Расчет линий электропередач

Расчёт воздушных линий электропередач

Стр 1 из 2Следующая ⇒

4.1. Выбор сечений проводов ЛЭП по нагреву

Выбор сечений линий, питающих ГПП, осуществляется по рас­четной мощности трансформатора, определяемой на стороне ВН ГПП.

Для выбора проводов ВЛ по нагреву определяется расчетный ток:

.

Зная величину расчетного тока, выбираем стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему то­ку, в зависимости от величины напряжения. Предварительно выбираем провод АС – 70/11 (Iдоп = 265 А).

Сечение, выбранное по нагреву, проверяется по экономической плотности тока, основным критерием оценки которой является ми­нимум годовых приведенных затрат (МГПЗ), определяемый сто­имостью ежегодных потерь электроэнергии в сети; ежегодными расходами на текущий ремонт и обслуживание сетей, а также амортизационными отчислениями. Экономическая плотность тока выбирается в зависимости от материала провода и числа часов использования максимума нагрузки.

Сечение по экономической плотности тока находят из выраже­ния

где — максимальный расчетный ток, А; — экономическая плотность тока, А/мм². Для алюминиевого провода и Ти = 5490 ч., = 1 А/мм². Выбираем провод АС – 185/128.

Потери активной и реактивной мощности в проводах определя­ются соответственно:

где R и X – соответственно активное и индуктивное сопротивление линии;

где и – соответственно активное и индуктивное удельное сопротивление провода, Ом/км.

В зависимости от среднегеометрического расстояния между проводами фаз Dср = 5 м (110 кВ) выбираем = 0,409.

4.2. Расчёт сети по потере напряжения

Потери напряжения в ВЛ1:

Потери напряжения в ВЛ2:

Полученные значения потерь напряжения должны быть не более допустимого:

Условие выполняется.

4.3. Расчёт проводов на механическую прочность

Расчет проводов на механическую прочность производится: а) при наибольшей внешней нагрузке; б) при низшей температуре и отсутствии внешних нагрузок; в) при среднегодовой температуре и отсутствии внешних нагрузок.

Последовательность расчёта на механическую прочность сле­дующая:

1) Определяются исходные данные для расчёта:

-номинальное напряжение ВЛ: ;

-марка провода: АС – 185/128;

-длина пролета (наибольшая допустимая): lпр = 660 м

-район гололёду: II;

-ветровой район: I;

-температуры: t_= -8,2°С; tmax = 18°С; tэ = 10,1°С.

2) Определяются погонные и приведенные нагрузки для приня­тых сочетаний климатических условий.

При расчетах проводов используют погонные Р (Н/м) и приве­денные

g1 = (даН/м*мм2) нагрузки (для АС – 185/128).

1. Погонная нагрузка от собственного веса:

Суммирование осуществляется по всем проводам и тросам линии.

2. Погонная нагрузка на провод диаметром d при толщине стенки гололёда c определяется:

где с – толщина стенки гололёда, м; d – диаметр провода, м.

3. Результирующая погонная нагрузка:

4. Погонная ветровая нагрузка на провод без гололеда:

где — коэффициент неравномерности скоростного напора; — коэффициент лобового сопротивления; сх = 1,1 — для про­водов и тросов при d >20 мм; сх = 1,2 — для проводов и тросов при d < 20 мм; q — скоростной напор, даН/м.

5. Погонная ветровая нагрузка на провод, покрытый гололёдом, при 0.25qнор:

6. Погонная нагрузка от веса провода и давления ветра на провод, свободный от гололёда:

7. Погонная нагрузка от веса провода, покрытого гололёдом и давления ветра на провод, покрытый гололёдом:

Приведенные нагрузки:

3) Определяются длины критических пролетов.

При определении критических пролетов напряжения в проводах и тросах ВЛ не должны превышать допустимых значений для следующих режимов:

1) режим наибольшей нагрузки, имеющий место при пятой или шестой комбинациях расчетных климатических условий (его пара­метры — );

2) режим низшей температуры при отсутствии внешней нагруз­ки, характерный для третьей комбинации климатических условий ( );

3) режим среднегодовой температуры при отсутствии внешней нагрузки (четвертая комбинация — ).

Для каждого из этих режимов определяется критический про­лет.

Первый критический пролет — пролет такой длины, при кото­ром напряжение провода при среднегодовой температуре равно допускаемому , а в режиме низшей температуры :

=

где — приведенная нагрузка от собственного веса проводов;

αt — температурный коэффициент линейного удлинения провода; b = 1/Е;

E — модуль упругости; θэ — среднегодовая для данного региона температура;

θ_ — исходная низшая для данного региона температура; θг — темпера­тура образования гололеда (-5 °С); г — приведенная нагрузка от гололеда г = 2 .

4) По таблице соотношений, определяющих исходные условия, устанавливаем исходный режим.

Исходным для расчета ВЛ на механическую прочность являет­ся режим, при котором напряжение в материале провода равно допускаемому, а в остальных режимах напряжение меньше до­пускаемого. Исходный режим зависит от соотношения между длинами трех критических пролетов и соотношения между реаль­ным и критическим пролетом.

Соотношение критических пролётов l1k, l2k – мнимые;

соотношение реального пролёта с критическим для всех l расчетных

параметры исходного режима .

Принимаем длину пролёта lПР = 300 м.

5) Зная исходный режим, определяют напряжение в материале
провода и допустимую стрелу провеса.

где и — напряжения в низшей точке провода в начальном (до изменения климатических условий) и искомом (после их измене­ния) состояниях, Н/м2, соответственно; l — длина пролета, м; и — соответствующие нагрузки на провод, Н/м2; и — соот­ветствующая температура, °С.

Определяют напряжение в материале провода для всех возмож­ных комбинаций климатических условий:

1) температура t = tmax, ветер и гололед отсутствуют:

2) провод покрыт гололедом, = -5°С, ветер отсутствует:

3) низшая температура = -7,7°С, ветер и гололёд отсутствуют:

4) среднегодовая температура , ветер и гололёд отсутствуют:

5) гололёд отсутствует, наибольший нормативный скоростной напор ветра при температуре -5°С:

6) провода и тросы покрыты гололедом, температура -5°С, скоростной напор ветра 0,25q, толщина стенки гололеда 10 мм:


Рис. 2. Воздушная трехцепная линия электропередачи. Три трехфазные цепи (линии), имеющие по два провода в каждой фазе, подвешены к общим металлическим опорам через гирлянды изоляторов

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) электрической сетью называют совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящую из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи. Подстанцией называют электроустановку, служащую для преобразования и распределения электроэнергии, состоящую из трансформаторов или других преобразователей электроэнергии, распределительных устройств, аппаратуры управления и защиты. В отличие от подстанций распределительные устройства служат только для приема и распределения энергии и не имеют преобразовательных устройств. Воздушной линией электропередачи называют устройство для передачи электроэнергии но проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам (рис. 2).

Основным токопроводящим материалом для проводов воздушных линий электропередач служит алюминий. Но ввиду его непрочности применяют сталеалюминевые провода, сердечник которых свит из стальных проволок, а токопроводящие алюминиевые проволоки обвиты (в один или несколько слоев) вокруг стального сердечника. Применение многопроволочных проводов создает нужную гибкость.

Конструктивным материалом опор воздушных линий электропередач служат сталь, железобетон, дерево. Опоры представляют собой разнообразные конструкции, закрепляемые своей нижней частью в грунте — непосредственно или с помощью специальных фундаментов. Иногда опоры заменяют специальными устройствами, например кронштейнами и стойками на инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т. п.) или вантовыми тросовыми растяжками между горами при прокладке воздушных линий электропередач над ущельями.

Возведение любого сооружения, в том числе и электросетевое строительство, начинается с проектирования. В чертежах проектов определяются все конструкции, узлы и детали, типы опор и их расстановка по трассе воздушных линий электропередач, количество, сечения, марки проводов и грозозащитных тросов, тины линейной арматуры и изоляторов схемы заземляющих устройств и др. В спецификациях указывается потребность в материалах и оборудовании, в сметах и расчетах — стоимость сооружения и необходимые механизмы, временные сооружения, транспортные средства, устройства связи. Определяются необходимые затраты труда, численность и квалификация кадров, условия их труда и быта на трассе.

