Выбор типа и числа подвесных изоляторов

Расчет установившихся режимов радиальной схемы сети

Для того чтобы определить потери мощности в трансформаторах необходимо задать параметры трансформаторов включенных в сеть.

Таблица 1.1 Параметры трансформаторов

Тип техн. данные ТДН-16000/110 ТРДН-25000/110 ТРДН-40000/110
Sном, МВА
Пределы регулирования, % ±9×1,78 ±9×1,78 ±9×1,78
Каталожные данные
ВН, кВ
НН, кВ 6,6; 11; 22 6,3; 10,5 6,3; 10,5
Uк, % 10,5 10,5 10,5
DPх, кВт
DPх, кВт
Iх, % 0,7 0,7 0,7
Расчетные данные
Rтр, Ом 4,38 2,54 1,44
Xтр, Ом 86,7 55,9 34,8
DQх, квар

Расчет установившихся режимов сети производим отдельно для радиальной и замкнутой схемы. Схемы замещения разомкнутой и замкнутой сети и их параметры представлены на рисунках в приложениях .

Приведем подробный расчет установившихся режимов для участка сети 1-4.

Расчет разомкнутой сети ведем методом итераций (в 2этапа) при заданных мощностях нагрузки и напряжении источника питания.

1. Нанесем на схему замещения все потоки мощности. Выбираем положительное направление мощности

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

1 итерация:

2. Считаем, что U1=U2=110 кВ.

3. Расчет ведем по данным конца:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

4. Определяем потери мощности в трансформаторе

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru ,

где выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru ­­­ ­- потери активной мощности в трансформаторе, МВт;

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - потери реактивной мощности в трансформаторе, Мвар;

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

где выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - полная мощность потребителя, МВА;

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - число трансформаторов;

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - номинальная мощность трансформатора, МВА

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru ,

где выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - потери холостого хода трансформатора, кВт;

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - коэффициент нагрузки трансформатора;

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - потери короткого замыкания, кВт;

Потери реактивной мощности состоят из потерь холостого хода выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru и потерь в обмотках выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru ,

где выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - потери реактивной мощности в трансформаторе на холостом ходу, Мвар;

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - потери реактивной мощности в обмотках, Квар;

Потери реактивной мощности в обмотках определятся:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

где выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - напряжение короткого замыкания трансформатора, %

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - номинальная мощность трансформатора, МВА;

Потери мощности в трансформаторе:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

5.Определяем мощность в начале участка 4-4':

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

6. Определяем потери в шунте 2:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

7. Определяем мощность в конце участка 1-4:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

8. Определяем потери мощности на участке 1-4:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

9. Определяем потери в шунте 1:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

10. Определяем мощность источника S1:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

11. Определяем напряжение:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 2,96В

U2 = 107,09В

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 6,5В

U3 = 107,04 – 6,5 = 100,54B

12. Напряжение потребителя с учетом трансформации определится:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

где n = 11 - коэффициент трансформации

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Для того чтобы определить требуется или нет следующая итерация необходимо определить в процентах разницу между предыдущим и последующим значением напряжения ∆U

∆U = ( U1-U2) / U1 ·100= (110-107,09) /110 ·100 = 2,6%

2,6% < 5%

2 итерация:

17. Определяем потери в шунте 2:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

18.Определяем мощность в конце участка 1- 4:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

19.Определяем потери мощности на участке 1-4:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

20. Определяем потери в шунте 1

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

21.Мощность источника S1 определится:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

22.Определяем напряжение:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru B

U2 = 107,09 – 2,4 = 104,69 B

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

U3 = 104,69 – 6,7 = 97,99B

∆U=( U2 - U3) / U2·100 = (107,04 – 104,6)/107,04 * 100=2% < 5%,

3 итерация не требуется

Аналогично рассчитываем установившиеся режимы для других участков варианта А развития сети.

