Расчет воздушной линии электропередач

метки: Энергоснабжение, Воздушный, Провод, Температура, Нагрузка, Расчет, Ветер, Гололед

1 Выбор сечения по экономической плотности тока

и допустимому нагреву

Для выбора проводов по экономической плотности тока используют формулу:

Fэ = Iмакс / jэ, (1.1)

где Fэ – экономическая площадь сечения проводов, мм2; Iмакс – максимальный ток участка, А; jэ – экономическая плотность тока, А/мм2.

Максимальный ток участка определяют по формуле:

Iмакс = Sном /Uф, (1.2)

Экономическую плотность тока определяют по таблице в зависимости от времени использования максимальной мощности Tмакс.

Так как по условию Tмакс = 3600 ч., то экономическая плотность тока будет равна jэ = 1,1.

Рассчитаем максимальный ток. Для этого, в формулу (1.2) подставим значения Sном и Uф:

Iмакс = = 50,13 А.

Имея максимальный ток, можем рассчитать экономическое сечение провода:

Fэ = 50,13/1,1 = 45,57 мм2.

Исходя из полученного сечения, выбираем провод марки АС 50/8.

Технические и физико-механические характеристики провода, необходимые в дельнейших расчетах:

• площадь сечения всего провода, мм2 – 50;
• диаметр провода, мм – 9,6;
• максимальный длительный ток, А:
• вне помещения – 210;
• внутри помещения – 165;
• сопротивление постоянному току при 20°С, Ом/км – 0,5951;
• удельное активное сопротивление при 20°С, Ом/км – 0,619;
• допустимое напряжение, кгс/мм2:
• при наибольшей нагрузке sг= 10,5;
• при низшей температуре s- = 9,52;
• при среднегодовой температуре sэ = 6,25;
• модуль упругости Е, кгс/мм2 – 8250;
• температурный коэффициент линейного удлинения a,1/град –
• масса 1 км провода, кг – 195.

Imax> Imax расч.;

• Imax = 210 A > 50,13 A.

Так как максимальный длительный ток провода больше расчетного тока, то сечение провода марки АС 50/8, подходит по допустимому нагреву.

2 Электрический расчет ВЛЭП

При электрическом расчете ВЛЭП необходимо учитывать, что провода воздушных и кабельных линий напряжением 35 кВ обладают не только активным, но и индуктивным сопротивлением. Для них характерна последовательная схема замещения, представленная на рисунке 1:

Рисунок 1 – Схема замещения линии электропередач

Активное сопротивление определяется по формуле:

• rл=rо∙l; (2.1)

rл=0,619∙45=27,859Ом;

• где rо – удельное сопротивление Ом/км при t° провода + 20°С, l – длина линии, км.

Реактивное сопротивление линии:

Расчет и проектирование отпаечной тяговой подстанции постоянного тока

... тяговая подстанция получает питание по двум радиальным линиям электропередачи 110 или 220 кВ от другой подстанции. В данном курсовом проекте необходимо рассчитать отпаечную тяговую подстанцию постоянного тока. Для питания тяговых потребителей на данной подстанции ...

• Xл = X0l ; (2.2)

Xл =0,5951∙45=26,7795 Ом.

где X0 — удельное реактивное сопротивление Ом/км.

3 Механический расчет проводов ВЛЭП

3.1 Единичные (погонные) нагрузки

Метод расчета по предельным состояниям заключается в том, что расчет ведется не по эксплуатационному, а предельному состоянию, при достижении которого уже невозможна эксплуатация сооружения. Особенностью этого метода является введение взамен одного общего коэффициента запаса нескольких, учитывающих перегрузки, неоднородности материала и условия работы сооружения. Эти коэффициенты определяются статистическими методами по данным экспериментов с натурными изделиями.

Единичная нагрузка от веса провода определяется по формуле:

• p1 = m; (3.1)

p1 =195∙

где m – масса 1 км провода (кг).

Единичная нагрузка от веса гололеда на проводе определяется по формуле:

p (3.2)

0.9∙3.14∙10(9.6+10) =

где d – диаметр провода (мм); с – толщина стенки гололеда (мм); g0 – плотность гололеда (кг/дм3); g0 = 0.9 кг/дм3.

