Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет сечения проводов для выбора дки

Расчет сечения проводов для выбора эл.проводки

Неверный расчет сечения проводов геометрическим методом приводит к неоправданным расходам, перегреву оборудования и риску коротких замыканий. Важно проводить вычисления на этапе проектирования, чтобы избежать издержек и финансовых потерь.

Проводники доставляют электрический ток потребителю. Для правильной работы электрооборудования требуется принимать во внимание расчет сопротивления материала провода. Основным показателем при этом является мощность потребителей.

Для получения точных значений применяется формула:

Где М- это общая мощность потребителей, подключенных к сети;

М1, М2, М N – показатели мощности по отдельным потребителям

Для выбора необходимого сечения необходимо обратится к таблице ниже.

pica1.jpg

Как понять мощность электроприбора?

Рассчитать мощность, потребляемую электрическими приборами, можно по формуле:

Для определения мощности источника питания понадобится значение силы тока и напряжения. Умножив эти значения, вы сможете получить нужный показатель.

Силой тока называют количество тока, которое прошло по определенной поверхности за n-ое количество времени. Напряжения – это показатель, определяющий электрическое поле. Мощность вычисляется путем перемножения напряжения и силы тока. Рассмотрим пример.

Сила тока – 10 А;

Напряжение – 200 В.

Решение: 10х200=2 000 Вт.

Единицей измерения этого параметра принято считать вольт-ампер. Также производители указывают показатели в технической документации или на корпусе прибора. Параметры публикуются в специализированных справочниках. Там вы можете найти классификацию и информацию по эксплуатации приборов.

По этой же формуле можно вычислить силу тока или напряжения. В этом случае требуется разделить мощность на известное значение. Рассмотрим особенности расчетов на конкретном примере.

Требуется найти напряжение микроволновой печи. Мощность прибора указана в технической документации. Для начала нужно найти силу тока электрических печей в специальном справочнике или в сети Интернет. Разделив мощность на силу тока, вы получите необходимое значение.

Как понять какое сечение у проводника?

Определить поперечное сечение жилы можно с помощью штангенциркуля. Сегодня для этого используются специальные электрические приборы. Диаметр измеряем штангенциркулем, фиксируем значение. Сечение определяем с помощью формулы:

pica2.jpg

Обратите внимание – число Пи составляет 3,14! Его и следует использовать при использовании формулы.

Данный способ применяют профессиональные электрики. В качестве альтернативы штангенциркуля они часто используют микрометр. Эта методика позволяет быстро получить максимально точные значения вычислений. Главное преимущество заключается в возможности проведения измерений во время работы линии.

При отсутствии инженерных приборов вам понадобится 3 предмета:

  • проволока;
  • линейка;
  • карандаш.

Этот способ более доступный, но недостаточно точный. Для совершения измерений проведите ряд действий:

  • очистить жилу кабеля от изоляционного покрытия;
  • накрутить медный провод на карандаш;
  • измерить длину намотки линейкой.

На картинке изображено, как правильно намотать проволоку на карандаш.

pica3.jpg

Для определения сечения проводов нужно полученное значение разделить на количество жил. При этом используется следующая формула.

pica4.jpg

Рекомендуется делать не менее 15 витков для получения точного результата. Уровень погрешности зависит от количество свободного пространства между намотками. Прижимайте витки плотно друг к другу для получения точных данных.

Погрешность можно снизить, осуществив несколько замеров. Найдите среднее арифметическое на основе двух или трех результатов. Этот способ подходит только для тонкой проводки.

Третий способ расчета сечения основывается на данных готовых таблиц. Этот метод позволяет сэкономить время и избавиться от использования формул. Для получения необходимого значения следует найти в таблице соответствующий диаметр и посмотреть сечение, которое ему соответствует.

pica5.jpg

Стоит обращать внимание не только на сечение провода, но и на материал жил, как правило, это медь или алюминий. Такие изделия отличаются надежностью и высоким качеством. Тусклый цвет жил указывает на низкосортность продукта. Это дешевые сплавы, подвергающие риску электробезопасность помещения. При измерении обязательно учитывайте изоляцию, даже если она крайне тонкая.

Маркировка проводов

Определить сечение можно также с помощью маркировки проводов. Этот способ целесообразно использовать при работе с новыми приборами. Каждый производитель указывает на упаковке продукции маркировку. С помощью таблицы вы сможете легко определить сечение по шифру, характеристику и особенности применения провода.

pica6.jpg

По маркировке также можно узнать тип материала кабеля и изоляции, вид провода, особенности конструкции, номинальное напряжение, количество жил и площадь сечения.

Расчет сечения проводов геометрическим методом

При работе с электрическими приборами возникает необходимость определить сечение провода на основе диаметра проволоки. В случае работы с монолитным круглым проводником применяется следующая геометрическая формула:

При работе с прямоугольными проводниками формула выглядит иначе:

S – это площадь жили (измеряется в миллиметрах);

При работе с многожильными проводами применяется более сложная формула. Такие изделия отличаются повышенным качеством – они гибкие и стойкие к механическим повреждениям. Монолиты используются для стационарного монтажа, а многожильные подходят для более сложных работ.

Пример расчета другими методами

Производители часто указывают мощность на упаковке изделия. В таком случае для расчета можно использовать эту величину и ряд дополнительных показателей. Рассмотрим пример на конкретной задаче.

Мощность всех потребителей электричества в спальне составляет 4500 Вт. Все они подключены к сети одной фазы 220 вольт и зависят от одной электрической ветки. Воспользовавшись таблицей ниже, вы сможете узнать мощности популярных электрических приборов. Эти данные позволят без проблем подключить технику к сети в будущем.

Читайте так же:
Схема стабилизации тока для светодиодов

pica7.jpg

Для решения необходимо использовать одновременности, который составляет 0,8. Для запаса возьмем значение 1,2 на случай подключения дополнительной бытовой техники в будущем. Отталкиваясь от этого, можно найти общую расчетную мощность:

Полученное значение необходимо сопоставить с показателями общей таблицы. Оперируя этими данными, вы сможете легко рассчитать сечение проводки без сторонней помощи. Не забудьте учесть нагрузки на сеть при выборе проводников. Это позволит снизить риски перегрева проводки и возникновения короткого замыкания при эксплуатации бытовых приборов.

При выполнении рассчетов нужно помнить про специфику эксплуатации того или иного помещения. Промышленные здания работают в одном ритме, поэтому при использовании коэффициентов не стоит брать большой запас значений. Бытовая кухня – это место инноваций. Тут могут часто появляться современные приборы, поэтому нужно заранее подумать о том, какая мощность сети понадобится через несколько лет. Используя данный подход, вы сможете продлить срок эксплуатации проводки и повысить безопасность в помещении.

Таблицы с вариантами расчетов

Не всегда удается самостоятельно найти допустимый показатель мощности с помощью формулы и советов производителя. В таком случае всегда можно обраться к специализированным таблицам, чтобы найти готовые результаты расчетов.

pica8.png

При осуществлении прокладки кабелей следует знать важные особенности и нюансы. Провода круглой формы монтируется в стены. А плоские кабеля подходят для осуществления внутренних работ. Они не создают проблем при эксплуатации и легко прокладываются. Если вы не уверенны в собственных навыках и знаниях, тогда лучше обратитесь к специалистам для проведения профессиональных работ.

Как рассчитать сечение кабеля

При планировании проводки в доме или квартире, при необходимости подключить новую бытовую технику, надо знать, какого сечения провода надо прокладывать. Есть два метода определения — по току и по нагрузке (мощности) подключаемого оборудования. В обоих случаях можно правильно выбрать сечение кабеля. Хотя специалисты больше склоняются к методу «по току», так как там можно учитывать пусковые токи.

Когда говорят, что выбрать сечение кабеля надо правильно, имеют в виду, что по проводник не должен работать на грани своих возможностей. Лучше если он эксплуатируется с меньшей нагрузкой чем максимально допустимая. Основной плюс — он будет меньше греться. Это хорошо, так как снижает вероятность появления пожара, продлевает срок службы кабеля (меньше температура — дольше служит оболочка).

Выбрать сечение кабеля можно по мощности (нагрузке) или по току

Выбрать сечение кабеля можно по мощности (нагрузке) или по току

Есть в таком подходе и дополнительные плюсы. Во-первых, при замене старой техники чаще всего мы покупаем более мощную. Во-вторых, количество техники постоянно растет. Возможно, через год-два вам потребуется подключить какой-то новый аппарат. Если есть «запас», новую аппаратуру можно просто подключить, установив дополнительную розетку. Если проводка и так эксплуатируется по-максимуму, придется ее переделывать, прокладывая провода большего сечения (если выделенной на дом или квартиры мощности достаточно).

Как рассчитать сечение провода по току

Один из методов подбора характеристик кабеля — по току. В технических характеристиках приборов, которые будут подключаться к данной линии, находим максимальный (Imax) или потребляемый (I) ток. Все величины складываем, получаем общий ток, который должен пропускать провод без проблем. После этого по специальной таблице (чуть ниже), в которой прописана закономерность между сечением проводника и пропускаемым током, находим подходящее значение.

При работе с этой таблицей редко получается так, что в ней есть именно то значение тока, которое у нас получилось. В этом случае мы смотрим на ближайшее большее число. На меньшее число смотреть не стоит — проводка будет сильно греться и быстро выйдет из строя. К тому же постоянный нагрев может привести к возгоранию. Потому всегда смотрим на строку с большими цифрами.

Таблица сечения кабеля по мощности и току (скрытая прокладка)

Таблица выбора сечения кабеля по мощности и току (скрытая прокладка)

Теперь немного о том, какой параметр лучше брать в расчет — максимальный ток или потребляемый. Если сильно заботиться о электробезопасности или о том, чтобы от перегрева проводки не произошел пожар, то лучше брать максимальные токи. Как правило, это пусковые токи и они намного превышают эксплуатационные. Они дадут большой запас и проводка будет работать с малой нагрузкой, греться будет незначительно. Такой подход оправдан в пожароопасных домах — деревянных или каркасных. Пусть даже проводка укладывается в гофре или кабель-каналах, длительный нагрев может привести к пожару.

Если вы не любитель перестраховки, можно большую часть считать по потребляемому току, а на самом мощном приборе или на тех, которые в этой группе могут стартовать одновременно, взять максимальный ток. Этого должно быть достаточно, чтобы выбрать сечение кабеля с оптимальными характеристиками. Все равно вероятность того, что все приборы одновременно будут работать мала (хотя и существует, но тогда должен сработать автомат защиты).

В случае если выбрать сечение кабеля надо под какое-то одно мощное устройство — электроплиту, варочную панель, духовку и т.п. — берут максимальный ток. А вообще, лучше следовать инструкции по установке. Там обычно прописано все, вплоть до номиналов защитных автоматов и УЗО, и уж точно есть минимальный диаметр кабеля для подключения этого устройства.

Читайте так же:
Ток по типам кабелей

Подбор по мощности и нагрузке

Второй способ похож на первый, только считается мощность подключенных приборов. Все устройства, которые подключаются на линию электропитания специалисты называют нагрузкой. Потому метод могут еще называть «выбором сечения кабеля по нагрузке». Названия разные, суть одна:

  • находите мощность всех приборов, которые подключены к линии;
  • суммируете их;
  • по таблице находите подходящее значение (в колонке мощность) и в столбике с соответствующим напряжением сети (220 в или 380 В) находите подходящее сечение проводника.

Надо посчитать мощность всех устройств, которые будут включаться в эту линию электропитания

Надо посчитать мощность всех устройств, которые будут включаться в эту линию электропитания

В данном случае, чтобы выбрать сечение кабеля, тоже надо брать ближайшее большее число, но уже в столбике мощности. Причины те же: намного лучше, если кабель не будет работать на пределе возможностей — работать он будет дольше.

Где искать данные по мощности и току

Мощность и ток можно найти в паспорте к оборудованию. Но если книжечка где-то потерялась, есть другие способы сбора информации. На крупной бытовой технике на задней стенке крепится еще шильдик (металлическая пластинка) или наклейка, на которых указаны основные параметры. Обычно присутствует и мощность, и токовые характеристики.

Еще вариант — найти подобную модель в интернете, посмотреть ее данные там. Ну, и если совсем ничего не нашли, или определить диаметр кабеля надо для строящегося дома и техники еще нет в наличии, можно взять усредненные данные из таблиц. Одну приведем ниже.

Мощность бытовых приборов

Мощность бытовых приборов

При анализе табличных данных можно заметить, что некоторые виды техники дают с очень большим разбросом параметров. Какие данные брать в этом случае? Можно — средние, можно — максимальные. Зависит от вашего желания и от того, насколько мощную технику вы планируете установить. Но, как говорили раньше, в случае с электропроводкой, которая закладывается на десятилетия, лучше считать максимум.

