Порядок виконання лабораторної роботи

Завдання до лабораторної роботи

Номер варіанта завдання відповідає номеру, під яким студент записаний у журналі академічної групи. Відповідно до даного номера за таблицею вибирають параметри повітряної лінії електропередачі.

Для повітряної лінії електропередачі з горизонтальним розташуванням проводів відповідно до обраного варіанту виконайте наступні розрахунки.

1. Визначити параметри схеми заміщення повітряної лінії електропередачі.

2. Визначити, як зміниться повний опір лінії, якщо:

- проводи розташувати у вершинах рівностороннього трикутника;

- лінію замінити лінією постійного струму.

3. Визначити, як зміняться погонні індуктивні опори й ємнісна провідність лінії, якщо в кожній фазі існуючий провід замінити на два проводи з відстанню між ними, що зазначена у варіантах завдань до лабораторної роботи.

4. Визначити:

- зміну активного опору цієї лінії протягом року (Т_min=-25 ⁰C, Т_max=+35 ⁰C);

- втрати потужності на корону при гарній і поганій погоді;

- реактивну потужність, що генерується лінією.

5. Повітряна лінія електропередачі при температурі –5 ⁰С покрилася ожеледдю. Визначити, який струм необхідно пропустити по проводу, щоб скинути ожеледь при температурі проводу +70⁰С.

6. При температурі навколишнього середовища +25 ⁰С і температурі проводу +70 ⁰С повітряна лінія електропередачі допускає протікання струму, значення якого наведені в Додатку 2. Визначити допустиме навантаження лінії при температурі +35 ⁰С та допустимий струм для мідного проводу такого ж перетину і за тих самих умов.

7. Визначить напругу наприкінці лінії, коли вона живить навантаження потужність якої приведена в варіантах завдань до лабораторної роботи.

Порядок виконання лабораторної роботи

1.Визначимо параметри схеми заміщення для лінії електропередачі, яка має характеристики згідно варіанту завдання до лабораторної роботи.

4 варіант

Напруга, кВ	Марка проводу	Відстань між проводами, м	Довжина лінії, км	Параметри ПЛ з розщепленою фазою	Потужність навантаження кВА
Марка проводу	Відстань між проводами, мм
	АС-95	1,8		АС-50		9100+j7300

Схему заміщення ПЛ електропередачі 110 кВ і вище, як правило, подають у вигляді

Спочатку визначимо погонний активний опір лінії:

, (1)

де – питомий опір (для алюмінію = 31,5 ),

– питома провідність (для алюмінію = 31,7 ),

F – площа перерізу проводу, мм .

Тоді можна знайти активний опір лінії:

(2)

Для визначення погонного індуктивного опору лінії використовуємо формулу

, (3)

де r_п – радіус проводу, см;

D_ср – середньогеометрична відстань між провідниками

(4)

D₁₂, D₂₃, D₃₁ – відстань між відповідними фазними проводами лінії.

Радіус проводу знаходимо з таблиці Додатку 2: (r_п , мм).

Тоді індуктивний опір лінії буде рівний:

Х = х × l . (Ом)

Розрахунок погонної активної провідності проводимо за формулою

, (5)

де – втрати на корону:

, (6)

– коефіцієнт, що враховує барометричний тиск і температуру (при );

– критична фазна напруга:

, (7)

де – коефіцієнт, що враховує стан поверхні проводу (для багатодротових проводів );

– коефіцієнт, що враховує стан погоди: при сухій погоді , при поганій погоді (туман, дощ, іній, сніжний буран) .

Ці формули справедливі в тому випадку, коли проводи ПЛ знаходяться у вершинах рівностороннього трикутника. Якщо проводи розташовані в одній площині, то корона на середньому проводі з'являється при фазній напрузі на 4% меншому критичного значення напруги, а на крайніх проводах - на 6% більшому критичного значення напруги.

Далі визначаємо критичну фазну напругу при сухій погоді.

