Стартовая >> Оборудование >> Подстанции >> Выбор площади сечения токопроводов

Выбор площади сечения токопроводов

Площадь сечения токопроводов напряжением 6—10 кВ определяют по экономичной плотности тока и по нагреву в нормальном и послеаварийном режимах. При выборе площади сечения проводников (кабели, воздушные линии) по экономичной плотности тока используют усредненные значения экономичной плотности тока, с дифференциацией по годовому числу часов использования максимума нагрузки (Тм) и средней стоимостью потерь электроэнергии. Выбор площади сечения токопроводов длительно работающих при максимальной нагрузке производят на основе технико-экономических расчетов, учитывающих как действительное число часов использования максимума нагрузки, так и стоимость электроэнергии в конкретной энергосистеме.
Критерием экономичности являются приведенные затраты, определяемые по формуле (1), где U9 = mAP; т — стоимость 1 кВт потерь в год, тыс. р.(кВт год), принимаемая по кривым на рис. 1; ДР — 6RU2p 103 — потери в двух цепях токопроводов, кВт; R = = k д R0— активное сопротивление фазы токопровода переменному току, Ом/км; /гд — полный коэффициент добавочных потерь, учитывающий увеличение сопротивления проводника за счет поверхностного эффекта, эффекта близости, явления переноса мощности между фазами, потерь в окружающих металлоконструкциях; R0 — активнее сопротивление фазы токопровода постоянному току, Ом/км; I — длина токопровода, км; /р — расчетный ток токопровода в нормальном режиме, А.
С ростом площади сечения токопровода увеличиваются капитальные вложения, но уменьшаются потери. При оптимальной электрической нагрузке приведенные затраты на 1 км двухцепного токопровода на два смежных сечения будут равны.
Приравняв приведенные затраты двух смежных сечений токопровода по формуле (1), получим выражение для экономичного тока, при превышении которого целесообразно перейти на большую площадь сечения: EKt-{-Иэ1 —Е1\.г-{-Иэ2_ Откуда, учитывая, что R —
kjy , где F — площадь сечения фазы токопровода, мм, получим:

где а — (К2 — Кг) / (F2 — F1) — дополнительные капитальные вложения на 1 мм2 дополнительного сечения токопровода по табл. 1 и 2; Р = Ро
Учитывая, что экономическая плотность токагде
среднегеометрическое значение двух сравниваемых площадей

сечений

пц— коэффициент, учитывающий темпы роста нагрузки.

Параметр

Диаметр, мм

140

210

250

Площадь сечения трубы, мм2

4080

6200

7500

Плотность тока при предельной нагрузке, А/мм2

1,15

1,14

1,12

Ток, А:

 

 

 

допустимый но нагреву расчетный (при экономической плотности тока /эк = 0,7 А/мм2)

4700
2850

7100
4350

8400
5250

Сопротивление, Ом/км:
активное (при t° — 70 °С)

 

 

7,5Ы0-з

*„=1,45

13,85.10-3

9,07-10-з

*„= 1,05

10,03-10-3

6,57-10-3

5,44-10-з

индуктивное

0,164

0,143

0,133

Масса трубы одной фазы, т/км

11,06

16,8

20,33

Стоимость *, тыс. р., в том числе электрической части

220

265

300

152

190

202

(стоимость трубы) строительной части

60
68

93
75

111
98

Передаваемая по двум цепям мощность, мВ . А при экономической плотности тока и напряжении 6,3 кВ

62

95

114

10,5 кВ

103

158

190

Стоимость, тыс. руб., передачи 1 МВ • А мощности при напряжении 6,3 кВ

3,55

2,8

2,63

10,5 кВ

2,15

1,7

1,6

* Со стоимостью молние- и химзащиты.
Примечания: 1. Стоимость токопроводов принята Д : и усредненных условий (количества углов, переходов и т. д.).
2. /Ч, коэффициент дополнительных потерь зависящий от поверхностного эффекта и эффекта близости.
В реальных условиях рост нагрузок промышленных предприятий до выхода на проектную мощность происходит в течение 5—10 лет. Поэтому приведенные затраты для мощных токопроводов, сооружаемых сразу на полную нагрузку, следует рассчитывать с учетом фактора времени в росте нагрузок по годам, так как в противном случае можно необоснованно завысить площадь сечения токопровода.
Приведенные затраты с учетом роста нагрузок по годам в течение периода Т и единовременного производства капиталовложений в строительство токопровода определяют из выражения (7).
Если считать рост нагрузок равномерным по годам, то Зт = ЕК + +/л4 U3. Экономичные плотности тока при учете фактора времени в росте нагрузок могут быть увеличены на 15—20 %. Учет фактора времени и соответствующее повышение экономичной плотности тока в ряде случаев приводит к выбору сечения токопровода на ступень ниже и, следовательно, к экономии капитальных затрат.

