Выбор сечения проводов ВЛ СВН

При выборе конструкции расщепленного провода необходимо исходить в основном из двух требований — ограничения напряженности поля на поверхности провода и пере­дачи энергии при оптимальной плотности тока. При заданном коэффициенте заполнения сечения х, это уравнение определяет оптимальный радиус про­водов

а следовательно, и сечение составляющих

Из этих формул следует, что оптимальный радиус провода обратно пропорционален плотности тока и увеличивается про­порционально k_исп, а сечение составляющих обратно пропор­ционально квадрату оптимальной плотности тока и увеличива­ется пропорционально k²_исп.

Необходимое число составляющих в фазе определяется из условия эффективного использования поверхности проводов (ИЛ с оптимальным радиусом составляющих согласно (1.106):

Здесь использована формула (1.4) для исключения средней рабочей емкости, определяемой геометрическими параметрами

линии.

Из формулы (1.108) следует, что число составляющих в фазе пропорционально рабочему напряжению, средней рабо­чей емкости линии С, оптимальной плотности тока, коэффици­енту заполнения сечения проводов, отношению натуральной мощности к номинальному напряжению линии. Чем меньше коэффициент использования поверхности проводов, тем больше требуется составляющих проводов n.

Формулы (1.106), (1.108) получены из условий (1.19), (1.21), справедливых при передаче по линии натуральной мощ­ности Рн. При передаче по линии мощности Р, отличной от на­туральной, формула (1.19), связывающая заряде поверхностью проводов и допустимой напряженностью на ней. сохраняется, а в формулах (1.20) и (1.21) должен быть учтен дополнитель­ный множитель Р/Р». При этом

Таким образом, при передаче мощности сверх натуральной радиус и сечение составляющих должны увеличиваться, а число составляющих — уменьшаться. При этом суммарное активное сечение расщепленного провода

Стоимость линии (отнесенная к единице ее длины) опреде­ляется массой пронодои, зависящей от их сечения F_а, и их сум­марной поверхностью F_н от которой зависят ветровые и гололедице нагрузки на линию и соответственно конструкция и масса опор и фундаментов

где К₀, К_F, К_п — постоянные коэффициенты для линии с задан­ной принципиальной схемой опоры, увеличивающиеся с ростом поминального напряжения; F_н — поверхность проводов на еди­ницу длины линии, равная 

Изменяя число составляющих в фазе можно при заданном классе напряжения (при выполнении условия F_макс=Е_доп.н) произвольно изменять поверхность провода и вместе с тем на­туральную мощность линии.

При заданном классе напряжения линии натуральная мощ­ность Р_н определяется поверхностью провода и эффективностью ее использования. При оптимизации поверхности провода нужно исходить из наиболее выгодного соотношения между передаваемой и натуральной мощностью независимо от выбора сечения провода. Поэтому при оптимизации сечения провода площадь его поверхности F_н может приниматься по­стоянной. Принципиальная возможность такого подхода опре­деляется независимостью двух переменных в формуле (1.115) — активного сечения проводов F_а и их поверхности F_п Если, на­пример, задать неизменной поверхность провода и подставить радиус г₀ в формулу для сече­ния расщепленного провода (1.114), то получим

Следовательно, при неизменной поверхности провода его полное сечение изменяется обратно пропорционально числу со­ставляющих в фазе. Такая зависимость обусловлена тем, что сечение проводов фазы зависит от числа составляющих в пер­вой степени, а от их радиуса — во второй. При увеличении числа п необходимый радиус г0 уменьшается обратно пропор­ционально , что и приводит к уменьшению сечения проводов фаз 1.1.

Если задать неизменным сечение проводов фазы /?а = = плгоХэ и подставить радиус

0 = ^апякя в формулу для поверхности проводов (1.116)

!.;асно формулам (В.1), (1.115), (1.102) приведенные за­ма 1 км линии, зависящие от сечения провода:

нырни член определяет годовые потери энергии на нагрев

мчдов; р = 28,3 Ом-мм2/км — удельное сопротивление прово-

/,;>. ни — среднее квадратическое значение тока вдоль ли-

>• учетом реактивного тока [13]; т — годовое время макси-

;.!Ы1ых потерь в часах, которое приближенно определяется

анпспмостн от числа часов максимальной нагрузки Тмакс по

; >рму.'К'

т:. -87Ы)(0,1 24 1 10-4ГМ;1КС)2; (1.120)

, ,, - \ .тельная стоимость потерь энергии на нагрев прово-

, и и п

.4. нема I и ч се к ни оптимум активного сечения проводов оп-ч-.и'лнпея производном

икуда получаем оптимальное активное сечение фазы

.1 от има.чыц'ю плотность тока

- v •-* а"" ^з ,

то получим, что она пропорциональна корню квадратному из числа проводов в фазе.

Таким образом, при заданном типе проводов (заданный х;)) можно произвольно изменять сечение проводов фазы, изменяя п и г0, но сохраняя неизменным их произведение /?г0, п, напро­тив, можно произвольно изменять поверхность провода, одно­временно изменяя п н гд, но сохраняя постоянным произведение пг02 и соответственно сечение фазы Ри.

сечение проводов фазы и поверхность расщеплен­ных проводов не зависят друг от друга, что позволяет их опти­мизировать порознь. В качестве критерия для выбора пара­метров проводов следует использовать критерий минимума при­веденных затрат (приведенных к одному году), наиболее полно отражающий народнохозяйственные затраты на создание про­мышленного объекта. Поскольку на рассматриваемом этапе оптимизируется только сечение провода, в формуле для приве­денных затрат необходимо учесть все составляющие, которые зависят от сечения провода.

56

Из этих формул следует, что при увеличении стоимости ли­нии, отнесенной к единице сечения проводов Кр (например, при изменении типа опор, климатических условий, цен на алюми­ний), оптимальная плотность тока увеличивается и соответст­венно оптимальное сечение проводов уменьшается. При увели­чении времени максимальных потерь и стоимости потерь энер­гии на нагрев проводов, напротив, оптимальная плотность тока уменьшается, а оптимальное сечение проводов увеличивается.

Необходимо отметить, что при проектировании линий оценки величин Кг, т и зэ. н могут быть неточными из-за трудностей прогнозирования изменения во времени стоимостных (Кр, зэ. п) и режимных (т, /ср. кв) параметров линии электропередачи.

В связи с этим и минимизируемая функция приведенных затрат может быть вычислена лишь с некоторой погрешностью ЛЗ. В пределах этой погрешности сравниваемые варианты кон­струкции линии электропередачи неразличимы в экономиче­ском отношении или равноэкономичны. В связи с этим при

выборе сечения проводов следует ориентироваться не на мате­матический оптимум плотности тока, а на зону ее оптимальных значений, ограниченную точками пересечения кривой 3=/(/) и прямой Змин+ДЗ (рис. 1.22). На рис. 1.22 зона равноэконо-мичных значений плотности тока определена из оценки погреш­ности Д-3/Зм,,,, —0,01. Как видно, и при такой малой погреш­ности зона оптимальных значений / оказывается достаточно широкой, и пределах которой равноэкономичные значения / от­личаются от математического оп­тимума более чем на 10%.

показывают многочислен­ные расчеты, приведенная оценка погрешности вычисления приведен­ных затрат (1 %) и ширины зоны оптимальных (равноэкономичных) значений плотности тока оказыва­ется достаточно объективной и может быть рекомендована для ис­пользования в практике проектиро­вания воздушных линий. Соответ­ствующие данные об оптимальных плотностях тока для европейской части СССР и для Сибири приве­дены в табл. 1.5.