4.7.5. Расчет питающих линий

Сечение кабелей напряжением 6…10 кВ определяется по экономической плотности тока и проверяется по допустимому току кабеля в нормальном режиме работы с учетом условий его прокладки, по току перегрузки, потере напряжения в послеаварийном режиме и термической стойкости токам короткого замыкания.

Расчетный ток в кабельной линии в нормальном режиме

,

(4.31)

где S_Р.К – мощность, которая должна передаваться по кабельной линии в нормальном режиме.

Например, при питании однотрансформаторной цеховой подстанции – это расчетная нагрузка трансформатора подстанции, при питании двухтрансформаторной подстанции – расчетная нагрузка, приходящаяся на один трансформатор, а при питании распределительного устройства 6…10 кВ – нагрузка, потребляемая одной секцией сборных шин. Для магистральной линии мощность S_Р.К должна определяться для каждого участка путем суммирования расчетных нагрузок соответствующих трансформаторов, питающихся по данному участку магистральной линии.

Сечение кабельной линии, определяемое по экономической плотности тока

,

(4.32)

где j_Э – экономическая плотность тока, зависящая от типа кабеля и продолжительности Т_М использования максимума нагрузки [1].

По результату расчета выбирается кабель, имеющий ближайшее меньшее стандартное сечение по отношению к F_Э. При выборе исполнения кабеля должны учитываться условия окружающей среды и условия прокладки [1,7,10]. Для выбранного кабеля по таблицам находится длительно допустимый ток I_ДОП [ 1,6,7,10].

Допустимый ток кабеля с учетом условий его прокладки рассчитывается по формуле

,

(4.33)

где К_П – поправочный коэффициент на число параллельно прокладываемых кабелей [1,6,7,10]; К_t – поправочный коэффициент на температуру среды, в которой прокладывается кабель [1,6,7,10]; n_К – число запараллеленных кабелей в кабельной линии.

Согласно ПУЭ для кабельных линий, прокладываемых по трассам с различными условиями охлаждения, сечения кабелей должны выбираться по участку трассы с худшими условиями охлаждения, если длина его составляет более 10 м.

Под послеаварийном режимом кабельной линии будем понимать режим, когда выходит из строя одна из двух кабельных линий, питающих потребители 1-й и 2-й категории. При этом нагрузка на линию удваивается, т.е. I_АВ = 2 I_Р.К. Допустимая нагрузка кабеля в данном режиме

,

(4.34)

где К_АВ – коэффициент перегрузки [6,7].

Потеря напряжения в кабельной линии

,

(4.35)

где Р_Р, Q_Р - расчетные активная и реактивная нагрузки; Х_О, R_О – удельные индуктивное и активное сопротивления кабеля [6,7,10].

На этом предварительный расчет кабельных линий для нормального и послеаварийного режимов заканчивается. Полученные сечения кабелей используются при расчете токов короткого замыкания, после чего определяется сечение кабеля по термической стойкости F_Т.С токам короткого замыкания и, если выбранное в данном разделе сечение кабеля оказывается меньше F_Т.С, производится его уточнение.

Положения по расчету и выбору токопроводов напряжением 6…35 кВ приведены в справочниках [8, 11]. Экономические сечения F_Э наиболее употребительных типов токопроводов могут быть определены по следующим упрощенным формулам:

для типовых жестких алюминиевых токопроводов из швеллеров

;

(4.36)

для токопроводов из алюминиевых труб

,

(4.37)

где m - стоимость 1 кВт годовых потерь, руб/(кВт год).

Экономическое число n_Э алюминиевых проводов сечением 600 мм² на фазу унифицированного гибкого токопровода определяют по формуле

,

(4.38)

где I_P – расчетный ток одной цепи для нормального режима работы.

При работе токопроводов возникает несимметрия напряжения, которая для типовых токопроводов при нормальном режиме определяется по выражению

,

(4.39)

где U_НОМ – номинальное линейное напряжение; l - длина токопровода; k – расчетный коэффициент.

Несимметрия напряжения не должна выходить за пределы 2%, нормированных ГОСТ 13109-97. В отключенной цепи двухцепного, токопровода значительным может оказаться наведенное напряжение, которое достигает наибольшего значения при КЗ в работающей цепи. Для его ограничения при работах на отключенной цепи устанавливаются закоротки в начале и конце токопровода, а при необходимости и в промежуточных его точках с таким расчетом, чтобы наведенное напряжение не превышало 250 В, требуемых по условиям безопасности.