Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330-500 кВ

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.10.2023

Размер:

17.79 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 4344 / 4744 45 46 47 > Следующая >>>

При одинаковой величине передаваемой мощности и энергии, умеренной длине воздушной линии электропередачи, метеороло гических условиях трассы и т. д. имеет место следующее соотно шение между передачами постоянного и переменного тока: кон цевые устройства (повысительная и понизительная подстанции) передачи переменного тока дешевле концевых устройств (пре образовательных подстанций) передачи постоянного тока, линия постоянного тока дешевле одинаковой по мощности линии пере менного тока. Аналогичное соотношение имеет место и при со поставлении потерь энергии: потери в концевых устройствах вы ше для передач постоянного тока, потери в линии выше для пе редач переменного тока.

Для передачи энергии на небольшое расстояние разница в стоимости линии переменного и постоянного тока мала и не может компенсировать разницы в стоимости подстанций. Ана логичные соотношения имеют место также и в соотношении по терь энергии. Поэтому передача электроэнергии постоянным то ком по воздушным линиям на сравнительно небольшие расстоя ния невыгодна.

С увеличением длины передачи разница в стоимости линий постоянного и переменного тока возрастает и становится соиз меримой с разницей в стоимости подстанций. При значительном увеличении длины и мощности передачи или сверхвысоких на пряжениях переменного тока возникает необходимость в устрой ствах компенсации и в средствах обеспечения устойчивости пе редачи. Это вызывает дополнительные затраты на сооружение передачи переменного тока.

Из этих соотношений ясно, что для каждого значения пере даваемой мощности и энергии существует определенное расстоя ние передачи, при котором капитальные затраты на передачу постоянным или переменным током, стоимость передачи энергии и величина потерь становятся одинаковыми. С целью выявления экономической границы применения дальних передач перемен ного и постоянного тока сверхвысокого напряжения были про ведены сопоставительные расчеты одноцепной передачи постоян ного и переменного тока различного типа. При сопоставлении -были разработаны следующие типы передачи: межсистемные передачи без промежуточной подстанции с реверсивным режи мом работы передачи, связывающие мощные электростанции ■с энергосистемой при наличии и отсутствии промежуточных от боров энергии.

Были разработаны эскизные проекты и сметы для воздуш ных линий переменного тока на металлических нормальных опо рах на оттяжках и линий постоянного тока на металлических Т-образных свободно стоящих опорах; подстанции переменного тока открытого типа с силовыми автотрансформаторами и воз

душными выключателями. Количество		шунтовых	реакторов
и мощность установок	продольной компенсации		изменялись
в зависимости от длины	и пропускной	способности	передачи.

Размещение преобразовательных устройств на подстанциях по стоянного тока предусмотрено в закрытых зданиях. Преобразо вательные подстанции постоянного тока используют восьмимо стовую схему с одним или двумя ртутными вентилями, включен ными последовательно в плече моста.

Максимальный ток вентиля для передачи 600 и 800 кВ ра вен 900 А, для передачи с напряжением 1 000—1 400 кВ — 2 000 А. Анодное напряжение соответственно равно 130— 180 кВ.

Сопоставления позволили сделать следующие выводы:

а) При умеренной величине передаваемой мощности и энер гии на цепь (500—750 МВт, 2,5—4,0 млрд. кВт-ч/год) экономи ческая граница применения передач трехфазного тока 400 кВ находится в пределах 800—1 000 км.

б) При дальнейшем увеличении передаваемой мощности и энергии до 2 000 МВт на цепь и 14,0 млрд. кВт-ч/год экономи ческая граница применения трехфазного тока 600 кВ снижается до 500—800 км.

в) Удельные капитальные затраты и стоимость передачи

энергии	при	сооружении	воздушной электропередачи длиной
2 400 км,	мощностью 2 400		МВт, энергией 14,0 млрд. кВт-ч/год
на цепь в 1,5—1,8 раз			больше для передачи переменного
тока.		вышеуказанных сопоставлений было выявлено
На основе

значительное преимущество передачи постоянного тока по воз душной линии при длине трассы, большей чем 1 500 км, и при мощности электропередачи более чем 1 500 МВт на цепь. Капи тальные затраты и стоимость передачи электроэнергии для трех фазного тока выше в 1,5—1,8 раза.

Работы по исследованию границ рационального применения электропередач переменного и постоянного тока выполнялись Энергетическим институтом имени Г. М. Кржижановского. Со поставление экономических показателей различных вариантов передач производилось по методу расчетных затрат на передачу 1 кВт-ч электроэнергии при сроке окупаемости капитальных за трат 8 лет.

В работе ЭНИН приведен анализ влияния различных фак торов: стоимости потерь энергии, процента резерва в системе, числа цепей, мощности и напряжения электропередачи и сфор мулированы следующие выводы. Положение границы целесо образного перехода от переменного тока к постоянному, неза висимо от схем сопоставляемых электропередач, определяется, главным образом, длиной передачи.

Область применения постоянного тока расширяется при ма

лых значениях передаваемой		мощности (500—600 МВт) и при
очень	больших значениях	передаваемой мощности (2 000—
3 000	МВт). Область переменного тока расширена в зоне пере

даваемых мощностей от 800 до 1 500 МВт (рис. 18-4).

437

Сопоставление одноцепных

передач переменного и посто

янного тока

при

достаточном

собственном

резерве

в прием

ных энергосистемах показыва

ет, что границей экономически

целесообразного

перехода

от

переменного тока к постоян

ному являются длины электро

передачи около 850—1 200 км.

При

сопоставлении

двух

цепных блочных передач пере

менного тока

одноцепными

электропередачами

постоян

ного тока в условиях

разного

дополнительного

резерва

приемных энергосистемах гра

ница лежит

области

500—

600 км для малых значений

передаваемой мощности (око

ло

500

МВт)

до

900—

Рис. 18-4. Границы

применения

электро-

1 000 КМ ДЛЯ МОЩНОСТеИ 1 500—

передач переменного и постоянного тока в

О ЛОГ) ДЛТЭТ

завнснмостн от мощности и длины элект-

двухцепных

передач

ропередачн.

Для

1 — одноцепные

передачи; 2 — двухцепные

п а п р м р н н о г о

ПОСТОЯННОГО

т о -

блочные передачи переменного тока, одно-

н е р е м е н т л и

іш іл и н н н и і и

іи

цепные

передачи

постоянного

тока;

к а

б б З у ч е т а З З Т О а т

Н а

ДОПОЛ-

3 — двухцепные

связанные передачи пере-

„ т

___ _

_________

менного тока, одноцепные передачи посто-

НИТбЛЬНЫИ рѲЗС рВ ГфСДеЛЬНЫ -

янного

тока;

4 — двухцепные

связанные

ЯВЛЯЮТСЯ ДЛИНЫ ПОИМеОНО

передачи переменного тока,

двухцепные

при

дополни

передачи постоянного тока.

800—1 000 км;

тельном

резерве

приемной

энергосистеме в размере 25% передаваемой мощности граница будет проходить в зоне 950—1200 км. Для двухцепных связан ных электропередач переменного тока и одноцепных передач постоянного тока и учете стоимости дополнительного резерва в размере 25% передаваемой мощности для варианта постоян ного тока граница проходит в области 800—1 100 км.

При наличии промежуточных подстанций общей мощностью 25—50% передаваемой по линии, граница целесообразного пе рехода от переменного тока к постоянному отодвигается на 200— 400 км в область больших длин.

Таким образом, граница раздела между переменным и по стоянным током лежит в зоне длин примерно 800—1 100 км для электропередач без промежуточных присоединений и 1 000— 1 400 км для передач с промежуточными подстанциями.

Изменение величины топливной составляющей стоимости по терь энергии в электропередаче и числа часов использования максимума мало сказывается на положении разграничительной линии, которая представляет собой зону шириной 100—150 км.

438

В течение ряда лет техническое и экономическое сопостав ление передач переменного и постоянного тока проводилось ис следовательскими комитетами № 9 и 10 СИГРЭ. Выводы из этих исследований могут быть сформулированы следующим об разом.

а) Воздушные передачи постоянного тока более экономичны, чем равные по пропускной способности электропередачи пере менного тока при современных ценах на оборудование для про пускной способности 540—2 160 МВт при длине передачи, пре вышающей 960 км. Если оборудование постоянного тока станет дешевле на 40%, то экономическая граница между переменным и постоянным током снизится до 640 км.

