10. Расчет распределительной сети 10 кВ

10.1. Выбор сечений кабелей на участках распределительной сети

Линии электропередачи до 20 кВ на селитебной территории городов, в районах застройки зданиями высотой 4 этажа и выше должны выполняться, как правило, кабельными.

Кабельные линии следует, как правило, прокладывать в земле (в траншеях) по непроезжей части улиц (под тротуарами), по дворам и техническим полосам в виде газонов.

Сечения жил кабелей должны выбираться по экономической плотности тока в нормальном режиме и проверяться по допустимому длительному току в аварийном и послеаварийном режимах, а также по допустимому отклонению напряжения. При проверке кабельных линий по допустимому длительному току должны быть учтены поправочные коэффициенты: на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле, на допустимую перегрузку в послеаварийном режиме, фактическую температуру среды, удельное сопротивление грунта и на отличие номинального напряжения кабеля от номинального напряжения сети.

Минимальное сечение кабелей с алюминиевыми жилами в распределительных сетях 10 (6) кВ при прокладке их в траншеях рекомендуется принимать сечением не менее 70 мм².

Сечение кабелей по участкам линии следует принимать с учетом изменения нагрузки участков по длине. При этом на одной линии допускается применение кабелей не более трех различных сечений.

Прежде чем приступать к выбору сечения кабельных линий, необходимо определить токораспределение в выбранной схеме электрической сети 10 кВ.

Выбор экономических сечений жил кабельных линий, имеющих промежуточные отборы мощности, следует производить для каждого из участков, исходя из соответствующих расчетных токов участков. При этом для соседних участков допускается принимать одинаковое сечение, соответствующее экономическому для наиболее протяженного участка, если разница между значениями экономического сечения для этих участков находиться в пределах одной ступени по шкале стандартных сечений.

Экономически целесообразное сечение жил кабельных линий , мм², определяется по формуле

,

(10.1)

где - расчетный ток линии в нормальном режиме, А;

- нормированное значение экономической плотности тока, А/мм².

Для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией экономическая плотность тока принимается равной 1,4 А/мм² при числе часов использования максимума нагрузки 3000 ÷ 5000 ч. в год.

Далее выбранные экономические сечения жил кабелей проверяются по условиям длительно допустимого нагрева. При этом должно выполняться следующее соотношение

,

(10.2)

где - максимальный расчетный ток в послеаварийном режиме;

- коэффициент аварийной перегрузки, принимается равным 1,25;

- поправочный коэффициент на температуру окружающей среды,

принимается по табл. Г.1 приложения Г;

- поправочный коэффициент, учитывающий отличие удельного со

противления грунта от 120 см·К/Вт, принимается по табл. Г.2 при-

ложения Г;

- поправочный коэффициент на количество работающих кабелей,

проложенных рядом в земле, принимается по табл. Г.3;

- поправочный коэффициент для кабелей, работающих не при

номинальном напряжении, при равенстве номинальных напряже-

ний кабеля и сети =1.

- длительно допустимый ток одиночного кабеля при нормальных

условиях прокладки.

• Максимальный расчетный ток определяется по наиболее тяжелому режиму, который создается поочередным обрывом головных участков.

Так как для наиболее экономично сеть будет работать с размыканием в точке естественного потокораздела, то необходимо определить данную точку. Определим точку потокораздела по методу расчета простой замкнутой (кольцевой) сети.

Разобьем весь район ЭП на 3 кольца. Таким образом мы уменьшим потоки мощности, протекаемые по головным участкам.

Таблица 8 – Исходные данные для расчета кольцевой сети

Линия	Li, м	№ ТП	Рр, кВт	Qp, квар
Кольцо 1
А-ТП7	267	7	802	210,17
ТП7-ТП1	239	1	659,68	262,31
ТП1-ТП3	256	3	756,4	489,1
ТП3-ТП4	100	4	403,11	174,88
ТП4-ТП6	189	6	627,54	206,45
ТП6-ТП5	194	5	725,86	372,1
ТП5-ТП2	206	2	779,9	296,36
ТП2-A’	444
	1895		4754,49
Кольцо 2
A-ТП8	228	8	461,55	196,51
ТП8-ТП9	61	9	779,9	296,36
ТП9-ТП12	200	12	463,46	140,3
ТП12-ТП13	206	13	471,34	321,69
ТП13-ТП11	244	11	799,7	290,68
ТП11-ТП10	167	10	677,7	246,95
ТП10-А’	250
	1356		3653,65
Кольцо 3
А-ТП17	417	17	739,46	228,45
ТП17-ТП19	139	19	831,15	302,33
ТП19-ТП20	189	20	445,38	172,02
ТП20-ТП22	278	22	504,02	183,7
ТП22-ТП21	45	21	455,59	136,31
ТП21-ТП18	289	18	865,86	306,07
ТП18-ТП16	267	16	792,15	308,97
ТП16-ТП15	283	15	458,24	150,86
ТП15-ТП14	133	14	458,24	150,86
ТП14-А’	250
	2290		5550,09
Всего	5541		13958,23

