

по таблице выбираем кабель типа АСБ – 3×95, длительно-допустимым током А.

2) Выбор сечения жил кабеля и проводов ЛЭП по экономической плотности.

Сечение, выбранное по нагреву, проверяют по экономической плотности тока. Сечение по экономической плотности тока, мм²:

 

, (2.2)

 

где I_р – максимальный расчётный ток, А;

j_эк = 1,4 – экономическая плотность тока, А/мм².

Для ВЛЭП-110 кВ: I_р = 210 А:

 

мм²

 

Сечение выбранное по пункту (2.18) нам не подходит. Выбираем ближайшее большое сечение АС–150, длительно-допустимым током А.

Для КЛ: I_р = 213,8 А:

мм² .

 

Выбранное по пункту (2.18) сечение нам не подходит, условие не выполняется. Выбираем ближайшее большее сечение АСБ - 3´185, длительно-допустимым током А.

3) Расчёт сети по потерям напряжения.

Выбор сечений жил кабелей и проводов по потере напряжения необходим для проверки обеспечения стабильности у приёмников электрической энергии, поддерживания нормированных уровней напряжения имеет большое значение для нормальной работы электрооборудования предприятий. Отклонение напряжения в ту или иную сторону наносит значительный ущерб.

ГОСТ-1309-67 на нормы качества электрической энергии допускает следующие отклонения напряжения на зажимах электродвигателей и личных электроприёмников:

- на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления в пределах от -5 до +10% номинального;

- на зажимах остальных приемников электрической энергии допускается отклонение напряжения в пределах ±5% номинального.

При номинальном напряжении двигателя 6 кВ отклонение в 5% составит 300 В, отклонение в +10% составит 600 В.

Выбранное сечение (мм²) проводов или жил кабелей с учётом допустимых отклонений напряжения между источником тока и электроприёмником проверяют по формуле:

 

, мм², (2.3)

 

где I_р – расчётный ток электроприёмника, А;

l – длина воздушной или кабельной ЛЭП, м;

cos φ – коэффициент мощности электроприемника;

γ – удельная проводимость проводника, м/(Ом · мм²);

ΔU – допустимое значение потери напряжения, В.

При температуре +20˚C для меди γ = 53 м/(Ом · мм²), для алюминия γ = 32 м/(Ом · мм²);

Для ВЛ: I_р = 210 А, l = 2800 м, cos φ = 0,75, γ = 32 м/(Ом · мм²):

 

мм² .

 

Выбранный провод АС-150 по потерям напряжения проходит т. к. 150 мм²≥ 49 мм².

Для КЛ: I_р = 213,8 А, l = 100 м, cos φ = 0,9, ΔU₆ = 300 В, γ = 32 м/(Ом · мм²)

мм² .

 

Выбранный кабель АСБ-3х185 по потерям напряжения проходит т. к. 185 мм² ≥ 3,47 мм².

4) Выбор сечения жил кабелей по условию термической стойкости к току КЗ.

Выбранное сечение кабелей напряжением свыше 1 кВ проверяется на термическую стойкость к току КЗ по выражению:

, мм², (2.4)

 

где I_∞ - установившийся ток КЗ, кА;

t_п – приведенное время протекания КЗ;

α- расчетный коэффициент, определяемый ограничением допустимой температуры нагрева и материалом жил кабеля, для кабеля с медными жилами α = 7, с алюминиевыми жилами α = 12;

t_п – приведённое время, принимаем соответственно времени срабатывания защиты (t_п = 0,2 с).

Для КЛ: I_∞ = 12,5 кА:

мм²

Выбранный кабель АСБ-3х185 по термической устойчивости проходит т. к. 185 мм² ≥ 67,1 мм².

5) Расчёт проводов на механическую прочность.

По условиям механической прочности на воздушных ЛЭП напряжением до 35 кВ минимальным сечением являются: 16 мм² для сталеалюминевых, 25 мм² для алюминиевых проводов.При напряжение свыше 35 кВ допускается применять многопроволочные провода с минимальным сечением: 35 мм²для алюминиевых; 25 мм² для сталеалюминевых и стальных проводов.Кабельные ЛЭП на механическую прочность не проверяются. Выбранные сечения ВЛЭП проходят по механической прочности. Результаты расчета внесены в таблицу 2.1.

 

 

Расчет шинопроводов.

Шинопровод расчитывается на термическую стойкость, динамическую стойкость шин, разрушающую стойкость излятораторов. Выбирается сечение шин в зависимости от расчетной нагрузки всех потребителей запитанных от него с запасом по мощности в соответствии с правилами ПУЭ. Номинальный ток шинопровода рассчитывается по следующей формуле:

где:
I_В — номинальный ток шинопровода, А
P_inst — установленная мощность, Вт
Α — коэффициент разновременности
β — коэффициент использования
d — коэффициент питания
　d=1 — если питание подается с одной стороны
　d=0,5 — если питание подается с двух сторон или из центра
U_e — номинальное напряжения, В
cosφ — коэффициент мощности

Выбор шинопроводов несложен и основан на данных, предоставленных изготовителем. Методы монтажа, выбор изоляционных материалов и поправочные коэффициенты для групп цепей не являются при этом определяющими параметрами.

Площадь поперечного сечения для любой модели определяется изготовителем на основе следующих параметров:

§ Номинальный ток.

§ Температура окружающего воздуха 35 °C.

§ 3 нагруженные шины.

 

Номинальный ток

Номинальный ток рассчитывается с учетом следующих факторов:

§ Схема расположения (компоновка),

§ Ток, потребляемый различными ЭП, питаемыми от шинопровода.