б) Кабельная передача постоянного тока экономичнее такой же передачи переменного тока при длине, превышающей 80 км. Если стоимость оборудования подстанций постоянного тока будет снижена на 40%, то соответственно экономическая грани ца между переменным и постоянным током для кабельных ли ний снизится до 55 км.

в) Электропередачи постоянного тока незаменимы в случае использования их в качестве асинхронных межсистемных связей.

Приведенные выше технические и экономические сопостав ления передач переменного и постоянного тока проводились для удаленных передач от электростанции к пункту потребления.

При решении вопроса о структуре мощного энергетического объединения, охватывающего достаточно большую территорию, возникает вопрос о выборе рода тока для сети системообразую щих линий электропередачи, связывающих в единую систему крупнейшие узлы производства и потребления электроэнергии. Анализ этой проблемы приводит к выводу о том, что межсистем ные связи на переменном токе имеют преимущества для срав нительно компактных объединений с достаточно равномерным распределением крупных энергетических узлов. На территории большой протяженности создание надежной мощной системы на переменном токе представляется затруднительным. Предельные возможности системообразующей сети переменного тока, ее тех нические и экономические показатели, требования к автомати ческим устройствам и управлению, оценке надежности эксплуа тации должны быть тщательно изучены и исследованы.

Одновременно должны продолжаться исследовательские ра боты по аналогичным показателям для объединенных энергоси стем, где межсистемные связи образуются дальними электропе редачами и вставками постоянного тока.

Учитывая, что наличие передач постоянного тока увеличива ет устойчивость параллельных связей на переменном токе, мож но считать, что оптимальное решение будет найдено в комбини рованном применении межсистемых энергетических связей на переменном и постоянном токе.

439

ПРИЛОЖЕНИЯ

I ПАРАМЕТРЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

1. Удельная индуктивность линии по прямой последовательности

		•	^cp	Гн/км,
	£* =4,6-10-* lg п ,---
		V б Гэкв
где D Ср= ]^jDi2		А з А з— среднее геометрическое расстояние между фаза-
ми; D і2,	D,з, Аз — расстояния		между	фазами; г0Кп=	у	н г /?п_1 — эквива-
лентный	радиус	расщепленной	фазы;	d		— радиус провода;
				R = ------------- ;	г

л2sin. —^

d — расстояние между соседними проводами расщепленной фазы, расположен ными в вершинах правильного многоугольника (треугольника); п — число

проводов расщепленной фазы; б — коэффициент, учитывающий влияние маг нитного . потока в проводе (для проводов АСО 6= 0,81).

2.Удельная емкость линии прямой последовательности

2,416-Ю -8

А = ?і	Ф/км,
	D Ср_
	1g-гэкп
где Сі— коэффициент,	учитывающий влияние земли и тросов; для одноцеп

ной линии 500 кВ с двумя тросами Сі= 1,05.

3.Удельная индуктивность линии нулевой последовательности

	£о = ть-13,8-10-* lg		Гн/км,
		/ 7	« ' - 4 .
где	£>з=20,85/	0,1/0 — эквивалентная	глубина возврата тока через землю,
м;	/ — частота	тока, Гц; о — удельная	проводимость земли, 1/(Ом-см); при

440

отсутствии данных по величинам удельной проводимости грунтов ориенти

ровочно	в расчетах можно	принимать: для европейской	части	СССР D a —
= 4 0 0 м,	для Урала — 1 000	м, для пустыни— 1 500 м;	т\|0 —	коэффициент,

учитывающий влияние тросов; для ЛЭП с двумя тросами, один из которых

сплошной и заземлен, а другой разделен	на отдельные участки,		заземленные
с одного конца, г\|0= 0,8; если оба троса	разделены на	отдельные		участки,
заземленные с одного конца, т \|о = 1 .		для	двух	цепей,
Удельная индуктивность нулевой последовательности
включенных параллельно:

L02 = 0,5(L 0 -bM ), Гн/км,

Таблица 1-1

Формулы для вычисления параметров линии и схем электропередачи 500 кВ без учета активных сопротивлений

Параметры		Прямая последователь
Параметры		ность
Индуктивное сопротивле		j x 1 = j a L i ,
ние и емкостная прово		jbi = jcoCi
димость 1	км линии
Волновое	сопротивление
линии

Коэффициент распрост ранения

Входное сопротивление холостой линии длиной I км

Входное сопротивление линии длиной I , км, ко

роткозамкнутой на конце

Входное сопротивление линии длиной /, км, с на грузкой j X н на конце

Коэффициент передачи напряжения для участка линии длиной I, км, с на грузкой j X н на конце

со = 2n f —круговая частота.

І ' Х кі = /zi tg ßi I

/■^вхі ~ Ігі tg [ßi L"b

+ аГСІ^ ] =

■Хщ~Ь *КІ

= І Х х 1

*н і + X x l

Кі = COS ß]_ l X

X„i

X Xhi + XKi

Нулевая последовательность

j x 0 = j ( ö L 0 ; j b 0 — /юС0

ßo — ® ^				L q		Co—
=	V	x 0	b 0	=		z0 b 0
•V		_		■_£»_
'	X°			'tg ß o /
J X ко — j z 0					tg ßo I
jXВХ0 =			i	z	о tg [ß„ I "b
+	arctg—					] =
					z0	J
— /Xxo			Х ң о			~t~ X ko
— /Xxo			•^HO "Ь *xo
			•^HO "Ь *xo
/Co =			1			-^HO
/Co =		COS ß g i				X H0 -f- *K0

28—342

441

где М = 13,8 -10 -4 lg / і + (Д ,/0 ц )2, Гн/км — взаимная индуктивность меж ду цепями; £>ц — среднее расстояние между цепями.

4.Удельная емкость линии нулевой последовательности

2,416-ІО-8

		С 0 — Го	2Лср I ^*ср	Ф/км,
			2Лср I ^*ср
			\|_'экв ХDc^ср
где	h ср — средняя		высота подвеса	проводов	над	землей;
		Dcp	^12 0,з Щз ;
D 12, D		l 3 , D o s — расстояния между		проводами	и их зеркальными изображе
ниями;		Со — коэффициент, учитывающий влияние				тросов; для линии 500 кВ
С0=	1,1.

IIРАСЧЕТ

РАБОЧИХ

ЕМКОСТЕЙ

ЛИНИИ

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

1.Если линия электропередачи имеет три произвольно расположенны

провода (рис. II-1), их заряды q t могут быть определены по потенциалам

каждого провода £/,■ и геометрическим параметрам линии из системы уравне ний Максвелла

		з	(i =		1 ,2	и 3)
Uі	=	2 aik qk,	(i =		1 ,2	и 3)		( І И )
		fc=i	( k	=	1, 2	и 3)
где а . і к — потенциальные коэффициенты.
Решая систему уравнений				(ІІ-1) относительно зарядов, приходим к урав
нениям вида
		з
Qi — 2 Pik Uk,								(П-2)
		k=\
где
		Д
Д — определитель		системы уравнений				(ІІ-1); М м		— соответствующий минор,
получающийся	вычеркиванием			из	определителя			k - й строки и £-го столбца.
В соответствии с (П-2) имеем:
а		« 22«зз — («аз)а				д	« п « з з — (иіз)а

442

ßss —

«П«22 — (“is)2

12 —ß21 —

— а12Кзз -f- а13к2з _

4 0

ßl3 — ßei=

®І2®28--^13®22

о -

ß23 — ßs2 —

— И 23 а 11 “ Ь a l 2 K 13

Д =

« n [а22«зз — (а2з)2]

• a 12X

тО

X (a12a 33 — a 13a 23) —

— аіз (alsa 22 — a 12a 23) .

(II-3)

свою

очередь

собственные

а ц

и взаимные ац, потенциальные коэф

фициенты

должны

вычисляться

по

формулам

а ц =

u Ä

2 я е„

Г Э

a ik

1 Slk

(И-4)

1 п —

2 я е 0

stk

где

h o

— эквивалентная

высота подвески

провода над

землей,

которая опре-

деляется как /іэ= Л 0і—

Л0, —-высота подвеса

провода

на промежу-

, І50;

точной опоре (рис. ІІ-1);

— стрела

провеса провода

при средней го

довой

температуре без

ветра

и гололеда;

s,■* — расстояние

между і'-м и к - м

проводами;

s [ k — расстояние

между і-м

проводом и

изображением в плос

кости земли

п ____

k - г о провода; гэ — эквивалентный радиус расщепленной фазы,

п / ----------------

г э	=	У	r0s" -i	при п = 2 и п			= 3; г я =	У	г 0	У 2 :	при п — 4, Го — Га при
п	—	1, п	— число проводов в расщепленной						фазе; s — расстояние между осями
проводов в расщепленной фазе; г0 — радиус провода,
		После определения потенциальных коэффициентов по (П-З) вычисляются
коэффициенты ßn и ß»*.
		Рабочие емкости фаз находятся по уравнениям
			Ci =		ßii +	ßi2 +	ßis — “J" (ßi2 +			ßis);
			c 2	=	ßl2 +	ß22 +	ß23 — ~	(ßl2 +		ß2s);
			c 3	=	ßl3 +	ß23 +	ß33 — ~	(ßis +		ß2s) •

Для линий с заземленными грозозащитными тросами при расчете коэффи циентов ßi( и ßi), вместо потенциальных коэффициентов, вычисляемых по (ІІ-З), должны быть использованы приведенные значения потенциальных ко

эффициентов ( а ц и 0Li k ) , учитывающие влияние тросов.

28*

443

Если на линии подвешен один грозозащитный трос, приведенные значе ния потенциальных коэффициентов должны рассчитываться по следующим формулам:

а ,, = а,	«Гт	Ctr)o	0<22 — Л2т		«33 -	« 33'»—	Зт
				ОСт.т
«12—«*>і —	12'— а 1т		«2т>	«13 — «31 — «31		« І т	а3т;
						а т - т
«23 — «32 — «23		«Зг>		а тт — 0	ш —
				о	тт

где Лт — средняя высота троса над землей; гт — радиус троса.

При защите линии двумя тросами приведенные значения потенциальных коэффициентов должны рассчитываться по формулам

*ii			«тт (« іт	"Г" « І т ')	2«1т « Іт ’ « т
*ii				„ 2	2
				“ "гт	“ тт ’
а.» =	а,		2«Іт
а.» =	а,	« т т	« т т '
		« т т	« т т '
а 12 =	а.„ =	а	« 2 т ( а 1т + « 1т ')
а 12 =	а.„ =	а
	23	12	«тт +	« тт '
		2 « т т « І т « 1 т '		« т т ' ( « I t	« І т ' )
«із —«iq13'—			2	„ 2
			« т т	« т т '

2. Для трехфазной линии без тросов с горизонтальным расположением проводов на рис. ІІ-2 построены кривые, позволяющие непосредственно оп ределить значение рабочей емкости крайней фазы С і и средней фазы С2 в за

висимости от средней емкости транспонированной линии без учета земли, которая вычисляется по формуле

24,13

С= — . ___ , пФ/м.

1.26D

3. Расчет емкостей трехфазной двухцепной линии с симметричным рас положением фаз и двумя заземленными грозозащитными тросами проводит

ся аналогично п. 1, но приведенные			потенциальные		коэффициенты a ( k вы
числяются по формулам
	« т . т [ ( « 1 т ) 2 +		( « і ' т ) 2 1 — 2 « 1 т « І т ' « t .t '
ЧГ— “ 11 —			2	2
			„2	*т.т'
			а т-т	*т.т'
0^22 — «>>22'—	1	2	r "	1
0^22 — «>>22'—		2	1( а« 22tт ( « t .t « 2 t		« t .t ' « 2 t ’ ) +
	«„Т .т“	^ т .т '	" м
	« 2 t ’ — « т .т ' «2 т)J >
«33 “ «33	1	’2	Г "
«33 “ «33	„2	’2	Г З т
	« T . T	« т .т '
	n		" м
	« T ’ 3 -	« T . T ' « T 3 j J

444

пФ /м

Рис. 11-2.

«12 =	«21 =	«12 —	~ ---------- —		[ « Іт (« т .т « й — «т.т' « т 'г ) +
			а т-т	а т.т'
Ctjx' ( а т.т а т'2			а т.т'	а т'з)]	*
«13 =	«31 =	« !з -	-----2-------- Г ~		К	т	( “ тт «тЗ — «гг* «Т’з) +
			ССТТ	а тт<
OtjTr (о&хх ОСт »з			а тт ' а тз )] ’»
«23 =	«32 =	«23 ~	^	2	К	т	К т «тЗ ~ « т т ' « т 'з ) +
			«^-«^т'
■f- ®2т' («тт « т 'З			« т.т ' «тз)1 »

445

<<< < Предыдущая 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 4344 / 4744 45 46 47 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