Способы повышения пропускной способности линий электропередачи

Эксплуатационные издержки на обслуживание и ремонт:



где б_об/рем - нормы отчислений на обслуживание электрических сетей и ремонты, %/год

Материальные эксплуатационные издержки:

Эксплуатационные издержки на потери электроэнергии

Суммарные эксплуатационные издержки:

Приведенные затраты:

5.2.3 Расчет приведенных затрат для III варианта

Расчет капитальных вложений по III варианту

Капиталовложения на опоры:

где - стоимость одной опоры марки П-220-2

n₃ - количество опор

Капиталовложения на провода:

где - стоимость провода марки АССR-Hawk-277-T16, км/тенге

Капиталовложения на арматуру:

Капиталовложения на покупку оборудования:

Капиталовложения на транспортировку:

Капиталовложения на монтаж:

Суммарные капитальные вложения:

Расчет эксплуатационных издержек по III варианту:

Эксплуатационные издержки на заработную плату:

Эксплуатационные издержки на начисление в пенсионный фонд:

Эксплуатационные издержки на социальный налог:

Эксплуатационные издержки на амортизацию:

где К_{а лэп} - коэффициент амортизационных издержек ЛЭП, %/год

Эксплуатационные издержки на обслуживание и ремонт:

где б_об/рем - нормы отчислений на обслуживание электрических сетей и ремонты, %/год

Материальные эксплуатационные издержки:

Эксплуатационные издержки на потери электроэнергии

Суммарные эксплуатационные издержки:

Приведенные затраты:

Из приведенных расчетов можно сделать вывод, что прокладка линии с помощью провода Aero-Z экономически более целесообразна, потому что умеет меньшее значение приведенных затрат. Благодаря своей конструкции провод обладает значительно большей пропускной способностью, чем провод марки АС, и большей максимальной длиной пролета, что позволяет сэкономить на количестве опор.

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Анализ оборудования

Для защиты линий электропередачи от повреждений при разрядах молний служат специальные устройства грозозащиты, к которым относятся грозозащитные тросы, стержневые молниеотводы, трубчатые разрядники и устройства заземления.

Грозозащитный трос подвешивается на линиях напряжением 110 кВ и выше, сооруженных на металлических и железобетонных опорах. На линиях 110--220 кВ с деревянными опорами и линиях 35 кВ трос подвешивается обычно только на подходах к подстанциям.

Подвеска тросов на линиях с деревянными опорами по всей длине оказывается нецелесообразной, так как древесина опор при грозовых разрядах имеет высокую электрическую прочность, и общая грозоупорность таких линий оказывается достаточно большой. Подвеска же тросов на подходах к подстанциям длиной 1,5--2 км обеспечивает защиту оборудования подстанций от грозовых перенапряжений, приходящих с линии.



Рисунок 6.1 - Крепление грозозащитного троса на опорах: а -- на промежуточных металлических и железобетонных опорах линий 35 кВ, б -- на анкерных металлических опорах через изолятор с глухим заземлением, в -- на промежуточных опорах через изолятор с заземлением с помощью искрового промежутка на линиях 220 -- 500 кВ, г -- на деревянных опорах; 1 -- провода, 2 -- тросы, 3 -- перемычка между грозозащитными тросами, 4 -- спуски

Подвеска тросов на линиях 35 кВ и ниже не имеет смысла, так как изоляция этих линий при грозовых разрядах очень мала, и подвеска тросов не обеспечивает достаточной грозозащиты.[12] Грозозащитный трос заземляется на каждой опоре. Крепление троса к металлическим и железобетонным промежуточным опорам линий 35--110 кВ осуществляется без изоляции троса (рисунок 6.1, а). На линиях 220 кВ и выше на промежуточных и анкерных опорах и на анкерных металлических и железобетонных опорах линий 35--110 кВ трос крепится через изолятор, при этом он присоединяется к устройству заземления наглухо (рисунок 6.1, б) или через искровой промежуток (рисунок 6.1, в).

Крепление троса через изолятор на линиях напряжением 220 кВ и выше выполняют так, что в каждом анкерном пролете грозозащитный трос глухо заземляют только в одной точке и участки тросов в смежных анкерных пролетах не соединяют между собой. Поэтому наводимая в тросах в результате электромагнитной индукции ЭДС не приводит к прохождению электрического тока и потери мощности и энергии в линии заметно снижаются.

На тех опорах, где отсутствует глухое заземление троса, изоляторы для крепления троса шунтируют искровым промежутком, который зависит от числа изоляторов в креплении троса.

При ударе молнии в трос искровой промежуток пробивается и условия работы грозозащитного троса оказываются такими же, как и при глухом его заземлении. Наличие изолятора в креплении троса облегчает также измерение сопротивления заземления опор. Крепление троса на деревянных опорах и присоединение его к заземляющим спускам показаны на рисунке 6.1, г. Перемычка между тросами улучшает условия работы заземления при прохождении через него тока молнии.

Для того чтобы подвеска тросов была эффективной, необходимо соблюдать соответствующие расстояния между тросами и проводами линии на опорах и в середине пролета. Расстояние между тросами и проводами на опорах определяется максимальным защитным углом тросов на опоре. Защитный угол троса -- это угол между вертикальной плоскостью, проходящей через трос, и наклонной плоскостью, проходящей через трос и находящийся под ним провод. Защитный угол в зависимости от конструкции линии и количества тросов на опоре не должен превышать 20--30°. Трубчатые разрядники защищают от грозовых повреждений участки с пониженным по сравнению с остальной линией уровнем изоляции от волн перенапряжений, приходящих с линии. Местами с ослабленной изоляцией являются, например, отдельные металлические опоры на линиях с деревянными опорами без грозозащитных тросов, транспозиционные опоры, пересечения с другими линиями.

Трубчатый разрядник марки РТФ 110/0,8--5 (рисунок 6.2) состоит из закрытой с одной стороны фибробакелитовой трубки 4 и 6. Внутри трубки с закрытой стороны расположен металлический стержень 3. На открытом конце имеется короткая металлическая трубка или набор шайб 2, которые вместе со стержнем 3 образуют внутренний искровой промежуток разрядника. Крепление разрядника производится закрытым концом к опоре с помощью специальной лапы 5, которая надежно заземляется. Металлический стержень 1 является одним из электродов внешнего искрового промежутка. Вторым электродом служит специальный рог или арматура на проводе.[13]

Рисунок 6.2 - Трубчатый фибробакелитовый разрядник марки РТФ 110/0,8--5

6.2 Выбор марки грозотроса

Трасса сооружаемой ВЛ на номинальное напряжение 220 кВ проходит по населенной местности, относящейся к IV гололедному и III ветровому районам. Максимальный нормативный скоростной напор ветра на высоте до 15 м над поверхностью земли принимают в III районе 500 Н/м², а нормативная толщина стенки гололеда для высоты 10 м над поверхностью земли в IV районе составляет 20 мм.[14] На унифицированных двухцепных свободностоящих опорах будут смонтированы провода марки ACCR-TW 477-T16 18/7.

Рисунок 6.3 - Промежуточная двухцепная металическая опора типа П220-2

Для стального троса марки ТК-11 с номинальным сечением 70 определить защитные углы для проводов на промежуточной опоре и их соответствие требованиям ПУЭ по защите ВЛ от атмосферных перенапряжений; рассчитать натяжение троса, необходимое для устранения прорывов грозовых разрядов к проводам и возможных перекрытий с троса на провода при разрядах в трос в середине пролета, а также проверить трос на механическую прочность. Тип опоры П220-2 (рисунок 6.3).

Промежуточная стальная свободностоящая двухцепная опора, имеет высоту тросостойки 5,5. Грозозащитные тросы крепятся на тросостойках опор с помощью одиночных изоляторов, шунтированных искровыми промежутками с целью исключения дополнительных потерь активной мощности от протекания в них индуцируемых токов и осуществления плавления гололеда. Высота изолятора, зажима и узла крепления троса =0,44. При высоте гирлянды изоляторов проводов 2,3 защитный угол проводов верхней траверсы на опоре

Защитный угол проводов средней фазы

Исходные данные к расчету троса сечением 70 марки ТК-11: действительная площадь поперечного сечения 72,58, масса 623 ;, .

Для заданных климатических условий прохождения трассы BJI (III ветровой и IV гололедный районы) наибольшая удельная нагрузка троса _ибт=0,530 . Характерные значения температуры составляют:

; _г; ; ; (температура климатических условий атмосферных перенапряжений). Допускаемые напряжения для троса нормируются ПУЭ:

Расчет троса проводится совместно с расчетом провода. Габаритный пролет BJI в данной задаче составляет 374 . Длина приведенного пролета в среднем составляет 0,9:

Рассчитываем стрелу провисания провода при температуре по уравнению состояния в комбинированной форме записи для приведенного

пролета:

(6.1)

(6.2)

Здесь удельная, нагрузка , причем соответствует скоростному напору так как в ПУЭ предписывается принимать не менее 62,5. Получается, что . Поэтому принимаем . Удельная нагрузка может быть найдена пересчетом:

Имеем

Угол отклонения провода от вертикальной плоскости

Вычисляем коэффициенты уравнения состояния:

Уравнение состояния для стрелы провисания получилось таким:

Решение находим методом Ньютона, принимая в качестве первого приближения допустимую (габаритную) стрелу провисания []= 12,2

После еще двух итераций получаем окончательный ответ: . При этом напряжение в низшей точке провода

Исходя из несущей способности промежуточных опор, делаем вывод, что максимальная длина пролета внутри анкерного участка может достигать . Не имея продольного профиля и не зная расстановки опор, будем считать, что пролет такой большой длины имеется: . В таком пролете получится стрела провеса

ее вертикальная проекция

Расстояние по вертикали в середине пролета между тросом и проводом должно быть не менее нормируемого ПУЭ (2.5.67).

Для длин пролетов, не превышающих 1000 м, это расстояние может быть рассчитано по эмпирической формуле

тогда стрела провисания троса (рисунок 6.4)

т. Е. не превышает стрелу провисания провода . Их разность составляет 0,66 .

Рисунок 6.4. Определение требуемой стрелы провисания грозозащитного троса по условию исключения перекрытий с троса на провод при грозовых разрядах в трос в середине пролета: 1 -- грозотрос, 2 -- молниеотвод, 3 -- изоляторы, 4 -- опора

По условию исключения прорыва тросовой защиты грозовыми разрядами рекомендуется обеспечивать разность при длинах пролетов в диапазоне 450--500 .

Поэтому принимаем , а расстояние увеличивается, что практически полностью исключает перекрытия с троса на провод:

При этом защитный угол троса в середине пролета при не отклонённых ветром положениях троса и верхнего провода , т. Е. оказывается меньшим, чем на опоре, что и требуется для эффективной защиты проводов в пролете наибольшей возможной длины.

Теперь следует вычислить напряжение в тросе (его натяжение), обеспечивающее получение .

При этом из-за возможности смещения точек крепления тросов, имеющих изолированную подвеску, оперируют длиной приведенного пролета:

(6.3)

Здесь, как для провода,

Стрелу провисания троса, соответствующую приведенному пролету, определяем пересчетом:

Напряжение в тросе при климатических условиях атмосферных перенапряжений

Зная напряжение в тросе в условиях атмосферных перенапряжений, остается выполнить проверку троса на механическую прочность в более тяжелых условиях: при наибольшей нагрузке гололедом и средних эксплуатационных условиях. Поскольку стальной трос является монометаллическим проводом, режим низших температур опасности не представляет и, следовательно, этот режим рассматривать не нужно.

Необходимо и достаточно вычислить только длину третьего критического пролета. Воспользуемся упрощенной формулой, справедливой для стальных тросов марки ТК сечением более 50 :

Чтобы построить зависимости , рассчитаем также :

При получим следующие значения среднего эксплуатационного напряжения:

Если , то

Графические зависимости изменения напряжения в тросе при средних эксплуатационных условиях представлены на рисунке 6.5

Рисунок 6.5 Выбор определяющих климатических условий для расчета грозозащитного троса марки ТК-11 на механическую прочность

Так как , то проверка должна проводиться в режиме .

Составляем и решаем уравнение состояния для троса. Исходные условия: ,,. Искомые условия: ;.

Итак,

; (6.4)

.

Уравнение решаем методом Ньютона, причем

.

Следующие итерации дают окончательный результат:

.

Получилось, что напряжение в тросе превышает допустимое значение на вследствие большой гололедной нагрузки. Этот результат означает необходимость замены заданной марки троса ТК-11 на следующую с большим сечением ТК-12. Трос новой марки имеет номинальное сечение 85 и действительное сечение 86,34 . Его механическая прочность для заданных внешних нагрузок также должна быть проверена.

Опуская промежуточные результаты повторного расчета, укажем, что для троса марки ТК-12 наибольшая удельная нагрузка составит 0,457 а удельная нагрузка при климатических условиях атмосферных перенапряжений -- 0,0858 , и соответствующее этим условиям напряжение -- 158,8 . Решая новое уравнение состояния троса, получим напряжение при наибольшей гололедной нагрузке, равное 560,4 . Следовательно, механическая прочность троса марки ТК-12 обеспечена.[15]

Приложение А

АС-240/39



ACCR-477-T16



Aero-Z 301-2Z





Список литературы

1. Послание Президента Республики Казахстан - Лидера Нации Н.А. Назарбаева народу Казахстана.

2. К.Д. Дукенбаев, А.В. Доронин «Некоторые экономические аспекты энергетической реформы Казахстана». Журнал «Энергетика и топливные ресурсы Казахстана» №8 2002 г .

3. Р. Гульнур, Р. Анар, П. Улпан - аналитики Агентства по исследованию рентабельности инвестиций (АИРИ). «Деловой Казахстан », №1 (298) от 13.01.2012 г.

4. Щеглов Н.В. «Современные подходы к совершенствованию и развитию воздушных линий электропередачи». Четвертая Российская научно-практическая конференция с международным участием .

5. www.ruscable.ru/print.html?p=/article/Innovacionnye_konstrukcii_provodov_ dlya

6. Неизолированные провода для воздушных линий электропередачи Nexans Aero-Z. ? http://www.kabtrade.ru

7. Глобальный эксперт в кабельных системах Nexans ? http://www.nexans.ru/eservice

8. Инновационные конструкции неизолированных проводов ? http://www.uncomtech.ru/

9. «Алюминиевый композит-ный усиленный провод». Энерго-эксперт №3, 2007

10. Брошюра фирмы «3М» ACCR 2012.

11. Д.И. Белый. «Алюминиевые сплавы для токопроводящих жил кабельных изделий». Наука и Техника, №1 (232) 2012.

12. http://95.154.104.206/index.php?dir=Library/%CB%E5%EA%F6%E8%E8

13. http://lib.convdocs.org/docs/index-140669.html?page=3

14. Ежков В.В., Зарудский Г.К., Зуев Э.Н. и др. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях[таблица 2.5.1 и 2.5.3] -- Москва: Высшая школа, 1999г.

15. Ежков В.В., Зарудский Г.К., Зуев Э.Н. и др. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях[стр. 337] -- Москва: Высшая школа, 1999г.

Размещено на Allbest.ru

...