Как определить экономическую плотность тока

Электроснабжение, электрические сети — Экономическая плотность тока

При передаче электрической энергии ее потери в сетях возрастают по мере уменьшения сечения проводов, увеличение же сечений ведет к росту первоначальных затрат на сооружение линий.
Таким образом, стремление снизить потери энергии в сети приводит к выбору проводов больших сечений, тогда как для уменьшения капиталовложений целесообразно принимать как можно меньшие сечения.
Наилучшим в экономическом отношении будет тот вариант, при котором сумма приведенных затрат будет минимальной, что соответствует определенному сечению проводов линии, называемому экономическим сечением (Sэ).
Определение экономического сечения проводов линии требует трудоемких вычислений и сравнения ряда вариантов, поэтому для практических расчетов ПУЭ устанавливают величину экономической плотности тока jэ (а/мм 2 ):

Средние величины продолжительности использования максимума нагрузки составляют: для внутреннего освещения городов 1500—2500, для наружного освещения 2000—2600, для промышленных предприятий, работающих в одну смену, 2000—3000, в две смены — 3000—4500 и в три смены — 4500—7000 ч в год.
При проверке или выборе сечений проводов по экономической плотности тока в соответствии с табл. 5.3 расчетный ток должен определяться без учета повышения нагрузки при авариях или ремонтах. Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного сечения.

Рис. 5.3. Определение продолжительности использования максимума нагрузки

По экономической плотности тока не проверяются:
а) сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1000 в при Тmax менее 4000—5000 ч в год;
б) ответвления к отдельным электроприемникам до 1000 в, а также
осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий, проверенные но потере напряжения;
в) сети временных сооружений, а также установки с малым сроком службы (3 5 лет);
г) сборные шины;
д) проводи, идущие к сопротивлениям, пусковым реостатам и т. п.
Экономическая плотность тока повышается на 40% для проводов и кабелей всех сечений при максимуме нагрузки, наступающем в ночное время, а также для изолированных проводов сечением до 16 мм 2 включительно независимо от времени максимума.

2.16 Понятие об экономической плотности тока. Выбор сечения по экономической плотности тока

Экономической называют такую плотность тока в проводнике, при которой затраты на сооружение и эксплуатацию линий, приведенные к одному году, являются наименьшими.

Затраты определяются следующим образом

Е_норм – нормативный коэффициент отчисления;

К – капитальные затраты;

Рассмотрим методику определения плотности тока

q – сечение, мм 2 .

П отери мощности Р_л обратно пропорциональны сечению проводника

Чем больше q,тем меньше потери.

Плотность тока, которая соответствует оптимальному значению сечения q_опт. называется экономической j_эк=f (q_опт).

Значения j_эк приведены в ПУЭ (п.1.3.27. таблица 1.3.36). В таблице 1.3.36 экономическая плотность тока j_эк определяется по трем параметрам:

j_эк=f (материал; изолированный/неизолированный провод; время использования максимума нагрузки Т_м).

Последовательность выбора сечения провода по экономической плотности тока.

1. Определить расчетный ток I_Р нормального режима получасового максимума;
2. Намечается тип линии (ВЛ или КЛ).материал провода и по ПУЭ по ПУЭ (или по справочнику, учебнику) определяется экономическая плотность тока.
3. Определяется экономическое сечение q_эк по формуле

1. Из стандартного ряда сечений ВЛ и КЛ выписывается ближайшее

В практике проектирования часто применяют ближайшее меньшее (для экономии металла).

По экономической плотности тока не следует выбирать:

• ВЛ напряжением 110 кВ и выше;
• Сети временных сооружений, срок службы которых не превышает 2 – 5 лет. В нашей отрасли это буровые установки.
• КЛ к отдельным электродвигателям, питающимся от магистралей;
• Линия 380 В при времени использования максимума Т_м менее 4000 – 5000 часов.

2.17 Выбор (проверка) сечения линий по нагреву в длительном и кратковременном режиме

У каждого проводника есть длительно допустимая температура нагрева . Для ВЛ длительно допустимая температура определяется сопротивление контактных соединений и равна 70 0 . Для КЛ определяется допустимой температурой нагрева изоляции (60-70 0 ).