Единичная нагрузка от веса провода с гололедом определяется по формуле:

; (3.3)

1.043+0.195=

Ветровое давление на поверхность с площадью F в килограмм — силах определяется по формуле:

P = rV2CхFsinφ , (3.4)

где СХ – аэродинамический коэффициент (или коэффициент лобового сопротивления), зависящий от плотности воздуха r, от скорости ветра V , от формы, протяженности и шероховатости обдуваемой поверхности; φ – угол между направлением ветра и обдуваемой поверхностью.

При нормальном барометрическом давлении и температуре воздуха +15°С коэффициент r = 1/8; при этом значении rV2 = V2/16 = q. Величина q = V2/16, называемая скоростным напором, принимается в расчетах ветрового давления на элементы воздушных линий без поправок на изменения плотности воздуха. Таким образом, формула приводится к виду:

P = CxqFsinφ. (3.5)

При вычислении ветровых нагрузок на провода и тросы в эту формулу вводится коэффициент a, учитывающий неравномерность давления ветра по пролету :

P = aCxqFsin2φ. (3.6)

Чтобы получить единичную нагрузку в килограмм-силах на метр при ветре направленном перпендикулярно оси провода, диаметр которого выражен в миллиметрах, следует подставить значения: F = d*10-3.

Таким образом, единичная ветровая нагрузка на провод без гололеда определяется по формуле:

• p4= a; (3.7)

p4 =19.2∙∙∙10∙26.7795∙9.6=

а на провод с гололедом –

p5a; (3.8)

p519.2∙∙∙10∙26.7795∙29.6=

Единичная ветровая нагрузка p4 на провод без гололеда определяется при наибольшей скорости ветра, которой соответствуют нормативные скоростные напоры q. Скорости ветра, установленные на основании наблюдений, умножаются на поправочный коэффициент a = 0,75 + 5/V, где V – скорость ветра, м/с.

Результирующие единичные нагрузки от веса провода (с гололедом и без гололеда), действующего вертикально, и горизонтального ветрового давления складываются геометрически и определяются по формулам:

при отсутствии гололеда:

; (3.9)

=

при наличии гололеда

Реферат роза ветров

... одна от другой прежде всего своей температурой, влажностью, запыленностью, характером облачности. Свойства воздушных масс определяются особенностями того района, где они ... ветра; Изучить влияние местности на типы ветров; Изучить климатические особенности ХМАО и определить его местные ветра. Объект исследования: ветер как климатообразующий фактор. Предмет исследования: местные ветра и их режим. ...

; (3.10)

= .

3.2 Удельные нагрузки

В расчетах проводов удобнее пользоваться не единичными, а удельными, или приведенными, нагрузками. Эти нагрузки в кгс/(м*мм2) получают путем деления соответствующих единичных нагрузок на сечение провода F и обозначаются греческой буквой g с соответствующими индексами:

g (3.11)

g

g (3.12)

g

g (3.13)

g

(3.14)

g

g (3.15)

g

(3.16)

g

(3.17)

g

3.3 Критические пролеты

При расчете ВЛ на механическую прочность в нормальном режиме следует принимать следующие сочетания климатических условий:

1. высшая температура tmax, ветер и гололед отсутствуют;
2. провода и тросы покрыты гололедом, температура минус 5°С, ветер

отсутствует;

3. низшая температура tmin, ветер и гололед отсутствуют;
4. среднегодовая температура tэ, ветер и гололед отсутствуют;
5. наибольший нормативный скоростной напор ветра, температура минус

5°С, гололед отсутствует;

6. провода и тросы покрыты гололедом, температура минус 5°С, скоростной

напор ветра 0.25qmax, но не меньше чем 14 кг/м2, при толщине стенки гололеда 15 мм и больше.

Определение напряжения в проводах при изменении атмосферных условий производится с помощью уравнения состояния провода, имеющего следующий вид:

s. (3.18)

Напряжения в проводах и тросах ВЛ не должны превышать допускаемых значений

а) режим наибольшей внешней нагрузки, имеющий место при климатических условиях 5 и 6. Параметры этого режима (погонную нагрузку, температуру и напряжение в проводе) обозначим соответственно через gг, tг,

sг;

• б) режим низшей температуры при отсутствии внешних нагрузок, имеющий место при условиях 3. Параметры этого режима обозначим через g1, t-, s-;

• в) режим среднегодовой температуры при отсутствии внешних нагрузок (климатические условия 4).