Как делают чаще всего

При организации проводки в квартирах и частных домах набор бытовой техники и электроприборов, в основном, одинаковый и кабеля используют одинаковых диаметров. Так что выбрать диаметр кабеля можно по упрощенной методике. Например, вам надо подключить одно какое-то устройство (или несколько и вы знаете их суммарную мощность). Тогда можно воспользоваться стандартными наработками. В таблице приведены несколько подобных решений для сети 220 В. Это данные для медного кабеля скрытой прокладки (в стене, гофре или кабель канале).

Сечение кабеляРазрешенная (рабочая) нагрузка по токуМаксимальная нагрузка по токуРабочая мощностьМаксимальная мощность
1,5 мм210 А13 А2,2 кВт2,8 кВт
2,5 мм216 А20 А3,5 кВт4,4 кВт
4,0 мм225 А32 А5,5 кВт7 кВт
6,0 мм232 А40 А7 кВт8,8 кВт
10 мм250 А11 кВт

Если сравнить эти данные с данными таблицы выше, можно заметить, что токи и нагрузки тут меньше. Это потому, что тут учтен «запас» и даны оптимальные значения. В данном варианте учтено, что горят кабеля с недостаточным сечением, а нормально сделанная проводка служит десятилетиями. Потому лучше не экономить и заложить большее сечение.

Как учесть длину трассы и способ прокладки

Что еще надо учитывать при выборе сечения кабеля? В первую очередь — способ прокладки. Он может быть открытым и закрытым. А чем они отличаются с точки зрения выбора сечения кабеля? Тем что при прохождении тока проводник греется и чтобы он не перегревался, тепло надо отводить. При открытой прокладке кабеля он охлаждается лучше, при закрытой, находясь в ограниченном пространстве, — хуже. Потому при прокладке в трубах, стенах, кабель-каналах, гофре, берут выбирают кабель с жилами большего сечения. Это связано с тем что при прохождении тока одинаковой величины по проводнику меньшего диаметра, он греется больше. Эта зависимость отражена в больших таблицах. По ним можно выбрать сечение кабеля по мощности и току (смотрите ниже) для любого способа прокладки.

Таблица для выбора сечения кабеля (скрытая и открытая прокладка)

Таблица для выбора сечения кабеля (скрытая и открытая прокладка)

Сегодня открытая прокладка может быть только на улице — от столба до дома — или в виде ретро-проводки. Во всех остальных случаях ее прячут в стены. Даже если провода протянуты за натяжным или навесным потолком, проводка считается закрытой, кабели должны прокладываться в гофро-рукаве или кабель-канале.

Еще стоит учитывать длину трассы. Еще один известны из физики факт: при прохождении тока по проводнику, происходит постепенное падение напряжения. Чувствительная техника вроде стиральных машин, газовых котлов и т.п. на подобное падение реагирует появлением ошибки «сбои электропитания».

Как учесть длину трассы

Как учесть длину трассы

Например, стиральные машинки часто подключают на выделенную линию, причем сечение выбирают 1,5 мм2. При таких параметрах линии техника нормально работает если длина трассы не более 25-30 м. При больших расстояниях от щитка техника работает нестабильно. Избавиться от этой ситуации можно только проложив кабель большего сечения.

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В независимо это электродвигатель или другая нагрузка. Сводится к определению длительно допустимых токов, то есть подбирается такое сечение кабеля, которое позволяет выдерживать длительно расчетные токи для заданного участка, без нанесения ущерба кабелю. Значения допустимых длительных токов для кабелей и проводов указаны в ПУЭ таблицы 1.3.4 – 1.3.30, ГОСТ 31996-2012, либо использовать каталожные данные завода-изготовителя.

Длительно допустимый ток:

  • для электроприемников:

Длительно допустимый ток для электроприемников

  • для электродвигателя:

Длительно допустимый ток для электродвигателя

При выборе сечения кабеля нужно учитывать поправочные коэффициенты на землю и воздух при прокладке кабеля, см ПУЭ таблицы 1.3.3, 1.3.23, 1.3.26.

Определение фактического длительно допустимого тока с учетом поправочных коэффициентов в соответствии с ПУЭ определяется по формуле:

фактически допустимый ток

  • Iд.т. – длительно допустимый ток для выбранного сечения кабеля, выбирается по ГОСТ 31996-2012 или определяется по каталогам завода-изготовителя.
  • k1 – поправочный коэффициент учитывающий температуру среды отличающуюся от расчетной, выбирается по таблице 1.3.3 ПУЭ.

