Выбор сечений проводов и кабелей по условиям экономической целесообразности

При выборе сечений проводников следует четко различать экономическую целесообразность выбираемого сечения и его техническую приемлемость (то есть проводник выбранного сечения не должен перегреваться, обладать достаточной механической прочностью и т.д.). В данной главе технические ограничения не рассматриваются. Экономическая целесообразность предполагает выбор такого сечения, при котором сумма затрат на строительство линии и на оплату потерь энергии в ней минимальна.

Существует два общепризнанных метода выбора экономически целесообразного сечения - метод экономической плотности тока и метод экономических интервалов.

Метод экономической плотности тока основан на допущении, что капиталовложения в строительство линий прямо пропорциональны сечению используемых проводников. Теоретические основы метода и правила расчета изложены, например, в [1,с.263...268]. Несомненным достоинством этого метода является его крайняя простота. Однако необходимо также иметь в виду, что при современных индустриальных методах строительства линий электропередачи для целого ряда сечений используются одни и те же унифицированные опоры, поэтому пропорциональность стоимости линии сечению проводников, являющаяся основой метода, существенно нарушается. Кроме того, таблицы экономических плотностей тока составлены, исходя из старых цен, и к настоящему времени сильно устарели. Поэтому сечение, выбранное по экономической плотности тока, может оказаться не самым экономичным. Метод экономических интервалов является более современным, позволяет точнее учесть многие экономические и технические факторы и поэтому дает более надежный результат. Основы и описание метода см., например [1,с.268...274]. Здесь только необходимо отметить, что достоинства метода в полной мере проявляются лишь в том случае, если номограммы экономических интервалов построены исходя из конкретных экономических условий, в которых предполагается строительство. Если же пользоваться номограммами, приведенными в литературе (например, [2,рис.7.2...7.25]), то результат может оказаться не только неточным, но даже ошибочным, поскольку со времени создания номограмм экономическая ситуация коренным образом изменилась. Поэтому представляется целесообразным уметь находить границы экономических интервалов исходя из конкретных экономических условий и самостоятельно строить номограммы. Порядок построения номограмм экономических интервалов рассмотрен в задачах 4.3 и 4.4.

ЗАДАЧА 4.1. Для электроснабжения двух промышленных предприятий, расположенных в одном направлении от подстанции энергосистемы на расстоянии 16 и 26 км проектируется магистральная двухцепная ВЛ напряжением 35 кВ со сталеалюминиевыми проводами. Расчётные мощности предприятий в режиме наибольших нагрузок составляют и . Определить экономически целесообразное сечение проводов ВЛ методом экономической плотности тока. Время наибольшей нагрузки предприятий составляет:

Район строительства - Среднее Поволжье.

РЕШЕНИЕ. Составляем расчётную схему и указываем на ней нагрузки и потоки мощности по участкам.

Поток мощности на участке 1-2 принимаем равным нагрузке в точке 2, а поток мощности на головном участке определяем по первому закону Кирхгофа:

По потокам мощности определяем наибольшие токи участков и время наибольшей нагрузки:

 

Здесь - число цепей ВЛ.

По [1,табл.6.6] определяем экономическую плотность тока. Для неизолированных алюминиевых проводов при экономическая плотность тока , а при , .

Затем, по уже известным токам линий определяем экономическое сечение проводов:

По полученным экономическим сечениям выбираем ближайшие стандартные сечения:

ЗАДАЧА 4.2. Определить сечение линий проектируемой магистральной кабельной сети 10 кВ по экономической плотности тока.

Нагрузки подстанций сети равны:

Время наибольшей нагрузки всех подстанций принять одинаковым и равным . Расчётная схема сети представлена на рисунке.

Район строительства - Саратовская область.

РЕШЕНИЕ. Определяем потоки мощности по участкам сети и соответствующие им токи:

 

Здесь - число цепей линий А-1 и 1-2.

По [1,табл.6.6] определяем экономическую плотность тока. Для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами при от 3000до 5000 ч/год в данном регионе она составляет 1,4 . По этой плотности тока и рассчитанным токам линий определяем экономические сечения:

По полученным значениям экономических сечений выбираем ближайшие стандартные:

ЗАДАЧА 4.3. Определить границы экономических интервалов сечений сталеалюминиевых проводов двухцепных ВЛ 110 кВ на железобетонных опорах, расположенных в Поволжье, во II районе по гололёду. Построить соответствующие номограммы.

