Выбор сечения и марки провода ВЛ-110 кВ и кабельной линии 10 кВ

    4. Выбор сечения и марки провода ВЛ-110 кВ

                   и кабельной линии 10 кВ

4.1 Определение расчетной нагрузки завода

с учетом потерь в трансформаторах ГПП

Расчетная нагрузка завода, приведенная к высшему напряжению трансформаторов ГПП, определяется с учетом потерь в этих трансформаторах:

, где Р_р,110 = Р_р,10 + 2DР_т;   

Q_р,110 = Р_р,10 tgφ_доп + 2DQ_т;

DР_т = DР_х + b²_ф DР_к;    

DQ_т = (I_х + b²_фИ_к )S_т.ном/100,   где DР_т – потери активной мощности в трансформаторе, кВт;

DQ_т – потери реактивной мощности в трансформаторе, квар;

b_ф – фактическая загрузка отдельного трансформатора ГПП в нормальном режиме.

Зная фактический коэффициент нагрузки трансформатора и его паспортные данные, определяем потери мощности в трансформаторе:

DР_т = 14 + 0,72² ∙ 60 = 45,1 кВт;

DQ_т = (0,9 + 0,72² ∙ 10,5) ∙ 10000/100 = 634,3 квар.

Активная и реактивная нагрузка завода, приведенная к шинам 110 кВ подстанции, будут равны:

Р_р,110 = 13551,8 + 2 ∙ 45,1 = 13642 кВт;

Q_р,110 = 13551,8 ∙ 0,36 + 2 ∙ 634,3 = 6147,2 квар.

Полная мощность завода, приведенная к шинам 110 кВ трансформатора

ПС 110/10 кВ, в этом случае составит:

4.2 Выбор сечений и марки провода ВЛ-110 кВ

и кабельной линии 10 кВ

Экономические показатели питающих линий в значительной мере зависит от правильности выбора сечений проводов.

Для определения сечения проводов рекомендуют [3] экономические плотности тока j эк. Учитывая, что линия двухцепная и работает каждая линия в неявном резерве, расчет проводят по току номинального режима.

В качестве питающей линии выбираем сталеалюминевые провода марки АС. Ток линии в нормальном режиме при максимальной нагрузке определяем по формуле:

,

где U _ном – номинальное напряжение ВЛ-110 кВ.

Имеем:

Время использования максимальной загрузки для расчетов определяем по формуле:

Согласно расчетным данным, продолжительность использования максимальной нагрузки составляет Т_max = 3145 ч/год.

Из таблицы 10.1 [3] определяем экономическую плотность тока для алюминиевого провода  j_эк = 1,1 А/мм².

Зная экономическую плотность, определим экономическое сечение:

q_эк = I_р,110/j_эк = 39,3/1,1 = 35,7 мм².

Из таблицы 7.35 [3] выбираем провод марки АС-35/6,2 с током длительно допустимым I_доп = 175А.

По длительному нагреву данный провод удовлетворяет требованию.

Согласно ПУЭ [3] провод необходимо проверить по условию максимальных потерь на корону. Однако, согласно [3] минимальное сечение провода по условию возникновения коронированного разряда составляет 70 мм². Из [3] выбираем провод АС-70/11.

Проверку выполняем для гибких проводов при напряжении 35 кВ и выше по условию:

1,07 Е ≤ 0,9 Е_о,

где Е – напряженность электрического поля около поверхности нерасщепленного провода, кВ/см, которая определяется по формуле:

,

где Е_о – значение начальной критической напряженности электрического поля, кВ/см, которое определяется по формуле:

В выражениях для Е и Е_о  приняты следующие обозначения:

U – линейное напряжение ВЛ (U =110кВ);

D_ср – среднее геометрическое расстояние между проводами фаз

(D_ср = 3м);

R_о – радиус провода (R_о = 0,57см);

m – коэффициент, учитывающий шероховатость провода (m = 0,82).