Все допустимые температуры для всех элементов сети приводятся в ПУЭ(ПУЭ 1.3.22, 1.3.23). При этом фактическая температура нагрева проводника не должна превышать длительно допустимую температуру нагрева:

Температура нагрева проводника :

Если условия охлаждения задать стандартными. То — стандарт:

25 о – для оборудования в воздухе;

15 о — для оборудования в земле, в воде.

Тогда температура будет только функцией только тока нагрузки .

При этом условие (1) можно записать в виде

где I_{наиб. раб.}— наибольший рабочий ток, но реальный.

Примеры определения наибольшего рабочего тока:

Для кабельной линии к электродвигателю

• При питании потребителя по двум линиям

нагрузки одинаковы, токи одинаковы).

При питании от двух трансформаторной подстанции по схеме «два блока линия -трансформатор»

где К_{доп. пер} – коэффициент допустимой

Формула (3) учитывает возможность отключения части потребителей, а (4) используется, если мощность трансформатора достаточна для питания всей нагрузки без ограничений.

Проверка сечения при кратковременном режиме (режим КЗ)

В ПУЭ (пункт 1.4.16) приводятся кратковременно допустимые температуры для всех видов оборудования. При этом реальная температура нагрева проводника не должна превышать кратковременную допустимую температуру нагрева:

В инженерной практике применяются упрощенные методы.

Температура нагрева зависит от количества энергии, выделяемой в проводнике током короткого замыкания, от сечения проводника q и от условий охлаждения (теплоотвода). При заданной допустимой температуре проводника и при стандартной температуре окружающей среды для каждого значения выделяемой энергии при КЗ можно найти такое сечение провода, при котором температура проводника будет не более допустимой. Это сечение называют минимально допустимым сечением по условиям нагрева или термическим сечением. Если сечение провода будет больше минимально допустимого, то температура его нагрева будет меньше предельно допустимой. Таким образом, сечение проводника должно удовлетворять условию

Минимально допустимое сечение проводника по условиям нагрева при КЗ q_min определяется по выражению

где В – тепловой импульс,

С – константа. Приводится в руководящих указаниях и справочниках (для КЛ с алюминиевыми жилами напряжением до 10 кВ С=90);

I_кз – периодическая составляющая тока КЗ (действующее значение);

t_к – длительность КЗ, которая определяется следующим образом

где t_РЗ – время срабатывания основной релейной защиты (Основная – эта та, которая защищает всю линию с наименьшей выдержкой времени);

t_В – время действия выключателя.

Online Electric

Онлайн-расчет сечений проводов и кабелей по экономической плотности тока

Реклама на Online Electric

Доступ к сервисам «Онлайн Электрик» без регистрации ограничен. Войдите в систему или зарегистрируйтесь.

Консультант по электроснабжению
Не нашли нужный онлайн-расчет по электроэнергетике? Свяжитесь с нами!
Бот Яша

Бот Яша подскажет как найти нужный онлайн расчет или базу данных на сайте «Онлайн Электрик».
Написать боту.

Шаг 1 из 3. Исходные данные

Веб-сервис «Онлайн Электрик»

Пополните баланс в личном кабинете, чтобы получить доступ ко всем сервисам «Онлайн Электрик» без ограничений.

Описание:
В разделе сайта пользователь может самостоятельно осуществить определение сечений проводов и кабелей по экономической плотности тока.

Ключевые слова:
Определение сечений проводов по экономической плотности тока, Определение сечений кабелей по экономической плотности тока, выбор проводника по экономической плотности тока

Библиографическая ссылка на ресурс «Онлайн Электрик»:

Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик : Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А. Н. Алюнов. – Москва : Всероссийский научно-технический информационный центр, 2010. – EDN XXFLYN.

Отзывы, вопросы и ответы

Действие ограничено

Для выполнения действия необходимо авторизоваться и пополнить баланс в личном кабинете.

Online Electric

Электроснабжение: знаем, умеем, владеем. 160000 Россия, г. Вологда
ул. Галкинская, 1, оф. 116

Телефон: +7 911 502 22 29
Email: online-electric@mail.ru

Полезные ссылки

• Размещение рекламы
• Тарифы
• Сервисы
• Пользовательское соглашение
• Политика конфиденциальности

Наши сервисы

• Онлайн расчеты
• База данных
• Образование
• Электролаборатория
• Вызов электрика
• Консультация электрика онлайн

Подпишитесь

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей

ПУЭ. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны

Выбор сечения проводников по экономической плотности тока

1.3.25. Сечения проводников должны быть проверены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение S, мм 2 , определяется из соотношения

где I — расчетный ток в час максимума энергосистемы, А; J_эк — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм², для заданных условий работы, выбираемое по табл. 1.3.36.

