8.2.3. Вибір перерізу жил кабелів і проводів за економічними умовами
Втрати електроенергії при передачі потужності по лінії зростають зі збільшенням опору лінії, що в свою чергу визна-чається перерізом провідника. Чим більше переріз провідника, тим менші втрати. При цьому зростають витрати кольорового металу і капітальні вкладення на спорудження лінії. Щоб вибра-ти економічно обґрунтований переріз, слід порівняти капітальні вкладення і щорічні експлуатаційні витрати для декількох варіа-нтів.
Щорічні експлуатаційні витрати складаються з відраху-вань на амортизацію, поточний ремонт, обслуговування і варто-сті втрат електроенергії. Ці відрахування зростають зі збільшен-ням перерізу проводів і кабелів, тому що при цьому зростають капітальні вкладення. Сума зазначених складових річних приве-дених витрат матиме мінімум при так званому економічно доці-льному перерізі Sе.
Економічно доцільний переріз визначають через розра-хунковий струм лінії Iр і економічну густину струму jе за фор-мулою:
(8.13)
Економічна густина струму нормується ПУЕ залежно від матеріалу провідника і конструкції лінії (кабельна або повітря-на) і числа годин використання максимуму навантаження Тм.
Однак вибір перерізів за економічною густиною струму не відповідає мінімуму приведених витрат, тому що jе нормуєть-ся з рядом допущень:
1) перерізи, обчислені за формулою (8.13), безперервні, у дійсності ж вони дискретні;
2) економічна густина струму нормується ПУЕ у вигляді дискретних значень, тому що вона встановлена для деякого діа-пазону числа годин використання максимуму, насправді ж ця густина є безперервною функцією;
3) коефіцієнти відрахувань від капітальних вкладень при нормуванні jе приймалися однаковими для різних випадків, хоча в дійсності вони неоднозначні для виконання мереж, що відріз-няються;
4) вартість втрат електроенергії змінюється в часі, крім того, вона неоднакова для різних районів країни.
Повний облік усіх факторів, що впливають, здійснюється тільки за допомогою приведених витрат. Для вибору перерізів при будівництві мережі за один рік ці витрати (грн/(км·рік)) мо-жуть бути з достатньою точністю представлені таким чином:
(8.14)
де рн, ра – нормативний і амортизаційний коефіцієнти відра-хувань; Kл – капітальні вкладення в лінію; r0 – питомий актив-ний опір, Ом·мм2/м; τ – час максимальних втрат; Се – вартість загубленої електроенергії, грн/(кВт·год).
Якщо вважати, що Kл лінійно залежать від перерізу про-водів S, і врахувати, що опір r0 зворотно пропорційний перерізу, то мінімум витрат, за виразом (8.14), приведе до вибору перерізу за економічною густиною струму.
При цьому нормована густина струму jе може бути уто-чнена за фактичним значенням рн, ра і Се. Однак навіть така уто-чнена економічна густина струму допускає лінійну залежність Kл=ƒ(S). У дійсності ж ця залежність нелінійна, тому отримані в такий спосіб перерізи будуть економічно доцільними, але не оптимальними.
Уникнути зазначених недоліків формалізованого викорис-тання в розрахунках jе можна шляхом знаходження оптимальних перерізів проводів і кабелів за уточненими показниками. При цьо-му користуються двома способами вибору перерізів:
1. За приведеними витратами, зумовленими для кожного варіанта. В інженерній практиці для цього застосовують метод економічних інтервалів, що враховує всі фактори, в тому числі дискретність перерізів і нелінійність залежності Kл=ƒ(S).
2. За уточненим значенням економічної густини струму, зумовленим розрахунком для конкретних умов. Такий підхід застосовується також при виборі перерізів струмопроводів на промислових підприємствах.
Досвід використання розглянутих методів вибору пере-різів кабельних розподільних мереж 6-10 кВ промислових під-приємств дозволяє відзначити наступне. При виборі перерізів кабелів за нагріванням, термічною стійкістю і економічністю ви-значальним є переріз, обраний за умовою термічної стійкості до струмів КЗ. У зв'язку з цим вибір перерізів кабелів 6-10 кВ за економічними умовами не вимагає високої точності розрахун-ків і може здійснюватися за допомогою економічної щільності струму відповідно до ПУЕ.