Строительные конструкции железобетонных, металлических и деревянных опор воздушных линий электропередач и способы их установки проектируются согласно «Строительным нормам и правилам» (СНиП). Общие вопросы проектирования воздушных линий электропередач напряжением до 500 кВ (включая учет климатических условий при механических и электрических расчетах линий, расположение проводов и тросов, расстояния между ними, их изоляцию, защиту от перенапряжений и заземление, условия прохождения воздушных линий электропередач по населенной, ненаселенной и труднодоступной местности, но лесным массивам и др.) определяются по ПУЭ. Проектирование воздушных линий электропередач напряжением выше 500 кВ выполняется по специальным правилам и нормам.

Перед проектированием проводятся изыскания трассы, при которых собираются сведения о топографии, геологии, гидрологии, метеорологии и условиях загрязнения атмосферы в районах прохождения трассы будущей линии.

Уточняется дальность линии электропередачи и мощность, которую необходимо будет передавать по ней. Сравниваются варианты, и принимаются решения о наиболее рациональном напряжении и числе линий (одна линия высшего напряжения или две-три параллельные линии меньшего напряжения). При этом учитываются площади занимаемой линиями земли, требования окружающей среды и др.

Расчет воздушных линий электропередач

Воздушные линии электропередач (ВЛ) предназначены для передачи электроэнергии на расстояния по проводам.

Основными конструктивными элементами ВЛ являются провода, опоры, изоляторы, тросы и линейная арматура. В целях безопасности провода ВЛ подвешиваются на опорах высоко над землей от нескольких метров до нескольких десятков метров в зависимости от напряжения линий.

Рассчитывать ВЛ это значит определить сечение провода. Сечения проводов выбирают в зависимости от ряда технических и экономических факторов.

Технические факторы, влияющие на выбор сечений, следующие:

1 Нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчетным) током

2 Нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания

3 Потери (падения) напряжения в проводах ВЛ от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах

4 Механическая прочность – устойчивость к механической нагрузке (собственная масса провода, гололед, ветер)

5 Коронирование – фактор, зависящий от применяемого напряжения, сечения провода и окружающей среды

ВЛ выбирают по материалу провода, номинальному напряжению линии и экономической плотности тока.

Для проводов ВЛ в основном используется медь и алюминий. Для усиления механической прочности алюминиевых проводов используется стальной сердечник – такие провода называются сталеалюминиевыми.

Выбор ВЛ по напряжению сводится к выполнению условия:

, (2.1)

где UВЛ ном – номинальное напряжение ВЛ, кВ;

Uуст. ном – номинальное напряжение установки, численно равное номинальному напряжению сети, питающейся от этой установки, кВ.

Согласно ПУЭ выбор экономически целесообразного сечения ВЛ производится по так называемой экономической плотности тока — jэк, которая зависит от материала провода и числа использования максимальной нагрузки в году – Тmax.

Для этого определяют расчетный ток, текущий в линии, согласно формуле:

(2.2)

где Smax – суммарная максимальная нагрузка всех потребителей, питающихся от этой ВЛ, кВА, МВА;

Uном – номинальное напряжение, кВ;

n – число цепей линии или число параллельных линий.

Затем, выбрав по таблицам ПУЭ экономическую плотность тока – jэк, А/мм2, определяют экономическое сечение ВЛ, согласно формуле:

, (2.3)

где Iрасч – расчетный ток, текущий в линии, А;

jэк – экономическая плотности тока, А/мм2.

Далее по таблицам ПУЭ выбирают ближайшее стандартное сечение проводов ВЛ и проверяют выбранное сечение по аварийному режиму, согласно неравенству:

I’длит.доп Iав (2.4)

где I’длит.доп — длительно –допустимый ток в линии с учетом температурного коэффициента, А;

Iав – аварийный ток в линии, А.

В таблицах ПУЭ для данного стандартного сечения задается длительно-допустимый ток, но так как провода ВЛ испытывают в процессе эксплуатации воздействие изменения температуры, этот ток должен быть скорректирован по температуре, согласно формуле:

I’длит.доп = Iдлит.доп · k (2.5)

где Iдлит.доп– длительно-допустимый ток, взятый из таблиц ПУЭ, согласно стандартному сечению, А;

k – температурный коэффициент, который определяется по таблицам ПУЭ, в тех случаях, когда расчетная температура окружающей среды отличается от условной расчетной, т.е. 250С.

Добавить комментарий

Закрыть меню