Для расчета экономически целесообразного сечения воспользуемся расчетной схемой распределительной сети 10 кВ (рис. 8. 1).
Производим расчет сечения кабеля по экономической плотности тока в зависимости от металла проводника и числа часов использования максимума нагрузки:
где: – расчетный максимальный ток, А;
– нормированное значение экономической плотности тока, А/мм2.
Нормированное значение экономической плотности тока принимаем 1, 2 А/мм2, т. к. число часов использования максимума нагрузки в год более 5000 ч.
Находим расчетный максимальный ток для нормального режима работы, А
Находим расчетный максимальный ток для послеаварийного режима работы, А
где – расчетная максимальная мощность линии, кВА, принимается по табл. 8. 2;
– номинальное напряжение линии, кВ.
Выполним расчет на примере линии №1 (табл. 8. 2).
Определим расчетный максимальный ток в нормальном режиме, А:
Согласно найденному максимальному расчетному току определим экономическое сечение кабеля:
Определим расчетный максимальный ток в послеаварийном режиме, А:
Согласно найденному максимальному расчетному току определим экономическое сечение кабеля:
Для остальных участков расчетный максимальный ток и экономическое сечение кабеля определяется аналогично и сводится в таблицы 9. 1 и 9. 2 соответственно для нормального и послеаварийного режимов.
Таблица 9. 1 - Результаты расчета сечений проводов ВЛ и жил кабелей распределительных сетей 10(6) кВ для нормального режима
№ участка
Расчетная максимальная мощность участка , кВА
Расчетный максимальный ток , А
Экономически целесообразное сечение , мм2
Кол-во кабелей в линии, в норм. режиме работы, шт
Стандартное сечение , мм2
Длительно допустимый ток , А
943, 45
54, 47
45, 39
3х70
1066, 57
61, 58
51, 32
3х70
427, 83
24, 70
20, 58
3х70
567, 67
32, 77
27, 31
3х70
Таблица 9. 2 - Результаты расчета сечений проводов ВЛ и жил кабелей распределительных сетей 10(6) кВ для послеаварийного режима
№ участка
Расчетная максимальная мощность участка , кВА
Расчетный максимальный ток , А
Экономически целесообразное сечение , мм2
Кол-во кабелей в линии, в послеавар. режиме работы, шт
Стандартное сечение , мм2
Длительно допустимый ток , А
1886, 9
108, 94
90, 78
3х95
2133, 14
123, 16
102, 63
3х120
855, 65
49, 40
41, 17
3х70
1135, 33
65, 55
54, 62
3х70
9. 2 Проверка сечений жил кабелей распределительных сетей 10(6) кВ по допустимому длительному току
Проверка кабельных линий по допустимому длительному току проводится по условию:
(9. 4)
где: – пoпpaвoчный кoэффициeнт нa количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле, принимаем равный 0, 9;
– пoпpaвoчный кoэффициeнт на допустимую перегрузку в послеаварийном режиме. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией принимаем равный 1, 15;
– пoпpaвoчный кoэффициeнт на фактическую температуру среды принимаем равный 0, 94;
– пoпpaвoчный кoэффициeнт на тепловое сопротивление грунта принимаем равный 1;
– пoпpaвoчный кoэффициeнт на отличие номинального напряжения кабеля от номинального напряжения сети, принимается 1;
Проведем проверку кабельной линии для 2 участка. Проверка в аварийном режиме не требуется, т. к. выбор проводника производился без учета схемы резервирования, резервирование будет осуществляться аналогичным кабелем.
Проверка остальных участков КЛ для нормального и послеаварийного режимов проводится аналогично, результаты сводятся в таблицу 9. 3 и 9. 4.
Таблица 9. 3 – Результаты проверки КЛ по длительно допустимому току в нормальном режиме
№ участка
Расчетный максимальный ток , А
Кол-во кабелей в линии, в норм. режиме, шт
Стандартное сечение , мм2
Длительно допустимый ток , А
Длительно допустимый ток с учетом коэффициентов , А
Результат проверки
54, 47
3х70
204, 31
проходит
61, 58
3х70
204, 31
проходит
24, 70
3х70
204, 31
проходит
32, 77
3х70
204, 31
проходит
Таблица 9. 4 – Результаты проверки КЛ по длительно допустимому току в послеаварийном режиме
№ участка
Расчетный максимальный ток , А
Кол-во кабелей в линии, в норм. режиме, шт
Стандартное сечение , мм2
Длительно допустимый ток , А
Длительно допустимый ток с учетом коэффициентов , А
Результат проверки
108, 94
3х95
248, 09
проходит
123, 16
3х120
287, 01
проходит
49, 40
3х70
204, 31
проходит
65, 55
3х70
204, 31
проходит
9. 3 Проверка сечений жил кабелей распределительных сетей 10(6) кВ по допустимому отклонению напряжения
Потеря напряжения на участке, %, определяется по формуле:
где: – расчетная максимальная мощность участка, кВА;
– номинальное напряжение линии, кВ;
– длина участка, км;
, – соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления, Ом/км.
Определим потери напряжения на участке 1 (рис. 8. 1), в нормальном режиме:
Потери напряжения на остальных участках линии рассчитываются аналогично и сводятся в таблицу 9. 5. Проверка в аварийном режиме проводится аналогично, результаты сводятся в таблицу 9. 6. Допустимые потери напряжения в нормальном режиме составляют 5%, в аварийном режиме составляют 10 %.
Таблица 9. 5 - Результаты проверки сечений, жил кабелей распределительных сетей 10 кВ, по допустимому отклонению напряжения нормальном режиме
№ участка
Расчетная максимальная мощность участка , кВА
Длина участка , км
Кол-во кабелей в линии, в норм. режиме, шт
Стандартное сечение , мм2
, Ом/км
,
Ом/км
Потеря напряжения в нормальном режиме , %
943, 45
0, 368
3х70
0, 447
0, 082
1, 55
1066, 57
0, 21
3х70
0, 447
0, 082
1, 00
427, 83
0, 657
3х70
0, 447
0, 082
1, 26
567, 67
0, 39
3х70
0, 447
0, 082
0, 99
Таблица 9. 6 - Результаты проверки сечений, жил кабелей распределительных сетей 10 кВ, по допустимому отклонению напряжения нормальном режиме
– номинальная мощность трансформатора, МВ·А, принимается 40;
Полное приведенное сопротивление в точке КЗ определяется по формуле:
Полное приведенное сопротивление в точке КЗ:
Ток в точке короткого замыкания определяется по формулам:
в относительных единицах
в именованных единицах
где: – результирующая ЭДС в токе КЗ, принимается 1;
– полное приведенное сопротивление в точке КЗ.
Определим токи в точке КЗ:
Наибольшее мгновенное значение полного тока КЗ называют ударным током. Он возникает при первом наибольшем значении апериодической составляющей, совпадающей по знаку с периодической составляющей тока КЗ. Этот момент наступает примерно через полпериода после появления КЗ ( с). При этом условии ударный ток
(9. 14)
где: – начальное действующее значение периодической составляющей;
где - эквивалентная постоянная время затухания апериодической составляющей тока КЗ, с.
Значение эквивалентной постоянной время затухания апериодической составляющей может быть определено по формуле:
, (9. 16)
где - индуктивное результирующее сопротивление схемы замещения, о. е;
- активное результирующее сопротивление схемы замещения, о. е;
- циклическая частота, рад/с.
Определим значение постоянной время затухания и ударный коэффициент:
Расчет для остальных точек КЗ производится аналогично, результаты расчетов токов КЗ для каждой точки сводятся в таблицу 9. 4.
Таблица 9. 7 - Результаты расчета токов короткого замыкания в распределительных сетях 10(6) кВ
Точка КЗ
, кА
, кА
0, 0014
0, 0032
0, 003
286, 3
17, 18
0, 007
1, 25
30, 44
0, 0024
0, 0036
0, 0043
230, 28
14, 84
0, 0047
1, 119
23, 49
9. 5 Расчет сечения жил кабелей распределительных сетей до 1 кВ
Для расчета экономически целесообразного сечения составляется расчетная схема распределительных сетей до 1 кВ на которую наносятся значения мощностей трансформаторных подстанций, мощностей жилых и общественных зданий, длин и мощностей участков.
Находим расчетный максимальный ток для каждого участка
Производим расчет сечения кабеля по экономической плотности тока
Расчет производится аналогично пункту 9. 1, результаты расчетов сводятся в таблицу 9. 8.
