Порядок выбора. Сечения проводников воздушных и кабельных линий напряжением до и выше 1000 В выбирают по нагреву средним расчетным током Ipaсч с последующей проверкой: по экономической плотности среднего расчетного тока (только для ЛЭП 6 - 35 кВ со сроком службы более 5 лет); по механической прочности; по допустимой потере напряжения, создаваемой максимальным расчетным током.
Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравниванию среднего расчетного тока Iрасч с длительно допустимыми токами Iдл для проводников стандартных сечений (табл. П.4.1 - П.4.3).
Экономически целесообразное сечение проводников (мм2) определяют по выражению где jэк - экономическая плотность тока. А/мм2 (табл. П.4.4). Не подлежат проверке по экономической плотности тока ЛЭП с малым сроком службы (до 5 лет), к числу которым на относятся передвижные воздушные и кабельные ЛЭП 6-10 кВ. При выборе расчетные сечения проводников округляются до ближайших меньших стандартных.
Выбранные по нагреву и экономической плотности тока сечения проводников проверяют по механической прочности путем сравнения с минимально допустимыми сечениями (табл. П.4.5) для ВЛ второго класса в зависимости от материала и конструкции провода.
Наибольшее сечение проводников из выбранных по нагреву экономической плотности тока и механической прочности проверяют по допустимой потере напряжения при максимальном расчетном токе по выражению
,
где Uн.,‒ номинальное напряжение, В;
L ‒ длина участка рассчитываемой линии, км;
r0, x0 ‒ соответственно удельные активное и индуктивное сопротивления одного километра линии, Ом/км;
cosj, sinj ‒ тригонометрические функции, соответствующие сдвигу фазы максимального расчетного тока относительно напряжения.
Отклонение напряжения от номинального на зажимах электродвигателей при нормальном режиме должно быть не более – 5 ¸ +10 %; допустимые отклонения от номинального напряжения на прожекторных установках наружного освещения – не более –2,5 ¸ +5%; на зажимах остальных электроприемников ±5%.
Если от подстанции до электроприемника имеется несколько последовательно соединенных участков ВЛ и КЛ с различными токами сечениями проводников, потери напряжения определяют отдельно на каждом участке, а затем суммируют в соответствии с направлением прохождения тока. Суммарные потери напряжения от подстанции до клемм электроприемника при максимальных расчетных токах не должны превышать 10%, в противном случае сечения проводников увеличивают.
Отличительной особенностью выбора кабелей ЛЭП напряжением 6-10 кВ является обязательная проверка их на термическую устойчивость к воздействию тока короткого замыкания (мм2) по формуле
,
где - максимальный установившийся ток короткого замыкания, кА;
tп - приведенное время действия тока КЗ, с (tп = 0,7 – 0,8 с);
С- расчетный коэффициент, определяемый допустимой температурой нагрева (для кабелей с бумажной изоляцией и медными жилами С = 165, с алюминиевыми жилами С = 95; для гибких кабелей с медными жилами в резиновой изоляцией С = 114.
При выборе стандартного сечения кабелей по термической устойчивости принимают кабели ближайшего большего стандартного сечения относительно расчетного Smin.
Ток расчетный повторно-кратковременного режима работы электроприемников определяют по формуле
Iрасч=IПВ √ ПВ/0,8,
где ‒ IПВ ток повторно-кратковременного режима работы электроприемников, А;
ПВ‒ продолжительность включения, в относительных единицах.
Для всех видов электроприемников, имеющих в установке одиночный двигатель, расчетный (номинальный) ток IномА, определяется по формуле
Iрасч = Iном = Рном /(√3 Uном соsφ η),
где Р ном‒ номинальная мощность электродвигателя, кВт;
Uно м‒ номинальное напряжение двигателя, кВт;
η ‒ КПД двигателя;
соsφ‒ коэффициент мощности.
Для электроустановок многодвигательного привода номинальный ток Iном, А, определяется по формуле
Iрасч = Iном =∑ Рном/(√3Uном соsφ η),
где‒ ∑ Рном суммарная номинальная мощность всех электропотребителей.
Для электроустановок, не имеющих пускового тока номинальный ток Iном , А, определяется по формуле
Iрасч = Iном = Рном /(√3 Uном соsφ),
,
Для трансформаторов номинальный ток IН, А, определяется по формуле
Iрасч = Iном = Sном. тр √3 Uном,
где Sном. тр ‒ номинальная мощность трансформатора, кВА.
Номинальный ток наиболее мощного электродвигателя
По условию Iдл ≥ Ipaсч выбираем сечение и марку проводника.
Для установок с одним электродвигателем максимальный расчетный ток определяется с учетом пускового тока
Iпуск = (5….7) Iном,
Для электроустановок многодвигательного привода максимальный расчетный ток определяется пуска наиболее мощного электродвигателя
Iрасч= Iпуск+ (∑In - Iном.м ),
где Iпуск‒ пусковой ток наиболее мощного электродвигателя, А,
Iном.м‒ номинальный ток наиболее мощного электродвигателя.
Марка и сечение магистрального кабеля магистральный определяется по условию
Iдоп> Iрасч,
Iдоп
где Iд‒ допустимый ток кабеля с учетом поправочных коэффициентов,А;
Кп1‒ поправочный коэффициент на температуру земли, табл. П.4.6,. Если температура не задана значит Кп1 =1;
Кп = поправочный коэффициент на количество работающих кабелей и способа их прокладки (табл.П.4.6‒ П.4.7).
Пример. Согласно рис. 6.1 произвести выбор линии электропередач 6- 10 кВ. Число часов максимума использования нагрузки Тмах= 4500 час на участке 0‒ 1 линия воздушная, а участке 1‒ 2 и кабельная.
Рис.6.1. Расчетная схема для выбора ЛЭП
1. Определяем токи нагрузки на отдельных участках сети:
а) на участке 1‒ 3
Iрасч 1= Рном /(√3 Uном соsφ η)= 250/(1,73∙6,0∙0,9∙0,85) = 31,48 А.
б) на участке 1‒ 2
Iрасч 2 = Sном. тр √3 Uном =400/(1,73∙6,0)= 38,5 А
в) на участке 0‒ 1
Iрасч = Iрасч 2 + Iрасч 2 = 31,48+38,5 =69,98 А
По табл.П. на участке 1‒ 3 и 0‒ 2 выбираем кабель типа ААБ-3х6, а
на участке 0‒ 1 провод марки А-16.
2.Выбираем сечение по экономической плотности тока:
а) на участке 1‒ 3 для кабеля ААБ по табл.П.4.4 jэк=1,2
=31,4/1,2=28,4 А.
Выбираем кабель ААБ-3х6.
б) Аналогично выбираем кабель для участка 1‒ 2.
= 38,5/1,2=32,0
Выбираем кабель ААБ-3х6.
в) на участке 0‒ 1 для воздушной ЛЭП jэк=1.
3.По механической прочности согласно табл.П.4.5 для второго класса окончательно принимаем провод марки А-35.
4. Проверяем кабель по термической устойчивости6
а) на участке 1‒ 2
= 7,5√ 0,75/95 = 0,06мм2
б) на участке 1‒ 3
= 6,95√ 0,75/95 = 0,06 мм2
5. Проверяем сеть на потерю напряжения:
а) на участке 1‒ 3
=1,73∙5∙38,5∙0,5(5,17∙0,9 +0,42)/6,0=0,28%
б) на участке 1‒ 2
∆U2% =1,73∙31,48∙0,25(5,17∙0,9 +0,42)/6,0=0,11%
в) на участке 0‒ 1
∆U1% =1,73∙(31,48+38,5)∙1,2(0,885∙0,9 +0,366∙0,42)/6= 0,35.
Суммарная потеря напряжения на участке 0‒3 ∆U∑%=∆U1+∆U3=0,28+0,35=0,63
Суммарная потеря напряжения на участке 0‒2 ∆U∑%=∆U1+∆U2=0,28+0,11=0,39.
Так как суммарная потеря напряжения составляет меньше допустимых 10%, следовательно выбор проводников произведен правильно.