Выбор основных параметров и анализ режимов системы электропередачи

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе проводится расчет параметров и технико экономических показателей протяженной линии электропередачи. Главной особенности таких линий является то, что это линии с равномерно распределенными параметрами

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Основная исходная информация содержится в задании по курсовой работе. Рассчитаем данные необходимые для выполнения проекта:

o Номинальное напряжение линии электропередачи (ЛЭП) ;

o Протяженность ЛЭП ;

o Передаваемая мощность в максимальном режиме , принимаем

, где

натуральная мощность ЛЭП, МВт.

Согласно /1, табл. 4.3/, принимаем для напряжения 500 кВ тогда

o Передаваемая мощность в минимальном режиме , принимаем

o Число часов использования максимальной нагрузки , где

o Нагрузка где

Расчетное значение не удовлетворяет условию , поэтому принимаем минимальное значение для дальнейших расчетов

o Стоимость передачи 1 кВтч электроэнергии по ЛЭП

Согласно /2, стр. 186/, =0,03 руб/кВтч, что сильно занижено, поэтому стоимость передачи необходимо увеличить в 1,5 раза.

o Согласно /1, с. 292 табл. 7.12/, для каждого рассматриваемого сечения выбираем наибольший допустимый рабочий ток проводника, обусловленный его нагреванием , для ВЛ с расщепленными проводами значение увеличивается в соответствии с количеством проводов в фазе.

o Стоимость проводникового материала, принимаем согласно /1, табл. 9.8 стр. 329/, для железобетонных опор, II район по гололеду.

3. ВЫБОР КОНСТРУКЦИЙ И ТИПОВ ПРОВОДОВ

При проектировании ЛЭП напряжением 330 1150 кВ широкое применение получили алюминиевые провода со стальным сердечником. Наиболее распространенные сведем в табл. 3.1, руководствуясь /1, табл. 7.6/.

Таблица 3.1 Типы проводников ВЛ 330-1150 кВ со сталеалюминиевыми проводами

Типы применяемых сечений, мм2	Номинальное напряжение
	330 кВ	500 кВ	750 кВ	1150 кВ
	2?240/32 2?300/39 2?400/51 2?500/64	3?300/66 3?330/43 3?400/51 3?500/64	5?240/56 5?300/66 5?400/51 4?400/93 4?500/64	11?240/39 8?300/48 8?330/43

Для напряжения 500 кВ для дальнейших расчетов примем 4 типа проводников: 3?300/66, 3?330/43, 3?400/51, 3?500/64. Проверим их по длительно допустимому току нагрева, т. е. расчетный ток должен быть меньше наибольшего допустимого рабочего тока проводника, обусловленного его нагреванием

(3.1)

где расчетная токовая нагрузка линии для проверки проводов по нагреву (в качестве такового принимается средняя токовая нагрузка за полчаса).

Согласно /1, стр. 157/, ток можно определить из соотношения

(3.2)

где ? ток линии на пятый год ее эксплуатации в нормальном эксплуатационном режиме, для распределительных линий по нагрузке линии, определяемой расчетом потокораспределения при прохождении максимума нагрузки энергосистемы;

? коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам эксплуатации линии, т. к. нагрузка неизменна принимаем;

? коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузки линии TМ и коэффициент ее попадания в максимум энергосистемы, Принимаем .

Проверим провода по соотношению (3.1).

Для сечения 3?300/66 что удовлетворяет условию (3.1). Выбранное сечение, при заданной передаваемой мощности по линии, можно применять.

Оставшиеся проводники рассчитываем аналогично, результаты расчетов представим в виде табл. 3. 2.

Таблица 3.2 Результаты проверки проводников по длительно допустимому току нагрева

Сечение проводника, мм2	Допустимый ток для одного провода, кА	Допустимый ток для трех фазных проводников, кА	Расчетный ток, кА	Вывод
3?300/66	0,680	2,040	1,53	Удовлетворяет
3?330/43	0,730	2,190	1,53	Удовлетворяет
3?400/51	0,825	2,475	1,53	Удовлетворяет
3?500/64	0,945	2,835	1,53	Удовлетворяет

В курсовой работе необходимо проверить, удовлетворяет ли выбранное сечение условию:

(3.3)

где рабочее напряжение, принимаем равным номинальному, кВ;

критическое напряжение возникновения короны, кВ.

Критическое (линейное) напряжение возникновения короны можно найти по выражению

(3.4)

где коэффициент негладкости (шероховатости) провода,

коэффициент, учитывающий состояние погоды, при сухой и ясной погоде , при тумане, дожде, инее, мокром снеге и гололеде ;

коэффициент, зависящий от температуры и давления воздуха, ;

эквивалентный радиус расщепленной конструкции фазы, см;

среднегеометрическое расстояние между фазными проводами, см.

Проверим, удовлетворяют ли выбранные сечения условию (3.3). Значения , примем из пункта 4 курсовой работы.

Сечение 3?300/66:

Сечение 3?330/43:

Сечение 3?400/51:

Сечение 3?500/64:

Условие (3.3) для рассматриваемых сечений выполняется.

4. СОПОСТАВЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРОВОДИМОСТЕЙ, ВЫЧИСЛЕННЫХ ПО ФОРМУЛАМ И ОПРЕДЕЛЕННЫХ С ПОМОЩЬЮ НОРМАТИВНО-СПРАВОЧНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Длинные линии электропередачи представляют собой цепи с равномерно распределенными по длине продольными и поперечными параметрами. К ним относятся: активное и реактивное сопротивления линии, активная и емкостная проводимость.

Активное сопротивление сопротивление проводника, обусловленное протеканием по нему переменного тока. Оно больше сопротивления того же проводника при протекании по нему постоянного тока, что обусловлено наличием поверхностного эффекта.

Сопротивление проводника зависит от температуры, которая определяется величиной протекающего по нему тока и температурой окружающей среды. На практике диапазон изменения температуры невелик, поэтому активные сопротивления проводников относят к средней температуре, равной +20 0С.

Активное сопротивление линии вычисляется по формуле

(4.1)

где удельное активное сопротивление проводника, Ом/км;

L длина линии, км;

коэффициент, учитывающий волновой характер линии.

Удельное сопротивление для ВЛ 330 1150 кВ со сталеалюминиевыми проводами определяется согласно /1, табл. 7.6/.

Удельное активное сопротивление линии

` (4.2)

где расчетное удельное активное сопротивление материала проводника, Оммм2/км;

F сечение проводника, мм2;

число проводников в фазе.

Индуктивное сопротивление линии с расщепленными фазами определяется из соотношения

(4.3)

где среднегеометрическое расстояние между фазными проводами, м. определяется по справочной литературе или исходя из соотношения

(4.4)

расстояние соответственно между проводами фаз А и В, В и С, С и А;

магнитная проницаемость материала провода, при частоте 50 Гц для провода из цветных металлов ;

эквивалентный радиус расщепленной конструкции фазы, мм;

(4.4)

расстояние между проводами в фазе, равное 40-60 см;

радиус многопроволочного провода, определяется по справочной литературе. При отсутствии данных фактический радиус можно определить по суммарной площади сечения токоведущей части F и стальной части провода FСТ, увеличив его с учетом скручивания на 15-20 %, т. е.

(4.5)

Емкостная проводимость протяженной ЛЭП

провод линия электропередача

 (4.6)

Активная проводимость протяженной ЛЭП

(4.7)

где потери на корону, кВт/км, которые зависят от погоды и в зависимости от характера задач принимаются максимальными или среднегодовыми. Согласно /1, табл. 7.7 стр.279/, для ВЛ 500 кВ выберем для каждого сечения удельные потери на корону .

С учетом коэффициенты определим на основе соотношений

(4.8)

(4.9)

(4.10)

Определим удельные сопротивления и проводимости для сечения 3?300/66.

Удельное активное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линии

где rпр и rпрэкв определены по (4.4) и (4.5) соответственно

Емкостная проводимость линии

Активная проводимость линии

Уточним значения и с учетом поправочных коэффициентов (4.8).

Определим удельные сопротивления и проводимости для сечения 3?330/43.

Удельное активное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линии

Емкостная проводимость линии

Активная проводимость линии

Уточним значения и с учетом поправочных коэффициентов (4.8).

Определим удельные сопротивления и проводимости для сечения 3?400/51.

Удельное активное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линии

Емкостная проводимость линии



Активная проводимость линии

Уточним значения и с учетом поправочных коэффициентов (4.8).

Определим удельные сопротивления и проводимости для сечения 3?500/64.

Удельное активное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линии



Емкостная проводимость линии

Активная проводимость линии

Уточним значения и с учетом поправочных коэффициентов (4.8).

Таблица 4.1 - Расчетные характеристики ВЛ 500 кВ со сталеалюминиевыми проводами

Номинальное сечение провода	Удельные параметры ЛЭП 500 кВ
	Расчетные данные	Справочные данные
3?300/66	0,0237	0,256	32,8	3,99	0,034	0,31	32,8	3,97
3?330/43	0,0215	0,256	32,0	3,99	0,029	0,308	32,0	3,6
3?400/51	0,0177	0,254	24,8	4,02	0,025	0,306	24,8	3,62
3?500/64	0,0142	0,252	19,6	4,05	0,02	0,304	19,6	3,64

5. РАСЧЕТ ВОЛНОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛЭП ПО ТОЧНЫМ И ПРИБЛИЖЕННЫМ ФОРМУЛАМ С УЧЕТОМ И БЕЗ УЧЕТА ПОТЕРЬ

Волновые параметры линии электропередачи - волновое сопротивление , коэффициент распространения волны , натуральная мощность линии и волновая длина .

Волновое сопротивление:

(5.1)

(5.2)

где - коэффициент изменения амплитуды волны на 1 км;

- коэффициент изменения фазы волны на 1 км;

- фазовый угол.

Значения , , , можно определить по выражениям

 (5.3)

(5.4)

(5.5)

(5.6)

(5.7)

Линии протяженностью , согласно /1/, можно рассматривать вместо реальной линии - идеальную, без потерь. Для такой линии без потерь . Волновые параметры для такой линии можно определить по выражениям:

(5.8)

(5.9)

Волновая длина линии:

(5.10)

Длина волны:

(5.11)

Мощность линии, выраженная в долях от натуральной, называется удельной нагрузкой линии или удельной мощностью:

(5.12)

(5.13)

Определим волновые параметры ЛЭП для каждого сечения на основе полученных расчетов удельных параметров ЛЭП.

Сечение 3?300/66.

Рассчитаем волновые параметры без учета потерь.

Волновая длина линии:

Длина волны:

Уточним значение , на основе полученного значения

Определим погрешность расчета на основе каталожных данных и расчетов

С учетом потерь

Без учета потерь

Анализируя результаты, можно сказать, что результаты расчета волновых параметров ЛЭП, полученные различными способами существенно не отличаются. Погрешность расчета натуральной мощности с учетом потерь составила 9,31 %, без учета потерь - 9,51 %.

Выполним аналогичные расчеты для оставшихся проводников.

Результаты расчетов сведем в табл. 5.1.

Таблица 5.1 - Волновые параметры ЛЭП 500 кВ

Параметр ЛЭП	Сечение проводника марки АС
	3?300/66	3?330/43	3?400/51	3?500/64
С учетом потерь
, Ом	253,874	253,53	251,648	249,503
, 1/км	1,013	1,012	1,011	1,011
, МВт	984,74	985,99	992,95	1001,7
Без учета потерь
, Ом	253,65	253,37	251,52	249,42
, 1/км	1,01	1,01	1,01	1,01
, МВт	985,61	986,70	993,96	1002,3
	0,9093	0,9092	0,9089	0,9088
	6218,8	6219,7	6221,3	6222,6

6. РАСЧЕТ КРИТЕРИАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛЭП И ИХ ЗАВИСИМОСТЕЙ

Критериальная длина ЛЭП

-- ежегодные расходы на амортизацию , расходы на эксплуатацию и отчисления по нормативному коэффициенту эффективности капиталовложений , согласно /1, табл. 8.2 стр. 315/,

для сечения 3?400/51

7. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ЛЭП В РЕЖИМЕ МАКСИМАЛЬНЫХ И МИНИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК С УЧЕТОМ И БЕЗ УЧЕТА ПОТЕРЬ

Все процессы в линиях электропередачи определяются дифференциальными уравнениями в частных производных:

(7.1)

(7.2)

Где u и i - мгновенные значения напряжения и тока в какой-либо точке линии, отстоящей на расстоянии l от конца (в левой части берется знак +) или начала линии (тогда берется знак -).

Первое уравнение выражает изменение напряжения на единицу длину, а второе - изменение тока на единицу длины. В общем виде эти уравнения решения не имеют. Когда линия питается от источника с синусоидальным напряжением, эти уравнения решаются на основе символического метода.

Рассчитать режима ЛЭП с учетом потерь можно с помощью системы уравнений

 (7.3)

(7.4)

Рассчитать режима ЛЭП без учета потерь позволяет система уравнений

(7.5)

(7.6)

Рассчитаем режим электропередачи, учитывая потери в ЛЭП.

В режиме наибольших нагрузок в конце линии протекает ток и напряжение равно номинальному. Примем, что напряжение в конце линии совпадает по модулю с номинальным, а его фаза равна нулю. Вектор тока отстает от напряжения на угол равный

Определим ток и напряжение в начале линии для сечения 300/66.

Режим наименьших нагрузок



Рассчитаем режим электропередачи, не учитывая потери в ЛЭП.

Режим максимальных нагрузок.

Режим наименьших нагрузок

По данным расчетов необходимо построить векторные диаграммы токов и напряжений линии электропередачи

Таблица 7.1 - Результаты расчета режимов ЛЭП

Параметр режима	Сечение проводника марки АС
	3?300/66	3?330/43	3?400/51	3?500/64
Режим с учетом потерь
1	2	3	4	5
Режим без учета потерь

Размещено на Allbest.ru