Технико-экономические показатели гибкого токопровода

Параметр

Фазы, состоящие из проводов

4ХА-600

6хА-600

8хА-600

10хА-600

Площадь сечения проводов в фазе, мм****

2416

3624

4832

6040

Ток, А;
допустимый по нагреву

4080

6120

8160

10200

расчетный (при экономической плотности тока /эк — 0,75 А/мм2)

1800

2700

3600

4500

Сопротивление, Ом/км активное

13,7-10-***

9,1-10-**

6,8-10-3

5,5-10-“

индуктивное

0,146

0,131

0,126

0,12

Масса проводника одной фазы, т/км

6,64
118

9,95

13,3

16,6

Стоимость*, тыс. р..

162

210

253

в том числе электрической части

68,7

104,7

141

174,4

строительной части

49,3

57,3

69

78,6

Стоимость, тыс. руб., передачи 1 МВ-А мощности при напряжении:
6,3 кВ

3

2,75

2,67

2,58

10,5 кВ

1,8

1,65

1.6

1,55

Передаваемая по двум цепям мощность, МВ-А, при экономической плотности тока и напряжении;
6,3 кВ

39

59

78,5

98

10,5 кВ

65,5

98

130,5

163

* Со стоимостью молниезащиты.
**где т — стоимость 1 кВт годовых потерь, р./ (кВт • год); Ку— приведенная стоимость 1 кг шин, р./кг, определяется по общей стоимости токопровода (поскольку электрическая и строительная части зависят от сечения шин) как отношение капиталовложений к массе шин, т. е. Ку = KlG— K/(yF)', К — капитальные затраты на 1 км двухцепного токопровода; у — плотность материала, кг/м3; F — площадь сечения шин, м2; G — суммарная масса всех шести шин двухцепного токопровода, кг; I — длина токопровода, км; I — ток. A; R = p/F — сопротивление шины длиной 1 м.

***в ряде случаев приводит к выбору сечения токопровода на ступень ниже

****Плотность тока при предельной нагрузке составляет 1,7 А /мм2.

Метод определения экономичной плотности тока путем попарного сравнения двух или нескольких заранее выбранных площадей сечений может выявить наиболее экономичный вариант, но не самый экономичный, так как в сравнении участвуют не собственно капиталовложения, а их разница. Более правильным поэтому является метод, основанный на определении максимума функции приведенных затрат.
Уравнение приведенных затрат для двухцепного токопровода имеет вид, р.:


Площадь сечения токопровода по нагреву (по длительно допустимому току) выбирают для послеаварийного режима, т. е. при выходе из строя одной цепи токопровода и передаче по второй цепи всей нагрузки (для ответственных потребителей I категории), или части нагрузки (для потребителей II и 111 категорий). В соответствии с ПУЭ допустимые длительные токовые нагрузки на голые провода и шины принимаются из расчета допустимой температуры нагрева 70 °С при температуре воздуха 25 °С. Ограничение температуры нагрева до 70 °С обусловлено свойствами соединительных контактов, нагрев которых свыше этой температуры приводит к интенсивной коррозии и возрастанию переходных сопротивлений и ослаблению контактов при последующем охлаждении. Так как токоведущие части жестких токопроводов из трубчатых проводников контактных соединений не имеют, только сварные, то допустимую температуру их нагрева можно повысить до 90 °С, в результате чего пропускная способность токопровода в этом режиме увеличится примерно на 20 %, как показано в табл 3. Допустимый ток определяют по установившемуся перегреву проводника при допустимой температуре путем сопоставления выделяемого в проводнике тепла (PR) с удаляемым теплом за счет конвекции и лучеиспускания.
Для трубчатых токопроводов при определении сопротивления проводника переменному току, значения которого приведены в табл. 2, принято R — kRo.
Допустимые нагрузки по нагреву трубчатых токопроводов


Параметр

Трубы алюминиевые марки А ДО, мм

Трубы из сплава АД31Т1, мм

 

100

140

210

250

100

140

210

250

Площадь поверхности трубы длиной 1 м, м3

0,314

0,44

0,66

0,785

0,314

0,44

0,66

0,785

Сопротивление постоянному току /?с10~6. Ом» при 0, °С,
20

1,93

0,71

0,468

0,387

2,168

0.796

0,524

0,432

70

2,32

0,85

0*563

0,465

2,61

0,-955

0,626

0,518

90

2,47

0,91

0,6

0,496

2,78

1*019

0,67

0,662

Допустимый ток, А, при солнечной радиации и температуре нагрева, °С 70

2640

5000

7500

8900

2450

4 700

7100

8400

90

3200

6100

9100

11000

3000

5800

8700

10400

Допустимый ток, А# без учета солнечной радиации при 0—70 °С

2800

5400

8000

9600

2640

5100

7630

9150

Допустимую нагрузку для одного провода марки А-600 гибкого токопровода при указанных расчетных условиях принимают равной 1000 А. При малом диаметре расщепления проводов (до 250 мм) допустимая нагрузка снижается за счет взаимного подогрева проводов в пучке и ухудшении условий охлаждения.

 
« Выбор оперативного тока подстанции   Выбор схемы подстанций промышленных предприятий на 35-330кВ »
электрические сети