Сегодня уже существует набор прикладных программ САПР ВЛ в нашем университете. На кафедре электрических систем ДонНТУ разработаны два варианта УИ САПР ВЛ, которые успешно используются в ученом процессе в течении последних 30 лет : один – при использовании DOS, другой — под операционную систему WINDOWS XP. В 2010 году магистрантами Хворостяненко М.А. и Алагуловой А.В. разработан [1, 2] новый программный комплекс УИ САПР ВЛ с учетом действующих на Украине ПУЭ:2006.
Этот комплекс также используется при изучении магистрами дисциплины «САПР воздушных ЛЕП».
Таким образом, новый вариант УИ САПР ВЛ, оснащенных самонесущими изолированными проводами (СИП), должен быть разработан на основе действующих рекомендаций и соответствующих расчетов.
Обзор исследований по теме в Украине
Сегодня уже существует несколько удачных программных продуктов, которые реализованы в программном обеспечении САПР ВЛ, также их стараются внедрить для использования в проектных организациях.
Обзор исследований по теме в мире
Удачной реализацией САПР ВЛ является программный комплекс разработки EnergyCS line [3] (Россия).
Он предназначен для автоматизации процесса проектирования механической части ВЛ, волокно-оптических кабелей, волокно-оптических линий связи, гибких ошиновок открытых распределительных устройств, гибких токопроводов для российского ПУЭ и СНиП. Данный комплекс содержит ранее полученные расчеты при проектировании объектов, а также базы данных справочной информации о проводах, тросах, опорах ВЛ, изоляторах, климатических районах России.
В программном комплексе встроена реализация экспорта чертежей в графическую систему AutoCAD или MS Word. Но использовать программный комплекс для успешного проектирования ВЛ недостаточно, поскольку он выполняет лишь решение проектных процедур линейной части проекта ВЛ. Для расчета строительно-монтажной части проекта ВЛ необходимо использовать и другие программные комплексы [4].
Самым удачным и наиболее мощным программным комплексом сегодня является САПР ВЛ EnergyCS Line. Основной его функцией является автоматизация проектирования воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Простота и функциональность этой САПР строилась исходя из требования удобства использования проектировщиками линейных групп. Работа с программами основана на интуитивно понятном интерфейсе, к каждому модулю прилагается «Руководством пользователя», все модули САПР ВЛ работают на базе AutoCAD, что делает их более универсальными и простыми в использовании [5].
Диплом № 2035 «Разработка учебно-методического комплекса по предмету ...
... работы: «Разработка учебно-методического комплекса по предмету «Экономика организации». Целью данной исследовательской работы является: анализ теоретико-методических основ и разработка учебно-методического комплекса по ... образования: резко сокращается выпуск научно-методической и дидактической литературы, большая часть учебно-методической литературы не соответствует современным требованиям. ...
Работа САПР ВЛ во многом соответствует последовательности привычных действий проектировщиков. Первоначально выполняются необходимые расчеты механической прочности проводов и тросов, результаты которых являются исходными данными для всех остальных расчетных модулей. Основная идея, которая была заложена при разработке модулей, это возможность полного контроля процесса проектирования проектировщиком, то есть, проектировщик в любой момент может вмешаться в ход работы программы, указав нужное направление развития проектируемого объекта.
Среди основных достоинств, которые были приведены выше, необходимо отметить, что обновление и усовершенствование данного программного комплекса САПР ВЛ EnergyCS Line происходит в виде новых модулей.
Основное содержание работы
Система автоматизированного проектирование ВЛ на базе проводов марки СИП
Система автоматизированного проектирования ВЛ СИП (САПР ВЛ СИП) [6] состоит из технической и документальной систем:
Техническая система содержит линейную и строительно-монтажную подсистемы.
В линейной подсистеме выполняются такие виды расчетов:
- расчет механической прочности ВЛ СИП;
- расстановка опор по продольному профилю трассы ВЛ СИП;
- расчет пересечений с инженерными сооружениями, искусственными преградами ВЛ СИП.
В строительно-монтажной подсистеме выполняются следующие процедуры:
- расчет нагрузок и выбор фундаментов опор ВЛ СИП [9];
- выбор фундаментов или типичных креплений опор ВЛ СИП;
- расчет и выбор устройств, которые заземляют опоры ВЛ СИП;
- определяются монтажные стрелы провеса проводов ВЛ СИП.
Документальная система состоит из девяти единиц, каждая из которых выходит из отдельного расчета технической системы, или собственный документа и содержит следующие отчеты:
- журнал расстановки опор ВЛ СИП;
- ведомость пересечений ВЛ СИП;
- чертеж продольного профиля трассы ВЛ СИП;
- чертеж пересечений ВЛ СИП;
- ведомость опор и фундаментов ВЛ СИП;
- ведомость устройств, которые заземляют опоры ВЛ СИП;
- ведомость гасителей вибрации;
- ведомость гирлянд изоляторов;
— — монтажная таблица.
Самонесущий изолированный провод с изоляцией из сшитого полиэтилена, как основа конструкции ВЛ 35 кВ
Неоднократно вопрос о применении проводов марки СИП-3 был рассмотрен [7], на основании можно сделать ряд следующих выводов.
Опора линии электропередачи
... УС110-3 — металлическая анкерно-угловая одноцепная специальная (с горизонтальным расположением проводов) опора; УС110-5 — металлическая анкерно-угловая одноцепная специальная (для городской застройки ... 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 ...
Решение «о применения защищенных проводов при прохождении ВЛ 10 и 35 кВ по лесным массивам, садам, парковым зонам в населенной местности и в стесненных условиях» действительно можно назвать ключом открывающим возможность строительства недорогих, компактных ВЛ 35 кВ. Сегодня ВЛ 35 кВ строятся в габаритах ВЛ 110 кВ, а разрешая применение в этом классе напряжения ВЛ с защищенными изоляцией проводами открывает возможность их строительства в габаритах ВЛ 10 кВ!
Защищенные изоляцией провода не боятся схлёстываний в пролетах (по аналогии с проводами СИП-3).
Поэтому появляется возможность значительного сокращения межфазного интервала и соответственно возможность перейти на опорную схему изоляции вместо подвесной, что сразу позволяет уменьшить высоту стойки ВЛ 35 до габаритов стойки ВЛ 10 кВ.
При этом появляется возможность передать минимум в 2,5 раза большую мощность при одновременном сокращении потерь.
Уже этим все сказано об их технико-экономическом обосновании, но если подробнее, то речь идет вот о чем.
Экономический эффект от использования защищенных изоляцией проводов будет достигнут за счет:
- Возможности передачи мощности в 2,5-3 раза большей по ВЛ с традиционными габаритами ВЛ 10 кВ;
- Значительного уменьшения габаритов линии. Уменьшение ширины просеки, требуемой площади землеотводов;
- Значительного снижения стоимости стоек, их фундаментов и металлоконструкций опор;
- Снижения стоимости изоляции при использовании новых опорных линейных полимерных изоляторов вместо промежуточной подвески на базе подвесных изоляторов;
- Снижения стоимости монтажных работ;
- Уменьшения эксплуатационных издержек.
Провода для ВЛ 35 кВ
Провод СИП-3 [8] предназначен для передачи электроэнергии в воздушных линиях электропередачи и ответвлений к вводам в жилые дома и хозяйственные постройки.
Контструкция провода СИП-3:
1. Токопроводящая жила — скручена из круглых проволок из алюминиевого сплава, уплотненная, имеет круглую форму. Число проволок в токопроводящей жиле, ее наружный диаметр и электрическое сопротивление указаны в таблицах ниже;
2. Изоляция — впрессована из светостабилизированного сшитого полиэтилена черного цвета. Номинальная толщина изоляции защищенных проводов на наминальное напряжение 10-20 кВ — 2,3 мм, на номинальное напряжение 35 кВ — 3,5 мм. Нижнее предельное отклонение от номинальной толщины изоляции — (0,1 + 0,1 х бн] мм, где бн — номинальная толщина изоляции. Верхнее предельное отклонение не нормируется.
Технические характеристики провода СИП-3:
- Рабочее напряжение (переменного тока частотой 50 Гц): до 20кВ;
- Температура окружающей среды при эксплуатации: от -50°С до +50°С;
- Провода могут быть проложены без предварительного подогрева при температуре: не ниже -20°С.
Допустимая температура нагрева токопроводящих жил проводов:
- Нормальный режим: 90°С;
- Режим перегрузки (до 8 часов в сутки): 130°С;
- Короткое замыкание с протеканием тока КЗ до 5 секунд: 250°С;
- Срок службы провода — не менее 40 лет.
Преимущества провода СИП-3:
- Высокая надёжность, как следствие: обеспечивается бесперебойность (в проводах СИП-3 не возникает короткое замыкание из-за схлёстывания фазных проводников, случайных перекрытий и т.п.);
- Достаточно быстрый ремонт при возникновении неисправностей (аварий), как следствие: снижение эксплуатационных затрат;
- Уменьшение ширины просеки при строительстве;
- Провода СИП-3 не покрываются снегом или льдом в зимнее время эксплуатации;
- Провода СИП-3 способствуют снижению энергетических потерь в используемых линиях передач;
- Провод СИП 3 дает значительное уменьшение габаритных характеристик подвески, что обеспечивает экономию материала для опор;
— — Уменьшение расходов на эксплуатацию провода в результате отсутствия необходимости постоянной расчистки трасс и уменьшения количества аварийных работ.
|
Сечение жилы, мм2 |
Допустимый ток нагрузки, А, не более |
|
|
20 кВ |
35 кВ |
|
|
СИП-3 1х25 |
160 |
175 |
|
СИП-3 1х35 |
200 |
220 |
|
СИП-3 1х50 |
245 |
270 |
|
СИП-3 1х70 |
310 |
340 |
|
СИП-3 1х95 |
370 |
400 |
|
СИП-3 1х120 |
430 |
460 |
|
СИП-3 1х150 |
560 |
580 |
|
СИП-3 1х185 |
600 |
620 |
|
СИП-3 1х240 |
785 |
800 |
|
Сечение жилы, мм2 |
Максимальный наружный диаметр провода, мм |
Масса 1 км провода, кг |
||
|
20 кВ |
35 кВ |
20 кВ |
35 кВ |
|
|
СИП-3 1х25 |
10,7 |
13,1 |
128 |
173 |
|
СИП-3 1х35 |
11,7 |
14,1 |
162 |
211 |
|
СИП-3 1х50 |
13,0 |
15,4 |
212 |
265 |
|
СИП-3 1х70 |
14,6 |
17,0 |
277 |
337 |
|
СИП-3 1х95 |
16,3 |
18,7 |
357 |
423 |
|
СИП-3 1х120 |
17,7 |
20,1 |
435 |
506 |
|
СИП-3 1х150 |
19,1 |
21,5 |
526 |
603 |
|
СИП-3 1х185 |
20,8 |
23,2 |
633 |
715 |
|
СИП-3 1х240 |
23,1 |
25,5 |
798 |
889 |
Заключение
Важной частью магистерской работы является создание УИ САПР ВЛ СИП которая позволяет использовать новые виды проводов для проектирования ВЛ. Таким образом механический расчет для СИП повторяется [9], только с некоторыми уточнениями габаритов, так как СИП имеют собственную изоляцию из сшитого полиэтилена, что и приводит к уменьшению габаритов ВЛ. В результате проектируемые ВЛ 35 кВ возможно построить в габаритах ВЛ 10 кВ (габаритах традиционных ВЛ) [10].
Результатами проектирования с учетом уточнений и применения СИП получим более дешевую и экономически выгодную ВЛ, так как СИП имеет ряд преимуществ перед традиционными проводами.
При написании данного реферата магистерская работа не завершена. Окончательный вариант работы можно получить у автора или научного руководителя после декабря 2011 года.
1. Хворостяненко М.А. — «Разработка и исследование программного обеспечения подсистемы относительно линейной части УД САПР воздушных ЛЭП напряжением 35-750 кВ».
2. Алагулова А.В. — «Усовершенствование информационного и математического обеспечения УИ САПР воздушных ЛЭП напряжением 35-750кВ».
3.Ильичев Н.Б. Расчет и проектирование ВЛ, ОРУ и ВОЛС в среде EnergyCS Line/ Н.Б. Ильичев//М.,2007 — С. 12–16.
4.Журнал CADmaster [Электронный ресурс] — Режим доступа: ссылка, http://www.cadmaster.ru .
5. Ильичев Н.Б. — Программный комплекс «EnergyCS Line» V 3.5 . Руководство пользователя./ Н.Б. Ильичев//Иваново, 2007 — 79 с.
6. Куров М.И. — «РОЗРОБКА УЧБОВО-ДОСЛІДНОЇ СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ПОВІТРЯНИХ ЛЕП З САМОНЕСУЧИМИ ІЗОЛЬОВАНИМИ ПРОВОДАМИ» студенческая конференция «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА» ДонНТУ, 2011 год.
7. Деев А.В. — «Компактные ВЛЗ 35 кВ» материалы третьей Российской с международным участием научно практической конференции.
8. Официальный сайт производителя проводов СИП [Электронный ресурс] — Режим доступа: ссылка, .
9.Правила улаштування електроустановок. Глава 2.4, глава 2.5 із зміною №1. — К.: ГРІФРЕ, 2006. — 126с
10. Електроний журнал [Электронный ресурс] — Режим доступа: ссылка, http://www.sapr.ru .
