Exitonservice.ru

Экситон Сервис
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Экономически целесообразное сечение провода или кабеля определяют по формуле

  • 1 Выбор сечений по экономическому критерию
  • 2 Описание метода
  • 3 Область и условия применения метода экономической плотности тока
  • 4 Обоснованность использования опыта проектирования
  • 5 Достоинства и недостатки использования метода экономической плотности тока
  • 6 Пример выбора сечений методом экономической плотности тока
  • 7 Использованная литература

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.

Соловова Ирина Эдуардовна

Электротехнический факультет
Специальность «Электрические системы и сети»


Исследование эффективности методов выбора сечений проводов в электрических системах


Научный руководитель: Ларина Инна Ивановна


Реферат по теме выпускной работы


Введение

Актуальность темы магистерской работы состоит в том, что в новой редакции ПУЭ Украины отсутствует экономическое и теоретическое обоснование выбора сечений проводов.

Научная значимость работы состоит в рекомендации области применения сечения проводов.

Практическая ценность результатов работы заключается во внедрении в учебный процесс, а именно в курсовое проектирование.

Основные результаты

Выбор минимального сечения проводников по нагреву током продолжительного режима, по термической стойкости и механической прочности, а также по допустимой потере напряжения приводят исходя из технических соображений. Сравнение сечений, выбранных по указанным критериям, определяет наибольшее из них, по которому выбирается стандартное, при этом не принимаются во внимание экономические соображения, учет которых приводит к увеличению сечения проводника, а следовательно и капитальных вложений [1]. Увеличение сечения проводников приводит к уменьшению потерь электроэнергии при её передаче и капитальные вложения довольно быстро окупаются за счет снижения потерь электроэнергии. Критерием выбора экономически целесообразного сечения является минимум приведенных затрат. Экономическим называется сечение, соответствующее минимальному значению приведенных затрат. Экономические сечения могут выбираться по нормированным значениям экономической плотности тока или по экономическим интервалам нагрузки [2].

Задача выбора сечений по экономической плотности была решена с учетом таких технических ограничений: — Равенство продольного активного сопротивления омического:

где p – удельное сопротивление материала, Ом•мм^2/км;

— Отсутствие потерь на корону в воздушных линиях и диэлектрических потерь в кабельных линиях;

— Отсутствие ущерба от перерывов электроснабжения потребителей;

— Прямолинейность зависимости стоимости сооружения 1 км линии (k0) от сечения (F):

где k0’ — составляющая k0, не зависящая от сечения, грн. / км;

k0’’ — составляющая k0, зависит от сечения (коэффициент, определяющий наклон зависимости k0 = f(F) относительно горизонтальной оси), грн/(км*мм2).

При этих допущениях приведеные расходы на линию электропередачи длиной L рассчитываются следующим образом:

где Ен – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;

Клеп — капитальные вложения в сооружение ЛЭП;

Илеп — эксплуатационные расходы на линию электропередачи;

— расходы, связанные с покрытием потерь электроэнергии.

Ежегодные затраты на эксплуатацию линий включают в себя амортизационные отчисления, предназначенные для реновации (полной замены) основных фондов после их износа, а также расходы на обслуживание ЛЭП (капитальный и текущий ремонты элементов ЛЭП, профилактические испытания, общие расходы). Они определяются по норме отчислений pлэп от капитальных вложений.

Расходы, связанные с покрытием потерь электроэнергии (переменные расходы), определяются по среднему тарифу b’ на электроэнергию:

где — потери мощности при максимальной нагрузке;

Імах — величина тока при максимальной нагрузке;

— время максимальных потери.

Учитывая, что Клеп = k0•L і Илеп = pлеп•Клеп,а также выражения (3), расходы на сооружение и эксплуатацию ЛЭП могут быть записаны в виде

Читать еще:  Схема бытового выключателя освещения

или с учетом (1) і (2)

В общем виде как функция пересечения приведены расходы выглядят следующим образом:

Для определения экономического сечения производную функции (4) по F необходимо приравнять к нулю:

Отсюда при учете выражений для А1 и А2 определяется величина экономического сечения:

Этому сечения соответствует так называемая экономическая плотность тока (jек, А/мм^2), которая определяется по формуле:

Выражение (5) свидетельствует о том, что значение экономической плотности тока определяется большой совокупности параметров. И поэтому требует дифференцированного подхода к определению экономической плотности тока для различных категорий ЛЭП, условий сооружения.

