Stabilirea secțiunilor liniilor electrice de racord și a magistralei [608099]

Capitolul 4
Stabilirea secțiunilor liniilor electrice de racord și a magistralei
duble care alimentează posturile de transformare
4.1. Considerații preliminare
În acest capitol se va efectua calculul pentru dimensionarea secțiunii magistralei duble și
dime nsionar ea liniilor electrice de racord care alimentează posturile de transformare. Calculul
electric a magistralei și a liniilor de racord se va e fectua în programul MathCAD.

4.2. Determinarea secțiunii economice a conductoarelor liniilor electrice
Proces ul de elaborare a soluțiilor în cazul proiectării rețelelor electrice este condiționat de o
serie de particularități specifice lor, anume:
 De regulă există un număr mare de variante posibile;
 Soluția trebuie dată în așa fel încât obiectivul sa fie construi t în etape, în concordanță cu
evoluția sarcinii(proiectare dinamică);
 Rețelele sunt înglobate într -un tot unitar -sistemul energetic – deci trebuie să se țină seama de
parametrii echipamentelor existente în sistemul respectiv, precum și de dezvoltarea acest uia în
ansamblu.

În general pentru compararea soluțiilor de realizare a unei teme de proiectare, soluții situate
de obicei în apropierea unui optim tehnic, este necesar un criteriu obiectiv pentru stabilirea
eficienței economice a acestora, rezultatul fii nd o soluție de real izare a unui obiectiv energetic, cu
eficiența cea mai mare se află:
 Criteriul cheltuielilor de calcul anuale;
 Criteriul cheltuielilor totale actualizate;
 Criteriul duratei de recuperare a investițiilor;
 Criteriul bilanțului energetic to tal.

La dimensionarea tehnică a instalațiilor și elementelor componente ale obiectivelor de
investiții din domeniul producerii, transportului, distribuției, și utilizarii energiei electrice și
termice , cel mai utilizat este criteriul cheltuielilor totale actualizate( CTA ). Motivul principal al
folosirii acestui criteriu constă în aceea că realizarea unui obiectiv energetic se face în mai multe
etape și deci cheltuielile nu se fac în același moment. Pentru raportarea cheltuielilor la același an se
introduce noțiunea de acualizare , care reprezintă operația de raportare la un singur moment a
cheltuielilor sau a veniturilor realizate în momente diferite de timp.

4.2.1. Stabilirea soluției economice
În scopul stabilirii soluției economice pentru conductoarele a ctive ale liniilor electrice, se
folosește o expresie matematică simplificată a CTA, cu relația:

) (1CPW CCLCTAex i
]/[$km

Cap. 4 . Dimesionarea magistralei 51
În aceasta sunt însumate valorile actualizate (la anul punerii în funcțiune a liniei), ale
cheltuielilor de investiții C i , ale cheltuielilor de exploatare C ex , care nu depind de consumurile
proprii tehnologice și cheltuielile de exploatare CPW datorate consumurilor proprii tehnologice de
energie . Ra portând toate aceste cheltuieli la lungimea L a liniei, se obține expresia totalului
cheltuielilor actualizate specifice.
Pornim cu calculul stabilirii secțiunii de la parametrii pe care îi cunoaștem:
L= 5,5 km (lungimea liniei)
Un= 10 kV (tensiunea nomina la a liniei)
Pmax dată este de 20 MW, dar se estimează că în primii 5 ani de funcționare a consumatorului
industriali, sarcina va crește cu o rată medie anuală de
%3%r .

P20 MW
P1 20 P3
100

P1 20.6
MW

P2 P1 P13
100

P2 21.218 MW

P3 P2 P23
100

P3 P2 P23
100
P3 21.85454 MW

P4 P3 P33
100

P4 P3 P33
100
P4 22.5101762 MW

PmaxP4 P43
100

Pmax23.1854815 MW

Termenii care intervin au urm ătoarele expresii:

LsKA Ci  ) (
[$]

S- este secțiunea conductoarelor de fază (active)
Smax2185 mm2

A- componenta investiției specifice în linie care este independentă de sec țiunea acesteia,
costul proiectului, a manoperei, a amenajării căilor de acces. [$]
A 27300 ub / km

K*s- cheltuieli de investi ție ce depind de secțiune

K- panta de creștere a costului unui km de linie cu secțiunea conductorului de fază(costul
speci fic al liniei)
K 370 ub / km.mm^2

Valoriile parametriilor au fost alese în funcție de tipul liniei.
Rezultă cheltuieli de investiții de ordinul miilor de dolari :
Ci903100 mii ub/km

Cap. 4 . Dimesionarea magistralei 52

L Tc CtSL ex ex  ) ( [$]

Cex- cheltuielile anuale de exploatare ( întreținere), în $/km care nu depind de consumurile
proprii tehnologice (CPT): pentru exploatarea, întreținerea, repararea curentă și capitală a
instalațiilor(materiale, retribuții, deplasări, piese de schimb, et c). În general aceste cheltuieli se pot
calcula cu un procent din cheltuielile de investiții și se consideră independente de secțiunea
conductoarelor de fază.
TtSL – mărimea actualizată a duratei calendaristice t SL în ani, se calculează cu relația:

TtSL1
a1 1a( )tSL
 

TtSL11.2577833

a – rata anuală de actualizare a cheltuielilor – valoarea suplimentară care se realizează anual
prin utilizarea în scopuri productive a unei unitați monetare, este normată la valoarea de
ani a108,0
(8%/an).

tSL – durata de serviciu a liniei, este normată la valoarea de
ani tSL30
cex1.75

În urma calculelor, cheltuielile de întreținere anuale sunt:

Cex108.3561 um

) (tSL PW SM TCP CPW 

SMP
– pierderi de putere activă pe linie (CPT), calculate la sarcină maxima, regim normal de
funcționare, în kW; se calculează cu expresia:
PSM3RIM2 103 

PSM3RIM2 103 
PSM166.3974532 kW

R- rezistența ele ctrică a conductorului de fază, în Ω
RL
Smax

ρ – rezistivitatea electrică a materialului conductoarelor, considerată la 35*C

 28.2 mm2
km

IM – curentul maxim de calcul în regim normal de funcționare, în A
IMPmax
2103
23Ucosi

IMPmax
2103
23Ucosi
IM363.7539124 A

CPW – costul pe durata unui an actualizat al pierderilor de energie activă, corespunzător unui
consum propriu tehnologic de 1kW, în $/kWh.

Cap. 4 . Dimesionarea magistralei 53
Costul pierderilor de energie prin efect Joule -Lenz în conductoarele active ale lin iei are două
componente: una datorită necesității unor investiții pentru instalarea de puteri suplimentare în
centralele electrice cu scopul acoperirii pierderilor în rețele și cealaltă corespunzătoare pierderilor
propriu -zise:
CpwCp
TSCECWan

CP – costul unui kW instalat în central etalon, în $/kW, se consideră C P =1250 $/kW;
Cp1250ub
kW

TSCE – durata de serviciu a centralei etalon, se consideră T SCE =30 ani;
TSCE30 ani

CW – costul unui kW (energie electrică activă pierdută), cor espunzător treptei de tensiune la
care se construiește linia, în $/kWh;
CW0.055ub
kWh

ziπ – durata de calcul al consumurilor proprii anuale de energie ( timpul anual de pi erderi) , în
h/an.

Pentru calculul lui ziπ s-a folosit curba de sarcină clasa tă a consumatorului.

0 6 12 18 24 t[h]
Fig. 4 .1. Curba de sarcină clasată a consumatorului racordat la barele stației de primir e

zi123 0.823 0.823 0.623 0.623 0.423 0.423 

zi9.96
h
zi

an365zi

1
0,8
0,6
0,4
0,2
maxSS

Cap. 4 . Dimesionarea magistralei 54
an3635.4

Costul pe durata unui an actualizat al pierderilor de energie activă este:
CPWCp
TSCECWan
CPW241.61367 ub

În urma calculelor rezultă co nsumul propriu de energie:
CPW 452606.782018

4.2.2. Cheltuielile totale actualizate
CTA1
LCiCex CPW  

CTA 246511.8433059 ub

Se observă că cele trei componente depend de secțiunea conductoarelor de fază în mod diferit,
așa cum se poate ob serva în Fig.6.2 , în care s -a schițat o reprezentare grafică a celor trei elemente
ale cheltuielior în funcție de secțiune.

Fig. 4 .2. Reprezentarea grafică a cheltuielilor totale actualizate în funție de secțiune
Valoarea secțiunii pentru care CTA ia valoarea minimă este secțiunea economică S ec.

Cap. 4 . Dimesionarea magistralei 55

4.2.3. Secțiunea economică
Pentru calculul secțiunii economice se folosește formula:

SecIM3CPW TtSL
K103

SecIM3Cpw TtSL
K103
Sec286.8660701 mm2

Pentru ca secțiunea economică, determinată prin aplicarea criteriului prezen tat mai sus, să
poată fi comparată cu secțiunea tehnică în vederea stabilirii soluției pentru dimensionare, caloarea
calculată se rotunjește la cea mai apropiată valoare standardizată.

După rotunjire conductoarele sunt:
Sn= 300/50 mm2
SAl294.9 mm2
SOL49.5 mm2
Stot344.4 mm2
Iadm593 kA
Diametrucond24.2 mm

4.2.4. Verifi carea la temperatură în regim de durată

Temperatura conductorului fiind în strânsă legatură cu curentul de sarcină, verificarea va
consta de fapt în condiția:
ImaxIadm

Imax- curentul de sarcină maximă prin conductorul de fază în regiumul cel mai greu, se
calculeazaă cu relația:
ImaxPmax
2103
32Ucosi

ImaxPmax
2103
32Ucosi
Imax363.7539124 A

ImaxIadm