Определяем потоки мощности на головных участках кольца №1:

кВт;

кВт.

Потоки мощностей на остальных участках определяем как разность между потоком на головном участке и соответствующей мощностью ТП.

кВт;

кВт.

Результаты приведены в таблице 9.

кВт – сетевой баланс выполняется, потоки на головных участках найдены правильно.

Таблица 9 – Определение точки потокораздела

Кольцо 1
Линия	А-7	7-1	1-3	3-4	4-6	6-5	5-2	2-А’
Р, кВт	2555,72	1753,72	1094,04	337,64	65,47	693,01	1418,87	2198,77
Кольцо 2
Линия	А-8	8-9	9-12	12-13	13-11	11-10	10-А’
Р, кВт	1894,58	1433,03	653,13	189,67	281,67	1081,37	1759,07
Кольцо 3
Линия	А-17	17-19	19-20	20-22	22-21	21-18	18-16	16-15
Р, кВт	2766,44	2026,98	1195,83	750,45	246,43	209,16	1075,02	1867,17
Линия	15-14	14-А’
Р, кВт	2325,41	2783,65

Рисунок 3 – Потокораспределение в сети

Из выше проведенных расчетов видно, что точки потокораздела находятся:

Кольцо №1 - в точке 4 (ТП № 4). По участку 4-6 протекает наименьший поток мощности, поэтому в нормальном режиме работы сети мы отключим этот участок;

Кольцо №2 – в точке 13 (ТП №13). По участку 12-13 протекает наименьший поток мощности, поэтому в нормальном режиме работы сети мы отключим этот участок;

Кольцо №3 – в точке 21 (ТП №21). По участку 21-18 протекает наименьший поток мощности, поэтому в нормальном режиме работы сети мы отключим этот участок.

Для выбора сечения жил кабеля на участках сети разделим сеть в точке потокораздела и определим мощности и токи в соответствующих линиях двигаясь от точки потокораздела к источнику по формуле 7.1, 7.2.

Например, для линии 4-3:

кВт

квар;

А.

Аналогично находим потоки для других участков. Результаты приведены в таблице 10.

Сечение жил кабелей выбираем по формулам 10.1, 10.2 с коэффициентами: , , . Результаты сведены в таблицы 10.

Таблица 10 – Выбор сечения кабелей

Линия	Li, м	Pi, кВт	Qi, квар	Iрi, А	Fэi, мм2	Fстi, мм2	Iдл.доп.i, А
Кольцо №1 разделено в т.4 (участок 4-6 отключен)
А-7	267	2228,01	958,04	140,02	100	120	240
7-1	239	1546,31	664,91	97,18	69,41	70	165
1-3	256	1043,56	448,73	65,58	46,84	70	165
3-4	100	362,8	156	22,8	16,29	70	165
А’-2	444	1813,31	779,72	113,96	81,4	95	205
2-5	206	1150,39	494,67	72,3	51,64	70	165
5-6	194	564,79	242,86	35,5	25,36	70	165
4-6	189	65,47	28,15	4,11	2,94	70	165

В послеаварийном режиме размыкаем два головных участка поочередно и определяем токи в линиях в данном режиме.

Например, при обрыве головного участка А’-2 весь поток мощности пойдет по участку А-7. Для этого режима рассчитаем ток на участке А-7:

кВт;

квар;

А.

Аналогично, при обрыве головного участка А-7 весь поток мощности пойдет по участку А’-2. Значение мощности и максимального тока будет таким же.

Находим потоки для других участков. Рассматриваем самые тяжелые режимы работы. Результаты приведены в таблице 11.

Выбранные кабели с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной изоляцией в алюминиевой оболочке типа: ААШв.

