Densidade de corrente econômica, seleção da seção transversal do cabo por densidade de corrente econômica

Os custos relacionados com a operação dos sistemas de transmissão de energia são divididos em vários componentes:

• o custo das perdas nas linhas e nos transformadores;

• deduções de depreciação;

• custos de reparo contínuos;

• salário de funcionário.

Perda de energia

O custo das perdas na linha está relacionado a dois parâmetros: a quantidade de perdas anuais e o custo por unidade de eletricidade perdida. A quantidade de perdas está diretamente relacionada ao fator de potência da carga. De fato, com o mesmo consumo de potência ativa, a corrente na linha acaba sendo inversamente proporcional ao fator de potência, portanto a perda de potência será inversamente proporcional ao quadrado do fator de potência:

Assim, para reduzir as perdas ativas nas linhas, é necessário aumentar o fator de potência da carga se possível. Em particular, os transformadores devem estar totalmente carregados e os motores não devem funcionar sem carga.Muitas vezes, para aumentar o fator de potência de transformadores e motores, basta instalar capacitores de compensação próximos ao consumidor, para instalar um sistema de compensação de potência reativa.

Despesa de depreciação

Com relação aos encargos de depreciação, eles estão relacionados aos custos iniciais de capital e à vida útil da linha. Contém deduções para benfeitorias com recuperação integral do imobilizado e para reparos de capital. A taxa de amortização como uma porcentagem do custo original da linha é determinada como uma porcentagem do custo original. E esse preço total deve ser pago pelo resto de sua vida. As deduções de depreciação percentual são determinadas pela seguinte fórmula:

Custos de reparo contínuo

Normalmente, esses custos são uma parte mínima do custo original das linhas. Em termos de redes rurais, isso representa apenas uma pequena porcentagem do custo inicial.

Salário de funcionário

Eletricistas servindo subestações, engenheiros técnicos, trabalhadores administrativos, etc. todo mundo precisa de um salário. Portanto, este componente é adicionado aos custos operacionais anuais. Com isso, os custos operacionais da transmissão de energia elétrica para o ano serão:

A eficiência econômica pode ser estimada pelos custos reduzidos esperados:

O papel do tamanho do condutor

Ainda na fase de projeto, é necessário atingir tais condições para que este indicador (custos reduzidos estimados) seja o mais baixo. E aqui é simplesmente muito importante escolher a seção transversal ideal do fio.

Se a seção for aumentada, o custo das perdas de eletricidade diminuirá com uma hipérbole.Mas o custo da própria linha aumentará em linha reta. Ou seja, as deduções em função dos custos iniciais também aumentarão linearmente.

Os custos associados à manutenção e salários quase não têm relação com a seção transversal dos fios e podem ser desprezados. E no final, o valor dos custos reduzidos esperados, sem ter em conta os custos de manutenção, pode representar graficamente uma curva que será a soma dos custos das perdas de eletricidade e dos custos operacionais.

O valor mínimo dessa curva corresponderá exatamente ao ótimo, assim chamado. Seção econômica do condutor de linha.

O fato de que a seção transversal econômica correta do condutor é escolhida indica que a linha é projetada da maneira mais otimizada e os custos reduzidos esperados nessas condições serão os menores possíveis.

No processo de projeto de cada linha, é necessário calcular a seção econômica do fio, considerando várias opções. Mas na prática isso raramente é feito. O mínimo do gráfico exibido não é um valor exato, o gráfico é plano, então eles geralmente tentam escolher o(s) fio(s) com a menor seção transversal para economizar dinheiro.

De acordo com PUE, a densidade de corrente econômica é escolhida com base em vários critérios: dependendo de qual metal do condutor é usado (cobre ou alumínio), qual isolamento será (borracha, PVC, combinado) e se será, quantas horas será de carga máxima, uma densidade de corrente econômica é selecionada. Existe uma mesa para isso. E a seção econômica baseada em uma certa densidade de corrente pode ser facilmente encontrada pela fórmula:

É assim que as seções transversais são selecionadas para linhas de energia com tensões de 35 a 220 kV. As operações computacionais são simples.

Para uma linha com várias cargas diferentes, leva-se em consideração o fato de que cada seção da linha deve ter sua própria densidade de corrente econômica, e a seção transversal é a mesma ao longo de toda a linha ou em cada seção. Novamente, para cada site, use a fórmula:

A perda de potência em uma linha com uma única carga é determinada pela fórmula:

Se a linha tiver várias cargas e o fio for escolhido em todos os lugares com a mesma seção transversal, as perdas de energia serão iguais:

Para encontrar uma seção transversal constante para várias cargas, com base na corrente equivalente, primeiro encontre a corrente equivalente:

Em seguida, a seção econômica é calculada com base no valor da corrente econômica:

A maneira mais fácil é construir uma linha da mesma seção ao longo de todo o comprimento, mas você terá que aceitar o fato de que as perdas de energia e os custos de material serão maiores do que com a seleção individual de seções para cada seção específica.

Nas áreas rurais, para linhas aéreas com tensão de 10 kV, eles recorrem a um dos três métodos de seleção de uma seção:

• Com base na densidade de corrente econômica;

• De acordo com o princípio básico de construir redes com tensão de 10 kV, quando o principal é feito de fios de aço-alumínio com seção transversal de 70 mm2, e para subestações transformadoras de 10 / 0,4 kV, desbloqueando pelo menos AC35.

• De acordo com o princípio do custo mínimo, quando para cada valor de corrente, um fio com seção transversal adequada é selecionado, e os custos reduzidos são obtidos o menor possível.

De acordo com os gráficos da dependência dos custos totais reduzidos na potência calculada, mostrados para diferentes seções de uma figura, o condutor ideal é selecionado. Os gráficos sobrepostos fornecem informações sobre uma gama limitada de encargos econômicos.

Além disso, a seleção é ajustada de acordo com a resistência mecânica e levando em consideração os desvios padronizados da tensão pelo usuário. A densidade de corrente econômica para linhas aéreas com tensão de 380 volts em redes elétricas rurais deve tradicionalmente estar na faixa de 0,5 a 0,7 A / sq.mm, e a seção transversal do fio é selecionada com base nesse requisito. Em seguida, verifique a queda de tensão permitida. Todas as seções da linha são de fase completa, e a seção transversal dos fios de alumínio não deve ser inferior a 50 mm quadrados.