4. Расчёт воздушных линий электропередач

4.1. Выбор сечений проводов лэп по нагреву

Выбор сечений линий, питающих ГПП, осуществляется по рас­четной мощности трансформатора, определяемой на стороне ВН ГПП.

Для выбора проводов ВЛ по нагреву определяется расчетный ток:

.

Зная величину расчетного тока, выбираем стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему то­ку, в зависимости от величины напряжения. Предварительно выбираем провод АС – 70/11 (I_доп = 265 А).

Сечение, выбранное по нагреву, проверяется по экономической плотности тока, основным критерием оценки которой является ми­нимум годовых приведенных затрат (МГПЗ), определяемый сто­имостью ежегодных потерь электроэнергии в сети; ежегодными расходами на текущий ремонт и обслуживание сетей, а также амортизационными отчислениями. Экономическая плотность тока выбирается в зависимости от материала провода и числа часов использования максимума нагрузки.

Сечение по экономической плотности тока находят из выраже­ния

где - максимальный расчетный ток, А; - экономическая плотность тока, А/мм². Для алюминиевого провода и Т_и = 5490 ч., = 1 А/мм². Выбираем провод АС – 185/128.

Потери активной и реактивной мощности в проводах определя­ются соответственно:

где R и X – соответственно активное и индуктивное сопротивление линии;

где и – соответственно активное и индуктивное удельное сопротивление провода, Ом/км. В зависимости от среднегеометрического расстояния между проводами фаз D_ср = 5 м (110 кВ) выбираем = 0,409.

4.2. Расчёт сети по потере напряжения

Потери напряжения в ВЛ1:

Потери напряжения в ВЛ2:

Полученные значения потерь напряжения должны быть не более допустимого:

Условие выполняется.

4.3. Расчёт проводов на механическую прочность

Расчет проводов на механическую прочность производится: а) при наибольшей внешней нагрузке; б) при низшей температуре и отсутствии внешних нагрузок; в) при среднегодовой температуре и отсутствии внешних нагрузок.

Последовательность расчёта на механическую прочность сле­дующая:

1) Определяются исходные данные для расчёта:

-номинальное напряжение ВЛ: ;

-марка провода: АС – 185/128;

-длина пролета (наибольшая допустимая): l_пр = 660 м

-район гололёду: II;

-ветровой район: I;

-температуры: t_= -8,2°С; t_max = 18°С; t_э = 10,1°С.

2) Определяются погонные и приведенные нагрузки для приня­тых сочетаний климатических условий.

При расчетах проводов используют погонные Р (Н/м) и приве­денные

₁ = (даН/м*мм²) нагрузки (для АС – 185/128).

1. Погонная нагрузка от собственного веса:

Суммирование осуществляется по всем проводам и тросам линии.

2. Погонная нагрузка на провод диаметром d при толщине стенки гололёда c определяется:

где с – толщина стенки гололёда, м; d – диаметр провода, м.

3. Результирующая погонная нагрузка:

4. Погонная ветровая нагрузка на провод без гололеда:

где - коэффициент неравномерности скоростного напора; - коэффициент лобового сопротивления; с_х = 1,1 - для про­водов и тросов при d > 20 мм; с_х = 1,2 - для проводов и тросов при d < 20 мм; q - скоростной напор, даН/м.

5. Погонная ветровая нагрузка на провод, покрытый гололёдом, при 0.25q_нор:

6. Погонная нагрузка от веса провода и давления ветра на провод, свободный от гололёда:

7. Погонная нагрузка от веса провода, покрытого гололёдом и давления ветра на провод, покрытый гололёдом:

Приведенные нагрузки:

3) Определяются длины критических пролетов.

При определении критических пролетов напряжения в проводах и тросах ВЛ не должны превышать допустимых значений для следующих режимов:

1. режим наибольшей нагрузки, имеющий место при пятой или шестой комбинациях расчетных климатических условий (его пара­метры - );

2. режим низшей температуры при отсутствии внешней нагруз­ки, характерный для третьей комбинации климатических условий ( );

3) режим среднегодовой температуры при отсутствии внешней нагрузки (четвертая комбинация - ).

Для каждого из этих режимов определяется критический про­лет.

Первый критический пролет - пролет такой длины, при кото­ром напряжение провода при среднегодовой температуре равно допускаемому , а в режиме низшей температуры :

=

где - приведенная нагрузка от собственного веса проводов;

α_t - температурный коэффициент линейного удлинения провода;  = 1/Е;

E - модуль упругости; θ_э - среднегодовая для данного региона температура;

θ_ - исходная низшая для данного региона температура; θ_г - темпера­тура образования гололеда (-5 °С); _г - приведенная нагрузка от гололеда _г = ₂ .

4) По таблице соотношений, определяющих исходные условия, устанавливаем исходный режим.

Исходным для расчета ВЛ на механическую прочность являет­ся режим, при котором напряжение в материале провода равно допускаемому, а в остальных режимах напряжение меньше до­пускаемого. Исходный режим зависит от соотношения между длинами трех критических пролетов и соотношения между реаль­ным и критическим пролетом.

Соотношение критических пролётов l_1k, l_2k – мнимые;

соотношение реального пролёта с критическим для всех l расчетных

параметры исходного режима .

Принимаем длину пролёта l_ПР = 300 м.

5) Зная исходный режим, определяют напряжение в материале провода и допустимую стрелу провеса.

где и - напряжения в низшей точке провода в начальном (до изменения климатических условий) и искомом (после их измене­ния) состояниях, Н/м², соответственно; l - длина пролета, м; и - соответствующие нагрузки на провод, Н/м²; и - соот­ветствующая температура, °С.

Определяют напряжение в материале провода для всех возмож­ных комбинаций климатических условий:

1) температура t = t_max, ветер и гололед отсутствуют:

2) провод покрыт гололедом, = -5°С, ветер отсутствует:

3. низшая температура = -7,7°С, ветер и гололёд отсутствуют:

4. среднегодовая температура , ветер и гололёд отсутствуют:

5) гололёд отсутствует, наибольший нормативный скоростной напор ветра при температуре -5°С:

6) провода и тросы покрыты гололедом, температура -5°С, скоростной напор ветра 0,25q, толщина стенки гололеда 10 мм:

Сравниваем полученные напряжения с допустимыми:

провод АС-185/128 удовлетворяет всем комбинациям климатических условий.

Определяем стрелы провеса для всех :

Принимаем металлические опоры с высотой подвеса проводов Н = 24,5 м. Основные характеристики пролёта воздушной линии приведены на рис. 1.