ПУЭ таблица 1.3.3 выбирается коэффициент k1

  • k2 – поправочный коэффициент, который учитывает удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий), выбирается по ПУЭ таблица 1.3.23.

ПУЭ таблица 1.3.23 выбирается коэффициент k2

  • k3 – поправочный коэффициент, учитывающий снижение токовой нагрузки при числе работающих кабелей в одной траншее (в трубах или без труб), выбирается по ПУЭ таблица 1.3.26.

ПУЭ таблица 1.3.26 выбирается коэффициент k3

При этом должно выполняться условие:

Проверка сечения по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите:

Сечение кабеля (провода), по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите, определяется по формуле:

Проверка сечения по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите

  • Iзащ. – ток уставки при котором срабатывает защитный аппарат;
  • kзащ. – коэффициент кратности длительно допустимого тока кабеля (провода) к току срабатывания защитного аппарата.

Данные значения Iзащ. и kзащ. Можно определить по таблице 8.7 [Л5. с. 207].

Таблица 8.7 определения Iзащ. и kзащ.

Проверка сечения на механическую прочность

Выбранное сечение кабеля (провода) должно быть не менее приведенного в ПУЭ таблица 2.1.1.

ПУЭ таблица 2.1.1 выбирается сечение кабеля по механической прочности

Проверка сечения по потере напряжения

После того как Вы выбрали сечение кабеля по длительно допустимому току, нужно проверить кабель на допустимые потери напряжения. То есть отклонение напряжения присоединенного к этой сети токоприемников не выходило за пределы допустимого.

Согласно нормам допускаются следующие пределы отклонений напряжения на зажимах токоприемников [Л1. с 144].

Пределы отклонений напряжения на зажимах токоприемников

Потеря напряжения ∆U для трехфазной линии определяется по формулам [Л1. с 144]:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

Пределы отклонений напряжения в конце линии

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

Пределы отклонений напряжения по длине линии

  • Iрасч. – расчетный ток, А;
  • L – длина участка, км;
  • cosφ – коэффициент мощности;
  • r0 и x0 — значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5 [Л2.с 48].

Значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5

Потерю напряжения ∆U для трехфазной линии, можно определить по упрощенным формулам:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

Потеря напряжения по упрощенной формуле в конце линии

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

Потеря напряжения по упрощенной формуле по длине линии

  • Р –расчетный мощность, Вт;
  • L – длина участка, м;
  • U – напряжение, В;
  • γ – удельная электрическая проводимость провода, м/Ом*мм2;
  • для меди γ = 57 м/Ом*мм2;
  • для алюминия γ = 31,7 м/Ом*мм2;

Потерю напряжения ∆U для постоянного и однофазного переменного тока, можно определить по упрощенным формулам:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

Потеря напряжения для постоянного и однофазного переменного тока в конце линии

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

Потеря напряжения для постоянного и однофазного переменного тока по всей длине линии

где:
s – сечение кабеля, мм2;

1. Справочная книга электрика. Под общей редакцией В.И. Григорьева. 2004 г.
2. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
3. ГОСТ 31996-2012 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ.
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
5. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. Издательство ТПУ. Томск 2006 г.

Метод экономической плотности тока для выбора сечений проводов

Классический подход к выбору сечений воздушных и кабельных линий электропередачи по экономическому критерию основан на использовании методов экономической плотности тока или экономических токовых интервалов сечений. Оба упомянутых метода разработаны на базе одного экономического критерия проектирования электрической сети — статических приведенных затрат. Представление экономического критерия в виде статических приведенных затрат не соответствует современным экономическим отношениям, поэтому приведенные в справочной литературе числовые характеристики экономической плотности тока и экономических интервалов сечений не могут быть использованы при проектировании в чистом виде и должны быть подвержены корректировке.

Корректировку числовых характеристик экономической плотности тока и экономических интервалов сечений в настоящее время в условиях инфляции провести практически невозможно, однако в случае с методом экономической плотности тока есть возможность воспользоваться опытом проектирования.

