Výběr průřezů přenosového vedení – Wiki Power System

Hlavním principem výběru při navrhování průřezů vodičů a kabelů pro přenosová vedení by měl být princip ekonomické proveditelnosti varianty elektrické sítě, pro kterou jsou tato vedení určena. Kvantitativní charakteristikou tohoto stavu je minimální hodnota ekonomické funkčnosti použité pro výstavbu a provoz síťového vedení, vyrobeného z vybraných vodičů a kabelů [1], [2], [3], [4], [5], [6].

Odhadovaná přenosová kapacita elektrických přenosových vedení 110-1150 kV [5]

Dráty a kabely se liší materiálem a jmenovitým průřezem proudovodné části, proto se při návrhu volí průřezy vodičů a kabelů a také materiál, ze kterého by měly být vyrobeny.

Pro nadzemní elektrická vedení s napětím 35 kV a vyšším se používají ocelo-hliníkové dráty značek AC, ASO, méně běžně ASU. Sítě s nižším jmenovitým napětím jsou častěji vyrobeny z hliníkových drátů. S přihlédnutím k těmto podmínkám, odrážejícím stávající zkušenosti s projektováním, podléhají výběru pouze průřezy vodičů venkovního vedení.

Podle Elektroinstalačního řádu [7] se výběr průřezů vedení pro přenos stejnosměrného a střídavého proudu s napětím 330 kV a vyšším a také vedení mezisystémové komunikace provádí na základě technických a ekonomických výpočtů.

Při návrhu kabelových silových přenosových vedení je nutné současně řešit problematiku výběru materiálu a průřezu vedení. Jako materiál pro proudovou část kabelů lze použít hliník a měď.

Při výběru vodičů a kabelů na základě ekonomické účinnosti se berou v úvahu běžné dlouhodobé provozní režimy elektrických sítí. Mezi takové režimy patří zpravidla normální režimy maximálního zatížení, u jednotlivých linek však může dojít k jejich maximálnímu dlouhodobému zatížení v režimu minimálního zatížení. Příkladem toho může být provoz přenosového vedení mezi oblastí charakterizovanou nadměrnou výrobou a elektrárnami s pevnými provozními plány a zbytkem elektrického systému. Je zřejmé, že po komunikační lince je přenášeno více energie v režimu minimální zátěže než v režimu maximální zátěže, tento režim je normální provozní režim a měl by být brán jako vypočítaný.

Při výběru průřezů vodičů a kabelů je nutné vzít v úvahu omezení ohřevu a ztráty napětí. Podle podmínek přípustného vytápění je nutné při návrhu zkontrolovat průřezy všech sítí bez ohledu na jejich provedení a účel [1], [2], [3]. Úseky vybrané jak podle ekonomických kritérií, tak podle dalších podmínek, jako jsou kritéria kvality, podléhají ověřování. Při kontrole topení se uvažuje o normálním, opravárenském nebo pohavarijním režimu, ve kterém dlouhodobě tečou nejvyšší proudy podél projektovaného vedení.

Požadavky na udržení požadované úrovně napětí na spotřebitelských sběrnicích ovlivňují volbu průřezů vodičů a kabelů, zejména tento problém vzniká v místních sítích s omezeným využitím zařízení pro regulaci napětí. Při volbě průřezů vodičů a kabelů pro místní sítě je proto nutné zajistit v nich takovou maximální ztrátu napětí, aby nepřekročila přípustnou hodnotu, která je podmínkou pro poskytování elektřiny spotřebitelům v požadované kvalitě.

Při navrhování obvodových elektrických sítí se neberou v úvahu omezení ztráty napětí. To je vysvětleno především tím, že spotřebitelé elektřiny jsou připojeni k vedení okresní sítě pomocí transformátorů a autotransformátorů, které jsou schopny regulovat napětí v distribučních sítích. Dalším důvodem je relativně malá závislost napěťových ztrát na průřezech vodičů v takovýchto sítích, neboť v sítích s napětím 35 kV a vyšším jsou ztráty napětí určeny jalovými odpory, které jsou prakticky nezávislé na průřezech. Uvedené důvody umožňují při volbě průřezů vodičů pro vedení okresní sítě upustit od úvahy o omezení spojeném s dodržením dovoleného úbytku napětí v síti.

V sítích 110 kV a více se při navrhování nadzemních přenosových vedení berou v úvahu další omezení. Jedním z nich je potřeba zabránit rozvoji korónového výboje na drátech. Charakteristiky koróny jsou určeny velikostí intenzity elektrického pole na povrchu drátu, která, pokud jsou všechny ostatní věci stejné, závisí na zakřivení tohoto povrchu a v důsledku toho na průměru drátu. U malých průměrů je síla elektrického pole vysoká; zvětšení průměru může snížit velikost této síly na hodnoty, při kterých se koróna nevyvíjí vůbec nebo se projevuje v nevýznamné míře.

Předpis pro elektrickou instalaci specifikuje minimální přípustné průměry drátů venkovního elektrického vedení vyrobených z plných drátů [7]:

• pro vedení 110 kV – 11,3 mm;
• pro vedení 150 kV – 15,2 mm;
• pro vedení 220 kV – 21,6 mm.

Omezení minimálních přípustných průměrů ocelovo-hliníkových drátů venkovního vedení se týká omezení minimálních průřezů pro různé třídy jmenovitých napětí:

• pro vedení 110 kV – AC-70;
• pro vedení 150 kV – AC-120;
• pro vedení 220 kV — ASO-240.

U vedení 330, 500, 750 a 1150 kV realizovaných s dělenými vodiči pravidla zavádějí požadavek zajistit vhodnou volbou průměru a počtu vodičů ve fázi, aby intenzita elektrického pole nepřesáhla 26 kV/cm.

Dráty nadzemního elektrického vedení jsou vystaveny značnému mechanickému zatížení. Zmenšení průměru drátů nad určité hodnoty může vést k jejich přetržení, proto je zavedeno omezení pro průměry drátů venkovního vedení a podle podmínek mechanické pevnosti.

Je třeba poznamenat, že pro stanovení průřezů za různých podmínek lze použít několik metod, které dávají stejný výsledek. První metoda zahrnuje nalezení standardního průřezu pro každou podmínku a poté výběr největšího z nich. Druhý spočívá v počátečním výběru průřezu vodiče podle jedné, nejvíce určující podmínky, například podle ekonomického kritéria, a v následném ověření tohoto průřezu podle dalších podmínek, například podle dovoleného úbytku napětí nebo ohřevu.

V praxi se obvykle používá jednodušší druhý způsob. Při jeho použití je důležité určit hlavní podmínku, podle které je sekce zpočátku vybrána. Tato podmínka závisí na povaze sítě a zatížení a může být odlišná pro systémotvorné, distribuční, městské, průmyslové a venkovské sítě.

V systémotvorných a rozvodných sítích 35 kV a vyšších se výběr průřezů provádí na základě podmínky hospodárnosti, přičemž omezení přípustných napěťových ztrát a ohřevu jsou obvykle záměrně splněna.

Specifika výběru průřezů v distribučních sítích 0,38–20 kV jsou dána nutností zohlednit při výběru průřezů současně podmínky hospodárnosti, přípustné ztráty napětí a vytápění.

S přihlédnutím k projektovým zkušenostem jsou průřezy v sítích 6–20 kV určeny ekonomickou proudovou hustotou, přípustnou ztrátou napětí a přípustným ohřevem. Průřezy v sítích do 1 kV jsou určeny pouze přípustným úbytkem napětí a přípustným ohřevem [1], [2], [3], [5].

1. ↑ 1,01,11,2 Elektrické systémy. Elektrické sítě: učebnice pro specializované elektroenergetické vysoké školy / V. A. Venikov, A. A. Glazunov, L. A. Žukov a kol.; vyd. V. A. Veníková, V. A. Stroeva. 2. vyd., revidováno. a přidat. M.: Vyšší. shk., 1998. 511 s.
2. ↑ 2,02,12,2 Gerasimenko A. A., Fedin V. T. Přenos a rozvod elektrické energie: učebnice. příspěvek. 3. vyd. M.: KNORUS, 2012. 648 s.
3. ↑ 3,03,13,2 Idelchik V. I. Elektrické systémy a sítě: učebnice pro vysoké školy. M.: Energoatomizdat, 1989. 592 s.
4. ↑ Příručka projektování elektroenergetických soustav / ed. S. S. Rokotyan, I. M. Shapiro. M.: Energoatomizdat, 1985. 352 s.
5. ↑ 5,05,15,2 Karapetyan I. G., Faibisovich D. L., Shapiro I. M. Handbook of electric network design / ed. D. L. Faibisovich. M.: NC ENAS, 2012. 376 s.
6. ↑ Příručka elektrických sítí 0,4–35 kV a 110–1150 kV. T. 2 / ed. E. F. Makarova. M.: Papyrus PRO, 2003. 622 s.
7. ↑ 7,07,1 Pravidla elektrické instalace. Všechny aktuální sekce PUE-6 a PUE-7. M.: Normatika, 2016. 464 s.