Воздушной линии напряжением 10 кВ

 

Электрический расчет воздушной линии (ВЛ) производится с целью выбора марки и сечения проводов, определения потерь напряжения и потерь энергии в линии. До начала расчета необходимо на листе миллиметровой бумаги формата А3 (297 х 420 мм) начертить свой вариант плана территории сельского района, который принимается за основу всех дальнейших расчетов. На плане рядом с условным обозначением и номером каждого населенного пункта необходимо указать исходные данные: расчетную активную мощность дневного и вечернего максимумов нагрузки всех потребителей населенного пункта; в скобках указывается расчетная активная мощность производственных потребителей, соответственно, для дневного и вечернего максимумов нагрузки. Указанные исходные данные для расчетного населенного пункта определены по результатам выполненных расчетов (п.п.1.2, 1.4 и 1.5); для остальных пяти населенных пунктов исходные данные берутся из заданного плана сельского района.

Электрический расчет ВЛ 10 кВ рекомендуется выполнять в следующей последовательности.

3.1 Определяется трасса ВЛ 10 кВ на плане сельского района. При этом населенные пункты на плане района соединяют прямыми линиями, а один из них (находящийся ближе других к шинам10 кВ РТП 35/10 кВ) соединяют прямой линией с условным обозначением шин 10 кВ РТП 35/10 кВ.

3.2 На плане района с учетом заданного масштаба определяются длины участков линии. Длина каждого участка ВЛ 10 кВ (в километрах) определяется между центрами окружностей, обозначающих соединяемые населенные пункты, и указывается на плане возле каждого участка линии.

3.3 Результаты дальнейших расчетов и необходимые данные для них оформляются в виде таблицы 3.1.

 

 

Таблица 3.1

Участок ВЛ 10 кВ	Расчетная активная мощность участка, кВт	РДП/РДО	РВП/РВО
Номер	Длина, км	Днем	Вечером
РДО	РДП	РВО	РВП

Продолжение таблицы 3.1

cosjД	cosjВ	tgjД	tgjВ	Расчетная мощность	Рабочий ток, А
Реактивная, квар	Полная, кВА
QД	QВ	SД	SВ	IД	IВ

 

Окончание таблицы 3.1

Марка и сечение провода	Потери напряжения, %	Потери энергии, кВт.ч
Днем	Вечером
На участке	От шин 10 кВ до конца участка	На участке	От шин 10 кВ до конца участка

 

Таблица 3.1 заполняется в следующей последовательности:

В столбце 1 проставляются условные номера участков ВЛ 10 кВ, начиная с конечного и заканчивая головным участком. Каждый участок линии обозначается двумя цифрами по номерам населенных пунктов, которые он соединяет. Шинам 10 кВ РТП 35/10 кВ присваивается номер 0. Например, участок линии 2-5 находится между населенными пунктами 2 и 5.

В столбце 2 указывается длина (в км) каждого участка ВЛ 10 кВ, определенная по п. 3.2.

В столбцах 3, 4, 5 и 6 таблицы 3.1 проставляются расчетные активные мощности (дневного и вечернего максимума) общей нагрузки всех потребителей (Р_ДО, Р_ВО) и нагрузки производственных потребителей (Р_ДП, Р_ВП), которые на каждом из участков ВЛ 10 кВ определяются попарным суммированием с помощью коэффициента одновременности или табличных добавок.

Коэффициент одновременности при сложении: двух нагрузок k_о=0,9; трех нагрузок k_о=0,85. Табличную добавку от меньшей из складываемых нагрузок (прибавляемую к большей нагрузке) рекомендуется брать по таблице 4.10 [1], 3.10 [2,3] или по таблице Н3 приложения Н.

Порядок определения расчетных нагрузок на участках ВЛ 10 кВ рассмотрим на примере расчетной схемы линии (рисунок 3.1). На расчетной схеме точки 0, 1…6 обозначают шины 10 кВ РТП 35/10 кВ и населенные пункты 1…6, а Р₁…Р₆ – расчетные нагрузки (Р_ДО, Р_ВО, Р_ДП, Р_ВП) указанных населенных пунктов.

 

Р4 Р5 Р2 Р6 Р1 Рисунок 3.1

 

Расчет начинаем с конечных пунктов 5 и 6: нагрузка на участках 2-6 и 4-5 равна нагрузке населенных пунктов 6 и 5. На участках 3-2 и 3-4 нагрузка определится сложением пар нагрузок: Р₂, Р_2-6 и Р₄, Р_4-5. Если слагаемые нагрузки отличаются по значению менее чем в четыре раза, то они складываются с помощью коэффициента одновременности по формуле, аналогичной (1.2). Например:

 

Р_3-4 = k_о (Р₄+Р_4-5) = 0,9 (Р₄+Р_4-5).