Описание метода

Алгоритм расчета

  1. Задание начальных приближений сечениям линий;
  2. Расчет установившегося режима;
  3. Выбор первой проектируемой линии;
    1. Расчет экономического сечения провода Fэк выбранной линии;
    2. Проверка по нагреву и допустимому уровню падения напряжения;
    3. Расчет установившегося режима с выбранными линиями;

    Критерии выбора линии:

    1. линия должна иметь наибольшую токовую загрузку;
    2. при равенстве токовой загрузки брать линии ближе к станции (источнику).

    Область и условия применения метода экономической плотности тока

    Экономическая плотность тока jэк в течение многих лет применялась для выбора сечений кабельных линий напряжением выше 1 кВ и воздушных линий 35–500 кВ. В настоящее время по экономической плотности тока выбирают сечения кабельных линий при Uном > 1 кВ, а также воздушных линий 6–20 кВ.

    Сечение проводов и кабелей, выбранное по экономической плотности тока, проверяют по нагреву, по допустимой потере напряжения DUдоп, по механической прочности.

    Выбору по экономической плотности тока не подлежат:

    1. сети промышленных предприятий с напряжением до 1 кВ при числе часов максимальной мощности до 4000–5000 ч;
    2. ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1000 В;
    3. осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
    4. сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3–5 лет.

    Сечение кабельных линий напряжением выше 1 кВ, выбранное по экономической плотности тока, проверяется по нагреву, по допустимым потерям и отклонениям напряжения, а также по термической стойкости при токах короткого замыкания.

    Данные, приведенные в табл. 1, относятся к линиям с номинальным напряжением, не превышающим 220 кВ. Для электропередач 330 и 500 кВ экономическая плотность тока не нормируется. Сечение проводов таких линий выбирается на основе сопоставления приведенных затрат, которые определяются для нескольких вариантов конструкции расщепленного провода и его суммарного сечения.

    Обоснованность использования опыта проектирования

    Анализ реальных, уже реализованных или находящихся на этапе конкретного проектирования, проектов развития электрических сетей различных классов номинального напряжения показал малообоснованную тенденцию снижения экономической плотности тока относительно используемых ранее нормативных значений. Несмотря на сокращение сроков окупаемости объектов, что, согласно классической теории, должно способствовать росту экономической плотности тока, наблюдается ее убыль.

    Следует отметить, что четкого обоснования причин снижения экономической плотности тока на вновь проектируемых линиях нет и оно, скорее всего, объясняется пожеланиями заказчиков проектов и снижением номенклатуры сечений проводов.

    Таким образом, прогнозирование тенденции изменения экономической плотности тока на основании классической теории может оказаться ошибочным, поэтому появляется необходимость использования накопленного опыта проектирования электрических сетей.

    С учетом изложенного в настоящее время наиболее перспективным является использование экономической плотности тока с выбором ближайшего большего к экономическому сечения воздушных и кабельных линий электропередачи. Это позволит учесть тенденцию к снижению значения экономической плотности тока по сравнению с нормативными значениями.

    Выбор сечений проводников выполняется по экономической плотности тока в зависимости от вида проводника и времени использования максимальной нагрузки.

    Достоинства и недостатки использования метода экономической плотности тока

    Достоинства:

    1. Выбор сечений проводов по экономической плотности тока является прогрессивным методом, поскольку позволяет учитывать при выборе сечений капитальные вложения на сооружение линий и стоимость потерь электроэнергии в электрической сети.
    2. Простота выбора сечений.
    3. Выбор экономически целесообразных сечений проводов с помощью нормированных значений экономической плотности тока позволяет унифицировать подход к проектированию, избежать разнохарактерности в оценках экономической эффективности.
    1. Применение экономической плотности тока для выбора сечений воздушных линий может привести к ошибкам, поскольку метод следует из не вполне обоснованных допущений:
      • выражение для [math]j_ < text<эк>>[/math] получено в предположении линейной зависимости капитальных вложений в линию от ее длины, которая нарушается при переходе к массовому строительству воздушных линий на унифицированных опорах.
      • вывод выражения для [math]j_ < text<эк>>[/math] сделан с допущением о непрерывности шкалы сечений в выражении удельных приведенных затрат.
      • сделано предположение, что в формуле затрат нормальный максимальный ток в линии Imax неизменен.
    2. В классическом методе существует неоднозначность выбора сечения, следовательно, появляется необходимость учета дополнительных условий по снижению экономической плотности тока либо увеличение сечения; при отсутствии таких условий требуются дополнительные расчёты для сравнения двух вариантов стандартных сечений — большего и меньшего.
    3. Использование экономической плотности тока не позволяет в полной мере учесть все влияющие факторы в каждом конкретном случае, поскольку для коэффициентов, определяющих единые экономические плотности тока, могут приниматься лишь некоторые средние обобщенные значения.
    4. Использование нормированных экономических плотностей тока не позволяет принять во внимание характерную особенность современной практики строительства воздушных линий, заключающуюся в широком применении унифицированных типов опор.