Таблица 9. 8 - Результаты расчета сечений жил, кабелей распределительных сетей до 1 кВ
№ТП
№ участка
Расчетная максимальная мощность участка , кВА
Расчетный максимальный ток , А
Экономически целесообразное сечение , мм2
Стандартное сечение , мм2
Длительно допустимый ток , А
ТП1
3, 2, 4
349, 62
504, 63
420, 52
1x500
11, 12
200, 20
288, 97
240, 81
3x240
9-10
440, 63
635, 99
529, 99
1x625
25, 25А
168, 28
242, 89
202, 40
3x240
16, 19
232, 79
336, 01
280, 01
1x300
17-18
260, 77
376, 39
313, 66
1x300
20-21
427, 47
616, 99
514, 16
1x500
ТП2
1, 1А, 5
384, 41
554, 85
462, 38
1х500
6, 7, 33
420, 45
606, 87
505, 72
1х500
8, 13, 14
391, 16
564, 59
470, 49
1х500
15, 32, 36
510, 36
736, 64
613, 87
1х625
ТП3
22, 22А, 23
391, 16
564, 59
470, 49
1х500
24, 26, 27
302, 65
436, 84
364, 03
1х400
28, 29, 30
302, 65
436, 84
364, 03
1x400
31, 39
344, 34
497, 01
414, 17
1х400
ТП4
34, 35, 35А
363, 17
524, 19
436, 82
1х500
37, 38
440, 63
635, 99
529, 99
1х625
40, 41
440, 63
635, 99
529, 99
1х625
42, 43
232, 79
336, 01
280, 01
1х300
44, 50
338, 48
488, 56
407, 13
1x400
44А
463, 85
669, 51
557, 92
1x625
45, 45А, 46
402, 27
580, 62
483, 85
1x500
47, 48
440, 63
635, 99
529, 99
1x625
9. 6 Проверка сечений жил кабелей распределительных сетей до 1 кВ по допустимому длительному току
Проверка кабельных линий по допустимому длительному току проводится аналогично пункту 9. 2, без учета – поправочного коэффициента на допустимую перегрузку в послеаварийном режиме. Результаты проверки сводятся в таблицу 9. 9.
Проверка кабельных линий по допустимому длительному току проводится по условию:
(9. 19)
В соответствии с расчетной схемой необходимо пересчитать поток распределение на участках распределительной сети и вычислить расчетный максимальный ток в послеаварийном режиме:
Таблица 9. 9 - Результаты проверки сечений жил, кабелей распределительных сетей до 1 кВ по допустимому длительному току
№ТП
№ участка
Расчетный максимальный ток , А
Стандартное сечение , мм2
Длительно допустимый ток , А
Длительно допустимый ток с учетом коэффициентов , А
Результат проверки
ТП1
3, 2, 4
504, 63
1x500
913, 68
проходит
11, 12
288, 97
3x240
571, 05
проходит
9-10
635, 99
1x625
989, 82
проходит
25, 25А
242, 89
3x240
528, 75
проходит
16, 19
336, 01
1x300
651, 42
проходит
17-18
376, 39
1x300
651, 42
проходит
20-21
616, 99
1x500
913, 68
проходит
ТП2
1, 1А, 5
554, 85
1х500
913, 68
проходит
6, 7, 33
606, 87
1х500
913, 68
проходит
8, 13, 14
564, 59
1х500
913, 68
проходит
15, 32, 36
736, 64
1х625
989, 82
проходит
ТП3
22, 22А, 23
564, 59
1х500
913, 68
проходит
24, 26, 27
436, 84
1х400
795, 24
проходит
28, 29, 30
436, 84
1x400
795, 24
проходит
31, 39
497, 01
1х400
795, 24
проходит
ТП4
34, 35, 35А
524, 19
1х500
913, 68
проходит
37, 38
635, 99
1х625
989, 82
проходит
40, 41
635, 99
1х625
989, 82
проходит
42, 43
336, 01
1х300
651, 42
проходит
44, 50
488, 56
1x400
795, 24
проходит
44А
669, 51
1x625
989, 82
проходит
45, 45А, 46
580, 62
1x500
913, 68
проходит
47, 48
635, 99
1x625
989, 82
проходит
9. 7 Проверка сечений жил кабелей распределительных сетей до 1 кВ по допустимому отклонению напряжения
Потеря напряжения на участке, %, определяется аналогично пункту 9. 3, результаты расчетов сводятся в таблицу 9. 10 и 9. 11. Потери напряжения в нормальном режиме не должны превышать 5%, а в аварийном 10%. Расчет производится для вводного кабеля наибольшей длины.
