Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Электроэнергетика: электрические системы и сети методические указания к лабораторным работам

Омск 2006

Составители: С.С. Гиршин, кандидат технических наук;

В.В. Тевс, ассистент кафедры ЭсПП.

Приведено описание и изложен порядок выполнения трех лабораторных работ по дисциплине «Электрические системы и сети». Даны вопросы к защите и литература для подготовки.

Для студентов специальности 140211 «Электроснабжение» дневной, вечерней и дистанционной форм обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета

Редактор Н.Н. Пацула

ИД 06039 от 12.10.01

Свод. темплан 2006 г.

Подписано в печать 21.09.06. Бумага офсетная.

Формат 60x84 ¹/₁₆. Отпечатано на дупликаторе.

Усл.-печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1,5

Тираж . Заказ .

_ _____________________________________________________________

Издательство ОмГТУ. 644050, Омск, пр. Мира, 11. Т. 23-02-12.

Типография ОмГТУ

Введение

Основная цель лабораторного практикума по дисциплине «Электроэнергетика (электрические системы и сети)» – закрепление и дополнение теоретических знаний, полученных при изучении лекционного курса. Кроме того, выполнение лабораторных работ должно способствовать развитию инженерных навыков расчета и управления режимами электрических систем с помощью ЭВМ.

Практикум состоит из трех лабораторных работ, первая из которых является ознакомительной, а вторая и третья выполняются с помощью ЭВМ. Описание каждой работы включает в себя теоретическую часть, ход выполнения работы и требования к оформлению отчета, а также вопросы к защите и список рекомендуемой литературы.

Лабораторная работа №1 Ознакомление с конструкциями линий электропередачи и их элементами

Цель работы: изучить конструктивное исполнение линий электропередачи.

Конструкция воздушных линий

Воздушные линии включает в себя следующие конструктивные элементы: про­вода, тросы, опоры, изоляторы и линейную арматуру.

Провода предназначены для передачи электроэнергии. Они могут быть алюми­ниевыми, сталеалюминиевыми и из алюминиевых сплавов; менее распространены медные и стальные провода.

До недавнего времени в отечественной энергетике для воздушных линий ис­пользовались только неизолированные провода. Однако в последние годы получили распространение также изолированные провода, которые применяются в воздушных линиях напряжением 6–20 кВ с защищенными проводами (ВЛЗ) и в воздушных линиях ниже 1 кВ с самонесущими изолированными проводами (ВЛИ).

Линии ВЛЗ отличаются от аналогичных линий с неизолированными проводами главным образом только уменьшенным междуфазным расстоянием. В линиях ВЛИ провода фаз и нулевой провод скручиваются в жгут. При этом различают ВЛИ с не­сущим нулевым проводом и без несущего провода. В первом случае на опорах закре­пляется только нулевой провод, который несет на себе основную механическую на­грузку. Он изготавливается механически более прочным, чем фазные провода, и мо­жет быть как изолированным, так и неизолированным. Во втором случае в креплении линии к опорам участвуют как нулевой провод, так и провода фаз. При этом нулевой провод выполняется изолированным и конструк­тивно не отличается от фазных проводов.

Воздушные линии с изолированными проводами обладают следующими пре­имуществами перед линиями с неизолированными проводами:

1. Более низкое индуктивное сопротивление за счет уменьшенного междуфазного расстояния;

1. Отсутствует возможность междуфазных коротких замыканий;

2. Меньшие габариты воздушной линии.

Наиболее перспективным видом изоляции таких проводов является сшитый (вулканизированный) полиэтилен.

Провода воздушных линий подразделяются на однопроволочные и много­проволочные. Первые представляют собой одиночную круглую проволоку. Вторые состоят из нескольких проволок, сплетенных между собой. К ним относятся также сталеалюминиевые провода, внутренние проволоки у которых выполнены из стали, а внешние – из алюминия. Использование стали повышает механическую прочность. Такие провода являются самыми распространенными среди проводов воз­душных линий.

Существуют следующие марки сталеалюминевых проводов: АС, АСК, АСКС, АСКП, АСО, АСУ. Буква А обозначает алюминий, С – сталь. В проводе АСК стальной сердечник покрыт специальной антикоррозионной смазкой и двумя лентами полиэтилентерефталатной пленки. В проводе АСКС межпроволочное пространство стального сердечника, включая его поверхность, заполнено антикоррозионной смазкой. В проводе АСКП смазкой заполнено межпроволочное пространство всего провода за исключением наружной поверхности. В проводе АС смазка не используется. АСО – провод облегченной конструкции, а АСУ – усиленной конструкции (с повышенной механической прочностью). Кроме того, в марку провода входит сечение алюминия в мм², а через дробь – сечение стали в мм². Например, АС-120/19 – это сталеалюминиевый провод с сечением алюминиевой части 120 мм² и стальной части – 19 мм².

Каждая фаза воздушной линии может состоять из одного или нескольких про­водов. Совокупность всех трех фаз называется цепью воздушной линии. Наиболее распространенными являются одноцепные и двухцепные линии. При этом обе цепи в двухцепных линиях могут располагаться на одной опоре.

Тросы воздушных линий располагаются в верхней части опор и служат для за­щиты линии от прямых ударов молнии. Кроме того, они могут использоваться в каче­стве каналов высокочастотной связи.

Опоры воздушных линий предназначены для поддержания проводов и тросов на определенной высоте над уровнем моря. Все опоры подразделяются на анкерные и промежуточные, а также на прямые и угловые. Существуют специальные виды опор.

Анкерные опоры предназначены для натяжения проводов и жесткого их закреп­ления в наиболее ответственных точках трассы, например, по концам воздушной ли­нии. Расстояние между анкерными опорами называется анкерным пролетом.

Промежуточные опоры предназначены для поддержания проводов внутри ан­керного пролета. Они значительно дешевле анкерных опор и поэтому являются более распространенными. Расстояние между промежуточными опорами называется про­межуточным пролетом, или просто пролетом.

Прямые опоры используются на прямых участках трассы воздушной линии, а угловые устанавливаются в точках поворота воздушной линии. Прямые и угловые опоры могут быть как промежуточными, так и анкерными. Однако если угол поворота линии превышает двадцать градусов, то угловая опора, установленная в этой точке, всегда должна быть анкерной.

К специальным видам опор относятся переходные, ответвительные и транспо­зиционные опоры. Переходные опоры предназначены для пересечения рек, ущелий и т. д. Ответвительные опоры используются для организации ответвлений от основной воздушной линии. Транспозиционные опоры – это опоры, на которых производится замена положений фаз воздушной линии с целью выравнивания электрической емко­сти фаз.

Опоры могут быть деревянными (используются до 110 кВ включительно), ме­таллическими (35 кВ и выше) и железобетонными (до 500 кВ включительно). Провода одноцепных воздушных линий могут располагаться на опорах в горизонтальной плос­кости (рис. 1.1) или в вершинах равностороннего треугольника (рис.1.2). Провода двухцепных линий обычно располагаются «обратной елкой» (рис. 1.3) или «бочкой» (рис. 1.4).

Изоляторы предназначены для крепления проводов к опорам и для изоляции проводов от опор. Изоляторы подразделяются на штыревые (используются до 35 кВ) и подвесные (35 кВ и выше). Подвесные изоляторы собирают в гирлянды, которые в свою очередь подразделяются на натяжные и поддерживающие. Натяжные гирлянды используются на анкерных опорах, а поддерживающие – на промежуточных. Число изоляторов в гирлянде зависит от класса напряжения и вида опор.

B

A

B

C

Рис. 1.1. Расположение проводов Рис. 1.2. Расположение проводов фаз

фаз в горизонтальной плоскости в вершинах равностороннего треугольника

A

A

A

B

B

C

C

C

C

Рис. 1.3. Расположение проводов Рис. 1.4. Расположение проводов

фаз «обратной елкой» фаз «бочкой»

Линейная арматура включает в себя зажимы, сцепную арматуру, гасители вибрации и демпфирующие петли, а также распорки. Зажимы предназначены для кре­пления проводов к изоляторам. Сцепная арматура служит для подвески гир­лянд на опорах, для соединения многоцепных гирлянд между собой и для соединения проводов и тросов внутри пролета. Гасители вибрации и демпфирующие петли пред­назначены для снижения уровня вибрации проводов. Распорки используются для фик­сации расщепленных проводов фаз относительно друг друга.