Параметры этого режима обозначим через g1, tэ, sэ.

Уравнение состояния провода (3.15) позволяет определить следующие 3 критических пролета.

Первый критический пролет l1kпредставляет собой пролет такой длины, для которой напряжение провода в режиме среднегодовой температуры равно допускаемомуsэ, в режиме низшей температуры – допускаемомуs.

Подставляя в уравнение 3.15 параметры соответствующих режимов, величинуl1kможно выразить в виде:

(3.19)

l1K=187,011 м.

Второй критический пролет l2k имеет место в том случае, когда в режиме максимальных внешних нагрузок напряжение в проводе равно допускаемому sг, а в режиме низшей температуре – допускаемому s. Величина l2kопределяется соотношением:

(3.20)

l2K=33,118 м.

Третий критический пролетl3k имеет место в том случае, когда напряжение в режиме максимальных внешних нагрузок равно допускаемомуsг, а в режиме среднегодовой температуры – допускаемому sэ:

; (3.21)

l3K=23,874 м.

Для случая l1k>l2k>l3k;l>l2k исходным режимом является режим наибольшей нагрузки, что соответствует сочетанию расчетным климатическим условиям 6.

Опора линии электропередачи

... промежуточные опоры воспринимают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные — от веса проводов, изоляторов и собственного веса опоры. Промежуточные угловые опоры ... опор ЛЭП — центральный, уральский и сибирский. 2. Классификация опор 2.1. По назначению Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках трассы ВЛ, предназначены только для поддержания проводов ...

Для этого режима полагаем:

s6=sг=10.5 кг/мм2

3.4 Напряжения на проводе и стрелы провеса при всех сочетаниях климатических условий

Температура t=tmax, ветер и гололёд отсутствуют:

;

Провод покрыт гололёдом, t= -5°С, ветра нет:

;

Низшая температура t=tmin, ветер и гололёд отсутствуют:

Среднегодовая температура t=tэ, ветер и гололёд отсутствуют:

Наибольший нормативный напор ветра, t=-5°C, гололёд отсутствует:

Провода и тросы покрыты гололедом, t=-5°C, скоростной напор ветра 0,25qmax.:

4 Выбор элементов ВЛЭП

Воздушная линия состоит из трех основных элементов: проводов,опор иизоляторов.

4.1 Выбор опор

Промежуточная опора:

• шифр опоры П35-1;
• тип опоры Анкерная;
• цепность Одноцепная;
• район по гололеду III-IV;
• марка проводов АС 50/8 -АС 240/32;
• база опоры, мм 1800;
• масса опоры, кг 1558 кг;
• высота до низа траверсы 15 м.

Рисунок 2 – Промежуточная опора П35-1

Анкерная опора:

• шифр опоры У35-1+5;
• тип опоры Промежуточная;
• цепность Одноцепная;
• район по гололеду I-IV;
• марка проводов АС 50/8 -АС 240/32;
• база опоры, мм 4200;
• масса опоры, кг 4727 кг;
• высота до низа траверсы 15 м.

Рисунок 3 – Анкерная опора У35-1+5

4.2 Выбор изоляторов

Подвесные изоляторы собираются в гирлянды, которые бывают поддерживающими и натяжными. Первые монтируют на промежуточных опорах, вторые – на анкерных.

Выбираем изолятор типа ПС-70Е:

• разрушающая нагрузка – 70 кН;
• длина пути утечки–lэф = 303мм;
• строительная длина, lстр= 146 мм;
• гарантированная электромеханическая нагрузка не менее 7000 Н;
• пробивное напряжение, кВ – 100;
• коэффициент эффективности использования пути утечки k=1;
• число изоляторов в гирлянде – 3(+1) шт.

4.3 Выбор грозозащитного троса

На воздушных линиях 35 кВ, в качестве грозозащитного троса, применяют канаты марки С50.