 

Если слагаемые нагрузки отличаются по значению более чем в четыре раза, то они складываются с помощью добавок по формуле, аналогичной (1.3). Например, если Р₂>4Р_2-6, то

 

Р_3-2 = Р₂ + Р_{доб 2-6}.

 

Нагрузка на участке 1-3 определится сложением трех нагрузок: Р₃, Р_3-2 и Р_3-4 по тем же правилам, а нагрузка на головном участке 0-1 – сложением нагрузок Р₁ и Р_1-3. Указанную процедуру сложения необходимо выполнить для нагрузок Р_ДО, Р_ДП, Р_ВО и Р_ВП по всем участкам ВЛ 10 кВ.

В столбцах 7 и 8 таблицы 3.1 проставляется отношение производственной нагрузки к общей нагрузке по каждому участку ВЛ 10 кВ.

В столбцы 9 и10 вписываются значения коэффициента мощности (cos φ), определенные по кривым рисунков 4.6 [1], 3.6 [2], 3.7 [3] или по рисунку Н1 приложения Н в зависимости от доли производственной нагрузки на каждом из участков линии, а в столбцы 11 и 12 – соответствующие значения «tg j».

Расчетная реактивная и полная мощности нагрузки для дневного и вечернего максимума по каждому участку ВЛ 10 кВ определяются по формулам:

 

, (3.1)

 

, (3.2)

после чего вписываются в соответствующие столбцы таблицы 3.1. В формулах (3.1) и (3.2) «Р_О» – расчетная активная общая нагрузка, указанная в столбцах 3 и 5, а «cos j» и «tg j» берутся из столбцов 9…12 таблицы 3.1.

В столбцы 17, 18 таблицы вписывается рабочий ток на участках линии, который определяется по формуле:

 

, (3.3)

 

где U_ном=10 кВ – номинальное напряжение линии.

В столбец 19 таблицы 3.1 записывается выбранная марка и сечение проводов на каждом участке ВЛ 10 кВ. Сечение проводов в курсовом проекте рекомендуется определять по экономической плотности тока:

, (3.4)

 

где j_ЭК=1,3 А/мм² – экономическая плотность тока из таблицы 5.2 [1] или таблицы 5.1 [2,3].

Полученное расчетное сечение округляется до ближайшего стандартного и корректируется по требованиям к механической прочности, в соответствии с которыми провода выбирают сталеалюминиевыми, сечениями не менее: 70 мм² для магистрали и 35 мм² для отпаек [1,2]. В целях удобства монтажа в линии обычно монтируется не более трех различных сечений проводов. Параметры выбранных проводов сводятся в таблицу 3.2.

Значения удельных активного «r₀» и индуктивного «х₀» сопротивлений для выбранных марок проводов рекомендуется принимать по приложениям 1, 14, 15 [1,2,3] или по таблицам Н7 и Н9 приложения Н с учетом среднего геометрического расстояния между проводами, которое для ВЛ 10 кВ принимается равным D_ср = 1500-2000 мм.

 

Таблица 3.2

Провод	r0, Ом/км	х0, Ом/км	Iраб макс, А	Iдоп, А

 

В столбце 5 указывается максимальный рабочий ток на участках линии, где принята указанная марка провода.

В столбце 6 – допустимый длительный ток для выбранного провода, значение которого рекомендуется брать по приложению 4 [1,2,3] или по таблице Н10 приложения Н.

Выбранное сечение проводов должно удовлетворять условию допустимого нагрева:

 

.

 

На каждом из участков линии определяется потеря напряжения (в вольтах):

 

, (3.5)

 

где , Р и Q – длина участка (км), активная (кВт) и реактивная (квар) мощности, передаваемые по участку; берутся из столбцов 3, 5, 13, 14 таблицы 3.1, а r₀ и x₀(Ом/км) – из таблицы 3.2 для соответствующего участка ВЛ 10 кВ.

Полученную по формуле (3.5) потерю напряжения в вольтах необходимо перевести в киловольты и рассчитать в процентах:

 

(3.6)

 

а затем вписать в соответствующие столбцы (20 или 22) таблицы 3.1. Потери напряжения от шин 10 кВ до конца каждого расчетного участка определяются путем суммирования потерь напряжения тех участков, по которым передается нагрузка рассматриваемого участка ВЛ 10 кВ. Полученные результаты вписываются в столбцы 21 и 23 таблицы 3.1.

В столбце 24 таблицы 3.1 указываются потери электрической энергии (в киловатт-часах) на участках линии, которые рассчитываются по формуле:

 

, (3.7)

 

где t - время максимальных потерь, час; может быть принято по таблицам 1.11 [1], 14.2 [2], 14.3 [3] или по таблице Н5 приложения Н.

Потери энергии по всей линии подсчитываются суммированием потерь энергии на всех участках ВЛ 10 кВ.