Сечение, полученное в результате указанного расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т. е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается.

1.3.26. Выбор сечений проводов линий электропередачи постоянного и переменного тока напряжением 330 кВ и выше, а также линий межсистемных связей и мощных жестких и гибких токопроводов, работающих с большим числом часов использования максимума, производится на основе технико-экономических расчетов.

1.3.27. Увеличение количества линий или цепей сверх необходимого по условиям надежности электроснабжения в целях удовлетворения экономической плотности тока производится на основе технико-экономического расчета. При этом во избежание увеличения количество линий или цепей допускается двукратное превышение нормированных значений, приведенных в табл. 1.3.36.

Таблица 1.3.36. Экономическая плотность тока

Экономическая плотность тока, А/мм, при числе часов использования максимума нагрузки в год

более 1000 до 3000

более 3000 до 5000

Неизолированные провода и шины:

Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами:

Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:

В технико-экономических расчетах следует учитывать все вложения в дополнительную линию, включая оборудование и камеры распределительных устройств на обоих концах линий. Следует также проверять целесообразность повышения напряжения линии.

Данными указаниями следует руководствоваться также при замене существующих проводов проводами большего сечения или при прокладке дополнительных линий для обеспечения экономической плотности тока при росте нагрузки. В этих случаях должна учитываться также полная стоимость всех работ по демонтажу и монтажу оборудования линии, включая стоимость аппаратов и материалов.

1.3.28. Проверке по экономической плотности тока не подлежат:

• сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки предприятий до 4000-5000;
• ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 кВ, а также осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
• сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений;
• проводники, идущие к резисторам, пусковым реостатам и т. п.;
• сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3-5 лет.

1.3.29. При пользовании табл. 1.3.36 необходимо руководствоваться следующим (см. также 1.3.27):

1. При максимуме нагрузки в ночное время экономическая плотность тока увеличивается на 40%.

2. Для изолированных проводников сечением 16 мм 2 и менее экономическая плотность тока увеличивается на 40%.

3. Для линий одинакового сечения с n ответвляющимися нагрузками экономическая плотность тока в начале линии может быть увеличена в k_y раз, причем k_y определяется из выражения

4. При выборе сечений проводников для питания n однотипных, взаиморезервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения, преобразовательных агрегатов и т. д.), из которых m одновременно находятся в работе, экономическая плотность тока может быть увеличена против значений, приведенных в табл. 1.3.36, в k_n раз, где k_n равно:

1.3.30. Сечение проводов ВЛ 35 кВ в сельской местности, питающих понижающие подстанции 35/6 — 10 кВ с трансформаторами с регулированием напряжения под нагрузкой, должно выбираться по экономической плотности тока. Расчетную нагрузку при выборе сечений проводов рекомендуется принимать на перспективу в 5 лет, считая от года ввода ВЛ в эксплуатацию. Для ВЛ 35 кВ, предназначенных для резервирования в сетях 35 кВ в сельской местности, должны применяться минимальные по длительно допустимому току сечения проводов, исходя из обеспечения питания потребителей электроэнергии в послеаварийных и ремонтных режимах.

1.3.31. Выбор экономических сечений проводов воздушных и жил кабельных линий, имеющих промежуточные отборы мощности, следует производить для каждого из участков, исходя из соответствующих расчетных токов участков. При этом для соседних участков допускается принимать одинаковое сечение провода, соответствующее экономическому для наиболее протяженного участка, если разница между значениями экономического сечения для этих участков находится в пределах одной ступени по шкале стандартных сечений. Сечения проводов на ответвлениях длиной до 1 км принимаются такими же, как на ВЛ, от которой производится ответвление. При большей длине ответвления экономическое сечение определяется по расчетной нагрузке этого ответвления.

1.3.32. Для линий электропередачи напряжением 6-20 кВ приведенные в табл. 1.3.36 значения плотности тока допускается применять лишь тогда, когда они не вызывают отклонения напряжения у приемников электроэнергии сверх допустимых пределов с учетом применяемых средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности.