Для повітряних ліній електропередачі (ПЛ) застосовуються багатодротяні алюмінієві і сталеалюмініевие дроти, а також дроти з алюмінієвих сплавів. Для ПЛ 35 кВ і вище застосовують, як правило, сталеалюмініевие дроти. Застосування мідних або інших проводів повинне обґрунтовуватися техніко-економічними розрахунками.
Для ПЛ напругою до 35 кВ в даний час набувають все більшого поширення самонесучі ізольовані проводи СІП. Для СІП використовуються сталеалюмінієвий дріт або дріт з алюмінієвого сплаву високої міцності. В якості ізоляції використовується зшитий поліетилен СПЕ.
Вибір перетинів проводів ПЛ напругою 750 кВ і вище проводиться на основі техніко-економічних розрахунків.
При проектуванні ВЛ напругою до 500 кВ включно вибір перерізу проводу проводиться по нормованим узагальненим показниками. В якості таких показників використовуються нормовані значення економічної щільності струму Jн. зазначені в табл. 4.1 [4].
Економічна щільність струму відповідає мінімальним витратам при передачі по ВЛ заданого навантаження.
Неізольовані дроти і шини: мідні алюмінієві
Кабелі з паперовою просоченою ізоляцією з жилами: мідними алюмінієвими
Кабелі з гумовою і пластмасовою ізоляцією з жилами: мідними алюмінієвими
Перетин дроту F проектованої ПЛ становить
де Ip - розрахунковий струм лінії на п'ятий рік її експлуатації [5].
Для системоутворюючих ліній основної мережі Ip визначається по розрахунковим тривалим потокам потужності. Для ліній розподільчої мережі Ip визначається розрахунком потокораспределения при проходженні максимуму навантаження енергосистеми.
Отримане за виразом (4.1) перетин округляється до найближчого стандартного перетину. Шкала стандартних перетинів проводів ПЛ становить наступний ряд:
6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 330, 400, 500, ... мм 2.
Метод економічної щільності струму досить простий, оскільки для вибору перетину використовується найпростіша формула (4.1). В цьому привабливість методу. Однак цей метод не враховує ряд факторів, що впливають на вартість ПЛ. Це, зокрема, матеріал опор, напруга і кількість ланцюгів ВЛ, її географічне розташування.
Вибрані перетину проводів ПЛ повинні задовольняти ряду технічних вимог, при яких забезпечується нормальна експлуатація лінії. Остаточний вибір перетину можна зробити тільки після перевірки виконання цих технічних вимог.
Перевірка по механічної міцності. Проводу ПЛ піддаються зовнішніх механічних впливів. Це, головним чином, вітрові та ожеледні навантаження. З метою забезпечення надійної роботи проводів ПЛ в умовах зовнішніх механічних впливів встановлюються мінімальні допустимі перетину проводів Fmin хутро по механічної міцності, наведені в табл. 4.2 [4].
Перетин дроту, вбрання по (4.1), має бути перевірено за умовою
Перевірка за умовами корони. Явище загальної корони виникає при високій напруженості електричного поля на поверхні проводу і супроводжується характерним потріскуванням і видимим світлом. Процеси іонізації повітря навколо коронирующего проводу призводять до втрат активної потужності. Зменшення напруженості на поверхні проводу досягається збільшенням радіусу (перетину) дроти.
Мінімальні перерізи проводів Fmin кор за умовою обмеження втрат на корону наведені в табл. 4.3. Перевірка перетинів проводів за умовами корони виконується для ПЛ напругою 110 кВ і вище. Перетин дроту, вбрання по (4.1), має бути перевірено за умовою
Мінімально допустимий переріз проводів, мм 2
Перевірка по допустимому нагріву. Відповідно до [4] все провідники повинні задовольняти вимогам допустимого нагріву в тривалих режимах роботи. Під цими режимами розуміються, як правило, післяаварійні і ремонтні режими роботи електричної мережі.
Допустимий нагрів проводів ПЛ характеризується тривало допустимої температурою д = 70 о С. Здійснювати температурний контроль провідника в процесі експлуатації важко, тому в довідкових даних приводяться значення допустимого тривалого струму, що викликає нагрівання провідника до температури д при температурі повітря (25 ° С). У табл. 4.4 наведені допустимі тривалі струми для сталеалюмінієвих проводів. Поправочні коефіцієнти на температуру повітря наведені в табл. 4.5 [5].
Перетин проводу ПЛ, вбрання по (4.1), має бути перевірено за умовою
де Imax - максимальний струм тривалого режиму.
Поправочний коефіцієнт kQ при фактичній температурі повітря, о С
Розглянемо два типових випадку перевірки перетинів ПЛ за умовами допустимого нагріву. На рис. 4.4 наведені дві схеми електричних мереж: подвійна радіальна (а) і замкнута кільцева (б). Перетини проводів слід перевірити по допустимому нагріву.
Мал. 4.4. Схеми електричних мереж
У першій схемі (рис. 4.4, а) при відключенні однієї лінії головного ділянки ЦП-1 або однієї лінії ділянки 1-2 ток залишилася в роботі лінії збільшується в два рази. Для кожного з цих випадків перевіряється умова
де Iр - розрахунковий струм лінії.
Умови перевірки перетинів по допустимому нагріву можна записати через задані потужності навантажень. Для ділянки ЦП-1схеми рис. 4.4, а
У кільцевій схемі рис. 4.4, б найбільш важкими режимами будуть відключення головних ділянок мережі. За цим режимам і виконується перевірка перетинів по допустимому нагріву.
При відключенні головного ділянки ЦП-1 перевіряються умови
При відключенні головного ділянки ЦП-3 перевіряються умови
Якщо для якоїсь ділянки мережі умова перевірки по допустимому нагріву не виконується, перетин на цій ділянці слід збільшити до значення, при якому ця умова буде виконана.
Перевірка по допустимій втраті напруги. Для розподільних мереж напругою до 20 кВ розраховується втрата напруги Umaх від центру харчування до найбільш електрично віддаленого споживача. Обрані по (4.1) перетину ліній розподільчої мережі повинні перевірятися за умовою
де Uд = 6%, допустима втрата напруги [5].
Інші технічні вимоги. Для ПЛ 110 і 220 кВ, що споруджуються на території великих міст, рекомендується застосовувати перетину проводів не менше 240 і 400 мм 2 відповідно [5].
Перетини проводів на відгалуженнях (довжиною до 2 км) від основної ВЛ, що споруджуються одночасно з основною ВЛ, приймаються такими ж, як на основний ВЛ.
При невиконанні будь-якого з технічних вимог, перетину проводів, обрані по нормованої економічної щільності струму, збільшуються до значень, які відповідають цим вимогам.