Технико-экономические характеристики подземных кабельных линий

Экономическая мощность маслонаполненных кабельных линий, МВ-А

Напряже­ние, кВ	Сечейие жилы, мм^2
	150	185	240	270	300	350	400	425	500	550	625	700	800
110	68	83	108	124	135	160	180	194	225	250	284	315	360
220	—	—	216	248	270	320	360	392	450	500	568	630	720

Приведем некоторые показатели (табл. 4-8) масло­наполненных кабельных линий среднего давления на­пряжением 110 кВ, прокладываемых в земляной тран­шее, выполняемых кабелем типа МССК, который в настоящее время наиболее распространен при про­кладке в городских условиях. При этом стоимость сооружения, потери мощности и диэлектрические по­тери определялись по данным МЭИ.

Таблица 4-
Технико-экономические характеристики кабельных линий 110 кВ с медными жилами

Характеристики	Сечение жилы, мм^2
	150	270	500	625'
Стоимость однофазного кабеля, тыс, руб/км Стоимость одноцепной трехфазной линии, тыс. руб/км Полные потери мощности в жилах линии, кВт/км Диэлектрические потери в изоля­ции линии, кВт/км	18,9	19,7	22,3	28,3
	168	178	196	206
	62	125	292	392
	1,13	1,40	1,9	2,17
Расход меди в жиле однофазного ка­беля, кг/км	1309	2355	4362	5452

По данным табл. 4-8 и каталогов на рис. 4-11 приведены экономическая и предельная допустимая мощности рассматриваемых линий 110 кВ. Из рис. 4-11 следует, что предельная допустимая мощность S_пр, определяемая тепловыми режимами работы ка­беля, меньше экономической S_ЭК. Мощность, переда­ваемая кабелем с жилами 625 мм², уменьшается в два раза, что определяется значительным ростом потерь мощности в жиле кабеля с увеличением сечения. Из табл. 4-8 видно, что с увеличением сечения в 4,15 раза полные потери мощности в жиле возрастают в 6,3 раза. Кроме этого, следует учитывать наличие диэлектрических потерь в изоляции. Перечисленные потери в конечном счете сильно влияют на тепловой режим работы кабеля и вносят существенные ограни­чения его предельной допускаемой нагрузки.
Можно сказать, что конструкция рассматриваемых кабелей представляется недостаточно совершенной, поскольку эффективность использования материала токопроводящей жилы находится ниже экономических значений. Однако это техническое ограничение необ­ходимо принимать во внимание при определении тех­нико-экономических показателей рассматриваемых линий.
Удельные приведенные затраты линий, указанные на рис. 4-12, определялись на основании данных табл. 4-8 и относились к допустимой нагрузке. На рис. 4-12 приведены стоимости сооружения линий. Из этих данных следует, что при изменении сечения в 4,15 раза от 150 до 625 мм² приведенные затраты на передачу энергии уменьшаются в 3,32 раза, а пе­редаваемая мощность увеличивается только в 1,93 раза. При этом стоимость кабельных линий увели­чивается в 1,23 раза.
Наибольшее снижение приведенных затрат отме­чается при изменении сечения кабелей в пределах от 150 до 500 мм². Эффективность дальнейшего уве­личения сечения кабелей уменьшается. Последнее определяется отмеченными выше температурными ограничениями, которые увеличиваются с ростом се­чения.
В этой связи отметим практику зарубежных стран, где в последние годы используются маслонаполнен­ные кабельные линии 110—220 кВ с жилами круп лого сечения (1000 мм² и более), которые дополня­ются устройствами принудительного охлаждения ка­беля вдоль его трассы. Такого рода охлаждение по­зволяет уменьшить влияние тепловых ограничений и создает условия для эффективного использования проводникового металла жил, несмотря на увеличе­ние их сечения. Отсутствие таких мер в практике выполнения отечественных электрических сетей не позволяет в данном случае оценить эффективность принудительного охлаждения.
Как отмечалось, стоимость сооружения рассмат­риваемых кабельных линий определяется местными условиями. В табл. 4-8 и на рис. 4-12 приведены не­которые средние значения стоимостей. Суммарная стоимость сооружения линии при ее прокладке в зем­ляной траншее складывается ориентировочно из сле­дующих составляющих: стоимости кабеля — 30%, прокладки и монтажа — 20%, земляных работ —30%, общестроительных работ и вспомогательного соору­жения— 20%. При этом в стоимость не включались расходы, которые потребуются для переноса дей­ствующих сооружений с трассы прокладки кабеля, что может встретиться в городских условиях.
Из отмеченных данных следует, что стоимость самого кабеля в суммарной стоимости сооружения линии составляет только 30%. В результате при уве­личении стоимости кабеля в рассматриваемом диа­пазоне сечений в 1,51 раза, что следует из табл. 4-8, стоимость сооружения линии возрастает только в 1,22 раза.
Для сравнительной оценки полученных данных и уточнения зоны использования кабелей 110 кВ на рис. 4-12 указаны также удельные затраты, связан­ные с передачей энергии при напряжении 35 кВ с ис­пользованием кабелей типа ОСБ-35, максимального сечения 3X150 мм². В процессе расчета затрат для кабелей 35 кВ принимались во внимание одновремен­ная прокладка нескольких кабелей в одной траншее и снижение вследствие этого пропускной способности кабелей, что ограничивало величину передаваемой мощности ниже экономического значения.
Из данных рис. 4-12 следует, что вопросы приме­нения кабелей 110 кВ среднего давления для элект­ роснабжения городских потребителей можно рассмат­ривать только начиная с мощности передачи при­мерно 60 МВ-А и выше. При меньшей мощности осу­ществление передачи будет всегда целесообразным при напряжении 35 кВ. В конкретных условиях, когда при выборе системы электроснабжения необходимо учитывать также технико-экономические показатели подстанций, рациональность применения кабельных линий 110 кВ будет выявляться при мощности пере­дачи значительно большей чем 60 МВ-А. Последнее лишний раз подтверждает недостаточную рациональ­ность конструкции маслонаполненных кабелей сред­него давления 110 кВ.
В отличие от стоимостных характеристик линий 110 кВ для линий 6—35 кВ в суммарной стоимости сооружения чистая стоимость кабелей в зависимости от их сечения составляет: для кабелей 10 кВ — 43— 53% и для кабелей 35 кВ — 57—58%. В зависимости от вида замощения уличных проездов последние циф­ры могут изменяться, так как принятые исходные данные предусматривают весьма совершенный тип покрытия улиц.
Указанные стоимости, в свою очередь, определяют величину приведенных затрат. В частности, в зависи­мости от сечения кабелей часть затрат, определяемая отчислениями от стоимости сооружения линий, в рас­сматриваемых условиях составляет: для кабелей 10 кВ от 71 до 44%, для кабелей 35 кВ от 89 до 75%. Остальная часть приведенных затрат определяется величиной передаваемой мощности и характером электропотребления.
Таким образом стоимость кабелей является реша­ющим фактором, который устанавливает уровень при­веденных затрат, связанных с передачей энергии. В этой связи представляет интерес остановиться на действующих ценах кабелей рассматриваемых типов и на базе этих цен определить рациональность их конструкции. Отметим, что установившихся показа­телей рациональности конструкции кабелей в настоя­щее время нет.
Для сравнительной оценки различных типов кабе­лей можно воспользоваться их стоимостью, относи­мой к единице передаваемой мощности в зависимости от сечения. Этот показатель будет свидетельствовать об эффективности использования материалов, состав­ляющих конструкцию кабелей.
На рис. 4-13 указаны удельные стоимости высо­ковольтных кабелей с вязкой пропиткой. Они пока­зывают несовершенство кабелей 20 и 35 кВ с алю­миниевыми жилами, так как удельная стоимость та­ких кабелей одного селения равноценна стоимости кабелей 10 кВ. При этом удельная стоимость кабелей 20 кВ даже выше, чем стоимость кабелей 10 кВ. Та­ким образом, необходимость совершенствования кабе­лей 20 кВ с алюминиевыми жилами существующей конструкции очевидна.
Из табл. 4-8 и рис. 4-11 можно установить, что удельная стоимость кабелей 110 кВ находится в пре­делах 0,81—0,6 руб/(кВ-А-км), т. е. выше аналогич­ных показателей кабелей 35 кВ. Следовательно, кон­струкция выпускаемых кабелей 110 кВ также недоста­точно отработана и требует серьезных улучшений.
По данным заводов-изготовителей работы по усо­вершенствованию маслонаполненных кабелей 110 кВ среднего давления проводятся в направлении исполь­зования алюминия для токопроводящей жилы и обо­лочки кабеля, а также уменьшения стоимости бумаги для изолирования кабеля. Последнее должно при­вести к снижению оптовой цены на кабели в 1,5—2 раза. В результате будут созданы реальные предпо­сылки для внедрения в городах напряжения 110 кВ, необходимость которого выявляется с каждым годом все острее.
В заключение отметим, что рассмотренные техни­ко-экономические показатели определены, за исклю­чением кабелей 110 кВ, при условии передачи по ка­бельным линиям экономической мощности. Между тем в ряде случаев, особенно для кабелей 35 кВ, вы­бор их сечения может лимитироваться пропускной способностью и будет определяться не экономической плотностью тока, а техническими соображениями, в частности допустимой плотностью тока в аварийных режимах. Показатели кабелей в таких режимах бу­дут несколько отличаться от рассмотренных выше. Однако общие выводы останутся неизменными.