2.4. Расчет разомкнутых электрических сетей напряжением 10(6) кВ

2.4.1. Содержание расчета и допущения

Разомкнутые электрические сети 10(6) кВ широко применяются на промышленных предприятиях в качестве распределительных и питающих сетей.

Задачами электрического расчета распределительных сетей 10(6) кВ являются: определение токов участков сети для выбора сечений проводов или жил кабелей по экономической плотности тока и их проверки по допустимому нагреву; определение максимальной потери напряжения в сети для сравнения с допустимой потерей напряжения; определение суммарных потерь активной и реактивной мощности и потерь электроэнергии за год.

Расчет таких сетей включает:

определение мощностей на участках сети;

определение токов участков сети;

выбор сечений проводов или жил кабелей по экономической плотности тока на участках сети и проверка их по нагреву током;

определение активного (R_i) и индуктивного (X_i) сопротивлений каждого участка сети;

определение потерь напряжения на каждом участке и до наиболее удаленных точек сети;

проверка выбранных сечений проводов или жил кабелей по допустимой потере напряжения;

определение потерь активной и реактивной мощностей в сети и потерь электроэнергии за год.

При расчете разомкнутых распределительных сетей принимают следующие допущения [8, с. 467]:

в схемах замещения сети не учитывают проводимости;

распределение потоков активной и реактивной мощностей в сети определяют без учета потерь мощности в элементах сети;

потери мощности и напряжения, а также токи в отдельных участках сети определяют не по истинным напряжениям в узлах, а по номинальному напряжению сети.

В соответствии с первым допущением каждый участок сети замещается своим полным сопротивлением. Второе допущение позволяет без значительных трудностей определить распределение потоков мощности по участкам сети. В соответствии с третьим допущением потери мощности и напряжения на участке сети между узлами i и j определяют по формулам:

(2.1)

Примечания.1. Расчет разомкнутых питающих сетей напряжением 10(6) кВ выполняется так же, как и распределительных. 2. Для воздушных линий расчет называется электрическим, так как для них может выполняться еще и механический расчет.

2.4.2. Расчет радиальных распределительных кабельных линий напряжением 10(6) кВ

По радиальным распределительным линиям электроэнергия от шин 10(6) кВ ГПП (ГРП, РП) подается к цеховым ТП. Радиальные линии от ГПП к промежуточным РП или к ТП, совмещенным с РП, называются питающими.

Радиальные распределительные линии могут быть не резервированными (одиночными) или резервированными (двойными). Далее рассматривается расчет резервированной линии трехфазного тока с симметричной нагрузкой на конце, выполненной двумя параллельными кабельными линиями в одной траншее с расстоянием между ними 100 мм.

Исходные данные для расчета:

номинальное напряжение сети — 10(6) кВ;

нагрузка на конце линий (задана трехфазной мощностью в комплексной форме S_P=P_P+jQ_P; содержит более 50 % электроприемников I и II категорий надежности);

конструктивное исполнение линий — кабельные;

число линий — две;

длина линий, км;

продолжительность использования максимума нагрузки T_max, ч;

допустимая потеря напряжения: в нормальном режиме (при работе обеих линий) — 6—8 % от U_ном; в послеаварийном режиме — 10—12 % [6, с. 119].

Методика расчета

1. Определяется расчетная полная мощность и cos φ нагрузки

_.

2. Определяются расчетные токи линий, А, в нормальном (I_P) и послеаварийном (I_{P. па}) режимах при аварийном отключении одной из линий

_(2.2)

_(2.3)

где S_P — расчетная полная мощность нагрузки, кВА;

U_ном — номинальное напряжение линий, кВ.

3. Выбирается марка кабеля и способ его прокладки [8, с. 60].

4. Определяется экономически выгодное сечение жил кабельных линий, мм², по экономической плотности тока j_Э, которая зависит от материала жил и продолжительности использования максимума нагрузки T_max [4, с. 85]

_.

_{Сечение FЭ, полученное в результате расчета, округляется до ближайшего стандартного, выбирается для кабельных линий, выписывается длительный допустимый ток нагрузки Iдоп на выбранное сечение [8, с. 60].}

_{5. Определяется коэффициент загрузки кабельных линий в нормальном режиме}

_{, (2.4)}

_{где Кпопр — поправочный коэффициент на условия прокладки кабелей, определяемый по табл. П1, П2 [4] как произведение Кпопр= К1}^._К2^._;

_{К1 — поправочный коэффициент, зависящий от числа работающих кабелей (при одном кабеле К1 = 1);}

_{К2 — поправочный коэффициент, зависящий от фактической температуры среды; при прокладке в земле и температуре 15} ^о_{С — К2 =1, при прокладке в воздухе и температуре 25} ^о_{С — К2 =1.}

_{6. Выбранное экономическое сечение жил кабельных линий проверяется по допустимому нагреву расчетным током послеаварийного режима с учетом допустимой перегрузки в послеаварийном режиме и снижения допустимого тока в нормальном режиме при прокладке кабелей в одной траншее [1, с. 60]. Условие проверки:}

_{, (2.5)}

_{где Iр.па — расчетный ток линии в послеаварийном режиме (при аварийном отключении одной из линий);}

_{Кп.доп — коэффициент допустимой перегрузки кабеля в послеаварийном режиме. Определяется по табл. 3.3 [1] в зависимости от коэффициента предварительной загрузки (Кз ), вида прокладки и времени ликвидации аварии;}

_{Кпопр — поправочный коэффициент на условия прокладки кабелей (см. пункт 5).}

_{7. Определяются потери напряжения, В, а также в процентах:}

_{в нормальном режиме}

_(2.6)

_{; (2.7)}

_{в послеаварийном режиме}

_{где ro, xo — удельные активное и индуктивное сопротивления каждой линии, Ом/км. Значения удельных сопротивлений для кабельных линий приведены в табл. 3.5 [1];}

_{L — длина линии, км;}

_{соs φ — коэффициент активной мощности нагрузки в конце линий;}

_{sin φ — коэффициент реактивной мощности нагрузки в конце линии.}

_{8. Выбранное сечение жил кабельных линий проверяется по потере напряжения в нормальном и послеаварийном режимах. Условия проверки:}

_{где ΔUдоп % — допустимая потеря напряжения в нормальном режиме;}

_{ΔUдоп.па % — допустимая потеря напряжения в послеаварийном режиме.}

_{9. Определяются потери активной и реактивной мощностей в линиях, соответственно кВт и квар}

(2.8)

_(2.9) где — активное сопротивление двух параллельных кабельных

линий, Ом;

—индуктивное сопротивление двух параллельных кабель_{ных линий, Ом;}

_{SP — расчетная полная мощность, МВА.}

10. Определяются потери активной энергии в линиях за год, кВтч

_(2.10)

где _max — продолжительность максимальных потерь, которая определяется по графикам на рис. 2.24 [4] в зависимости от T_max и cos φ нагрузки.

Расчет и выбор сечений питающих кабельных линий напряжением 10(6) кВ производится путем технико-экономического сравнения вариантов. Пример расчета приводится в [1, с. 59—62].