    Пример выбора сечений методом экономической плотности тока

    [math]Р_ < text<1>> = 15 [/math] МВт

    [math]Р_ < text<2>> = 35 [/math] МВт

    [math]Р_ < text<4>> = 30 [/math] МВт

    [math]Р_ < text<5>> = 15 [/math] МВт

    [math]Р_ < text<6>> = -10 [/math] МВт

    [math]Р_ < text<7>> = 20 [/math] МВт

    Примечание: положительные значения мощности — нагрузка, отрицательные — генерация.

    [math]cos varphi[/math] = 0.8

    [math]U_ < text<б>>[/math] = 110 кВ

    [math]j_ < text<эк>> = (0.9-1.2)[/math] [math] А / мм^2[/math] ; примем [math]j_ < text<эк>> = 1.1[/math] [math] А / мм^2[/math]

    Пусть [math]alpha_ < text<пот>> = 3 % [/math] от [math] Р_< text<н> >[/math]  ; [math]alpha_ < text<сн>> = 5 % [/math] (уголь)

    Возможные сечения для данного класса напряжения ( [math] 110 [/math] кВ): [math]70, 95, 120, 150, 185, 240[/math] [math] мм^2.[/math]

    Расчет баланса мощности

    [math]Р_ < text<Г6>> = 10 [/math] МВт

    [math]Р_ < text<2>> = 35 [/math] МВт

    [math]Р_ < text<4>> = 30 [/math] МВт

    [math]Р_ < text<5>> = 15 [/math] МВт

    [math]Р_ < text<7>> = 20 [/math] МВт

    [math] Р_< text<н> > = Р_ < text<1>> + Р_ < text<2>> + Р_ < text<4>> + Р_ < text<5>> + Р_ < text<7>> = 15 + 35 + 30 + 15 + 20 = 115 [/math] МВт

    [math] triangle Р = frac >> <100>cdot Р_< text<н> > = frac<3> <100>cdot 115 = 3.45 [/math] МВт

    Итого: [math]Р_ < text<б>> = Р_< text<н> > + triangle Р + Р_ < text<сн>> — Р_ < text<3>> — Р_ < text<6>> = 115 + 3.45 + 2.5 — 40 — 10 = 70.95 [/math] МВт

    • Сеть дефицитная [math] Longrightarrow [/math] дефицит покрывается за счет базисного узла
    • ЛЭП должны тяготеть (стремиться) в сторону базисного узла, т. е. чем ближе к базисному узлу, тем мощнее нагрузка на ЛЭП, [math] Longrightarrow [/math] расчет нужно вести от базисного узла [math] Б [/math] .

    Разработка вариантов развития

    Рассчитаем схему I. Другие возможные варианты схем будут рассчитываться аналогично.

    На данной схеме (схема I) представлено два варианта связи ПС с базисным узлом [math] Б [/math] : радиалная сеть (узлы 5, 6, 7 относительно узла [math] Б [/math] ) и кольцевая сеть (узлы 1, 2, 3 относительно узла [math] Б [/math] ) с ответвленным узлом 4.

    Расчет режимов

    • примем на начальном этапе расчетов, что все ЛЭП выполнены проводом марки АС-240 с сечением [math] 240[/math] [math] мм^2[/math] .
    • предполагаемое количество цепей для участков:
      • [math] Б-5 [/math] , [math] 5-6 [/math] , [math] 5-7 [/math] , [math] 1-4 [/math] — 2 цепи (обеспечение надежности подключения);
      • [math] Б-1 [/math] , [math] 3-Б [/math] — 2 цепи (обеспечение надежности подключения внутри кольца из-за большой мощности, протекающей от базисного узла [math] Б [/math] );
      • [math] 1-3 [/math] , [math] 2-3 [/math] — 1 цепь (в кольце обеспечена надежность подключения наличием двух независимых путей).

