Как выбирается номинальное напряжение проектируемой электрической сети. От каких факторов оно зависит. Эмпирические формулы выбора номинального напряжения.

Номинальное напряжение электрической сети существенно влияет как на ее технико-экономические показатели, так и на технические характеристики. Так, например, при повышении номинального напряжения снижаются потери мощности и электроэнергии, т. е. снижаются эксплуатационные расходы, уменьшаются сечения проводов и затраты металла на сооружение линий, растут предельные мощности, передаваемые по линиям, облегчается будущее развитие сети, но увеличиваются капитальные вложения на сооружение сети. Сеть меньшего номинального напряжения требует, наоборот, меньших капитальных затрат, но приводит к большим эксплуатационным расходам из-за роста потерь мощности и электроэнергии и, кроме того, обладает меньшей пропускной способностью. Из сказанного очевидна важность правильного выбора номинального напряжения сети при ее проектировании.

Экономически целесообразное номинальное напряжение зависит от многих факторов: мощности нагрузок, удаленности их от источников питания, их расположения относительно друг друга, от выбранной конфигурации электрической сети, способов регулирования напряжения и др. Ориентировочное значение Uном можно определить по значению передаваемой мощности и расстоянию, на которое она передается. Напряжение выбирают, исходя из полученного распределения потоков мощности и протяженности участков сети. Чем больше передаваемая по линии мощность и расстояние, на которое она передается, тем выше по техническим и экономическим нормам должно быть номинальное напряжение электропередачи. Номинальное напряжение можно приближенно оценить одним из следующих способов: а) по кривым на рис. 6.5, а и б; б) по эмпирическим выражениям; в) по табл. 6.5 пропускной способности и дальности передачи линий. Кривые на рис. 6.5 характеризуют экономически целесообразные области применения электрических сетей разных номинальных напряжений.

Это обобщающие зависимости, построенные в результате сравнения приведенных затрат для многочисленных вариантов сети с разными Р, I и Uном. Кривые на рис.6.5 ориентировочно характеризуют границы равноэкономичности для систем напряжений 110—220—500 кВ(кривые 1-4) и 110(150)—330—750 кВ (кривые 5—7). Например, точки кривой 2 соответствуют значениям P и l, для которых равноэкономичны варианты

В отличие от эмпирических выражений (6.23), (6.24) формула (6.25) дает удовлетворительные результаты для всей шкалы номинальных напряжений от 35 до 1150 кВ. Таблица 6.5 характеризует пропускную способность и дальность передачи линий 110—1150 кВ. В таблице учтены наиболее часто применяемые сечения проводов, практика их выбора и фактическая средняя длина воздушных линий. Отметим, что номинальное напряжение, равное 400 кВ не стандартное и мало распространенное. В столбце 4 приведены значения передаваемой мощности, определенные на основании опыта проектирования для сечений проводов, указанных в столбце 2. Из табл. 6.5 видно, что передаваемая мощность, определенная на основании опыта проектирования, для средних сечений проводов близка к натуральной мощности электропередачи или совпадает с ней. При увеличении передаваемой мощности экономически целесообразная дальность передачи уменьшается (рис. 6.5). Предельная дальность передачи для данного Uном соответствует наименьшей передаваемой мощности. Фактическая дальность передачи для ВЛ всех напряжений, как правило, значительно ниже предельной. В столбце 6 табл. 6.5 приведены средние длины линий электропередачи, т. е. среднее расстояние между двумя подстанциями. Например, средняя длина линии 500 кВ составляет 280 км. Средняя дальность передачи отличается от средней длины линии и определяет среднее расстояние, на которое передается электроэнергия на данном напряжении. Среднюю дальность передачи можно оценить как половину средней длины линии соседнего высшего для данной шкалы класса напряжения, которая характеризует расстояние между центрами питания рассматриваемой сети. Например, средняя дальность электропередачи по сети 220 кВ равна половине средней длины линии 500 кВ, т.е. 140 км.

Варианты проектируемой электрической сети или отдельные ее участки могут иметь разные номинальные напряжения. Обычно сначала определяют номинальное напряжение головных, более загруженных участков. Участки кольцевой сети, как правило, необходимо выполнять на одно номинальное напряжение. Найденные по рис. 6.5, табл. 6.5 либо по одной из формул (6.23) — (6.25) напряжения округляются до ближайшего номинального. Все эти три способа позволяют определить по передаваемой мощности и расстоянию, на которое она передается, лишь ориентировочное значение Uном. После определения ориентировочного значения Uном надо для каждой конкретной сети наметить ограниченное число вариантов различных номинальных напряжений для их последующего технико-экономического сравнения. В результате сравнения приведенных затрат для этих вариантов сети при различных номинальных напряжениях можно обоснованно выбрать номинальное напряжение всей сети или отдельных ее участков.