РЕШЕНИЕ. Примем в качестве исходных экономические показатели, существовавшие в 1985 г. Стоимость сооружения 1 км ВЛ на двухцепных 2 0железобетонных опорах для ряда сечений взята из [4, табл.10.15], погонное активное сопротивление – из [1, табл. П1] и представлены в таблице:

	70/11	95/16	120/19	150/24	185/29	240/32
	0,429	0,306	0,249	0,198	0,162	0,127

 

Граница между экономическими интервалами тока для i-го и (i+1)-го сечений представляет собой прямую, определяемую уравнением: , где - коэффициент, зависящий от того, между какими сечениями определяется граница; - некий параметр, определяемый по выражению:

Здесь - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;

- норма амортизационных отчислений;

- стоимость потерь электроэнергии, руб/кВт∙ч;

- время наибольших потерь, ч/год.

Нормативный коэффициент эффективности капиталовложений по своей сути определяется средней нормой прибыли в электроэнергетике. Ориентировочно примем его равным 0,15. Норму амортизационных отчислений примем в размере 2,4% в соответствии с [4,табл.10.2]. Стоимость потерь электроэнергии примем по [2, рис. 6.2] равной . При этих условиях найдём наибольшее значение этого параметра, исходя из наименьшей по рис.6.1 [2] величины , равной 1500 час/год:

Величину коэффициента определяем по формуле:

где и - стоимости сооружения 1км ВЛ для i-го и (i+1)-го сечения соответственно.

Так, например, для пары сечений 95/16 и 120/19 получаем:

Для всех остальных пар смежных сечений расчёт производим аналогично и результаты сводим в таблицу:

 

Пары сечений	70,95	95,120	120,150	150,185	185,240
		2,29	6,10	7,45	6,98

 

Для каждой пары сечений находим граничные токи, соответствующие полученному ранее значению параметра :

То, что граничный ток оказался равным нулю, говорит о том, что сечение 70/11 в данных условиях экономического интервала не имеет. А наименьшее сечение, которое может быть экономически выгодным, является 95/16 . Граничный ток оказался меньше граничного тока . Это свидетельствует о том, что сечение 185/29 также не имеет экономического интервала. Для определения граничного тока между сечениями 150/24 и 240/32 найдём .

Граничный ток при этом составляет:

По полученным данным строим номограмму. Для этого по горизонтали прочерчиваем ось параметра , а по вертикали - ось токов. Затем отмечаем точки с координатами () и соединяем их с началом координат. Полученные линии представляют собой границы интервалов соответствующих сечений. На рисунке границы экономических интервалов пар сечений 150,185 и 185,240 показаны пунктиром, а остальных - сплошными линиями.

 

ЗАДАЧА 4.4. Определить границы экономических интервалов сечений кабельных линий 10 кВ, выполняемых кабелем марки ААБ при прокладке одного кабеля в траншее, построить соответствующую номограмму. Допустимый по нагреву ток нагрузки кабеля в расчёт не принимать.

РЕШЕНИЕ. Стоимость монтажа и материала при прокладке 1 км кабеля в траншее возьмём по [4,табл.10.5], погонные активные сопротивления - по [1,табл.П.2]. Норму амортизационных отчислений по [4,табл.10.2] принимаем .

	0,620	0,442	0,326	0,258	0,206	0,167	0,129

Границы экономических интервалов определяем аналогично задаче 4.3.

Коэффициенты :

Наибольшее значение параметра :

Определяем граничные токи:

По полученным данным строим номограмму.

ЗАДАЧА 4.5. Используя границы экономических интервалов, полученные в задаче 4.3, определить экономически целесообразные сечения проводов сети 110 кВ, представленной на рисунке.

Прогнозируемые расчётные нагрузки на 5-м году эксплуатации сети составляют:

 

РЕШЕНИЕ. Определяем реактивные мощности нагрузок:

Определяем потоки мощности в линиях:

Определяем расчётные токи линий:

Определяем число часов наибольшей нагрузки по каждой линии:

Определяем время наибольших потерь:

По рис. 6.2 [2] определяем стоимость потерь электроэнергии:

Определяем величину параметра :

По номограмме на с.41 для данных значений и расчётных токов линий определяем экономически целесообразные сечения:

 

ЗАДАЧА 4.6. Используя границы экономических интервалов, полученные в задаче 4.4, определить экономически целесообразное сечение кабельной линии с номинальным напряжением 10 кВ, выполненной кабелем марки ААБ в траншее, питающей нагрузку 1600 кВт при . Время наибольшей нагрузки .

РЕШЕНИЕ. Определяем расчётный ток кабеля:

Определяем время наибольших потерь и по [2,рис.6.2] соответствующую ему стоимость потерь электроэнергии:

Определяем параметр :

По номограммам определяем экономически целесообразное сечение:

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: