Эффективность замены сечений проводов воздушной линии
В процессе эксплуатации электрической сети возникает проблема снижения потерь энергии в линиях электропередачи. Одним из путей решения указанной проблемы служит замена сечения проводов воздушной линии, особенно на ее головных участках. Данное мероприятие может быть осуществлено лишь в том случае, если механическая прочность опор данной линии допускает подвеску проводов большего сечения. На воздушных линиях напряжением до 10 кВ применяются, как правило, провода сечением до 70 мм2. Если плотность тока линии превышает экономическую плотность, то имеют место завышенные потери мощности и энергии. Однако следует указать, что в последние годы изменилась стоимость сооружения линий и удельная стоимость потерь энергии на ее транспорт в электрических сетях, что означает невозможность применения установленных значений экономической плотности тока для принятия решения о замене сечения проводов линии. Кроме того, технические мероприятия по снижению потерь энергии легко могут быть обоснованы и более эффективны при небольших сроках окупаемости дополнительных капитальных вложений (1—3 года).
Установим граничное значение тока нагрузки (плотность тока), при котором дополнительные капитальные вложения окупятся в течение заданного срока окупаемости tOK.
Срок окупаемости /ок дополнительных капитальных вложений АК на замену сечений проводов определяется так:
(17)
где АГ — изменение годовых эксплуатационных расходов по линии передачи в связи с применением проводов большего сечения вместо проводов сечением при этом Fi> F\.
При линейном представлении зависимости стоимости линии от сечения проводов
(18)
где b — коэффициент, отражающий часть стоимости линии, зависящей от сечения проводов; / — длина линии, км.
Значение АГ определяется снижением стоимости потерь электроэнергии δΔίΚβ и увеличением затрат на амортизацию, т. е.
(19)
где рш — доля отчислений на амортизацию.
Учитывая, что
а также
выражения (18), (19), формулу (17) запишем в виде
(20)
Из формулы (20) найдем граничное значение тока нагрузки (или граничное значение плотности тока jTp = = I/Fi), при котором дополнительные капитальные вложения окупятся в течение заданного срока окупаемости:
где γ — среднее относительное увеличение площади сечения проводов стандартных типоразмеров (для сечений площадью 16, 25, 35, 50 и 70 мм2 γ = 1,447); п — ступени увеличения сечения проводов (п = 1,...,4); р — удельное сопротивление, Оммм2/км; τ — время потерь, ч.
Значения у^,, вычисленные по формуле (21) при п = = 1, τ = 1574 ч, рш — 0,036 (для линий на железобетонных опорах), приведены в табл. 4.
Табл. 4. Значения граничной плотности тока нагрузки
Как видно из табл. 4, при нормативном сроке окупаемости дополнительных капитальных вложений, равном 8,3 года, значение jTр как меньше (для линий напряжением 10 кВ), так и больше (для линий напряжением 0,38 кВ) экономической плотности тока, равной 1,3 А/мм2. Это связано с тем, что нормативное значение плотности тока определено при сроке окупаемости дополнительных затрат, равном пяти годам, и отличных от принятых нами значениях показателей Ь, τ, β. Допустимая плотность нагрузки по условию нагрева проводов лежит в пределах от 3,78 А/мм2 (для провода площадью сечения 70 мм2) до 6,56 А/мм2 (для провода площадью сечения 16 мм2). Поэтому при решении вопроса о замене существующих сечений проводов линии электропередачи следует ориентироваться на срок окупаемости 1 год (плотность тока на линии напряжением 10 кВ больше экономического значения в 2 раза) или 2 года (для линий напряжением 0,38 кВ, где плотность тока больше экономической плотности в 2 раза).
Ориентироваться же при подобном обосновании на нормативный срок окупаемости нецелесообразно.
Величину АК можно определить непосредственным калькулированием, исходя из того, что технология замены проводов предполагает демонтаж старых проводов и монтаж новых проводов большего сечения. Тогда выражение (21) примет вид
(22)
где ΔΛό — дополнительные капитальные вложения на замену проводов на линии длиной 1 км (учитывающие демонтаж и возвратную стоимость старого провода, монтаж нового провода). Остальные обозначения в формуле (22) те же, что и в формуле (21).
В заключение отметим, что с увеличением сечения проводов увеличивается пропускная способность линий ЪР за счет увеличения длительно допустимого тока нагрузки (при ограничении пропускной способности линии допустимым нагревом проводов) и снижения потерь мощности в линии ЪАР, т. е.
(23) где
(24)
Рг, Р\ — пропускная способность линии при сечении соответственно S2 и £ι; /Д2, /Д1 — длительно допустимый ток нагрева проводов сечением 5;и5].
Среднее значение отношения /д2//Д1 составляет 1,255 и 1,59 соответственно при п — 1 и п = 2 для алюминиевых проводов сечением 16—70 мм2. Тогда ЬР\ = = (0,255 - 0,59)Л.
Величина
(25)
где Δ?1; Δ?2 — потери мощности в линии передачи при сечениях Δ) и ф и одном и том же токе. При γ = 1,447 и η = 1 δΑΡ = 0,309Δ?ι, а при и = 2 δΔΡ = 0.523ΔΡ .
В целом выражение (23) с учетом значений, полученных по формулам
(24) и (25), запишем так:
Отметим, что значение δΑΡ с ростом тока нагрузки сверх /Д1 будет снижаться. Так, при прохождении по линии допустимого тока /д2 по проводам сечением ф
Здесь при η = 1 δΔΡ = -0,09Δ?ι, а при п = 2 δΑΡ = = —0,207ΔΡ, т. е. в этом случае наблюдается снижение пропускной способности за счет больших потерь мощности.
