Проектирование вновь сооружаемой электрической сети задача комплексная, предполагающая решение технических и экономических вопросов применительно к исходным данным, определяемым техническим заданием на разработку проекта.

В техническом задании на проектирование обычно приводятся мощности нагрузок с указанием состава потребителей по категориям надежности их электроснабжения, наиболее характерные суточные графики нагрузок или время использования наибольшей нагрузки в году, вторичное напряжение подстанций. их расположение относительно друг друга и возможных источников питания, указания о возможных путях дальнейшего развития сети. В ряде случаев задание на проектирование содержит указания о целесообразности применения тех или иных средств управления режимами сети в связи с наличием в существующей системе определенных автоматических управляющих устройств и систем.

В процессе проектирования на основании исходных данных, имеющихся в техническом задании, выбирается номинальное напряжение, рациональная схема сети, сечения проводов и кабелей линий, образующих сеть; определяется мощность и число трансформаторов или автотрансформаторов на подстанциях; разрабатываются схемы их электрических соединений; оценивается необходимость установки на подстанциях источников реактивной мощности и их наиболее экономичное размещение; определяются средства регулирования напряжения.

В настоящее время в практике проектирования электрических сетей применяется метод вариантного сопоставления на основе определения приведенных затрат. Предполагаемые варианты сооружения сети могут отличаться номинальным напряжением, конфигурацией схемы, иметь разную надежность электроснабжения потребителей в тех случаях, когда это возможно, но должны быть технически осуществимы и удовлетворять необходимым требованиям. только такие варианты электрической сети подлежат дальнейшему экономическому анализу с целью выявления наиболее рационального из них, причем критерием для оценки наиболее целесообразного варианта является минимум приведенных затрат. Если же различие в приведенных затратах сопоставляемых вариантов лежит в пределах точности задания исходных данных, то для окончательного решения принимаются во внимание дополнительные характеристики вариантов, а именно условия эксплуатации сети, возможность ее дальнейшего развития, наличия среди вариантов сети с более высоким номинальным напряжением, необходимые средства регулирования напряжения, наиболее простая возможность введения дополнительных средств автоматизации сети и многое другое.
Экономически целесообразное сечение проводов:

где Iнб — то, А, протекающий по проводам линии в нормальном режиме наибольших нагрузок.

Дальнейший ход выбора сечения проводов предусматривает округление найденных значений сечений до ближайших стандартных, проверку по условиям возникновения общей короны и нагреву проводов в послеаварийном режиме, а также изменение принятых сечений, если эти условия не удовлетворяются.

Для электропередачи напряжением 330 кВ и выше экономическая плотность не нормируется, а выбор экономического сечения проводов выполняется на основе метода экономических интервалов.

Сечения проводников местных сетей выбираются по допускаемой потере напряжения при тех или иных дополнительных условиях. Если в качестве дополнительного условия принято требование равенства сечения проводников на всех участках линии, то:

где ρ — удельное сопротивление проводника; ΔUа доп — допускаемая потеря напряжения в активном сопротивлении линии; Pi, Li — соответственно активная мощность и длина i-го участка линии.

При допускаемой величине потерь напряжения ΔUдоп в линии:

где Xоз — погонное индуктивное сопротивление линии, которое задают одинаковым для всех участков; Qi — реактивная мощность i-го участка линии.
Когда дополнительному условию соответствует требование равенства плотности тока на всех участках линии, ее вычисляют по формуле:

в которой L, cosф — соответственно длина и коэффициент мощности i-го участка сети.
Еще одним дополнительным условием, устраняющим неопределенность при выборе сечения проводников, может служить требование минимального расхода материала на сооружение линии. В этих условиях сечение последнего n-го участка линии определяется по формуле:

а сечения остальных участков находятся на основании соотношения:

В рассмотренных случаях ход расчетов предусматривает округление найденных значений сечений до ближайших стандартных и проверку соответствия действительной и допускаемой величин потерь напряжения. Сечение кабельных линий, у которых принимается Xо = 0, выбирается непосредственно по величине допускаемой потери напряжения ΔUдоп. Кабели электрических сетей, как и провода, проверяются при проектировании на нагрев. В условиях такой проверки максимальные рабочие токи Iмакс.р. линий сопоставляются с допускаемыми токами на нагрев Iд для проводников, выбранных предварительно по условиям экономической эффективности или по допускаемой потере напряжения. Выбранное сечение считается удовлетворяющим условиям нагрева в установившемся режиме работы, если удовлетворяется условие:

При этом допускаемый ток на нагрев для кабелей определяется с учетом поправок на число работающих кабелей, находящихся рядом в земле, на температуру земли и возможную перегрузку во время ликвидации аварии.

Расчетные рабочие и пусковые токи лини, имеющей n нагрузок, характеризуемых коэффициентом одновременности m, определяются по формулам:

Последнее равенство предполагает, что пускается лишь один двигатель с наибольшим пусковым током, в то время как остальная часть нагрузки работает в установившемся режиме. Расчетный рабочий ток двигателей определяется по его номинальной мощности Pном, КПД, коэффициенту мощности cosф и коэффициенту загрузки Kз:

Предохранители с номинальными токами Iном плавких вставок обеспечат нормальную бесперебойную работу защищаемой линии, если будет соблюдено условие:

Вторым критерием выбора плавких вставок предохранителей являются условия пуска двигателей, которому соответствуют неравенства:
— при нормальных условиях пуска

— при тяжелых условиях пуска

Суммарная мощность дополнительных источников реактивной мощности Qк равна величине не баланса реактивной мощности в сети.

Задача определения экономически целесообразного размещения источников реактивной мощности на подстанциях сети требует отыскания минимума приведенных затрат, связанных с включением в сеть этих источников.

Применительно к радиальным сетям с одной нагрузкой в конце каждой линии минимум приведенных затрат соответствует условие:

При этом экономически целесообразная величина источников реактивной мощности j-й подстанции:

где r — активное сопротивление линии, питающей подстанцию i; Q и t — соответственно реактивная мощность и время наибольших потерь i-й подстанции;

Потребляемая в сети реактивная мощность складывается из мощности нагрузок и потерь в элементах сети — линиях, трансформаторах и автотрансформаторах:

Потери в трансформаторах при нескольких ступенях трансформации m:

При отсутствии в проектируемой сети напряжением 110 кВ синхронных компенсаторов и автотрансформаторов суммарная мощность батарей конденсаторов:

От Aleksandr