10. Расчет коэффициента полезного действия (кпд), себестоимость передачи и распределения электроэнергии.

;

где - сумма активных мощностей нагрузок,

- суммарные потери в линиях и трансформаторах.

Средневзвешенный КПД:

.

Себестоимость передачи и распределения электроэнергии:

(коп./кВт*ч).

4. Механический расчет проводов вл электропередачи

Механический расчет проводов ВЛ проводится с целью обеспечения в них нормативных запасов прочности и определение величин стрел провеса при работе линии в различных климатических условиях

4.1 Определение удельных механических нагрузок от действия массы провода (троса):

Для АС-70/11 масса 1 км провода: G₀=276 кг/км

γ₁=G₀·10^-3/F,

γ₁=276·10^-3/68= 0.0041 даН/м·мм²,

F=276 мм² – фактическое сечение провода

От действия гололеда:

γ₂=(0.9·π·b·(d+b)·10^-3)/F,

γ₂=(0.9· π·15·(11.4+15)·10^-3)/276=0.0089 даН/м·мм²,

где b=10 мм – нормативная толщина стенки гололеда, [2, табл. 2.5.3],

d=11.4 мм – диаметр провода

От действия массы провода и гололеда:

γ₃=γ₁+γ₂,

γ₃=0.0041+0.0089=0.013 даН/м·мм².

От действия ветра на провод, свободный от гололеда:

γ₄=α·C_x·q·d·10^-3/F,

γ₄=0.725·1.1·50·11.4·10^-3/276= 0.0067 даН/м·мм²,

где q=50 даН/м·мм² – нормативный скоростной напор ветра в рассматриваемом режиме, [2, табл. 2.5.1],

α=0725 – κоэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра по длине пролета ВЛ,

C_x=1.1 – коэффициент лобового сопротивления, или аэродинамический коэффициент, условия обтекания провода воздушным потоком.

От действия ветра:

γ₅=α·C_x·0.25·q·(d+2·b)·10^-3/F,

γ₅=0.725·1.2·0.25·50·(11.4+2·10)·10^-3/276= 0.005 даН/м·мм².

Результирующая. Действующая на провод, свободный от гололеда:

γ₆=√γ²₁+γ²₄,

γ₆=√ (0.0041)²+(0.0067)²=0.0078 даН/м·мм².

Результирующая, действующая на провод, покрытый гололедом:

γ₇=√γ²₃+γ²₅,

γ₇=√(0.013)²+(0.005)²=0.014 даН/м·мм².

Определим исходный режим, т.е. наиболее тяжелый режим работы проводов ВЛ, при котором в металле возникнут наибольшие механические напряжения. В качестве исходного выберем один из следующих режимов: низшей температуры, среднегодовой температуры, наибольших механических нагрузок (при γ₇).

Исходный режим определяется путем сопоставления величины расчетного пролета ВЛ со значениями критических пролетов, определяемых для комбинированных проводов по выражениям:

ℓ_1к=2·σ_э/γ₁·√[6·[β₀·(σ_э–σ_н)+α₀·(υ_э–υ_н)]/(1–(σ_э/σ_н)²)],

ℓ_2к=2·σ_нб/γ₁·√[6·[β₀·(σ_нб–σ_н)+α₀·(υ_г–υ_н)]/((γ_нб/γ₁)²–(σ_нб/σ_н)²)],

ℓ_3к=2·σ_нб/γ₁·√[6·[β₀·(σ_нб–σ_э)+α₀·(υ_г–υ_э)]/((γ_нб/γ₁)²–(σ_нб/σ_э)²)],

где α₀=14,5 ·10^-6 1/град_, β₀=1/Е₀=1/13,4 ·10³=74.6·10^-6 м·мм²/даН – коэффициенты температурного расширения комбинированного провода, определяемые по [2, табл. 2.5.8],

υ_н, υ_г, υ_э – низшая температура, температура, соответствующая режиму гололеда или режиму наибольшей механической нагрузки (υ_г=-4°C) среднегодовая температура,

ℓ_1к=2·8.1/0.0041 ·√[6·[74.6·10^-6·(8.1-12.2)+14.5·10^-6·(5+26)]/(1-(8.1/12.2)²)]=121.9м,

ℓ_2к=2·12.2/0.0041 ·√[6·[74.6·10^-6·(12.2-12.2)+14.5·10^-6·(5+26)]/((0.014/0.0041)–(12.2/12.2)²)]=177.36 м,

ℓ_3к=2·12.2/0.0041 ·√[6·[74.6·10^-6·(12.2–8.1)+14.5·10^-6·(5+12)]/((0.014/0.0041)–(12.2/8.1)²)]=187.78 м.

