Исследование пропускной способности ВЛ-110 кВ в зависимости от температуры на примере провода марки АС 150\19

Введение 7
Глава 1. Теоретико-методические основы определения пропускной способности воздушной линии (ВЛ) электропередачи 9
1.1 Методика расчета длительно и аварийно допустимого тока ВЛ 9
1.2 Методика расчета длительно и аварийно допустимого тока ВЛ в зависимости от температуры провода 12
1.3 Методика расчета предельного времени существования допустимого и аварийного режима в зависимости от температуры провода 18
1.4 Влияние и выбор расчетных климатических условий при определении пропускной способности ВЛ 21
1.5 Выводы по первой главе 22
Глава 2. Исследование пропускной способности ВЛ-110 кВ в зависимости от температуры на примере провода марки АС 150\19 24
2.1 Расчет длительно и аварийно допустимого тока ВЛ при температуре провода от -20 ?С до 40 ?С 24
2.2 Расчет времени существования допустимого режима 34
2.3 Исследование зависимости сопротивления провода от его температуры 35
2.4 Исследование динамических процессов изменения допустимой токовой нагрузки ВЛ при изменении температуры провода 38
2.5 Выводы по второй главе 42
Глава 3. Разработка мероприятий по оптимизации пропускной способности воздушной линии электропередач 43
3.1 Оснащение ВЛ оптоволоконными устройствами контроля температуры для рационального управления пропускной способностью 43
3.1.1 Система контроля температуры кабельных и воздушных линий, соединительных муфт «ASTRO» 43
3.1.2 Система контроля температурного распределения волоконно-оптическая ВОСК-Т 49
3.2 Внедрение устройств автоматического ограничения перегрузки ВЛ в зависимости от температуры 54
3.2.1 Стандартная автоматика ограничения перегрузки ВЛ 55
3.2.2 Автоматика ограничения перегрузки ВЛ с контролем температуры окружающей среды 55
3.2.3 Автоматика ограничения перегрузки ВЛ с косвенным контролем температуры провода 58
3.2.4 Автоматика ограничения перегрузки ВЛ с непосредственным контролем температуры провода 59
3.2.5 Выводы 60
3.3 экономическая эффективность внедрения системы управления пропускной способностью ВЛ с контролем температуры 61
3.4 Выводы по третьей главе 63
Заключение 65
Список использованных источников 67

