.
Для определения мощности в начале участка 6-5 используем I закон Кирхгофа:
.
Аналогичным образом находим мощности в начале и конце каждого из участков, а также потери мощности на данных участках. Полученные данные сводим в таблицу 15.
Таблица 15. Рассчитанные значения мощностей в начале и в конце линий, потери мощности на участках
|
№ участка линии |
Мощность в начале |
Мощность в конце |
Потери мощности |
Определяем напряжения в узлах сети, исходя из того, что кВ:
.
Рассчитываем напряжение на шинах низшего напряжения ПС, приведенное к стороне высшего напряжения, :
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ.
Определяем желаемое (расчетное) напряжение регулировочного ответвления обмотки высшего напряжения трансформатора для послеаварийного режима:
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ.
Согласно полученным значениям по таблице10 [7] определяем действительное напряжение ответвления и соответствующую ему добавку напряжения для послеаварийного режима:
кВ, %;
кВ, %;
кВ, %;
кВ, %;
кВ, %.
Определим действительное напряжение на шинах низшего напряжения подстанции:
кВ;
кВ;
кВ;
кВ;
кВ.
В послеаварийном режиме действительное напряжение больше допустимо возможного 10,5 кВ, что соответствует поставленному выше условию.
1.10 Анализ и заключение по результатам электрического расчета режимов работы сети
Полученные результаты расчетов в нормальных и послеаварийных режимах сводим в таблицу 16:
Таблица 16. Результаты расчетов различных режимов линии
|
Напряжение, В |
Номер ТП |
||||
|
1 |
2 |
3 |
5 |
6 |
|
|
Режим наибольших нагрузок: Расчетное регул-ое ответвление Стандартное регул-ое ответвление Приведенное напряжение на шинах низшего напряжения Действительное напряжение на шинах низшего напряжения Отклонение напряжения |
110,28 108,9 105,27 10,63 5,34 |
115,53 115 110,28 10,55 0 |
115,15 115 109,92 10,51 0 |
111,30 110,9 106,24 10,54 3,56 |
116,24 115 110,96 10,61 0 |
|
Режим наименьших нагрузок: Расчетное регул-ое ответвление Стандартное регул-ое ответвление на шинах низшего напряжения на шинах низшего напряжения Отклонение напряжения |
118,12 119,1 107,38 9,92 +3,56 |
123,74 125,2 112,49 9,88 +8,9 |
123,33 125,2 112,12 9,85 +8,9 |
119,21 119,1 108,37 10,00 +3,56 |
124,50 125,2 113,18 9,94 +8,9 |
|
Послеаварийный режим: Расчетное регул-ое ответвление Стандартное регул-ое ответвление на шинах низшего напряжения на шинах низшего напряжения Отклонение напряжения |
110,73 108,9 105,70 10,67 5,34 |
115,61 115 110,36 10,56 0 |
114,80 113 109,61 10,67 1,78 |
111,15 110,9 106,10 10,52 3,56 |
116,21 115 110,93 10,61 0 |
2. Механический расчет воздушной линии 110 кВ
Проектирование линий электропередачи ведется согласно схеме развития электрической системы.
Для механического расчета выбранных сечений проводов, определения допустимых пролетов ВЛ необходимо знать климатические условия: толщину стенки гололеда, максимальную скорость ветра, высшую, низшую и среднегодовую температуру.
С целью сокращения объема курсового проекта, механический расчет ВЛ-110 кВ выполняется для линии, соединяющей две узловые точки (1-5).
2.1 Выбор материала и типа опор ВЛ-110 кВ
Опоры воздушных линий поддерживают провода на необходимом расстоянии от поверхности земли, проводов других линий, крыш зданий и т.п. Опоры должны быть достаточно механически прочными в различных метеорологических условиях (ветер, гололед и пр).
Рис.5. Промежуточная двухцепная опора ВЛ 110 кВ
В качестве материала для опор на сельских линиях широко применяют древесину деревьев хвойных пород, в первую очередь сосны и лиственницы, а затем пихты и ели (для линий напряжением 35 кВ и ниже). Для траверс и приставок опор ель и пихту применять нельзя.
Все большее распространение получают железобетонные опоры, изготавливаемые на специальных предприятиях. для напряжений не более 35 кВ линии изготавливают на вибрированных стойках, на двухцепных линиях (рис.5) 35 и 110 кВ - также на центрифугированных стойках. Их срок службы в среднем в два раза выше, чем на деревянных, хорошо пропитанных опорах. Отпадает необходимость в использовании древесины, повышается надежность электроснабжения. Железобетонные конструкции обладают высокой механической прочностью и долговечностью, но недостатком их является большая масса.
Отсутствие высокопрочных сталей и бетона соответствующих марок долгое время не позволяло применять железобетонные опоры в строительстве высоковольтных линий, для которого транспортабельность конструкции играет решающую роль.
Таким образом, принимаем к установке железобетонные двухцепные опоры.
2.2 Определение удельных нагрузок на провода
Удельные нагрузки, т.е. нагрузки, возникающие в 1 м длины линии и 1 мм2 сечения провода от веса провода, гололеда и давления ветра, рассчитывают исходя из условия:
нагрузка по длине провода в пролете распределяется равномерно;
порывы ветра отсутствуют.
По начальным условиям из справочной литературы [1,2,5] выписываем все необходимые данные (для провода АС 70/11):
скорость напора ветра: даН/м2;
толщина стенки гололеда: мм;
модуль упругости: даН/мм2;
температурный коэффициент линейного удлинения: 1/С0;
предельная нагрузка: даН/мм2;
суммарная площадь поперечного сечения: мм2;
диаметр провода: мм;
масса провода: кг/км;
напряжение при наибольшей нагрузке и низшей температуре: ;
напряжение при среднегодовой температуре: даН/мм2.
Рассчитываем нагрузку от собственной массы провода:
,
где м/с2 - ускорение свободного падения.
Нагрузка от массы гололеда с учетом условия, что гололедные отложения имеют цилиндрическую форму плотностью г/см3:
.
Нагрузка от собственной массы и массы гололеда:
.
Нагрузка от давления ветра при отсутствии гололеда:
,
где - угол между направлением ветра и проводами линии;
- коэффициент, которым учитывается неравномерность скорости
ветра по длине пролета;
- аэродинамический коэффициент.
Нагрузка от давления ветра при наличии гололеда:
,
здесь - 25% от первоначальной.
Суммарная нагрузка от собственной массы проводов и от давления ветра (при отсутствии с гололеда):
.
Суммарная нагрузка от собственной массы провода, от гололеда и давления ветра:
.
2.3 Определение критических пролетов
Для каждой марки провода существует предел прочности. У проводов и тросов ВЛ должен быть определенный запас механической прочности. При выборе его величины необходимо учитывать погрешности в заданных температурах и нагрузок, а также изменения ряда допущений. Поэтому должен быть запас прочности, согласно ПУЭ, в виде допустимых напряжений, в проводах в процентах от предела прочности провода для следующих условий: а) наибольшей внешней нагрузки; б) низшей температуре при отсутствии внешних нагрузок; в) среднегодовой температуры при отсутствии внешних нагрузок.
Ограничения напряжений при наибольшей нагрузке () и низшей () необходимы для проверки провода на статическое растяжение при наиболее тяжелых режимах. Эти ограничения могут оказаться недостаточными при возникающих из-за вибрации проводов динамических нагрузках, которые могут привести к уменьшению прочности провода в местах его закрепления. Поэтому при расчете проводов необходимо вводить также ограничение по среднеэксплуатационному напряжению .
Влияния изменений нагрузки и температуры проявляются в большей или меньшей степени в зависимости от длины пролета. При малых пролетах на напряжение в проводе значительное влияние оказывает температура, при больших пролетах - нагрузка. Граничный пролет, при котором влияние температуры и нагрузки на напряжение в проводе оказывается равноопасным, называется критическим.
При ограничении напряжения в проводе по трем режимам в общем случае существуют три критических пролета.
Первый критический пролет - это пролет такой длины, при котором напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры равно допустимому при среднегодовой температуре , а в режиме низшей температуры - допустимому напряжению при низшей температуре . Если принять, что для определения критических пролетов выполняется условие , то
,
где - значение, обратное модулю упругости: ;
- температурный коэффициент линейного удлинения;
, - соответственно температура в режиме среднегодовой и низшей
температур.
;
;
;
м.
Второй критический пролет - это пролет, при котором напряжение в проводе при наибольшей нагрузке равно допустимому напряжению при наибольшей нагрузке , а в режиме низшей температуры - допустимому напряжению при низшей температуре .
,
где - удельная нагрузка в режиме максимальной нагрузки ();
- температура в режиме максимальной нагрузки.
м.
Третий критический пролет - это пролет, при котором напряжение при среднегодовой температуре достигает допустимого при среднегодовой температуре , а в режиме максимальной нагрузки равно допустимому при максимальной нагрузке .
.
м.
2.4 Систематический расчет проводов и тросов
Цель систематического расчета заключается в построении зависимостей изменения напряжения в проводе от длины пролета и стрелы провеса от длины пролета .
В ходе предыдущего расчета было получено соотношение: . При таком варианте для точек, соответствующих пролетам , за исходный принимаем режим низших температур 3, а для пролетов - режим максимальных нагрузок 5.
Напряжение в проводе определяется из уравнения состояния провода:
,
где - длина пролета;
,, - соответственно напряжение в проводе, удельная нагрузка и температура в исходном (известном) режиме (состоянии) провода;
,, - соответствующие значения для искомого (неизвестного) режима провода.
;
;
;
.
Стрела провеса для каждого из сочетаний климатических условий определяется по формуле:
.
Расчетный режим № 3:
; .
;
.
Для построения зависимости , принимаем к расчету диапазон длин пролетов от 60 до 400 м. Расчет будем производить через 60 м, учитывая длины критических пролетов, подходящие по условиям, описанным в начале пункта. м.
Тогда уравнение примет вид:
.
Методом подбора определим неизвестное для м:
.
Тогда стрела провеса в данном случае:
м.
Далее расчет проводится аналогичным образом через каждые 60 м до 400 м.
Расчетный режим № 5:
; .
;
.
м.
;
; м.
Далее расчет проводится аналогичным образом через каждые 60 м до 400 м.
Результаты расчетов режимов 3 и 5 сводим в таблицу:
Таблица 17. Результаты расчетов режимов № 3 и № 5
|
, м |
60 |
107 |
180 |
240 |
300 |
360 |
400 |
|
|
|
№ 3 |
20,93 |
20,81 |
20,53 |
20,23 |
19,80 |
19,34 |
19,02 |
||
|
0,07 |
0,23 |
0,67 |
1,21 |
1,93 |
2,84 |
3,56 |
|||
|
№ 5 |
18, 19 |
18,60 |
19,52 |
20,38 |
21,26 |
22,12 |
22,67 |
||
|
0,22 |
0,68 |
1,84 |
3,13 |
4,69 |
6,49 |
7,82 |
|||
2.5 Расчет монтажных стрел провеса
Расчет проводим для пролета м.
Расчетный режим № 5.
Исходные данные для расчета:
;
;
;
;
;
.
Напряжение в проводе:
;
;
.
Расчет проводим для диапазона температур от -30 до +30 , через каждые 10 .
Определяем также стрелу провеса:
.
Определяем натяжение провода по формуле:
.
;
;
;
м;
.
Далее расчет проводится аналогичным образом через каждые 10 .
Полученные результаты сводим в таблицу 18:
Таблица 18. Результаты расчета монтажных стрел провеса
|
, |
-30 |
-20 |
-10 |
0 |
10 |
20 |
30 |
|
, даН/м×мм2 |
7,65 |
6,55 |
5,49 |
4,65 |
3,72 |
3,49 |
3,10 |
|
, м |
0,80 |
0,93 |
1,11 |
1,31 |
1,64 |
1,75 |
1,97 |
|
, даН |
606,65 |
519,42 |
435,36 |
368,75 |
295,00 |
276,76 |
245,83 |
По полученным данным строятся характеристики , .
Литература
1. Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Электрические системы и сети. Проектирование: Учебное пособие для ВТУзов. - 2-е изд., исправленное и доработанное - Мн.: Высш. шк., 1988. - 308 с.
2. Лычев П.В., Федин В.Т., Электрические системы и сети. Решение практических задач. Учебное пособие для ВУЗов. - Мн.: ДизайнПРО, 1997. - 192 с.
3. Блок В.М. Электрические сети и системы: Учебное пособие для электроэнергетических спец. ВУЗов. - М.: Высш. шк., 1986. - 430 с.
4. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. - М.: Агропромиздат, 1990. - 496 с.
5. Правила устройства электроустановок/Минэнерго СССР. - 6-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.
6. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей ВУЗов. - 2-е изд., перераб. и доп. / В.М. Блок, Г.К. Обушев, Л.Б. Паперно и др.; Под редакцией В.М. Блок. - М.: Высш. шк., 1990. - 383 с.
7. Проектирование ВЛ-110 кВ для электроснабжения сельского хозяйства. Методическое указание к курсовому проекту. / В.П. Счастный. - Мн.: Ротапринт БАТУ, 1999. - 35 с.
