Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электроснабжение горного производства. Учебное пособие
.pdf
Погонная ветровая нагрузка на провод без гололеда, даН/м,
P
3
Pcqd
4
10 ,
x
а на провод с гололедом, даН/м,
3
где
c
x
c
Pcqdc
x
5
210,
коэффициент лобового сопротивления;
для проводов и тросов d 20 мм, сх = 1,2 для проводов
1,1
x
и тросов при d < 20 мм;
– коэффициент неравномерности скоростного напора (табл. 4.33);
2
v
q
скоростной напор, даН/м (табл. 4.34).
16
Таблица 4.33
Зависимость коэффициента неравномерности от скорости напора ветра
Скоростной напор ветра, кгс/м2
27 и менее 1,0 70 0,713
35 0,91 80 0,7
40 0,85 85 0,7
45 0,817 100 0,7
50 0,783 105 0,7
55 0,75 115 0,7
65 0,725 125 0,7
Нормативные скоростные напоры q и скорости ветра v
(высота 15 м над поверхностью земли)
Ветровой район
I 27 21 40 25 55 30
II 35 24 40 25 55 30
III 45 27 50 29 55 30
IV 55 30 65 32 70 33
V 70 30 80 36 85 37
VI 85 37 100 39 105 41
VII 100 40 115 43 125 45
1 раз в 5 лет 1 раз в 10 лет 1 раз в 15 лет
q v q
Скоростной напор ветра, кгс/ м2
Таблица 4.34
Повторяемость
v
q v
Погонная нагрузка:
от веса провода, при действии ветра и отсутствии гололеда
22
PP
614
;
41
при наличии гололеда
P
735
22
PP
.
При расчете ВЛ на механическую прочность в нормальном режи-
ме принимаются следующие комбинации климатических условий:
1) при отсутствии ветра и гололеда – высшая температура t
max
;
2) при отсутствии ветра провода и тросы покрыты гололедом при
температуре –5 С;
3) при низшей температуре t
4) при среднегодовой температуре t
ветер и гололед отсутствуют;
max
ветер и гололед отсутствуют;
э
5) при наибольшем скоростном напоре ветра гололед отсутствует,
температура –5 С;
6) провода и тросы покрыты гололедом, температура –5 С, ско-
ростной напор ветра
0, 25 ,q
но не менее 14 кгс/м2 при толщине
max
стенки гололеда 15 мм и больше.
При расчете монометаллических проводов допускаемые напряжения для режимов наибольших нагрузок и режима низшей температуры одинаковы, т.е. σ
= σ– = σ
г
max
.
При определении критических пролетов напряжения в проводах и
тросах ВЛ не должны превышать допустимых значений, приведенных в табл. 4.29, для следующих режимов:
1) режим наибольшей нагрузки, имеющий место при пятой или
шестой комбинациях расчетных климатических условий (его параметры
, , );t
гг г
2) режим низшей температуры при отсутствии внешней нагрузки, ха-
рактерный для третьей комбинации климатических условий
,,t
1
3) режим среднегодовой температуры при отсутствии внешней
нагрузки
четвертая комбинация ,, .t
1 ээ
Для каждого из этих режимов определяется критический пролет:
1) первый критический пролет – пролет такой длины, при котором
напряжение провода при среднегодовой температуре равно допустимому σ
, а в режиме низшей температура – σ–;
э
2) второй критический пролет характеризует условия, при которых напряжение провода в режиме наибольшей нагрузки равно σ
в режиме низшей температуры σ
;
–
г
, а
3) третий критический пролет, при котором напряжение провода в
режиме наибольшей нагрузки равно σ
температуры σ
.
э
, а в режиме среднегодовой
г
;
42
Критические пролеты определяют по формулам:
для монометаллических проводов
6
2
;
l
1к
э
1
2
;
l
3к
max
1
2
l
2к
э
1
6
для сталеалюминиевых проводов
6 σσ θθ
2
э
l
1к
1
2
l
2к
г
1
6 θθ
э max э
1
6
max эгэ
2
γ
г
1 э
э
1
гг
22
гг
1
2
э
max
э
;
2
г
1
э
max
э
2
э
2
;
;
6 θθ
2
l
3к
г
1
гэ гэ
2
гг
1 э
2
,
где – приведенная нагрузка от собственного веса проводов
(см. табл. 4.30);
температурный коэффициент линейного удлинения провода
(см. табл. 4.30);
Е – модуль упругости (см. табл. 4.30),
– среднегодовая для данного региона температура;
э
– исходная низшая для данного региона температура;
43
г – температура образования гололеда (–5 С);
р
р
р
р
р
р
р
р
р
– приведенная нагрузка от гололеда.
г
Исходным для расчета ВЛ на механическую прочность является
режим, при котором напряжение в материале провода равно допустимому, а в остальных режимах напряжение меньше допустимого.
Исходный режим зависит от соотношения между длинами трех критических пролетов и соотношения между реальным и критическим
пролетом. Эти соотношения приведены в табл. 4.35. Пользуясь да
н-
ной таблицей, определяют исходный режим и его параметры.
Таблица 4.35
Таблица соотношений, определяющих исходные данные для расчета проводов
Соотношение критиче-
ских пролетов
ll l
1к 2к 3к
ll l
1к 2к 3к
lll
1к 2к 3к
lll
1к 2к 3к
lll
1к 2к 3к
– мнимый
l
1к
ll
2к 3к
– мнимый
l
1к
ll
2к 3к
– мнимый
l
3к
ll
1к 2к
– мнимый
l
3к
ll
1к 2к
– мнимый
l
1к
– мнимый
l
2к
Соотношение реального
пролета с критическим
ll
1к
lll
1кр3к
ll
2к
ll
2к
ll
2к
ll
3к
ll
3к
ll
1к
ll
1к
; llll
2кр 1к
;llll
p2кр 3к
для всех l расчетных
Параметры исходного
режима
,
,
1
–
–
1, э, э
, г, г
г
, г, –
1
, г, г
1
, э, э
1
, г,
1
г
, –,
1
–
, э, э
1
, э,
1
э
, г,
г
г
, э, э
1
Зная исходные условия для расчета проводов, по основному уравнению состояния провода определяют напряжение в проводах, тросах и стрелу провеса для расчетных климатических условий:
22
lE
где
и – напряжения в низшей точке провода в начальном (до из-
0
22
24 24
менения климатических условий) и искомом (после их изменения) состояниях, даН/мм
44
22
lE
0
00
2
, соответственно;
E
0
,
l – длина пролета, м;
и – соответствующие нагрузки на провод, даН/мм2;
0
и – температура, соответствующая искомому режиму σ и ис-
0
ходному режиму σ
.
0
Зная значения
, определяют стрелу провеса
2
lf
.
8
Если σ ˃ σ
, принимается большее сечение провода или другой
доп
материал.
При подвеске грозозащитного троса должны соблюдаться следующие условия: трос должен обеспечивать необходимый угол защиты провода – при одном грозозащитном тросе защитный угол α =
30; при двух – α ≤ 20.
5. ХАРАКТЕРНЫЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Характерные схемы электроснабжения горных предприятий при
разных способах питания от энергосистемы приведены в главе 9 [2].
Схема электроснабжения выбирается в зависимости от конкретных
условий нахождения горного предприятия (по данным практики или
по заданию руководителя).
45
6. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
При расчете токов КЗ определяются следующие величины:
начальное значение периодической составляющей тока КЗ;
I˝ −
– ударный ток КЗ, необходимый для проверки электрических
i
y
аппаратов, изоляторов, шин на динамическую стойкость;
– наибольшее действующее значение полного тока КЗ для про-
I
y
верки электрических аппаратов на динамическую стойкость в течение первого периода КЗ;
I
– значение тока при t = 0,2 с для проверки выключателей по
0,2
отключаемому ими току;
− действующее значение установившегося тока КЗ для провер-
I
∞
ки электрических аппаратов, шин, проходных изоляторов, кабелей на
термическую стойкость;
S
− мощность КЗ при t = 0,2 для проверки выключателей по от-
0,2
ключаемой мощности.
6.1. Определение расчетных величин
В зависимости от назначения расчета выбираются расчетные условия (расчетная схема, вид КЗ, момент времени и др.). В расчетную
схему вводятся все источники питания, участвующие в подпитке
точки КЗ, и все элементы системы электроснабжения (трансформаторы, линии, реакторы), расположенные между ними и местом КЗ.
Синхронные компенсаторы, синхронные и асинхронные электродвигатели учитываются
Расчет токов КЗ сводится к определению сопротивлений короткозамкнутой цепи, при этом все сопротивления выражают в относительных единицах и приводят к базисным условиям (базисной мощности и базисному напряжению). За базисную мощность целесообразно принимать условную единицу мощности – 100, 1000 МВ А
или кажущуюся мощность одного из источников питани
напряжение для каждой ступени принимается равным ее среднему
номинальному напряжению. При расчетах действительные коэффициенты трансформации заменяются отношениями средних номинальных напряжений. Шкала средних номинальных напряжений:
230; 121 (115); 37,5; 21; 10,5; 6,6 (6,3); 1,2; 0,69; 0,23 кВ.
Относительные сопротивления элементов расчетной схемы опре-
деляются следующим образом:
1) сопротивление генераторов
46
как источники питания.
. Базисное
я
S
– базисная мощность, тыс. кВ А;
где S
б
S
– номинальная мощность генератора, тыс. кВ А;
ном.г
˝
– сверхпереходное реактивное сопротивление генератора,
x
d*
xx
г.б**
б
S
,
ном.г
d
равное для:
турбогенераторов .......................................................................... 0,125
гидрогенераторов с демпферной обмоткой ................................. 0,2
то же, без нее ........................................................................... 0,27
синхронных компенсаторов ......................................................... 0,16
синхронных и асинхронных электродвигателей ......................... 0,2
2) сопротивление трансформаторов:
при S
где U
при S
где
r
ном*
ΔP
КЗ*
м
≥ 630 кВ А
ном
US
КЗ* б
XS
тб*
,
ном.т
– напряжение КЗ трансформатора в относительных единицах:
˂ 630 кВА:
ном
P
м
S
номт
0,01UU
КЗ* КЗ
XUr
т.б* КЗ* ном*
22
;
, %.
S
ном.т
S
б
,
– потери в меди трансформатора.
Для трехобмоточных трансформаторов величина реактивного со-
противления определяется для каждой ветви отдельно, при этом напряжение КЗ обмоток высшего, среднего и низшего напряжения определяется следующим образом:
%0,5 % % %;UUUU
КВ КВ-НКВ-СКС-Н
%0,5 % % %;UUUU
КС КВ-СКС-НКВ-Н
%0,5 % % %.UUUU
КН КВ-НКС-НКВ-С
47
Сопротивление каждой обмотки
X
%
US
X
В.б
X
С.б
X
Н.б
КВ б
*
100
US
КС б
*
100
%
US
КН
*
100
S
S
ном.В
%
S
ном.С
ном.Н
;
;
б
.
3) сопротивление энергосистемы
Обычно мощность питающей системы и ее сопротивление неизвест-
ны, тогда в качестве исходных данных можно принять одно из условий:
а) считать, что мощность системы не ограничена (S
= ∞), точка
с
КЗ значительно удалена от источника питания, сопротивление системы до точки присоединения принимают равным нулю;
б) если известны значения сверхпереходного тока I˝ (периодическая
слагающая тока КЗ) и установившегося I
на шинах подстанции, пи-
∞
тающей предприятие, то сопротивление системы до точки КЗ определя-
I
ется по значениям этих токов в зависимости от параметра
[2];
I
в) если неизвестны типы выключателей, установленных на подстанции, то значение сверхпереходного тока принимается равным току отключения выключателя и по этому току определяется сопротивление от шин подстанции до источника неограниченной мощности:
SS
где S
– базисная мощность;
б
– мощность КЗ на шинах питающей сети подстанции;
S
КЗ
– ток отключения выключателя;
I
ном.откл
U
– базисное напряжение;
б
X
бб
г*
S
КЗ
IU
3
ном.откл
,
б
4) сопротивление синхронных, асинхронных электродвигателей и
компенсаторов:
48
X
*
S
* б
d
.
S
ном
5) сопротивление трансформаторов с расщепленной обмоткой
x
низшего напряжения:
S
S
б
номт
S
S
б
ном.т
;
;
UU
X
В
*
100 100
XX
1* 2 *
0,5
КВ-НКН1-Н2
2
U
КВ-Н
100
6) реактивное сопротивление реактора
XIU
где X
X
рб*
– номинальное реактивное сопротивление реактора;
ном.р*
I
ном
и U
– номинальный ток и номинальное напряжение реактора.
ном
номр* бном
,
IU
ном б
7) реактивное и активное сопротивлений линий:
Удельные значения r
0 Лб 0 Лб
XR
Лб* Лб*
и x0 приведены в табл. 4.26–4.28.
0
;
22
UU
бб
.
lS rlS
8) активное сопротивление элементов СЭС при определении тока
КЗ не учитывают, если выполняется условие
1
rX
,
3
и X – суммарные активные и реактивные сопротивления эле-
где r
ментов СЭС до точки КЗ.
6.2. Порядок расчета токов КЗ
Расчет токов КЗ ведут в следующей последовательности:
1) составляют полную расчетную схему;
2) составляют схему замещения, на которой все элементы систе-
мы электроснабжения заменяют соответствующими сопротивлениями в относительных единицах (табл. 3.2 [2]);
3) выбирают расчетные точки КЗ;
4) выбирают базисную мощность, базисное напряжение и опреде-
ляют базисный ток, кА:
49
S
X
I
б
б
;
3
U
б
5) сопротивления всех элементов приводят к базисной мощности;
6) упрощают схему замещения, заменяя последовательно, парал-
лельно или смешанно включенные сопротивления одним эквивалентным, преобразуя при этом, если необходимо, треугольник в эквивалентную звезду, и наоборот (табл. 3.3 [2]). Схему приводят к лучевому виду, содержащему источник питания S
сопротивление всей короткозамкнутой цепи X
, результирующее
∑
и точку короткого
* расч
замыкания;
7) заменяют два или несколько источников питания одним экви-
валентным. Для систем электроснабжения горных предприятий характерна схема питания от двух источников питания (двух подстанций) S
и S2 или подстанции энергосистемы S1 и ТЭЦ предприятия S2.
1
Объединение источников допустимо:
во всех случаях, если в каждой из объединяемых ветвей расчетное
сопротивление X
расч.б*
˃ 3;
если соблюдается соотношение
X
где X
и X2 – соответственно сопротивления ветвей от источников
1
питания S
, приведенные к базисной мощности;
1 и S2
21
SS
21
= 0,4–2,5,
8) в отдельных случаях можно упростить схему, пренебрегая ис-
точником меньшей мощности, если выполняются условия:
XS
22
20; 0, 05
– источник питания меньшей мощности. При
где S
2
XS
11
,
S
2
= 0,05–1,0
S
1
источником питания не пренебрегают;
9) расчетное сопротивление цепи синхронных электродвигателей
определяют по формуле
XS
* ΣСД
50
X
СДрасч*
S
б
0,07
,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]