Выбор сечений проводов по условиям экономичности

Экономическим называют сечение, соответствующее наименьшему значению расчетных (дисконтированных) затрат. Экономические сечения можно выбирать по нормированным значениям экономической плотности тока или по экономическим интервалам нагрузки.

Экономическую плотность тока представляют в предположении приближённой линейной зависимости стоимости сооружения 1 км линии электрической сети от сечения.

С увеличением сечения проводников уменьшаются потери энергии, но одновременно возрастают капитальные затраты и расходы цветного металла. Выбранное сечение провода линий ЭС является экономичным, если оно соответствует оптимальному соотношению между капитальными затратами на сооружение и эксплуатацию и расходами, связанными с потерями электроэнергии. Чтобы найти это оптимальное соотношение, нужно определить какое сечение проводов соответствует наименьшему значению расчетных затрат. Определить это сложно, необходим учет многих факторов в совокупности. Поэтому при проектировании линий 35 – 220 кВ выбирают сечения проводов не на основе технико-экономических сопоставлений в каждом конкретном случае, а по нормативным обобщенным показателям. В качестве таких показателей используют нормированные значения экономической плотности тока.

Значения экономической плотности тока j_Э нормируют в зависимости от конструктивного выполнения линий, материала провода, продолжительности использования наибольшей нагрузки и района сооружения. Рекомендуемые значения экономической плотности тока для ВЛ 35 – 220 кВ, выполненных сталеалюминиевыми проводами, приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Рекомендуемые значения экономической плотности тока

для сталеалюминиевых проводов

На основе данных табл. 4.2 экономическое сечение определяют по выражению

, (4.18)

где S_макс - полная мощность участка сети при максимальных нагрузках, МВ·А; n_w - число параллельных линий участка.

Полученное таким образом сечение F_Э округляют до ближайшего стандартного значения.

Выбранное сечение проводов проверяют по техническим условиям: допустимому нагреву током нагрузки в послеаварийном режиме, по условиям образования короны и механической прочности.

Для выполнения указанных требований выбранные сечения должны удовлетворять следующим условиям: I_{п/ав.макс} ≤ I_доп; ; Максимальный ток I_{п/ав.макс}. в послеаварийном режиме находят соответствующими расчетами. Допустимую токовую нагрузку I_доп. принимают по справочным данным [2, табл. 7, 8; 4, табл. III и др.].

Для обеспечения экономически приемлемого уровня потерь электроэнергии на корону в ВЛ напряжением выше 35 кВ необходимо выбирать сечение сталеалюминиевых проводов не менее минимально допустимых . Условие является ограничивающим при выборе проводов в сетях 35 кВ и ниже с малой плотностью нагрузки.

Сечение проводов по экономической плотности тока выбирают для ВЛ напряжением до 500 кВ, включительно. Для ВЛ напряжением свыше 500 кВ экономическая плотность тока не нормирована. Метод выбора сечения проводников по нормированным экономическим плотностям тока обладают тем недостатком, что эти плотности определены при фиксированных значениях амортизационных отчислений для различных типов линий и в предположении линейной зависимости удельной стоимости проводов от сечений и непрерывности сечений как непременного условия по отношению к оптимизируемым (дифференцируемым) аргументам – дискретным сечениям проводов.

Названные факторы, а также большие диапазоны времени Т_макс приводят к значительным погрешностям при выборе экономических сечений.

Более точное решение даёт метод экономических интервалов токовых нагрузок, в котором учитывают дискретность шкалы стандартных сечений проводов и фактические значения параметров, влияющих на расчетные затраты.

Учет указанных факторов производят непосредственно при сопоставлении альтернативных сечений по приведенным (дисконтируемым) затратам с контролем токовой нагрузки.

Приведенные затраты З = f(I) для стандартных сечений представляют собой серию пересекающихся параболических кривых. Точки пересечения кривых определяют интервал нагрузок (тока или мощности), в пределах которых значения расчетных (приведенных) затрат для данного стандартного сечения наименьшие по сравнению с другими сечениями. Такие интервалы, построенные для смежных сечений проводов, называют экономическими.

Для практического пользования кривые расчетных (приведенных, дисконтированных) затрат для различных сечений преобразованы в номограммы с координатами I, , позволяющие непосредственно определять сечения проводов в зависимости от исполнения ЛЭП и материала опор. Эти номограммы для ЛЭП различного класса напряжений приведены в [9].

При выборе сечения провода по номограммам экономических интервалов необходимо определить максимальный ток линий и значение , учитывающее неравномерность электропотребления и экономические показатели электроэнергетики.

Зона, в которую попадает точка с координатами , I, указывает значение экономического сечения. При выборе сечений по универсальным номограммам обеспечивают минимум приведенных затрат и учитывают режимно-технические ограничения

, (4.19)

где Е – коэффициент дисконтирования, является величиной переменной, зависит от экономической конъюнктуры (конкретное значение задают во время проектирования); р_а – коэффициент отчислений на амортизацию ВЛ, о. е. (например, для ВЛ до 220 кВ, выполненных на металлических и железобетонных опорах, – 0,025); t – время максимальных потерь, ч/год (определяют аналитически по (4.24) или по кривым рис. 4.5); С_Э – стоимость потерь электроэнергии, руб./кВт∙ч (рис. 4.6).

Выбранные сечения проводов проверяют по допустимому нагреву током нагрузки в послеаварийном режиме.