Оптимальный выбор типа и сечения кабельных линий по линейным графикам нагрузки

Введение 8
1 Провода кабельных линий и их пропускная способность 10
1.1 Конструкции и типы силовых кабелей 6 кВ 10
1.2. Пропускная способность кабелей 19
1.3 Выбор сечения кабеля. Основные критерии 23
2 Современные методы выбора сечений кабельных линий 28
2.1 Нормативно-расчётный метод выбора сечения КЛ 6 кВ 28
2.2 Метод выбора по линейным графикам нагрузки 50
2.3 Технико-экономическая оптимизация (приведённые затраты) 72
3. Расчет потерь энергии с учетом нагрева по линейным графикам нагрузки и температуры окружающей среды по упрощенной формуле 95
3.1 Расчет потерь энергии по линейным графикам 95
3.2 Выбор сечения для кабельной линии 6кВ 102
Заключение 117
Список литературы 120

Весь текст будет доступен после покупки

Кабельные линии напряжением 6 кВ являются ключевым элементом распределительных сетей промышленных предприятий и объектов инфраструктуры, обеспечивая питание трансформаторных подстанций, электроприёмников средней мощности и узлов распределения. Ошибки при выборе типа кабеля и сечений жил приводят к повышенным потерям электроэнергии, недопустимым отклонениям напряжения, перегреву изоляции, снижению ресурса кабельной линии и росту эксплуатационных рисков. В условиях реальной схемы 6 кВ нагрузка часто распределена вдоль трассы (последовательные подключения, отпайки, разнесённые потребители), поэтому ток по длине линии изменяется. В таких случаях применение линейных графиков нагрузки позволяет наглядно описать изменение нагрузки и тока по участкам и обоснованно выполнить ступенчатый выбор сечений (разные сечения на разных участках), избегая неоправданного завышения сечения на всю длину.
Актуальность темы обусловлена тем, что для сетей 6 кВ необходимо одновременно обеспечить выполнение технических требований (длительно допустимые токи и нагрев, потери напряжения, стойкость при коротких замыканиях, учет условий прокладки) и экономических критериев (минимизация приведённых затрат с учетом стоимости кабеля и потерь энергии). Практическая значимость оптимального выбора возрастает при переходе на современные кабели с экструдированной изоляцией (например, из сшитого полиэтилена), а также при ужесточении требований к надежности эксплуатации электроустановок.
Цель выпускной квалификационной работы — обосновать и реализовать методику оптимального выбора типа кабеля и сечений кабельной линии 6 кВ по линейным графикам нагрузки с учетом технических ограничений и технико-экономической эффективности.
Для достижения цели сформулированы 3 основные задачи:
1) Разработать порядок построения линейных графиков нагрузки/тока для кабельной линии 6 кВ с распределёнными нагрузками.
2) Выполнить выбор типа кабеля для сети 6 кВ с учетом условий прокладки и нормативных требований, а также подобрать оптимальные сечения.
3) Провести технико-экономическое сравнение вариантов (единое и ступенчатое сечение, альтернативные типы кабелей) и обосновать оптимальное решение по критерию минимальных приведённых затрат при соблюдении требований надежности и безопасности.
Нормативно-методическая основа работы включает требования ПУЭ в части выбора проводников по нагреву и допустимым токам , стандарты на силовые кабели среднего напряжения (в т.ч. для диапазона от 6 кВ) , а также обязательные для эксплуатации и охраны труда документы: Приказ Минэнерго России от 12.08.2022 № 811 (ПТЭЭП) и Приказ Минтруда России от 15.12.2020 № 903н (правила по охране труда при эксплуатации электроустановок).

Весь текст будет доступен после покупки

Провода кабельных линий и их пропускная способность

1.1 Конструкции и типы силовых кабелей 6 кВ

Кабельная линия (КЛ) — это линейное сооружение электроэнергетики, представляющее собой совокупность одного или нескольких электрических кабелей (каждый кабель содержит одну или несколько изолированных токопроводящих жил), проложенных по определённой трассе и предназначенных для передачи и/или распределения электрической энергии (а также сигналов, в зависимости от назначения), вместе со всеми относящимися к ним элементами, обеспечивающими работоспособность и безопасность: кабельной арматурой и соединениями (муфты), окончаниями (концевые заделки/оконцеватели), креплениями, защитными оболочками и конструкциями прокладки (трубы, каналы, лотки, тоннели), а также (при наличии) средствами заземления, маркировки и контроля. [10]
Силовые кабели состоят из следующих основных элементов: токопроводящих жил (ТПЖ), изоляции, оболочек и защитных покровов. Помимо основных элементов в конструкцию силовых кобелей могут входить экраны, нулевые жилы, жилы защитного заземления и заполнители.
Токопроводящие жилы предназначены для прохождения электрического тока, они бывают основными и нулевыми. Основные жилы применяются для выполнения основной функции кабеля – передачи по ним электроэнергии. Нулевые жилы предназначены для протекания разности токов фаз (полюсов) при неравномерной их нагрузке. Они присоединяются к нейтрали источника тока.
Жилы защитного заземления являются вспомогательными жилами кабеля и предназначены для соединения не находящихся под рабочим напряжением металлических частей электроустановки, к которой подключен кабель, с контуром защитного заземления источника тока. [11]
Изоляция представляет собой слой диэлектрика (пропитанной бумаги, пластмассы, резины и т. д.), наложенный на токопроводящую жилу. Служит для обеспечения необходимой электрической прочности токопроводящих жил кабеля по отношению друг к другу и к заземленной оболочке (земле).
Экраны используются для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, протекающих по кабелю, и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля.
Заполнители предназначены для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля в целях герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля.
Оболочки защищают внутренние элементы кабеля от увлажнения и других внешних воздействий.
Защитные покровы предназначены для защиты оболочки кабеля от внешних воздействий. В зависимости от конструкции кабеля в защитные покровы входят подушка, бронепокров и наружный покров.
Силовые кабели удобно классифицировать по номинальному напряжению, на которое они рассчитаны; классификационными признаками могут служить также вид изоляции и конструктивные особенности кабелей, рисунок 1.
Все силовые кабели по номинальному рабочему напряжению можно условно разделить на две группы. В группу низкого напряжения кабелей включены кабели, предназначенные для работы в электрических сетях с изолированной нейтралью переменного напряжения 1, 3, 6, 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Эти же кабели могут быть использованы в сетях переменного напряжения с заземленной нейтралью и в сетях постоянного напряжения. Такие кабели выпускаются в России с бумажной пропитанной, пластмассовой и резиновой изоляцией, причем наиболее перспективным видом изоляции является пластмассовая. [3]

Весь текст будет доступен после покупки

1. Мельников, Н.А. Электрические сети и системы. – М.: Энергия, 2000.
2. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. – М.: НЦ ЭНАС, 2007.
3. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.Л. Файбисовича. – М.: Изд-во ЭНАС, 2008.
4. Сазыкин, В. Г. Курсовое проектирование : учеб. пособие / В. Г. Сазыкин, А. Г. Кудряков. – Краснодар : КубГАУ, 2019. – 126 с.
5. Шлейников, В.Б. Графики электрических нагрузок: методические указания к лабораторной работе / В.Б. Шлейников; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2011. – 24 с.
6 Федоров, А. А. Электроснабжение промышленных предприятий: учеб. Для вузов / А. А. Федоров, Э. М. Ристхейн . - М. : Энергия, 1980. - 360 с
7 Сенигов, П.Н. Распределительные сети систем электроснабжения: руководство по выполнению базовых экспериментов РССЭС.001 РБЭ (934) / П.Н. Сенигов. – Челябинск: ИПЦ «Учебная техника», 2007. – 25 с.
8 Сенигов, П.Н. Качество электрической энергии в системах электроснабжения: руководство по выполнению базовых экспериментов КЭЭСЭС.001 РБЭ (935) /П.Н. Сенигов. – Челябинск: ИПЦ «Учебная техника», 2007. – 22 с.
9. СТО 56947007-29.240.10.028-2009. Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35–750 кВ (НТП ПС). – М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 2009.
10. Султанов Г.А., Сазыкин В.Г., Кудряков А.Г. Современные технологии проектирования систем электроснабжения // Научный журнал Труды Кубанского аграрного университета, 2015. №. 1 (52).
11. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д. Л. Файбисовича. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : ЭНАС, 2012. – 376 с. : ил. ISBN 978-5-4248-0049-8.

Весь текст будет доступен после покупки