При горизонтальному розташуванні проводів значення критичної напруги на середньому проводі буде складати

,

а на крайніх проводах .

За отриманими результатами визначити, чи є значення менше чи більше критичної напруги, і чи буде виникати корона на всій довжині лінії.

Далі визначаємо критичну фазну напругу при поганій погоді і на середньому проводі U_кр2, (кВ) і за отриманими результатами визначаємо, чи буде виникати корона на лінії при цій погоді.

Наступний крок – це визначення втрат потужності на корону відповідно при сухій і поганій погоді.

При сухій погоді:

При вологій погоді

Визначаємо погонну ємнісну провідність лінії за формулою:

(8)

Визначаємо реактивну провідність лінії:

(9)

Таким чином, схему заміщення даної лінії можна подати у такому вигляді

Для визначення реактивної потужності, що генерується лінією, використовуємо формулу:

(10)

2.Далі необхідно розглянути, як зміниться повний опір лінії, якщо:

1) проводи розташувати у вершинах рівностороннього трикутника;

2) лінію замінити лінією постійного струму.

Повний погонний опір лінії знаходимо за наступною формулою:

(11)

1) Якщо проводи розташувати у вершинах рівностороннього трикутни­ка, то

У цьому випадку визначаємо погонний індуктивний опір лінії х_Т із врахуванням заданої відстані між провідниками та повний погонний опір лінії z_Т:

Знаходимо погонний індуктивний опір лінії:

Знаходимо повний погонний опір лінії:

Таким чином, повний опір лінії при розташуванні проводів у вершинах рівностороннього трикутника зменшиться на:

2) При живленні лінії постійним струмом її повний погонний опір буде дорівнювати активному погонному опору z_Л =0,545 .Тому активний погонний опір лінії постійного струму буде менше повного погонного опору лінії змінного струму в = раз.

3.Розглянемо, як зміняться погонні індуктивні опори й ємнісна провідність лінії, якщо в кожній фазі існуючий провід замінити на два проводи 2хАС-50 з відстанню між ними =35 мм, що зазначено в завданні.

Погонний індуктивний опір проводу ПЛ із розщепленою фазою визначаємо за формулою:

(12)

де R_е – еквівалентний радіус:

(13)

n – кількість проводів в одній фазі.

Визначаємо погонний індуктивний опір проводу ПЛ із розщепленою фазою:

Погонну ємнісну провідність ПЛ із розщепленою фазою визначаємо за формулою:

(14)

Таким чином, при розщепленні фази на два проводи погонний індуктивний опір складе = , тобто зменшиться на отримані 29,08 %, а погонна ємнісна провідність відповідно дорівнюватиме = , тобто збільшиться на отримані 28,37 %.

4.Далі необхідно визначити, як буде змінюватися активний опір лінії протягом року, коли навколишня температура змінюється від –25⁰С до + 35⁰С.

Відповідно до виразів (1) і (2) ми вже визначили активний опір лінії при температурі 20 ⁰С.

Опір лінії при температурах, відмінних від 20 ⁰С, визначаємо за формулою:

R_t = R [1 + 0,004 (t - 20)] (15)

Відповідно визначаємо опір при температурі -25 ⁰С і +35 ⁰С, а також, на скільки зменшиться активний опір при від’ємній температурі та збільшиться при додатній температурі (у %).

Згідно з (1) і (2) при t = 20 ⁰С, R = 19,8 (Ом)

На основі розрахунків видно, що при температурі -25 ⁰С опір ЛЕП зменшився в 17,86 %, а при температурі +35 ⁰С збільшився в 6 %.

5.Далі необхідно визначити величину струму, який потрібно пропустити по проводу, щоб скинути ожеледь при температурі проводу +70⁰С.

Спочатку визначимо гранично допустимий струм для даної марки проводу. При заданій гранично допустимій температурі провідника, а вона для неізольованих проводів, прокладених поза приміщеннями, відповідно до нормативних документів складає +70 ⁰С. Довгостроково допустимий струм можна знайти за формулою:

(16)

де k – коефіцієнт тепловіддачі;

F – поверхня охолодження провідника;

R – опір провідника.

На практиці допустимі значення струмів, як правило, визначають за таблицями, наведеними у "Правилах улаштування електроустановок". Використовуємо для визначення допустимого значення струму для проводу відповідно до варіанту завдання дані, наведені в таблиці Додатку 2 (при температурі провідника +70 ⁰С і температурі навколишнього середовища +25 ⁰С).

Для проводу АС-95

У тому випадку, якщо температура навколишнього середовища відрізняється від +25 ⁰С, то допустимий струм можна визначити за формулою:

, (17)

де t_доп – припустима температура провідника за ДСТУ;

t_o і t'_o – розрахункова і фактична температури навколишнього середовища.

6.Далі визначаємо допустиме навантаження лінії при температурі +35 ⁰С і допустимий струм для мідного проводу такого ж перерізу і за тих самих умов.

При температурі навколишнього середовища +25⁰С і температурі проводу +70⁰С повітряна лінія електропередачі допускає протікання струму, значення якого беремо з таблиці Додатку 2. У тому випадку, якщо температура навколишнього середовища відрізняється від +25⁰С, то допустимий струм можна визначити за формулою (17).

Визначаємо допустимий струм для мідного проводу такого ж перерізу і за тих самих умов. Для цього скористаємося формулою

(18)

де γ_м, γ_а - відповідно питома провідність (м/(Ом×мм²)) мідного й алюмінієвого проводів.

7.Наступний крок – це визначення напруги наприкінці лінії, коли вона живить навантаження, параметри якого наведені в варіантах завдань.

Слід розрізняти втрату напруги DU і падіння напруги.

Втратою напруги називається алгебраїчна різниця між величинами напруг (фазних чи лінійних) на початку (U₁) і наприкінці (U₂) лінії:

. (19)

Падінням напруги називається геометрична різниця між зазначеними величинами, причому при його розрахунку враховується не тільки різниця напруг, але і кут зміщення фаз між ними. Таким чином, падіння напруги можна представити поздовжньою і поперечною складовими.

Поздовжня складова (вона ж приймається рівною втраті напруги в проводах лінії) визначається формулами:

(20)

а поперечна складова – формулами:

(21)

Напруги на початку і наприкінці лінії зв'язані з поздовжньою і поперечною складовими падіння напруги в лінії наступними співвідношеннями:

(22)

Можна також використовувати більш прості формули, що мають прийнятну для інженерних розрахунків похибку:

(23)

Дальше для заданого проводу із відомими вже погонними опорами (r і х), визначаємо поздовжню і поперечну складову падіння напруги та напругу наприкінці лінії.

Поздовжня складова падіння напруги

Поперечна складова падіння напруги

Напруга наприкінці лінії

Контрольні питання

1. Які засоби використовуються для підвищення надійності роботи ліній електропередач і зниження непродуктивних втрат електроенергії при її передачі?

2. Що являє собою схема заміщення повітряних ліній електропередачі, її основні елементи та призначення?

3. Що представляє собою активний і індуктивний опір лінії, активна провідність? Як їх визначають?

4. Що таке критична фазна напруга? В яких випадках вона визначається?

5. Дайте визначення терміну «корона». Коли і при яких умовах виникає явище корони, як визначають втрати на корону?

6. Що таке реактивна провідність і реактивна потужність? Коли виникають в енергоустановках?

7. Як зміняться індуктивні опори й ємнісна провідність лінії, якщо в кожній фазі існуючий провід замінити на два проводи з зазначеною відстанню між ними?

8. Що таке розщеплена фаза і коли та для чого вона застосовується в лініях електропередачі?

9. Як впливає температура на активний опір лінії і чому?

10. Як визначають визначимо гранично допустимий струм для даної марки проводу?

11. Яка різниця між падінням і втратою напруги?

12. Яка різниця між поперечною і поздовжньою складовою падіння напруги?