В этом случае имеем для провода АС-70/11:

 кВ/см;

кВ/см;

1,07Е = 1,07 ∙ 25,1 = 26,9 кВ/см > 0,9 ∙ Е_о = 0,9 ∙34,7 = 31,2 кВ/см.

Таким образом, выбранный провод удовлетворяет условиям коронообразования.

Согласно ПУЭ для двухцепных ВЛ на напряжение 110 кВ по условию механической прочности, минимальное сечение должно быть q_min = 120 мм², поэтому необходимо выбирать провод АС-120.

Из [3] выбираем провод АС-120/19 с длительно допустимым током

I_доп = 390А.

Выбранный провод необходимо проверить на потерю напряжения:

DU_р, % ≤ DU_доп, % =  ± 5%, где  DU_р = , кВ;

DU' =  - продольная составляющая падения напряжения;

dU =  - поперечная составляющая падения напряжения, где Х_ВЛ = х_о ∙ l _ВЛ = 0,427 ∙ 14 = 5,978 Ом;

R_ВЛ = r_о ∙ l _ВЛ = 0,249 ∙ 14 = 3,486 Ом.

Тогда имеем:

DU’ = 

dU  = 

С учетом составляющих падений напряжения можем определить расчетное значение DU_р, %:

DU_р, % =

Таким образом, окончательно выбираем провод АС-120/19 сечением

q_кат = 120 мм².

Учитывая, что к КРУ-10 кВ ПС 110/10 кВ, присоединяется сторонняя нагрузка с целью выбора места токораздела системы и предприятия на территории комбината, устанавливаем РТП-10 кВ. Данное РТП присоединяем к КРУ-10 кВ ГПП двухцепной кабельной линией.

Произведем расчеты по предварительному выбору сечения и марки кабельных линий 10 кВ:

Расчетная мощность комбината, согласно табл. № 14, составляет

S_рк = 16469 кВ∙А.

Ток по одноцепной кабельной линии будет равен:

Определим экономическое сечение кабельной линии:

где j_эк = 1,6 А/мм² – экономическая плотность тока для кабеля алюминиевого с изоляцией из сшитого полиэтилена и Т_max = 3700 ч/год.

Из [19]  выбираем кабель марки АПвП1, сечением q_кат = 300 мм² с длительно допустимым током I_{доп.кат} = 495 А.

Проверим выбранное сечение в нормальном и послеаварийном режимах:

I_доп =  K₁ K₂ K₃ I_{доп.кат} = 1,0 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 495 = 495 А > I_р = 476 А, где К₁ = коэффициент, учитывающий количество кабелей в одной траншее (К₁ = 1,0) [3]:

К₂ – коэффициент, учитывающий температуру земли (К₂ = 1,0 при температуре земли +15⁰С) [3];

К₃ – коэффициент, учитывающий удельное сопротивление грунта

(К₃ = 1,0 при удельном сопротивлении грунта 120 см К/Вт) [3].

Учитывая, что I_p = 476 А < I_доп = 495 А, выбранное сечение удовлетворяет условию нормального режима работы.

В послеаварийном режиме:

I_доп.па = 1,3  I_доп = 1,3 ∙ 495 = 643,5 А < I_p.па = 2 ∙ I_p =952 А, т.к. данный кабель не проходит по условию послеаварийного режима.

Из [4]  выбираем два кабеля сечением q_кат = 2х300 мм² с дополнительно допустимым током I_{доп.кат} = 990 А.

Для послеаварийного режима имеем:

I_доп.па = 0,9 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1,3  I_{доп.кат} = 0,9 ∙ 1,03 ∙ 990 = 1158,3 А > I_р.па = 952А.

Данное сечение кабелей удовлетворяет условию послеаварийного режима.

Учитывая незначительное расстояние от ПС 110/10 кВ до РТП, падение напряжения на кабельной линии учитывать не будем.