      Так как ЛЭП на начальном этапе расчетов соответствует марке АС-240, то [math] Z_ < text<0>>^ < text<АС-240>> = 0.118 + j cdot 0.405 [/math] Ом/км; [math]b_ < text<0>>^ < text<АС-240>> = 2.808 cdot 10^ < text<-6>> [/math] См/км.

      Мощности узлов:

      [math]Q_ < text> = frac <Р_< text>> cdot sin varphi[/math] ; [math] dot S_ < text> = Р_ < text<1>> + j cdot Q_ < text<1>>[/math] , [math] i = overline <1,8>[/math]

      [math]Q_ < text<1>> = frac <Р_< text<1>>> cdot sin varphi = frac<15> <0.8>cdot 0.6 = 9[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<1>> = Р_ < text<1>> + j cdot Q_ < text<1>> = 15 + j cdot 9[/math] МВА;

      [math]Q_ < text<2>> = frac <Р_< text<2>>> cdot sin varphi = frac<35> <0.8>cdot 0.6 = 21[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<2>> = Р_ < text<2>> + j cdot Q_ < text<2>> = 35 + j cdot 21[/math] МВА;

      [math]Q_ < text<3>> = frac <Р_< text<3>>> cdot sin varphi = frac<-40> <0.8>cdot 0.6 = -24[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<3>> = Р_ < text<3>> + j cdot Q_ < text<3>> = -40 — j cdot 24[/math] МВА;

      [math]Q_ < text<4>> = frac <Р_< text<4>>> cdot sin varphi = frac<30> <0.8>cdot 0.6 = 18[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<4>> = Р_ < text<4>> + j cdot Q_ < text<4>> = 30 + j cdot 18[/math] МВА;

      [math]Q_ < text<5>> = frac <Р_< text<5>>> cdot sin varphi = frac<15> <0.8>cdot 0.6 = 9[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<5>> = Р_ < text<5>> + j cdot Q_ < text<5>> = 15 + j cdot 9[/math] МВА;

      [math]Q_ < text<6>> = frac <Р_< text<6>>> cdot sin varphi = frac<-10> <0.8>cdot 0.6 = -6[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<6>> = Р_ < text<6>> + j cdot Q_ < text<6>> = -10 — j cdot 6[/math] МВА;

      [math]Q_ < text<7>> = frac <Р_< text<7>>> cdot sin varphi = frac<20> <0.8>cdot 0.6 = 12[/math] Мвар; [math] dot S_ < text<7>> = Р_ < text<7>> + j cdot Q_ < text<7>> = 20 + j cdot 12[/math] МВА.

      Разнесем поперечные сопротивления линий в виде шунтов по узлам:

      Примечание: мощность шунта рассчитана на 1 линию.

      Полная мощность узлов:

      [math] dot S_< text<1> > = dot S_ < text<1>> + 5 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (15 + j cdot 9) + 5 cdot (- j cdot 0.034) = 15 + j cdot 8.830 [/math] Мвар;

      [math] dot S_< text<2> > = dot S_ < text<2>> + 3 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (35 + j cdot 21) + 3 cdot (- j cdot 0.034) = 35 + j cdot 20.898 [/math] Мвар;

      [math] dot S_< text<3> > = dot S_ < text<3>> + 2 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (-40 — j cdot 24) + 2 cdot (- j cdot 0.034) = -40 — j cdot 24.068 [/math] Мвар;

      [math] dot S_< text<4> > = dot S_ < text<4>> + 2 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (30 + j cdot 18) + 2 cdot (- j cdot 0.034) = 30 + j cdot 17.932 [/math] Мвар;

      [math] dot S_< text<5> > = dot S_ < text<5>> + 6 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (15 + j cdot 9) + 6 cdot (- j cdot 0.034) = 15 + j cdot 8.796 [/math] Мвар;

      [math] dot S_< text<6> > = dot S_ < text<6>> + 2 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (-10 — j cdot 6) + 2 cdot (- j cdot 0.034) = -10 — j cdot 6.068 [/math] Мвар;

      [math] dot S_< text<7> > = dot S_ < text<7>> + 2 cdot dot S_ < text<ш>>^ < text<АС-240>> = (20 + j cdot 12) + 2 cdot (- j cdot 0.034) = 20 + j cdot 11.932 [/math] Мвар.

      голоса
      Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector