8. 3 Основные потребители реактивной мощности на предприятиях
 Скачать 1 Mb.
|
|
Контрольные вопросы 1. Какие марки проводов ВЛ и токопроводов знаете? 2. Перечислите марки наиболее часто применяемых кабелей на промышленных предприятиях. 3. Каким условиям должна отвечать площадь сечения проводов и кабелей сетей напряжением выше 1 кВ? 4. Каковы допустимые потери напряжения для силовой сети напряжением выше 1 кВ? 5. Как конструктивно устроены воздушные, кабельные линии, токопроводы? 6.Допустимые перегрузки кабелей в нормальном и аварийном режимах? 7. От чего зависит минимальное сечение проводника? 8.В каких случаях применяют кабельные линии? 7.5.1 Выбор сечений жил неизолированных проводов воздушных линий напряжением выше 1 кВ Работа проводов воздушных линий протекает в особых условиях: они постоянно находятся под высоким напряжением, по ним проходит электрический ток, они постоянно подвергаются воздействию ветра, резких колебаний температуры и влажности воздуха, разрядов молний, гололеда, снега и т.д. Под допустимой нагрузкой неизолированных проводов по условиям нагрева понимается токовая нагрузка, повышающая температуру провода до предельного значения 700С при полном безветрии и температуре окружающей среды +25 0С. Значения допустимого тока Iдоп.табл приводятся в справочниках в зависимости от марки провода. Фактическая допустимая токовая нагрузка неизолированных проводов в нормальном и послеаварийном режимах работы определяются по выражению: Iдоп.факт = Iдоп.таблkυkпер, где kυ - поправочный коэффициент при температурах воздуха, отличных от +25 0С (таблица 7.4); kпер – коэффициент парегрузки. В условиях эксплуатации ток, проходящий по проводам воздушных линий, меняет свое значение в течение времени, что приводит к изменению значений потерь активной мощности и температуры нагрева провода. В связи с изменением температуры провода меняется и его длина, а, следовательно, и стрела провеса. При перегрузках линии стрела провеса является наиболее значимым фактором, особенно для линий напряжением до 1 кВ. Перегрузка воздушных линий возможна на 30% при сохранении нормального значения стрелы провеса, т.е. kпер = 1,3. Таблица 7.4 – Поправочные коэффициенты kυ
Сечения проводов выбираются в зависимости от напряжения, расчетной токовой нагрузки, района по гололеду, материала и цепности опор. Потери энергии при передаче по линии возрастают с увеличением сопротивления линии, которые в свою очередь определяются сечением провода; чем больше сечение провода, тем меньше потери. Следовательно, (при увеличении сечения провода) уменьшается стоимость потерь. Однако при этом возрастают расходы цветного металла и капитальные затраты на сооружение линии. Сумма указанных составляющих годовых затрат З будет иметь минимум при так называемом экономически целесообразном сечении провода Sэк (рисунок 7.24). ПУЭ установлены величины экономических плотностей тока jэк, зависящие только от материала, конструкции провода и продолжительности использования максимума нагрузки Тм (таблица 7.8). При этом не учитывают стоимость электроэнергии и напряжение линии. Экономически целесообразное сечение определяют предварительно по расчетному току линии Iр нормального режима и экономической плотности jэк
Для обеспечения нормальных условий работы воздушных линий выбранное сечение должно быть проверено по допустимой длительной нагрузке по нагреву в нормальном и послеаварийном режимах. Проверка по допустимой токовой нагрузке по нагреву длительным расчетным током в нормальном режиме: Iдоп.факт Iр – для одноцепной ВЛ; Iдоп.ав. Iав – для двухцепной ВЛ; где Iдоп.ав.=1,3 Iдоп.факт.; Iдоп.факт – фактический длительно допустимый ток на голые провода; Iав = 2Iр – аварийный ток для двухцепной линии. По потере напряжения ВЛ систем электроснабжения длиной менее 1 км не проверяются. Для ВЛ длиной более 1 км потеря напряжения определяется:  , В или  , В,где R = ρ0L и X = x0L – активное и индуктивное сопротивления линии, Ом; ρ0 и x0 - удельное активное и реактивное сопротивления проводов, Ом/км. Потери напряжения в процентах от номинального напряжения:  .Сечение участка линии, выбираемого по допустимой потере напряжения, определяется из выражения: FΔU =  ,где Р - активная мощность, протекающая по воздушной линии, кВт;  - допустимые потери напряжения, обусловленные реактивными мощностями (Q) и сопротивлениями: =  .Из четырех полученных по расчетам сечений – по экономической плотности тока; нагреву в нормальном режиме; по нагреву в послеаварийном режиме; допустимым потерям напряжения – принимается наибольшее как удовлетворяющее всем условиям. Согласно ПУЭ по условиям коронирования (Fкор) для ВЛ-110 кВ принимается минимальное допустимое сечение сталеалюминиевых проводов 70 мм2, для ВЛ-220 кВ – 240 мм2. ВЛ-35 кВ по условиям на коронирование не проверяются. Для сталеалюминиевых проводов рекомендуется применять марку АСО при сечении ≥ 240 мм2 и марку АС при сечении ≤ 185 мм2 при расчетной толщине гололеда 20 мм; марку АСУ – для всех сечений при расчетной толщине гололеда более 20 мм. 7.5 Выбор проводников напряжением выше 1 кВ Выбор марки и сечения жил неизолированных проводов и кабелей определяют технические факторы, приведенные в таблице 7.3. Таблица 7.3 – Технические факторы, определяющие выбор марки и сечения жил проводов и кабелей
По расчетным сечениям обычно выбирают ближайшие большие стандартные сечения. Из полученных по техническим факторам нескольких стандартных сечений выбирают большее для данного варианта сети электроснабжения. Окончательный выбор параметров линий электропередач производится на основании технико-экономического сравнения вариантов проекта электроснабжения объекта. 7.4. Токопроводы напряжением 6÷35 кВ Токопроводы напряжением 6÷35 кВ применяются на промышленных предприятиях при больших удельных плотностях нагрузки, концентрированном расположении крупных мощностей и при размещении потребителей, благоприятном для осуществления магистрального питания. Основными отраслями промышленности, в которых широкое применение находят токопроводы, являются черная и цветная металлургия и химия. Токопроводы имеют ряд преимуществ по сравнению с кабельными прокладками. Они позволяют заменять кабели высокого напряжения неизолированными алюминиевыми шинами или проводами, экономить свинец и алюминий, идущий на оболочки кабеля, а также изоляционные материалы. Индустриализуются монтажные работы по сетям, так как на монтаж поступают готовые секции токопроводов. Кроме того токопроводы имеют значительно большую способность к перегрузке, чем кабельные линии, из-за отсутствия горючей изоляции. Обследования работающих токопроводов различных типов показали, что токопроводы значительно надежнее кабельных прокладок. Сведения о применении токопроводов в выгодном диапазоне мощностей и длин, приведены в таблице 7.2. Таблица 7.2 - Диапазон мощностей и длин, при которых выгодно применение токопроводов
При меньших мощностях токопроводы не имеют преимуществ перед кабельной канализацией. Помимо электрических параметров (напряжение, ток, сопротивление), токопроводы различаются по исполнению в отношении условий прикосновения к токоведущим частям, а также рядом конструктивных характеристик (тип, расположение фаз, изоляция и т.д.). По условиям прикосновения к токоведущим частям различают токопроводы открытые, защищенные и закрытые. Защищенные и закрытые токопроводы обычно находят применение в сетях напряжением до 1 кВ, монтируемых внутри промышленных объектов (п. 5.1.1) В сетях напряжением 6 ÷ 35 кВ применяются открытые токопроводы. Открытые токопроводы с жесткой несимметричной ошиновкой. Шины токопроводов изготовляют из алюминия или из его сплавов. При силе тока до 2000 А пакет шин состоит из плоских шин, а при силе тока больше 2000 А - из шин швеллерного профиля. Конструкция открытого токопровода с вертикально расположенными опорными изоляторами для наружной установки приведена на рисунке 7.21. Этот токопровод имеет высокую стоимость строительной части, а также создает значительную несимметрию напряжения вследствие разной индуктивности фаз. Открытые токопроводы с жесткой симметричной ошиновкой. Жесткие шины токопровода закреплены на опорных изоляторах по вершинам равностороннего треугольника (рисунок 7.22). Это исполнение токопровода выгодно отличается от исполнений рассмотренных выше токопроводов пониженной величиной дополнительных потерь мощности, симметрией напряжений и меньшей стоимостью. Жесткие токопроводы имеют небольшие пролеты между точками крепления шин, следовательно, большее число пунктов изоляции и контактных соединений. Гибкие токопроводы (рисунок 7.23) выполняют на отдельно стоящих металлических опорах, т.