Densidad de corriente económica, selección de la sección transversal del cable por densidad de corriente económica

Los costos relacionados con la operación de los sistemas de transmisión de energía se dividen en varios componentes:

• el costo de pérdidas en líneas y en transformadores;

• deducciones por depreciación;

• costos de reparación en curso;

• salario del personal.

Pérdida de energía

El costo de las pérdidas de línea está relacionado con dos parámetros: la cantidad de pérdidas anuales y el costo por unidad de electricidad perdida. La cantidad de pérdidas está directamente relacionada con el factor de potencia de la carga. De hecho, con el mismo consumo de potencia activa, la corriente en la línea resulta ser inversamente proporcional al factor de potencia, por lo que la pérdida de potencia será inversamente proporcional al cuadrado del factor de potencia:

Entonces, para reducir las pérdidas activas en las líneas, es necesario aumentar el factor de potencia de la carga si es posible. En particular, los transformadores deben estar completamente cargados y los motores no deben funcionar sin carga.A menudo, para aumentar el factor de potencia de los transformadores y motores, basta con instalar condensadores de compensación cerca del consumidor para instalar un sistema de compensación de potencia reactiva.

Gasto de depreciación

En cuanto a los cargos por depreciación, están relacionados con los costos de capital inicial y la vida útil de la línea. Contiene deducciones por mejoras con recuperación total de activos fijos y por reparaciones capitales. El cargo por amortización como porcentaje del costo original de la línea se determina como un porcentaje del costo original. Y ese precio completo debe ser pagado por el resto de su vida. Las deducciones por depreciación porcentual se determinan mediante la siguiente fórmula:

Costos de reparación en curso

Por lo general, estos costos son una parte mínima del costo original de las líneas. En términos de redes rurales, esto es solo un pequeño porcentaje del costo inicial.

Salario del personal

Linieros al servicio de subestaciones, ingenieros técnicos, trabajadores administrativos, etc. todo el mundo necesita un salario. Por lo que este componente se suma a los costos operativos anuales. En consecuencia, los costos operativos de transmisión de energía eléctrica para el año serán:

La eficiencia económica se puede estimar por los costos reducidos esperados:

El papel del tamaño del conductor

Incluso en la etapa de diseño, es necesario lograr tales condiciones para que este indicador (costos reducidos estimados) sea el más bajo. Y aquí es simplemente muy importante elegir la sección transversal óptima del cable.

Si se aumenta la sección, el costo de las pérdidas eléctricas disminuirá con una hipérbola.Pero el costo de la línea en sí aumentará en línea recta. Es decir, las deducciones en función de los costes iniciales también aumentarán linealmente.

Los costos asociados con el mantenimiento y los salarios casi no están relacionados con la sección transversal de los cables y pueden despreciarse. Y al final, el valor de los costos reducidos esperados, sin tener en cuenta los costos de mantenimiento, puede representar gráficamente una curva que será la suma de los costos de las pérdidas de electricidad y los costos de operación.

El valor mínimo de esta curva corresponderá exactamente al llamado óptimo. Sección económica del conductor de línea.

El hecho de que se elija la sección transversal económica correcta del conductor indica que la línea está diseñada de la manera más óptima y que los costos reducidos esperados en tales condiciones serán los más bajos posible.

En el proceso de diseño de cada línea, es necesario calcular la sección transversal económica del cable, considerando varias opciones. Pero en la práctica esto rara vez se hace. El mínimo del gráfico mostrado no es un valor exacto, el gráfico es plano, por lo que a menudo intentan elegir los cables con la sección transversal más pequeña para ahorrar dinero.

Según PUE, la densidad de corriente económica se elige en función de varios criterios: según el metal del conductor que se use (cobre o aluminio), qué aislamiento será (caucho, PVC, combinado) y si lo será, cuántas horas será de máxima carga, se selecciona una densidad de corriente económica. Hay una mesa para eso. Y la sección transversal económica basada en una determinada densidad de corriente se puede encontrar fácilmente mediante la fórmula:

Así se seleccionan las secciones transversales para líneas eléctricas con tensiones de 35 a 220 kV. Las operaciones computacionales son simples.

Para una línea con varias cargas diferentes, se tiene en cuenta que cada sección de la línea debe tener su propia densidad de corriente económica, y la sección transversal es la misma en toda la línea o en cada sección es propia. Nuevamente para cada sitio use la fórmula:

La pérdida de potencia en una línea con una sola carga está determinada por la fórmula:

Si la línea tiene varias cargas y el cable se elige en todas partes con la misma sección transversal, las pérdidas de potencia serán iguales:

Para encontrar una sección transversal constante para varias cargas, con base en la corriente equivalente, primero encuentre la corriente equivalente:

Luego, la sección transversal económica se calcula en función del valor de la corriente económica:

La forma más fácil es construir una línea desde la misma sección a lo largo de toda la longitud, pero luego debe aceptar el hecho de que las pérdidas de energía y los costos de material serán mayores que con la selección individual de secciones para cada sección específica.

En las zonas rurales, para líneas aéreas con una tensión de 10 kV, recurren a uno de los tres métodos de selección de una sección:

• Basado en la densidad de corriente económica;

• De acuerdo con el principio básico de construir redes con un voltaje de 10 kV, cuando el principal está hecho de alambres de acero y aluminio con una sección transversal de 70 mm2, y para subestaciones transformadoras 10 / 0.4 kV-desbloqueo de al menos AC35.

• De acuerdo con el principio de costo mínimo, cuando para cada valor actual, se selecciona un cable con una sección transversal adecuada y los costos reducidos se obtienen lo más pequeños posible.

De acuerdo con los gráficos de la dependencia de los costos totales reducidos de la potencia calculada, que se muestran para diferentes secciones de una figura, se selecciona el conductor óptimo. Los gráficos superpuestos brindan información sobre una gama limitada de cargas económicas.

Además, la selección se ajusta en función de la resistencia mecánica y teniendo en cuenta las desviaciones estandarizadas de la tensión por parte del usuario. La densidad de corriente económica para líneas aéreas con un voltaje de 380 voltios en redes eléctricas rurales debe estar tradicionalmente en el rango de 0,5 a 0,7 A / mm2, y la sección transversal del cable se selecciona en función de este requisito. Luego verifique la caída de voltaje permitida. Todas las secciones de la línea están hechas de fase completa y la sección transversal de los cables de aluminio no debe ser inferior a 50 mm2.