Таблица 9. 10- Результаты проверки сечений жил, кабелей распределительных сетей до 1 кВ по допустимому отклонению напряжения в нормальном режиме
№ участка
Расчетная максимальная мощность участка , кВА
Длина участка , км
Стандартное сечение , мм2
, мОм/м
, мОм/м
Отклонение напряжения в нормальном режиме , %
3, 2, 4
349, 62
0, 316
1x500
0, 037
0, 16
2, 19
11, 12
200, 20
0, 39
3x240
0, 13
0, 0587
2, 18
9-10
440, 63
0, 13
1x625
0, 029
0, 15
1, 01
25, 25А
168, 28
0, 263
3x240
0, 13
0, 0587
1, 23
16, 19
232, 79
0, 158
1x300
0, 061
0, 186
0, 96
17-18
260, 77
0, 168
1x300
0, 061
0, 186
1, 15
20-21
427, 47
0, 168
1x500
0, 037
0, 16
1, 42
1, 1А, 5
384, 41
0, 253
1х500
0, 037
0, 16
1, 92
6, 7, 33
420, 45
0, 263
1х500
0, 037
0, 16
2, 19
8, 13, 14
391, 16
0, 168
1х500
0, 037
0, 16
1, 30
15, 32, 36
510, 36
0, 421
1х625
0, 029
0, 15
3, 77
22, 22А, 23
391, 16
0, 234
1х500
0, 037
0, 16
1, 81
24, 26, 27
302, 65
0, 211
1х400
0, 046
0, 17
1, 42
28, 29, 30
302, 65
0, 21
1x400
0, 046
0, 17
1, 41
31, 39
344, 34
0, 11
1х400
0, 046
0, 17
0, 84
34, 35, 35А
363, 17
0, 289
1х500
0, 037
0, 16
2, 08
37, 38
440, 63
0, 158
1х625
0, 029
0, 15
1, 22
40, 41
440, 63
0, 284
1х625
0, 029
0, 15
2, 20
42, 43
232, 79
0, 115
1х300
0, 061
0, 186
0, 70
44, 50
338, 48
0, 079
1x400
0, 046
0, 17
0, 59
44А
463, 85
0, 05
1x625
0, 029
0, 15
0, 41
45, 45А, 46
402, 27
0, 11
1x500
0, 037
0, 16
0, 88
47, 48
440, 63
0, 168
1x625
0, 029
0, 15
1, 30
Таблица 9. 11- Результаты проверки сечений жил, кабелей распределительных сетей до 1 кВ по допустимому отклонению напряжения в аварийном режиме
№ участка
Расчетная максимальная мощность участка , кВА
Длина участка , км
Стандартное сечение , мм2
, мОм/м
, мОм/м
Отклонение напряжения в аварийном режиме , %
3, 2, 4, 11
419, 38
0, 336
1x500
0, 037
0, 16
2, 79
11, 12, 4
330, 57
0, 41
3x240
0, 13
0, 0587
3, 78
9-10
440, 63
0, 15
1x625
0, 029
0, 15
1, 16
25, 25А, 21
388, 59
0, 283
3x240
0, 13
0, 0587
3, 07
16, 19, 17
363, 17
0, 178
1x300
0, 061
0, 186
1, 69
17, 18, 16
423, 76
0, 188
1x300
0, 061
0, 186
2, 09
20, 21, 25А
465, 27
0, 188
1x500
0, 037
0, 16
1, 73
1, 1А, 5, 6
514, 77
0, 273
1х500
0, 037
0, 16
2, 78
6, 7, 33, 1А
496, 60
0, 273
1х500
0, 037
0, 16
2, 68
8, 13, 14, 15
460, 95
0, 188
1х500
0, 037
0, 16
1, 72
15, 32, 36, 14
640, 75
0, 441
1х625
0, 029
0, 15
4, 96
22, 22А, 23, 26
460, 95
0, 254
1х500
0, 037
0, 16
2, 32
24, 26, 27, 23
433, 00
0, 231
1х400
0, 046
0, 17
2, 22
28, 29, 30, 39
516, 57
0, 23
1x400
0, 046
0, 17
2, 64
31, 39, 30
507, 32
0, 13
1х400
0, 046
0, 17
1, 46
34, 35, 35А, 37
583, 44
0, 309
1х500
0, 037
0, 16
3, 57
37, 38, 34
603, 61
0, 178
1х625
0, 029
0, 15
1, 89
40, 41, 46
571, 01
0, 304
1х625
0, 029
0, 15
3, 05
42, 43, 50
350, 67
0, 165
1х300
0, 061
0, 186
1, 52
44, 50, 42
501, 35
0, 139
1x400
0, 046
0, 17
1, 55
44А, 48
683, 45
0, 07
1x625
0, 029
0, 15
0, 84
45, 45А, 46, 41
621, 97
0, 13
1x500
0, 037
0, 16
1, 60
47, 48, 44А
903, 40
0, 188
1x625
0, 029
0, 15
2, 98
9. 8 Расчет токов короткого замыкания в распределительных сетях до 1 кВ
Для расчета токов короткого замыкания для каждой линии составляется расчетная схема и схема замещения (рис. 9. 3, 9. 4), на которые наносятся необходимые данные и указываются точки короткого замыкания. Результаты расчетов токов короткого замыкания в указанных точках заносятся в таблицу 9. 8.