Метод экономических интервалов нагрузки. Метод перебора стандартных сечений проводов. Энергоэкономический подход при выборе сечений проводов

9.9. Метод экономических интервалов нагрузки

С целью устранения недостатков, свойственных методу расчета сечений проводов по табличной нормированной экономической плотности тока, в 1945 г. В.М. Блок была предложена методика* определения экономических сечений проводов путем построения экономических интервалов.

Определение экономических интервалов нагрузки состоит в следующем.

Приведенные затраты линии электропередачи заданного типа, напряжения и сечения проводов на единицу ее длины представляются в виде выражения

.                                (9.71)

Это выражение, рассматриваемое как З_i = f(P), представляет параболу вида З_i = a + bP².

Для каждого стандартного сечения линии данного типа и напряжения могут быть рассчитаны и построены в координатах З_i и P соответствующие параболы (рис. 9.8). Точки пересечения этих парабол определяют границы и интервалы мощности, в которых применение стандартных сечений является экономичным, так как соответствуют наименьшим значениям приведенных затрат. Экономический интервал мощности для провода сечением F_i ограничивается точками пересечения “a” и “б” параболы, соответствующей этому сечению с параболами, соответствующими соседним значениям F_i-1 и F_i+1 в ряду стандартных сечений (см. рис. 9.8).

Метод экономических интервалов характерен определением граничной нагрузки, при превышении которой экономически целесообразно переходить на большее сечение. Эта граничная нагрузка Р_г определяется уравнением

Отсюда находится граничная нагрузка

                         (9.72)

Аналогично находятся точки Р_г2, Р_г3, …, при попарном сравнении сечений F₂ и F₃ > F₂; F₃ и F₄ > F₃ и т.д.

Этот метод имеет недостаток, свойственный предыдущему методу табличной нормированной экономической плотности тока. Действительно в формуле (9.72) величины К_г1 и К_г2 отражают капитальные затраты при любой зависимости от сечения проводов. В них всегда содержится постоянная часть, которая в данном выражении пропадает. В результате получается заниженное значение Р_г, а в случае с ЛЭП на унифицированных опорах, когда К_г1 » К_г2 [24] нагрузка Р_г становится равной или близкой к нулю, что не соответствует реальной экономичности.

C целью устранения этого недостатка следует граничные нагрузки определять как экономические, соответствующие минимальной стоимости передачи электроэнергии. Такая экономическая нагрузка соответствует рассмотренным ранее в параграфе 9.2 экономическому КПД и экономической мощности.

На рис. 9.9. изображены несколько проводников со стандартными сечениями F₁, F₂, F₃ … и их экономическими нагрузками Р_э1, Р_э2, Р_э3 … . Показаны также заданные нагрузки Р₁, Р₂, Р₃…

Если заданная нагрузка равна экономической мощности P_э1, то наиболее экономичным будет сечение F₁. Если заданная нагрузка Р₂ = Р_э2, то наиболее экономичным будет сечение F₂ и т.д. В тех случаях, когда заданная нагрузка  отклоняется от экономической Р_э1 до определенного граничного значения Р_г1, наиболее экономичным остается проводник с сечением F₁. Если же заданная нагрузка  оказывается больше граничной нагрузки Р_г1, приближаясь к экономической мощности Р_э2, то наиболее экономичным становится сечение F₂ > F₁. Граничная нагрузка для проводника с меньшим сечением определяется как среднее геометрическое значение двух экономических мощностей для смежных по шкале сечений

Покажем, что это действительно так.

Для экономической мощности в параграфе 9.2 получена формула

                     (9.73)

Представим, что искомая граничная мощность Р_г является экономической для проводника с промежуточным сечением F_г, тогда согласно (9.73)

Стоимости передачи электроэнергии для провода сечением F_г при экономических мощностях Р_э1 и Р_э2 будут

Приравнивая с₁ и с₂, получим уравнение

или

Отсюда искомая формула

                                       (9.74)

Экономические мощности для сечений F₂ и F₂, согласно (9.72) будут равны

Подставляя эти значения в формулу (9.74), получим

где К_сг и F_сг – среднегеометрические значения К₁ и К₂, F₁ и F₂:

Таким образом, если сравниваются два проводника с разными сечениями F₁ и F₂ > F₁, то при заданной нагрузке Р < Р_г1, наиболее экономичным оказывается проводник с меньшим сечением F₁, а при нагрузке Р > Р_г1 – экономичнее проводник сечением F₂.

Аналогично определяются граничные нагрузки Р_г2, Р₃ … и находятся экономические сечения проводов.

Описанная  методика представляется сравнительно простой