Сечения проводников по экономической плотности тока выбирают для ВЛ напряжением до 500 кВ включительно. Для ВЛ напряжением свыше 500 кВ, а также КЛ напряжением 110 кВ и выше экономические плотности тока не нормируются. Кроме того, выбору по экономической плотности тока не подлежат: сети промышленных предприятий и сооружений напряжений до 1000 В при времени использования максимальной нагрузки до 4000 – 5000 ч; ответвления к отдельным ЭП напряжением до 1000 В и осветительные сети; сети временных сооружений и сооружений со сроком службы до трех – пяти лет.

Достоинства: унифицируется подход к проектированию МЭПТ позволяет избежать разнохарактерность в оценках экономической эффективности (это первый метод в котором кроме капитальных вложений учитывались и стоимости потерянной электроэнергии).

Метод выбора сечений проводников по нормированным экономическим плотностям тока обладает тем недостатком, что эти плотности определены при фиксированных значениях амортизационных отчислений для различных типов линии в предположении линейной зависимости удельной стоимости от сечений. Названные факторы приводят к большим погрешностям при выборе экономических сечений, особенно в неоднородных сетях, отдельные участки которых имеют разные технические и экономические показатели. Существенные погрешности вызывают также большие диапазоны времени использования максимальной нагрузки. Например, для третьего диапазона (см. табл. 1) при Тmax=5000 ч погрешность в определении Fэ составляет 30%, а при Тmax=8760 ч она равна 20% по сравнению с сечением, выбранным для середины временного интервала.

Сечения выбранные по экономической плотности тока проверяются по нагреву токами послеаварийного режима, выполняется также проверка сети по потерям напряжения. Если экономическое сечение меньше сечения требуемого по другим условиям, то надо выбирать наибольшее сечение определяемое этими условиями.

Метод экономической плотности тока был прогрессивным для своего времени однако есть ряд допущений которые значительно снижают эффективность.

К недостаткам можно отнести:

1. В МЭПТ полагается что капитальные вложения прямопропорциональны сечению, это не так, использование унифицированных опор приводит к нарушению пропорциональности.

2. Полагается, что сечение изменяется непрерывно, тогда как сечение дискретно.

3. Полагается, что наибольший ток по которому выбирается сечение постоянный, реально он тоже изменяется, что необходимо учитывать при выборе сечения [5].

Поэтому был разработан метод экономических интервалов (МЭИ). Он основывается на затратах на один километр линии без учета ущерба.

При выборе сечения по экономическим интервалам нагрузки экономическим для данного сечения проводников называется такой интервал нагрузок, в пределах которого приведенные затраты по передаче единицы тока (или мощности) на единицу длины проводника минимальны по сравнению с другими сечениями.

Рисунок 1 — График экономических интервалов (Анимация: объем — 13,7 кБ, число кадров — 5, задержка — 0,7 с, число циклов повторений — бесконечное)

Значения тока на границе экономического интервала определяется равенством затрат двух сечений.

1. МЭИ учитывает реальную экономическую обстановку (первое подкоренное выражение) реальный график электропотребления и изменяющийся тариф на энергоносители.

2. Если второе подкоренное выражение оказывается отрицательным, то это означает, что кривые не пересекаются и какое-то сечение при любых токах будет экономически не целесообразным.

На основе этого метода построены номограммы. В справочниках Шапира и Файбисовича приведены таблицы экономических интервалов токов и мощностей передаваемых по линиям с разным номинальным напряжением.

В методе учитывается изменение наибольшего тока по годам эксплуатации.

1. Учитывается фактическая нелинейная зависимость капвложения от сечения.

Читать еще:  Как подключить телефонную розетку кабелем лапша

2. Учитывается непрерывность изменения .

3. Учитывается ступенчатость стандартных сечении.