Весь текст будет доступен после покупки

Особенности современного развития энергосистем характеризуются большой концентрацией электрической нагрузки и значительным дефицитом генерирующих мощностей на сравнительно небольшой территории в пределах городов-мегаполисов. Ярким примером является Казанский энергорайон. В результате возникшего дефицита генерирующей мощности возрастает нагрузка на системообразующие и распределительные сети, пропускной способности которых зачастую не хватает. При этом, не стоит забывать, что подавляющее большинство данных линий электропередач (ЛЭП) выработало свой нормативный ресурс.
Возникает необходимость в строительстве новых линий электропередач, либо в реконструкции существующих путем замены фазного провода на провод с большим сечением. При строительстве новых объектов электросетевого хозяйства собственники сталкиваются с множеством проблем, одной из которых является необходимость компактного исполнения объектов электрических сетей ввиду высокой стоимости земли в пределах города. Поэтому, при новом строительстве в пределах города Казань, ОАО «Сетевая компания» отдает предпочтение кабельным линиям электропередач (КЛ).
Однако, значительных капиталовложений можно избежать, если рационально управлять пропускной способностью ЛЭП. Основным параметром, определяющим пропускную способность ЛЭП в нормальном и аварийном режиме, является длительно допустимый и, соответственно, аварийно допустимый ток. Данные значения токов зависят от двух основных условий: механическая прочность провода и сохранение габаритов ВЛ до земли. Условия охлаждения, такие как температура окружающего воздуха, скорость и направление ветра, влияют на температуру провода. На сегодняшний день, при расчете длительно допустимого и аварийно допустимого токов температура провода не используется. Расчет ведутся по приближенным формулам.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Теоретико-методические основы определения пропускной способности воздушной линии (ВЛ) электропередачи
1.1 Методика расчета длительно и аварийно допустимого тока ВЛ
Расчет длительно и аварийно допустимого тока для воздушных линий электропередачи выполняется согласно Методике расчета предельных токовых нагрузок по условиям нагрева проводов для действующих линий электропередачи и Стандарта организации ОАО «ФСК ЕЭС» «Методика расчета предельных токовых нагрузок по условиям сохранения механической прочности проводов и допустимых габаритов воздушных линий» [1, 2].
Расчет длительно и аварийно допустимого тока для кабельных линий электропередачи выполняется согласно Методике расчета предельных токовых нагрузок по условиям нагрева проводов для действующих линий электропередачи, Стандарта организации ОАО «ФСК ЕЭС» «Методика расчета предельных токовых нагрузок по условиям сохранения механической прочности проводов и допустимых габаритов воздушных линий» и Стандарта ОАО «ФСК ЕЭС» «Силовые кабельные линии напряжением 110-500 кВ. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования» [3].
Расчет длительно и аварийно допустимого тока для воздушных линий электропередачи
Длительно допустимая температура провода ( ) – температура провода по условиям механической прочности провода, составляющая 70 ?С, согласно ПУЭ.
Аварийно допустимая температура провода ( ) – температура провода, равная меньшему из двух значений:
• по условию механической прочности провода (определяется согласно ГОСТ 839):
- для алюминиевых и сталеалюминевых проводов - 90 ?С;
- для медных проводов - 80 ?С;
• по условию сохранения габаритов ВЛ до земли, препятствий и пересечений, .
Допустимые габариты определяются согласно ПУЭ (глава 2.5). Исключением является выбор нормируемого значения допустимого габарита
между ближайшими проводами (или проводами и тросами) пересекающихся ВЛ. В этом случае допустимый габарит определяется исходя из наименьшего расстояния между проводом и препятствием в виде ВЛ рассчитанного по условию электрического пробоя (наименьшее значение из таблицы 2.5.24 ПУЭ для каждого класса напряжения), влияние фактического расположения препятствия (расстояния от места пересечения до ближайшей опоры) и длины пролета учтено.
В случаях, когда аварийно допустимая температура по условию сохранения габаритов ниже длительно допустимой температуры по условию механической прочности, аварийно допустимый ток необходимо рассчитывать для аварийно допустимой температуры по условию сохранения габаритов.
Расчет предельных токовых нагрузок для ошиновки следует проводить по условиям механической прочности провода, без учета условий сохранения габаритов до земли, используя характеристики провода.
При расчете предельных токовых нагрузок ВЛ, параметры ошиновки, выполненной жесткими шинами, следует принимать и учитывать аналогично параметрам другого оборудования ПС (выключатель, разъединитель, высокочастотный заградитель, трансформатор тока), причем аварийно-допустимый ток жесткой ошиновки может достигать 120 % от номинального значения.
Расчет длительно и аварийно допустимого тока воздушных ЛЭП
В случае, если ВЛ состоит из участков с проводами различной марки или сечения, а также если климатические условия меняются по длине линии, то допустимые токи рассчитываются для каждого участка. При этом, в качестве допустимого тока по ВЛ принимается наименьшее из расчетных значений. Допустимый ток по ВЛ (или ее участку) определяется по формуле:
,
где Iд – допустимый ток (длительно или аварийно допустимый);
- допустимая температура провода (соответственно , );
Pв - мощность отдаваемая проводом в воздух за счет конвективного теплообмена и излучения, Вт;
Pс – мощность солнечного излучения, поглощаемая проводом, Вт;
R20 - сопротивление 1 м провода при температуре 20 ?С, Ом;
- температурный коэффициент сопротивления, 1/?С;
kп - коэффициент, учитывающий поверхностный эффект;
kм - коэффициент, учитывающий магнитные потери в стальном сердечнике.
Сопротивление провода при 20 ?С, R20, определяется в соответствии с ГОСТ 839 (Приложение А), в котором приведены значения сопротивления постоянному току, для переменного тока необходимо учитывать поверхностный эффект и магнитные потери в стальном сердечнике.
Коэффициент, учитывающий поверхностный эффект для постоянного тока и проводов без стального сердечника равен 1,0. Коэффициент, учитывающий поверхностный эффект для переменного тока зависит от конструкции провода и соотношения сечений стального сердечника и алюминиевой части, изменяется в пределах kп = 1,00 1,05 [СНиП 23-01-99 Строительная климатология (с Изменением № 1)]. Коэффициент может быть определен опытным путем. При отсутствии данных необходимо принимать kп = 1,05.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Правила устройства электроустановок. 7-е изд.-М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.
2. РД 34.20.547. Методика расчета предельных токовых нагрузок по условиям нагрева проводов для действующих линий электропередачи (МТ 34-70-037-87). Москва. Союзтезэнерго, 1987. – 37 с.
3. СТО 56947007-29.240.55.143-2013. Методики расчета предельных токовых нагрузок по условиям сохранения механической прочности проводов и допустимых габаритов воздушных линий.
4. СТО 56947007-29.060.20.170-2014. Силовые кабельные линии напряжением 110-500 кВ. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования.
5. СТО 56947007-33.180.10.176-2014. Оптический кабель, встроенный в фазный провод, натяжные и поддерживающие зажимы, муфты для организации ВОЛС-ВЛ на линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Общие технические условия.
6. СТО 59012820.29.240.001-2011. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Условия организации процесса. Условия создания объекта. Нормы и требования (в редакции изменения, введенного в действие приказом ОАО «СО ЕЭС» от 29.07.2014 № 201).
7. ЭКРА.656453.221/220 0108 РЭ. Шкаф линейной противоаварийной автоматики с функцией автоматики ограничения перегруза оборудования с учетом температуры окружающей среды (АОПО по t?) типа ШЭЭ 22Х 0108. Руководство по эксплуатации. – Чебоксары, 2016. – 101 с.
8. ГОСТ Р МЭК 793-1-93. Волокна оптические. Общие технические требования.

Весь текст будет доступен после покупки