идз / ИДЗ 2

Рассчитать потери в проводах ЛЭП (стали – алюминиевые провода); определить, эффективна ли линия, если нет (потери мощности больше 10%от передаваемой мощности) предложить пути снижения потерь в линии (не меняя материалы проводников, мощность, напряжение, температуру)

Задано: провод из стале-алюминиевых проволок (стальной сердечник–чистое железо, сверху алюминиевый повив – алюминий марки А5); марка провода; количество и диаметр проволок для стали и алюминия; рабочее напряжение; передаваемая мощность; температура зимой и летом; длина линии (Al и Fe проволок)

Таблица 1 – исходные данные

Провод	𝐹 e × d, мм	𝐴 l × d, мм	, кВ	, кВт	t1 , ℃	t2 , ℃	l, км
АСО(185)	7 х 2,0	24 x 3,1	35	890	- 35	+ 28	7

Решение:

Этот сталеалюминиевый провод состоит из стального сердечника, выполненного из семи оцинкованных проволок общей площадью 24 мм², и внешнего слоя из алюминиевых проволок площадью 185 мм². Основное назначение провода АСО 185/24 - использование в воздушных линиях электропередачи напряжением 35-110 кВ, где требуется оптимальное сочетание механической прочности и электропроводности.

Таблица 2 – Справочные характеристикиметаллов

1. Определим ток в линии l:

где − передаваемая установившаяся мощность, Вт;

− рабочее напряжение, В.

2. Рассчитаем потери в проводах ЛЭП марки АСO(185) при температуре t1 = -35 ℃.

   1. Площадь поперечного сечения стальных проводов:

где − кол − во стальных проволок;

− диаметр стальных проволок, м.

2. Определяем удельное сопротивление стали при заданной температуре:

Ом*м

- температурный коэффициент удельного сопротивления для стали, ;

Т1 − текущая температура, К.

3. Найдем сопротивление стальных проводов:

где l – длина, м.

4. Площадь поперечного сечения алюминиевых проводов:

где − кол − во стальных проволок;

− диаметр стальных проволок, м.

5. Определяем удельное сопротивление

Ом*м

- температурный коэффициент удельного сопротивления для стали, ;

Т1 − текущая температура, К.

6. Найдем сопротивление алюминиевых проводов:

где l – длина, м.

7. Определим полное активное сопротивление для стале-алюминиевого провода:

8. Определим падение напряжения в линии:

9. Определим потери мощности в линии:

∆P=∆U*I=20.32*25,43=516.69 Вт

10. Определим эффективность линии:

Линию считать эффективной, если потери мощности составляют не более 10%отпередаваемой мощности

Потери мощности составляют 0,058%, следовательно, работу линии можно считать эффективной.

3. Рассчитаем потери в проводах ЛЭП марки АСO(185) при температуре t2 = +28 ℃.

   1. Площадь поперечного сечения стальных проводов:

где − кол − во стальных проволок;

− диаметр стальных проволок, м.

2. Определяем удельное сопротивление стали при заданной температуре:

Ом*м

- температурный коэффициент удельного сопротивления для стали, ;

Т2 − текущая температура, К.

3. Найдем сопротивление стальных проводов:

где l – длина, м.

4. Площадь поперечного сечения алюминиевых проводов:

где − кол − во стальных проволок;

− диаметр стальных проволок, м.

5. Определяем удельное сопротивление

Ом*м

- температурный коэффициент удельного сопротивления для стали, ;

Т2 − текущая температура, К.

6. Найдем сопротивление алюминиевых проводов:

где l – длина, м.

7. Определим полное активное сопротивление для стале-алюминиевого провода:

8. Определим падение напряжения в линии:

9. Определим потери мощности в линии:

∆P=∆U*I=27.5*25,43=699.31 Вт

10. Определим эффективность линии:

Линию считать эффективной, если потери мощности составляют не более 10%отпередаваемой мощности

Потери мощности составляют 0,079%, следовательно, работу линии можно считать эффективной.

Вывод: в ходе работы были рассчитаны потери энергии в линии при температурах t1=-35 ℃ , t2 = +28 ℃. Определена эффективность линии. Потери при (t2 = +28℃) в летнее время оказались больше, чем потери в зимнее время (t1 = -35 ℃). Это связано с зависимостью удельного сопротивления метала от температуры. Рост удельного сопротивления при повышении температуры объясняется тем, что при повышении температуры возрастает амплитуда ангармонических колебаний узлов кристаллической решетки. Вследствие этого возрастает вероятность столкновения дрейфующих под действием сил электрического поля электронов с этими узлами. При этом уменьшается длина свободного пробега электрона и уменьшается его подвижность

Список литературы

Дудкин А.Н., Ким В.С. Электротехническое материаловедение. Учебное пособие. − Томск: Издательство ТПУ, 2004.  − 198 с.

Корицкий Ю. В. Справочник по электротехническим материалам в 3 т.: / под ред. Ю. В. Корицкого . — 3-е изд., перераб. . — Ленинград : 1986-1988. Т. 3 . — 1988. — 728 с.: ил. — ISBN 5283044165.