При выполнении механического расчета принимается условно, что участок линии сооружается на идеально ровной поверхности земли и имеет равные по величине пролеты между смежными опорами. Величиной пролета необходимо задаться, исходя из диапазона пролетов, соответствующего конкретному типу унифицированной опоры [5, табл. 2.40], имея в виду, что ВЛ, в зависимости от сечения проводов, имеют наибольший допустимый пролет.

ℓ_д=250 м.

Получили, что исходным режимом является режим наибольшей механической нагрузки (υ_г, γ_нб, σ_нб).

Определив исходный режим для расчета провода, получаем возможность рассчитать величину напряжения в любом ином режиме работы ВЛ с помощью основного уравнения состояния, которое имеет вид

σ_n–(ℓ²·γ²_n·Е)/(24· σ²_n)=σ_m–(ℓ²·γ²_m·Е)/(24· σ²_m)-α₀·Е·(υ_n–υ_m),

где n и m – обозначения двух режимов провода или тросов.

Для правильного выбора высоты типовой опоры необходимо определить максимальную стрелу провеса провода, которая может возникнуть на ВЛ в одном из расчетных режимов работы. Напряжения в металлах проводов в этих режимах определяют путем решения основного уравнения состояния провода для двух режимов работы ВЛ:

σ_исх–(ℓ²·γ²_исх·Е)/(24· σ²_исх)=σ_{υ νб}–(ℓ²·γ²₁·Е)/(24· σ²_{υ нб})-α₀·Е·(υ_исх–υ_{υ нб}),

σ_исх–(ℓ²·γ²_исх·Е)/(24· σ²_исх)=σ_{γ 3}–(ℓ²·γ²₃·Е)/(24· σ²_{γ 3})-α₀·Е·(υ_исх–υ_г),

где σ_{υ νб}, σ_{γ 3} – напряжения в режимах наибольшей температуры и гололеда без ветра соответственно.

12.2–(250²·(0.0095)²·7.7·10³)/(24·12.2²)=σ_υνб–(250²·(3.443·10^-3)²·7.7·10³)/(24·σ_{υ νб}),

12.2–(250²·(0.0095)²·7.7·10³)/(24·12.2²)=σ_γ3–(250²·(0.00902)²·7.7·10³)/(24·σ_γ3).

Получили σ_{υ νб}=4.65даН/мм², σ_γ3=11.9421 даН/мм².

Найдем стрелы провеса в этих режимах, одна из которых будет наибольшей:

f _{σ υνб}=ℓ²·γ₁·/(8·σ_нб), f_γ3=ℓ²·γ₃/(8·σ_γ3),

f _{σ υνб}=250²·3.443·10^-3/(8·4.652)=5.709 м,

f_γ3=250²·0.00902/(8·11.9421)=5.9 м.

Выбор опоры и проверка ее габаритов

Для участка линии от ПС1 до ПС4 выбираем железобетонную промежуточную одноцепную свободностоящую опору П 110-1.

Проверяем допустимый габарит приближения провода к земле:

H_г≥h_г+f_макс+λ_г,

где H_г=17,5 м – высота опоры до траверса, [5, табл.2.41],

h_г=7 м – допустимый габарит приближения ВЛ к земле, [2, табл. 2.5.23],

λ_г=0.14·7=0.98 м – длина гирлянды, [5],

f_макс=f_γ3=5.9 м – максимальная стрела провеса,

17,5≥7+5.9+0.98,

Неравенство выполняется.

Провода ВЛ будут работать в соответствии с выполненными проектными расчетами при условии, что в процессе строительства ВЛ и их подвески на опоры будут обеспечены необходимые значения монтажных стрел провеса f_монт.