Таблица 11 – Проверка кабелей на нагрев токами нагрузки в послеаварийном режиме кольца №1

Линия	Fстi, мм2	Pmaxi, кВт	Qmaxi, квар	Iрmaxi, А <	K·Iдл.доп.i, А
Кольцо №1, послеаварийный режим (участок 4-6 включен)
А-7	120	3803,6	1635,54	239,04	349,65
7-1	70	3161,99	1356,66	198,65	240,38
1-3	70	2634,25	1132,73	165,55	240,38
3-4	70	2155,95	927,06	135,49	240,38
4-6	70	2228,01	958,05	140,02	240,38
6-5	70	2761,42	1187,41	173,54	240,38
5-2	70	3179,67	1367,26	199,83	240,38
2-A’	95	3803,6	1635,54	239,04	298,66

Условия проверки выполняются.

Аналогично рассчитаем кольца №2 и №3. Результаты расчета сведем в таблицы 10а, 10б и 11а, 11б.

Таблица 10а – Выбор сечения кабелей кольца №2

Линия	Li, м	Pi, кВт	Qi, квар	Iрi, А	Fэi, мм2	Fстi, мм2	Iдл.доп.i, А
Кольцо №2 разделено в т.13 (участок 12-13 отключен)
А-8	228	1449,17	623,15	91,08	65,05	70	165
8-9	61	1056,86	454,45	66,42	47,77	70	165
9-12	200	417,11	179,36	26,21	18,7	70	165
А’-10	250	1656,43	712,26	104,1	74,35	95	205
10-11	167	1080,38	464,57	67,9	48,5	70	165
11-13	244	424,21	182,41	26,66	19,04	70	165
12-13	206	189,67	81,56	11,92	8,51	70	165

Таблица 11а – Проверка кабелей на нагрев токами нагрузки в послеаварийном режиме кольца №2

Линия	Fстi, мм2	Pmaxi, кВт	Qmaxi, квар	Iрmaxi, А<	K·Iдл.доп.i, А
Кольцо №2 послеаварийный режим (участок 12-13 включен)
А-8	70	2922,92	1256,86	183,7	240,38
8-9	70	2553,68	1098,08	160,49	240,38
9-12	70	1929,76	829,8	121,28	240,38
12-13	70	1181,92	508,23	29,34	240,38
13-11	70	1849,81	795,42	116,25	240,38
11-10	70	2380,76	1023,73	149,62	240,38
10-А’	95	2922,92	1256,86	183,7	298,66

Условия проверки выполняются.

Таблица 10б – Выбор сечения кабелей кольца №3

Линия	Li, м	Pi, кВт	Qi, квар	Iрi, А	Fэi, мм2	Fстi, мм2	Iдл.доп.i, А
Кольцо №3 разделено в т.21 (участок 21-18 отключен)
А-17	417	2380,48	1023,61	149,6	106,86	120	240
17-19	139	1900,72	817,31	119,45	85,32	95	205
19-20	189	1194,24	513,52	75,05	53,61	70	165
20-22	278	959,61	412,63	60,31	43,08	70	165
22-21	45	410,03	176,31	25,77	18,41	70	165
А’-14	250	2059,59	885,62	129,44	92,46	95	205
14-15	133	1798,81	773,49	113,05	80,75	95	205
15-16	283	1409,31	606	88,57	63,26	70	165
16-18	267	779,27	335,09	48,97	34,98	70	165
18-21	289	209,16	89,94	13,14	9,39	70	165

Таблица 11б – Проверка кабелей на нагрев токами нагрузки в послеаварийном режиме кольца №3

Линия	Fстi, мм2	Pmaxi, кВт	Qmaxi, квар	Iрmaxi, А<	K·Iдл.доп.i, А
Кольцо №3 послеаварийный режим (участок 21-18 включен)
А-17	120	4162,57	1789,9	261,3	349,65
17-19	95	3607,97	1551,43	226,75	298,66
19-20	70	3183,58	1368,94	200,08	240,38
20-22	70	2827,28	1215,73	177,68	240,38
22-21	70	2424,06	1042,35	152,34	240,38
21-18	70	2380,48	1023,61	149,61	240,38
18-16	70	3073,17	1321,46	193,14	240,38
16-15	70	3706,89	1593,96	232,96	240,38
15-14	95	3818,89	1642,12	240	298,66
14-А’	95	4162,57	1789,9	261,3	298,66

Условия проверки выполняются.