4. Метод позволяет учитывать динамику роста нагрузок.

5. Сеть выбранную по МЭИ не нужно проверять по потерям напряжения.

Недостаток: при изменении стоимости ЛЭП необходимо либо перестраивать номограммы либо непосредственно строить зависимость ЗF(Iнб).

В России и Европе основным методом выбора сечения проводов при напряжениях до 500 кВ является метод выбора по экономической плотности тока, однако значения плотности тока отличаются от наших, например для России jек=0,8 А/мм^2, а для Европы 0,6 А/мм^2. В Украине также этот метод был основным, однако с 2006 года редакция ПУЕ[8] значительно сужает диапазон сечений: при сооружении ЛЭП с напряжениями 35 — 500 кВ рекомендуется использовать только по одному сечения — 120, 240 и 400 мм^2. При реконструкции сетей напряжением 35 кВ можно использовать сечений 70 и 95 мм^2, 110 кВ — 120 мм^2 (табл. 2).

* Касается линий 35 кВ, являющихся ответвлением от существующих магистральных линий с сечением проводов 70-95 мм^2 или представляющих собой продолжение таких магистралей.

** Касается линий 110 кВ для питания электропотребителей на мощность до 20 МВт или для выдачи мощности электростанций с количеством часов использования установленной мощности до 2500 (ветровые, газотурбинные пиковые электростанции и т.п.).

*** Перспективное развитие линий 220 и 500 кВ ограничено.

**** Развитие линий 400 кВ не предусматривается.

Электрический расчет сечений проводов отсутствует. Кроме того, перспективное развитие сетей напряжениями 220 и 500 кВ считается ограниченным. В связи с такими рекомендациями ПУЭ возникают недоразумения. Например: почему при выпуске проводов сечением 70 и 95 мм^2 их не рекомендуется использовать при реконструкции сетей напряжением 110 кВ, при значительной протяженности в Украине сетей напряжением 220 кВ дальнейшее их развитие ограничено. Ранее при каждом напряжении использовалось несколько сечений. Так, при напряжении 35 кВ можно было использовать 3 сечения (95, 120 и 150 мм^2), при напряжении 110 кВ — 6, при напряжении 220 кВ — 5. При напряжениях 330 и 500 кВ использовалась расщепленная конструкция фазы: три сечения при каждом напряжении. Поэтому необходимо выполнить подробный анализ рекомендаций ПУЭ [8] отношении выбора сечений проводов воздушных ЛЭП на примере действующих электрических сетей.

Литература

1. Пелисье Рене Электрические системы/Пер. с франц. [Предис. и комент. В. А. Веникова ]. // М.: Высш. Школа 1982.-568 с.

2. Плащанский Л. А. Основы электроснабжения горных предприятий/Л. А. Плащанский// – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006.-499 с.:ил.

3. Воротницкий В. Э. Инструкции по снижению технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергоносителей и энергообъединений. / В. Э. Воротницкий, Ю. С. Железко Ю. С.// М. СПО. Союзтехэнерго 1987.

4. Правила устройства электроустановок. //Х.: Изд-во «Форт», 2009.-704 с.

5. Идельчик В. И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов./ В. И. Идельчик // М.: Энергоатомиздат, 1989. – 592 с.: ил.

6. Ершевич В. В. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/В. В. Ершевич, А. Н. Зейлигер, Г. А. Илларионов и др.; Под. ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. – 3-е изд., перераб. и доп. // М.: Энергоатомиздат, 1985. – 352 с.

7. Файбисович Д. Л. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Д. Л. Файбисович// М.: Энергоатомиздат, 2006.-300с.

Основы электроснабжения объектов

Оглавление

Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу

8.7. Выбор оптимальных сечений проводов и жил кабелей линий электропередач

Сечение проводов и жил кабелей линий электропередачи выбирают по техническим и экономическим условиям. К техническим условиям относится выбор сечений по нагреву расчетным током, условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания (КЗ), потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Экономически целесообразное сечение провода или кабеля определяют из соотношения [11]:

Читать еще:  Отключение розетки при отключении света

где Iр — расчетный ток линии, А; jэк — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм2, выбираемое по табл. 8.2 в зависимости от годового числа часов использования максимума нагрузки приведенного в табл. 8.3.