е. практически представляют собой воздушные линии с большими сечениями проводов. Величина пролета в них резко увеличена по сравнению с жестким токопроводом, однако гибкие токопроводы требуют больше места для прохождения на промышленной площадке, чем жесткие. Ширина полосы территории, занимаемой двухцепным гибким токопроводом вместе с его молниезащитными устройствами, составляет 24 м. Поддерживающие гирлянды крепятся на высоте 15 м от уровня земли. Унифицированные гибкие шинопроводы имеют следующее число алюминиевых проводов А600 на фазу: 4, 6, 8, 10. Их пропускная способность по силе тока составляет соответственно 4080, 6120, 8160, 10 200 А. Гибкий токопровод с междуфазными и фазными распорками может быть применен при ударном токе к.з. до 400 кА. Гибкие токопроводы стоят дешевле жестких при равной мощности благодаря применению подвесной изоляции вместо опорной, меньшему числу изоляторов и сокращению потерь в деталях крепления.
9.2.4 Регулирование напряжения линейными регуляторами При отсутствии на подстанциях трансформаторов с РПН и недостаточном уровне напряжений в отдельных точках распределительной сети действующих предприятий рекомендуется применение последовательных линейно-регулировочных трансформаторов (линейных регуляторов). Для промышленных сетей напряжением 6÷35 кВ применяют линейные регуляторы типа ЛТМН, ЛТДН с пределами регулирования (101,5%), мощностью S=16, 25, 40, 63, 100 МВА. ЛТМ применяют на напряжении U=6÷10 кВ, с пределами регулирования (81,2 %). Линейно-регулировочные трансформаторы (рисунок 9.5) состоят из последовательного трансформатора 2, который вводит добавочную ЭДС Ет в основную обмотку понижающего трансформатора 3, который меняет эту ЭДС. Число витков автотрансформатора 3 автоматически регулируется в пределах +5 и -10%Uном ступенями по 2,5% переключателем, который размещен внутри бака автотрансформатора 3.
На шинах электростанций и подстанций централизованное регулирование напряжения может быть применено, если отходящие от шин линии имеют подобные графики нагрузок, но это бывает очень редко. На рисунке 9.6 приведены два возможных варианта схем понизительных подстанций, на шинах которых производится регулирование напряжения с помощью трансформаторов с РПН (рисунок 9.6, а) и линейных регуляторов (ЛР) в случае, когда на подстанции трансформатор не оснащен РПН (рисунок 9.6, б). Регулирование напряжения на каждой отходящей от шин подстанции линииявляется более совершенным и эффективным способом по сравнению с регулированием на шинах. В этом случае могут быть использованы трансформаторы без РПН и ЛР (рисунок 9.7). Этот способ, при развитых системах электроснабжения, является более дорогим из-за необходимости установки большого количества регулирующих устройств.  
Совместное регулирование включает в себя первый и второй способы, и применяется в том случае, когда невозможно создать требуемый режим напряжения с помощью только одного из способов (рисунок 9.8). Дополнительное регулирование применяется в том случае, когда с помощью вышеуказанных способов не удается обеспечить требуемое качество напряжения у некоторой части электропотребителей (например, у электроприемника 1) (рисунок 9.9). Достоинством линейных регуляторов является то, что они выполняются не на полную мощность всех электроприемников, а на часть мощности, определяемую необходимой добавкой напряжения.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, мм2,
,
округляется до ближайшего стандартного сечения.