Участок 1-7

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Сведем расчет установившихся режимов для участка сети 1-7 в таблицу:

Формула Ответ МВА
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 12,25 + j5,93
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 36,3 +j378,5
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 36,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 378,5
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 0,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 2625,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 12,54 +j6,51
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 36,3 +j378,5
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 12,54 +j6,51
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 25,07 +j13,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 25,07 +j13,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 25,11 +j13,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 22,51 +j13,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru -j2,6
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 0,8 +j1,1
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 25,9 +j11,7
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 25,9 +j9,1
Напряжение в линии В
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 4,7
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 105,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 7,5
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 97,8
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 8,9
Вторая итерация МВА
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru -j2,4
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 25,1 +j10,8
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 0,9 +j1,2
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 26,0 +j12,1
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 26,0 +j9,7
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 4,9
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 100,4
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 7,9
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 92,5
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 8,8

∆U = ( U2 - U2`)/ U2·100 = 5,4

5,4% > 5% , следовательно требуется 3 итерация.

Участок 1-12

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Сведем расчет установившихся режимов для участка сети 1-12 в таблицу:

Формула Ответ МВА
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 22,5 +j11,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 52,9 +j671,8
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 52,9
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 671,8
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 0,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 4200,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 22,55 +j11,68
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 52,9 +j671,8
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 22,55 +j11,68
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 45,11 +j23,4
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 45,11 +j23,4
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 45,14 +j23,6
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 45,1 +j22,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru -j1,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 0,8 +j1,8
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 46,0 +j24,1
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 46,0 +j22,8
Напряжение в линии  
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 3,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 106,7
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 8,2
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 98,4
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 8,9
Вторая итерация  
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru -j1,2
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 45,1 +j22,4
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 0,9 +j1,9
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 46,0 +j24,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 46,0 +j23,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 3,4
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 103,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 8,5
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 94,8
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 8,9

∆U = ( U2 - U2`)/ U2·100 = 3,6

3,6% < 5% , следовательно 3 итерация не требуется

Участок 1-10

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Сведем расчет установившихся режимов для участка сети 1-10 в таблицу:

Формула Ответ МВА
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 25 +j12,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 56,83 +j768,6
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 56,83
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 768,6
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 0,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 4200,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 25,06 +j13,02
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 56,83 +j768,6
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 25,06 +j13,02
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 50,11 +j26,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 50,11 +j26,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 50,15 +j26,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 50,1 +j25,2
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru -j1,1
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 0,9 +j2,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 51,1 +j27,2
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 51,1 +j26,2
Напряжение в линии  
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 3,4
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 106,6
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 9,2
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 97,5
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 8,9
Вторая итерация  
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru -j1,0
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 50,1 +j25,3
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 1,0 +j2,1
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru + выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 51,1 +j27,4
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 51,1 +j26,4
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 3,5
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 103,1
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 9,5
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 93,6
выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 8,8

∆U = ( U2 - U2`)/ U2·100 = 4

4% < 5% , следовательно 3 итерация не требуется

Значения мощности для всех ветвей схемы суммируем:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

2 Расчет установившегося режима для замкнутой схемы (рис. 2)

Расчет начинаем с преобразования сети в разомкнутую, путем разрезания по центру питания (рис. 3), (U1=110кВ)

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Рисунок 3

Разрезаем схему по точке потокораздела (рис. 4)

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Рисунок 4

1) Определяем мощности на головных участках замкнутой схемы (рис. 2) без учета потерь

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

По первому закону Кирхгофа определяем мощность участков 10/ 12/, 1/ 12/:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Делаем проверку для узла 10/ ( сумма мощностей должна быть равна нулю):

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

15) Определяем напряжение на участках схемы Б без учета потерь

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Делаем проверку:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

16) Определяем мощности на головных участках схемы Б с учетом потерь

Потери мощности в трансформаторе 10 и 12 рассчитаны в пункте 1

Мощности в начале участков 10’10, 12’12 схемы Б

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

17) Определяем потери мощности в шунте 4 выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

18) Определяем мощность в конце участка 6’ 14’ схемы Б

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

19) Потери мощности на участке 10’ 12’ схемы Б

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

20) Определяем потери мощности в шунте 3 выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

21) Определяем мощность в начале участка 10’ 12’

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

22) Определяем потери мощности в шунте 2 выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru для схемы Б

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

23) Определяем мощность в конце участка 110’ схемы Б

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

24) Потери мощности на участке 110’ схемы Б

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

25) Определяем мощность в начале участка 1 10’

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

26) Определяем потери мощности в шунте 1 выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

27) Определяем полную мощность в начале участков схемы Б

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

28) Определяем напряжение на участках схемы Б в узле 10’

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

29) Определяем напряжение на участках схемы Б в узле 12/

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

30) Определяем падение напряжения в трансформаторе

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

31) определяем напряжение у потребителей 10 и 12

С учетом коэффициента трансформации n=11

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

32) Определяем потоки мощности на участке 12/1

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Потери мощности на участке 1/ 12/ схемы Б

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Определение мощности в конце участка 1/ 14/

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

31) Определяем мощность источника

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ РАЗВИТИЯ СЕТИ

Экономическим критерием является минимум произведенных затрат:

Зн = Ен × К + U + У, (7.1)

где Ен – нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений, Ен = 0,12 1/год;

К – капитальные вложения, тыс.руб.;

U – ежегодные эксплутационные расходы, тыс.руб./год;

У – математическое ожидание ущерба от нарушения электроснабжения.

Капитальные вложения определяются как:

К = Квл + Кпс (7.2)

где Квл - капитальные вложения на линию, т.руб.,[3]

Кпс - капитальные вложения на подстанцию, т.руб.,[3]

Издержки определяются как :

И = Ивл + Ипс + ИW, (7.3)

где Ивл - издержки на линию, т.руб.

Ипс - издержки на подстанцию, т.руб.

ИW - издержки на потерю электрической энергии, т.руб.

Издержки на линию или на подстанцию определятся как:

Ивл,пс = Иа+ Ир+Ио = Иэ , (7.4)

где Иа – отчисления на амартизацию,

Ир – издержки на ремонт,

Ио – издержки на обслуживание.

В свою очередь

Иэ = αэ×К, (7.5)

где αэ– коэффициент эксплуатационных расходов, αэ = 2,8 %.

Издержки на потерю электроэнергии определяются:

UW = β (τ×∆Рmax + 8760×∆Рхх), (7.6)

где β– стоимость потерь электроэнергии, β = 1,5×10-2 тыс.руб./МВтч;

τ – время потерь, ч.

τ = (0,124 + Тmax/104)2×8760=(0,124+6500/104)×8760=5247.9;

Потери электрической энергии в трансформаторе определяются по формуле:

ΔW = 8760×ΔРхх (7.7)

Учет фактора надежности производится путем определения среднего ущерба от нарушения электроснабжения.

У=а×Рmax×Кb×ε (7.8)

где а - удельный годовой ущерб от аварийных отключений, т.руб.,

Рmax - максимальная нагрузка , МВт;

Кb - коэффициент вынужденного простоя ;

ε - степень ограничения потребителя

Кb=Тb×ω, (7.9)

Где Тb – среднее время простоя;

ω – параметр потокоотказа.

1. Определим исходные данные для технико-экономического расчета сети.

Таблица 7.1 – Исходные данные для технико-экономического расчета сети.

Участок цепи Длина участка, км Р, МВт Imax, A R, Ом Сечение, мм2
Схема А
1 – 4 87,6 7,92 АС-150/19
1 – 7 73,0 13,8 2АС-95/16
1 – 10 146,0 3,96 2АС-150/19
1 – 12 131,4 4,36 2АС-150/19
Схема Б
1-4 87,6 7,92 АС-150/19
1-7 73,0 13,8 2АС-95/16
1 – 10 137,2 3,96 2АС-150/19
1-12 140,1 4,36 2АС-150/19  
10-12 17,5 3,56 АС-70/11  
                       

3. Расчеты по формулам (7.1 – 7.19) для схемы А сведены в таблицу 7.2.

Таблица 7.2 – Технико-экономический расчет сети.

Вариант схемы I II  
Квл, т.руб.  
Ен*К, т. руб 1799,3 2257,2  
Иэ,т.руб. 419,8 526,7  
ИΔw, т.руб. 37,39 38,49  
З, т.руб. 17250,49 21632,39  


По технико-экономическому сравнению вариант развития сети А более выгодный (на 25%).

Окончательно выбираем вариант А.

МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЛИНИИ

Механический расчет линии производим для схемы А для участка линии 1 – 10, питающего потребителя I категории, с маркой провода АС-150/19.

Для расчета выбираются следующие справочные данные:

F – расчетное сечение провода, F = 166,8 мм2;

d – расчетный диаметр провода, d = 16,8 мм;

m – масса погонного метра провода, m = 554 кг/км.

Механические нагрузки, действующие на провода воздушных линий, определяются собственным весом провода, величиной ветрового напора и дополнительной нагрузкой, обусловленной гололедом. В зависимости от условий работы провода его нагрузка будет различной.

1. Определяем нагрузку, вызванную собственным весом провода.

Р1 = g×m×10-3 (8.1)

где g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2

2. Определяем нормативную нагрузку на провод с гололедом.

Рнг = π×Кi×Кd×bэ (d + Кi×Кd×bэ) g×ρ×10-3 (8.2)

где Кi , Кd – коэффициенты, учитывающие изменение толщины стенки гололеда по высоте и в зависимости от диаметра провода,

Кi = 1,0, Кd = 0,95;

bэ – нормативная толщина стенки гололеда, bэ = 15 мм;

ρ – плотность льда, ρ = 0,9 г/см3

3. Определяем расчетную гололедную нагрузку.

Р2 = Рнг×γнw×γр×γf×γd, (8.3)

где γнw – коэффициент надежности по ответственности линии, γнw = 1;

γр – региональный коэффициент, γр = 1,2;

γf – коэффициент надежности по гололедной нагрузке, γf = 1,3;

γd – коэффициент условий работы, γd = 0,5.

4. Определяем нагрузку, обусловленную весом провода и гололеда.

Р3 = Р1 + Р2 (8.4)

5. Определяем нормативную ветровую нагрузку без гололеда.

Рнв = αw×К1×Кw×Сх×W0F0sin2α, (8.5)

где αw – коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового давления, αw=0,76;

К1 – коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку, К1 =1,05;

Кw – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности, Кw =1,25;

Сх – коэффициент лобового сопротивления, Сх = 1,2;

W0 – нормативное ветровое давление, W0 = 500 Па;

F0 – площадь продольного диаметрального сечения провода, м2;

α – угол между направлением ветра и осью линии, α = 90о, sin α = 1.

Определим площадь продольного диаметрального сечения провода: где L – длина пролета, L=235м;

F0 = d×L×10-3, (8.6)

F0 = 3,192 м2.

6. Определяем расчетную ветровую нагрузку на провод без гололеда.

Р4 = Рнв1м×γнw×γр×γf , (8.7)

где γf – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, γf = 1,1.

7. Определяем нормативную ветровую нагрузку на провод с гололедом.

Рнвг = αw×К1×Кw×Сх×Wг×Fг, (8.8)

где Wг – нормативное ветровое давление при гололеде.

Wг = 0,25×W0 = 0,25×500 = 125 Па;

Fг – площадь продольного диаметрального сечения провода при гололеде, м2.

Fг = (d + 2 Кi×Кd×bэ)L×10-3, (8.9)

Fг = (16,8 + 2×1×0,95×15) 235×10-3 = 10,64 м2.

8. Определяем расчетную ветровую нагрузку с гололедом.

Р5 = Рнвг1м×γнw×γр×γf , (8.10)

9. Определяем нагрузку, определяемую весом провода без гололеда и ветра.

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru , (8.11)

10. Определяем нагрузку, определяемую весом провода с гололедом и ветром.

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru , (8.12)

11. Определяем удельные механические нагрузки.

γ = P / F (8.13)

где F – площадь сечения провода.

Расчеты по формулам (8.1….8.13) сводим в таблицу 8.1

Таблица 8.1 – Удельные механические нагрузки.

 
Р; Н/м   5,4     9,6   15,68 10,56 16,6 18,4
γ; Н/(м×мм2) 0,033 0,057 0,09 0,094 0,063 0,1 0,11

8.1 КРИТИЧЕСКИЕ ПРОЛЕТЫ

Сталеалюминиевые провода рассчитываются по полному тяжению, по суммарному сечению стальной и алюминиевой части, по модулю упругости, по температурному коэффициенту линейного расширения и допустимому напряжению. Выбор допустимого напряжения производится на основе определения критических пролетов.

Допустимое напряжение в материале провода устанавливается с учетом коэффициента запаса в % от предела прочности, [1]. Для сталеалюминевых проводов напряжение в режиме максимальной нагрузки и наименьшей температуры равны и равны 45% выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru р, в режиме

среднегодовых температур 30% выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru р, где выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru р=270 Н/мм2 , [1]. Допустимые напряжения составляют: Для расчета выбираются следующие справочные данные

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru -=0,45×270=121,5 Н/мм2

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru +=0,3×270=81 Н/мм2

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 7=0,45×270=121,5 Н/мм2

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru э=0,3×270=81 Н/мм2

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru г=0,45×270=121,5 Н/мм2

α = 19,8 × 10-6 град-1;

Е = 7,7 × 104 Н/мм2

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru = 0,033

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru =0,11

1. Рассчитываем критические пролеты по формулам:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru ; (8.14)

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru ; (8.15)

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru . (8.16)

где выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - и выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru г – допустимые напряженя, Н/мм2.

t-,tг,tэ –температуры низкая, гололеда и среднегодовая соответственно, t-=-250С, tг=-50С, tэ=50С.

α – коэффициент линейного расширения.

Е – модуль упругости,

γ1 и γ7 ­– удельные механические нагрузки, Н/мм2

Получили lk1 = 147,9м; lk2 = 139,1 м; lk3 = 131,6 м;

lk1 >lk2 >lk3

Из этого следует, что расчёт производим по первому уравнению

g2× L2 Е gг2× L2 Е

s - ----------- = sг - -------------- - aЕ ( t - tг ), (8.17)

24× s2 24× sг2

Выбранное уравнение состояния рассчитывается для следующих режимов работы, которые сведены в таблицу 8.2

Таблица 8.2 – Режимы работы.

Режим работы t,0C γ, Н/мм2
1. Максимальных температур t+=36 0,033
2. Минимальных температур t-=-25 0,033
3. Среднегодовых температур tэ=5 0,033
4. Гололеда tг=-5 0,09
5. Максимальных нагрузок г=-5 0,11

В общем случае уравнение состояния 8.17 можно представить в виде кубического уравнения.

σ3+А σ2

Решаем кубическое уравнение.

А=- σ- - выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru (8.18)

(8.19)
Расчеты по уравнению состояния провода (8.17….8.19) произведены для всех режимов рабаты и полученные данные сведены в таблицу 8.3.

Таблица 8.3- Расчеты по уравнению состояния

Режим работы A B C y σ, Н/мм2 σдоп, Н/мм2
1.Максимальных температур   -46,24 58,03775 53,94266 69,35922  
2.Минимальных температур   -139,25   74,43192 45,48579 91,90255   121,5
3.Среднегодовых температур   -93,5   63,18898 47,81263 78,98339  
4.Гололеда -24,4   112,7785 112,1917 120,3265 121,5
5.Максимальной нагрузки   23,7   128,9384 128,4512 120,5257   121,5

Сравниваем полученные напряжения режимов с допустимыми напряжениями:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru +=69,35<81 Н/мм2

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru -=91,9<121,5 Н/мм2

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru э=78,98<81 Н/мм2

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru г=120,32<121,5 Н/мм2

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru 7=120,52<121,5Н/мм2

8.2 НАИБОЛЬШАЯ И НАИМЕНЬШАЯ СТРЕЛА ПРОВЕСА

При достаточно больших отношениях длины пролета к стреле провеса кривая провеса провода имеет вид параболы. Исходя из того, что длина пролета примерно равна длине провода и при одинаковой высоте провеса условно считаем, что

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru , (2.25)

где выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - удельная нагрузка при конкретных климатических условиях, выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru ;

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - напряжение при растяжении в низшей точке, выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru .

Максимальная стрела провеса может возникнуть в двух случаях (при отсутствии ветра):

1) При гололеде

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru (2.26)

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

2) При высокой температуре

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru (2.27)

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Для выбора наихудшего условия определяем критическую температуру, при которой выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru . Значение критической температуры рассчитывается по формуле:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru , (2.28)

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Поскольку выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru < выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru , то максимальная стрела провеса будет при максимальных температурах и выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru .

Определим длину провода в пролете по формуле:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru , (2.29)

где выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - максимальная стрела провеса при высокой температуре, м.

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Наименьшая стрела провеса определяется в режиме минимальных температур по формуле:

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru (2.30)

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

Строим кривые провисания провода по формуле

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru , (2.31)

где х – принимает значения 0…L/2 м;

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru - принимает значения выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru ;

σ – принимает значение при yнб σ+, при yнм σ .

Результаты расчета приведены в табл. 8.2 и на рис. 8.1.

Таблица 8.2 – Кривые провисания провода

Режим Х, м
fнб (t+1+) 0,06 0,24 0,42 0,67 0, 96 1,5 2,17 2,41
fнм (t-1-) 0,04 0,16 0,29 0,45 0,64 1,44 1,61

выбор типа и числа подвесных изоляторов - student2.ru

 
 
Рис. 8.1. Кривые провисания провода

ВЫБОР ТИПА И ЧИСЛА ПОДВЕСНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

Выбор числа и типа изоляторов определяется классом напряжения воздушной линии, степенью загрязненности атмосферы в районе трассы и расчетной механической растягивающей нагрузкой.

Расчетная механическая нагрузка выбирается по максимальной величине из двух возможных значений:

• максимальная расчетная нагрузка с гололедом и ветром (р7 = 12,9 Н/м);

• нагрузка без ветра и гололеда (р1 = 5,4 Н/м).

Выбираем тип и число изоляторов в условиях обычной атмосферы для воздушной линии с напряжением 110 кВ, имеющей металлические опоры:

• тип изоляторов ПС 70-Д;

• число изоляторов n = 8;

• строительная высота изолятора Hиз = 146 мм;

• разрушающая нагрузка Рразр = 70000 Н;

• масса изолятора mиз =3,56 кг.

Длина гирлянды изоляторов рассчитывается по формуле

λг = n·Hиз×10-3 = 8×146×10-3 = 1,168 м. (8.24)

Определяем нагрузку, действующую на гирлянду изоляторов. Она состоит из веса собственно гирлянды изоляторов Gг и веса провода:

Р1 расч = k1 1×lвес + Gг), (8.25)

где lвес – весовой пролет; lвес = 1,25×l =1,25 × 190 = 237,5 м;

k1– нормативный коэффициент запаса (k1= 5 в режиме без ветра и гололеда; k7 = 2,5 в режиме максимальной расчетной нагрузки с гололедом и ветром).

Рассчитываем вес гирлянды изоляторов:

Gг = n×mиз g = 8 × 3,56 × 9,8= 279,104 кг. (8.26)

Значения расчетных нагрузок:

• в режиме без ветра и гололеда

Р1 расч =k1 1×lвес + Gг) = 5(5,4 × 237,5 + 279,104) = 7808,02 H/м;

• в режиме максимальной расчетной нагрузки с ветром и гололедом

Р7 расч = k7 7×lвес + Gг) = 2,5(12,88 × 237,5 + 279,104) = 8345,26 Н/м.

Определяющей является расчетная нагрузка Р7.

Проверяем по коэффициенту надежности.

γm1 = Рразр1 расч = 70000/7880,02 = 8,9> 1,8. (8.27)

Наши рекомендации