Экономическая плотность тока

Годовое число часов использования максимума нагрузки по отраслям

Расчетный ток линий ГПП определяется по формуле

где UH — номинальное напряжение питающей линии; п — количество цепей; SP — расчетная мощность, зависящая от назначения линии (см. п. 3.1—3.3 и 4.4).

Сечение, выбранное по формуле (8.48), округляют до ближайшего стандартного сечения.

При расчете линий, состоящих из нескольких участков с разными нагрузками, экономические сечения рассчитывают по наибольшему рабочему току для каждого участка в отдельности.

Если потребители присоединены к линии на небольшом расстоянии один от другого, то из эксплуатационных и конструктивных соображений нецелесообразно иметь на каждом участке разные сечения проводников. Одинаковое сечение проводника выбирают в таком случае по всей длине с учетом поправочного коэффициента Кп, который учитывает неравномерность нагрузки по линии

где Imax — максимальный ток наиболее загруженного участка сети (головной участок); L — полная длина линий, км; Imaxi — максимальный ток i-го участка линии; Li — длина i-го участка линии, км.

По экономической плотности тока выбору не подлежат [11]: а) сети промышленных предприятий и сооружений до 1000 В при числе часов использования максимума нагрузки до 4000 в год;

б) ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1000 В, осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;

в) сети временных сооружений и устройств со сроком службы до б лет.

Выбранное по экономической плотности сечение кабельных линий проверяют по допустимому нагреву в послеаварийном режиме. Сечение кабельных линий напряжением более 1000 В проверяется также по допустимым потерям напряжения и по термической стойкости при токах короткого замыкания.

Сечение проводов воздушных линий проверяют по допустимому нагреву в послеаварийном режиме, по условиям короны, по механической прочности.

Условие проверки по допустимому нагреву

где Ipmax — наибольший расчетный ток из всех возможных режимов работы линии, для параллельно работающих линий в качестве расчетного тока Ipmax принимают ток послеаварийного режима из условия, что одна питающая линия вышла из строя; Iдоп — допустимый длительный ток для одиночного провода или кабеля нужного сечения, выбираемый по справочным данным [11].

Поправочные коэффициенты К1, на токи кабелей неизолированных и изолированных проводов и шин в зависимости от температуры земли и воздуха

Условия температуры среды,°С

Нормированная температура жил, °С

Поправочные коэффициенты К1 на токи при расчетной температуре среды, °С

Основы электроснабжения объектов

В книге рассматриваются методы расчета электрических нагрузок, вопросы качества электрической энергии и компенсации реактивной мощности, схемы электроснабжения объектов; излагается методика определения потерь в элементах систем электроснабжения, приведен материал, касающийся работы и расчета электрических сетей, связанный с процессом протекания электрического тока в проводах внешнего и внутреннего электроснабжения объектов.
Учебное пособие предназначено для студентов специальностей: «Электроэнергетические системы и сети», «Электроснабжение», «Автоматическое управление электроэнергетическими системами» и других электроэнергетических специальностей вузов для дневной, вечерней и заочной форм обучения.

Читать фрагмент.

Сибикин Ю.Д. Основы электроснабжения объектов

Сибикин Ю.Д. Основы электроснабжения объектов

В книге рассматриваются методы расчета электрических нагрузок, вопросы качества электрической энергии и компенсации реактивной мощности, схемы электроснабжения объектов; излагается методика определения потерь в элементах систем электроснабжения, приведен материал, касающийся работы и расчета электрических сетей, связанный с процессом протекания электрического тока в проводах внешнего и внутреннего электроснабжения объектов.
Учебное пособие предназначено для студентов специальностей: «Электроэнергетические системы и сети», «Электроснабжение», «Автоматическое управление электроэнергетическими системами» и других электроэнергетических специальностей вузов для дневной, вечерней и заочной форм обучения.

Читать фрагмент.

Внимание! Авторские права на книгу «Основы электроснабжения объектов» (Сибикин Ю.Д.) охраняются законодательством!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector