5819

71

24.3Вопросы для самоконтроля знаний

24.3.1Сформулируйте дополнительные технико-экономические условия для выбора сечений проводников в местных распределительных сетях?

24.3.2Что необходимо для обеспечения минимума расхода проводникового материала в распределительной сети?

24.3.3При каком условии обеспечивается минимум потерь активной мощности в распределительной сети?

24.3.4В каких случаях целесообразно использовать условие одинаковости сечений проводников на участках местной распределительной сети?

24.3.5Чем вызвана необходимость проверки выбранных сечений линий распределительных сетей по условию обеспечения допустимой потери напряжения?

Тема 25 Выбор оптимального напряжения

и схемы сети

Цель занятия. Изучение методики оценки технико-экономических показателей и сопоставления вариантов по критерию минимума приведенных затрат при проектировании электросетей районного значения.

25.1 Краткие теоретические сведения

Известно, что с ростом номинального напряжения UНОМ уменьшаются токи в элементах сети, снижаются потери мощности и падения напряжения в них. С другой стороны, при большем номинальном напряжении возрастает стоимость линий электропередач и понижающих подстанций. Окончательное решение о выборе того или иного UНОМ должно быть принято после сопоставления технико-экономических показателей вариантов сети с предварительно намеченными исходя из технических соображений напряжениями.

Вместе с тем при проектировании на стадии выбора номинального напряжения сети точное распределение потоков активной и реактивной мощности по участкам сети еще не известно, так как не известны параметры схем замещения элементов сети. Поэтому в качестве первого приближения вместо полной мощности допускается использовать значения потоков активной мощности /1/

где S ,i j – модуль полной мощности, передаваемой в нормальном режиме; ni j - количество цепей линии;

72

Номинальное напряжение может быть представлено как функция двух параметров

где Li j - длина участка линии;

Эмпирическая формула Стилла, отражающая зависимость (25.2)

Выражение (25.3) дает приемлемые результаты при значениях Li j 250 км и Рi j 60 МВт.

Ученым в области передачи электрической энергии Залесским А.М. была

Специалистом-электроэнергетиком Илларионовым Г.А. была предложена более универсальная формула по сравнению с (25.3) и (25.4)

Формула (25.5) при Рi j 1000 МВт принципиально правильно отражает необходимость выбора более высоких номинальных напряжений с ростом протяженности электропередачи.

Алгоритм выбора номинального напряжения и конфигурации схемы сети.

1)намечаются варианты конфигурации схемы сети на основе географического расположения источников питания и пунктов потребления, категории надежности электроснабжения;

2)ориентировочный выбор номинального напряжения на каждом участке;

3)выбираются число цепей линии и сечение проводов по условиям экономической целесообразности;

4)в каждом из намеченных вариантов проверяют выбранные сечения проводов по условиям допустимого нагрева в наиболее тяжелых послеаварийных режимах;

5)выбираются число и номинальная мощность трансформаторов (автотрансформаторов) на подстанциях сети;

6)оценивается приемлимость каждого из вариантов с точки зрения обеспечения условий встречного регулирования напряжения на шинах 6 – 10 кВ понижающих подстанций при максимальных нагрузках и послеаварийных режимах;

73

7)выбираются схемы электрических соединений подстанций из числа типовых схем;

8)выполняется оценка технико-экономических показателей, рассматриваемых вариантов в соответствии с критерием минимума

приведенных затрат.

Таким образом, выбор номинального напряжения вновь проектируемой сети районного значения является сложным многоэтапным процессом, неразрывно связанным с технической и экономической оценкой преимуществ и недостатков всех намеченных вариантов схемы.

25.2 Задача для самостоятельного решения. Электроснабжение нового пункта потребления А с максимальной нагрузкой на шинах 10 кВ понижающей подстанции на пятый год эксплуатации РmaxA=1№ МВт при cos = 0,9№ предполагается осуществить от подстанции С ОЭС Европейской части, имеющей шины 110 кВ и расположенной на расстоянии lCA = 50 км. Трасса линии С-А прокладывается в III районе по гололеду в болотистой местности. Потребители подстанции А относятся к II и III категориям. График нагрузки подстанции А характеризуется числом часов использования максимума ТНБ = 3№№№ ч/год и коэффициентом kМ =1. На подстанции (ПС) А предполагается установка двух трансформаторов. Требуется: выбрать номинальное напряжение

исхему электроснабжения потребителей пункта А, считая, что:

-аварийное отключение одного из двух параллельно включенных элементов и нахождение другого на плановом ремонте являются несовместимыми событиями;

-вероятностью отказа двух параллельно включенных трансформаторов можно пренебречь;

-возможность выполнения плановых ремонтов воздушных линий без снятия напряжения отсутствует.

25.3Вопросы для самоконтроля знаний

25.3.1Какие исходные данные используются при проектировании новой электрической сети?

25.3.2Какие две системы номинальных напряжений существуют в нашей стране?

25.3.3Из каких соображений нужно исходить при выборе номинального напряжения сети?

25.3.4Функцией каких параметров является номинальное напряжение в эмпирических формулах?

25.3.5Какое условие определяет границу между областями применения различных номинальных напряжений?

Тема 26 Механический расчет проводов, работающих в конструкциях ЛЭП

74

Цель занятия. Изучение методики проектирования конструктивного выполнения воздушных линий электропередачи при сооружении и эксплуатации сетей электрических систем.

26.1 Краткие теоретические сведения

Воздушная линия должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать механические нагрузки. Для надежной работы проводов, опор и других конструктивных элементов их рассчитывают на механическую прочность.

Механический расчет ВЛ основан на применении некоторых положений дисциплины «Сопротивление материалов», обязательных указаниях Правил устройства электротехнических установок и Строительных норм и правил (СНиП). Он необходим для правильного проектирования электрических сетей.

Для различных напряжений и климатических районов страны разработаны типовые конструкции опор. Поэтому проектирование конструкций опор и механический расчет целесообразны только тогда, когда в типовых проектах отсутствуют опоры для данных условий или когда нет сортамента материалов, предусмотренного этим проектом.

На провода воздушных электрических линий действуют вертикальные (собственный вес провода, вес гололеда, образовавшегося на проводе) и горизонтальные (давление ветра) нагрузки. При их учете принимают некоторые допущения: предполагают равномерное распределение нагрузок по длине провода, нагрузки считают статическими, т. е. неизменными по значению.

Под действием механических нагрузок в материале провода появляются механические напряжения на растяжение. На их значение влияют также напряжения, которые возникают в проводе при уменьшении его длины, с понижением температуры.

Основные вопросы проектирования конструктивной части ВЛ, включает в себя определение:

а) материалов и конструкций проводов и грозозащитных тросов; б) схемы размещения проводов и тросов на опорах; в) конструкций и параметров изоляции линейной арматуры; г) расчетных длин промежуточных пролетов линии;

д) механических нагрузок и сил, действующих на провода, тросы и опоры;

е) механических напряжений проводов и тросов в различных режимах работы и для всего возможного диапазона изменений климатических влияний и условий;

ж) наибольших стрел пробега проводов и тросов; з) расчетам напряжений материалов проводов и тросов, а также стрел

провеса при их монтаже на опорах; и) выбора материалов, типов и иных характеристик конструкций опор;

к) расстановки промежуточных, анкерных и анкерно-угловых опор по трассе линии; л) выбора материала и типа фундамента.

Метрологические характеристики, необходимые при проектировании линии:

76

При гололеде удельная нагрузка от давления ветра, МПа/м

Нагрузки от веса и давления ветра направлены под прямым углом, поэтому их складывают геометрически. Суммарная удельная нагрузка без гололеда

При гололеде суммарная удельная нагрузка

26.2 Задача для самостоятельного решения. Рассчитать удельные механические нагрузки для проводов АС-185/43 проектируемой линии 110 кВ, проходящей по территории, отнесенной к III району по гололеду и к IV по ветру [4]. Длина пролета L= 2NN м (NN – 2 последние цифры зачетной книжки).

26.3Вопросы для самоконтроля знаний

26.3.1Какие характеристики метеорологических и топографических условий необходимы для проектирования ВЛ?

26.3.2Что характеризует скоростной напор ветра?

26.3.3В чем заключаются основные задачи расчета проводов и тросов ВЛ по условиям механической прочности?

26.3.4Что понимается под удельной нагрузкой, действующей на провод?

26.3.5От каких факторов зависят характеристики растяжения проводов?

Тема 27 Вероятностные методы в расчетах надежности

систем электроснабжения. Основные понятия и определения

Цель занятия. Изучение вероятностных методов расчета надежности систем электроснабжения.

27.1 Краткие теоретические сведения

Под надежностью элемента или системы понимают свойство элемента или системы выполнять заданные функции в заданных условиях эксплуатации.

Надежность характеризуется следующими показателями:

77

1)вероятностью безотказной работы, т.е. вероятностью того, что время безотказной работы Т элемента или системы будет больше или равно времени t

2)вероятностью отказа – вероятностью того, что в заданном интервале времени произойдет хотя бы один отказ или что время безотказной работы Т элемента или системы будет меньше времени t

7)интенсивностью восстановления – отношением плотности вероятности восстановления к вероятности невосстановления

8)средним временем безотказной работы, или средней наработкой на отказ

9)средним временем восстановления

78

27.2 Задача для самостоятельного решения. Определить, насколько выше показатели надежности понизительной трансформаторной подстанции 110/10 кВ при постоянной совместной работе обоих трансформаторов в течение

(N) 6 месяцев по сравнению с однотрансформаторной подстанцией, отказами коммутационных аппаратов и преднамеренных отключений пренебрегаем. Интенсивность отказа трансформатора принять равной T 0,03год 1 , вероятность безотказной работы за год принять равной р(t)=0.96.

27.3Вопросы для самоконтроля знаний

27.3.1Какие электроприемники относятся к первой категории и особой группе?

27.3.2Каковы требования к надежности электроснабжения потребителей первой категории и особой группы?

27.3.3Что понимают под надежностью элемента или системы?

27.3.4Какими показателями характеризуется надежность системы?

27.3.5Какие элементы электрической сети являются восстанавливаемыми?

27.3.6Какими параметрами характеризуются восстанавливаемые элементы?

Тема 28 Надежность системы электроснабжения при последовательном и

параллельном соединении элементов

Цель занятия. Изучение и расчет показателей надежности системы электроснабжения и их анализ при последовательном и параллельном соединении элементов.

28.1 Краткие теоретические сведения

При последовательном соединении восстанавливаемых элементов надежность системы характеризуется следующими показателями:

79

i 1

3)Интенсивностью отказов системы из n элементов

i 1

4)Средняя наработка на отказ системы из n элементов

При параллельно соединении n восстанавливаемых элементов под отказом системы понимают отсутствие напряжения на шинах рассматриваемого узла нагрузки и не учитывают ограничения по пропускной способности элементов. Надежность системы характеризуется следующими показателями:

1)средней вероятностью безотказной работы системы из n элементов

i 1

3)интенсивностью отказов системы из n элементов

4)средним временем безотказной работы, или средней наработкой на отказ системы из n элементов

5)средним временем восстановления системы из n элементов

28.2 Задача для самостоятельного решения. Составить схему замещения по надежности и рассчитать вероятность безотказной работы в течение 3 месяцев, интенсивность отказов, среднюю наработку на отказ одноцепной ВЛ длиной L=35 км, L=NN км вместе с понижающим трансформатором 110/10кВ и коммутационной аппаратурой (рисунок 28.1), если интенсивности отказов

80

1)1 3 5 QS 0,005год 1, 2 Q 0,02год 1

4 Л l 0,08 35 2,8год 1 , 6 QR 0,05год 1

7 QK 0,05год 1 , 8 T 0,03год 1.

2)Вероятность безотказной работы в течение 12 месяцев:

p1= p3= p5= pQS=0,97; p2= pQ=0,94; p4=0,98; ; p6= pQR=0,95; p7= pQK=0,99; p2= pT=0,98.

Рисунок 28.1 Схема электроснабжения

28.3Вопросы для самоконтроля знаний

28.3.1Какие электроприемники относятся ко второй категории ?

28.3.2В каком соотношении находится допустимое время перерыва электроснабжения потребителей первой, второй и третьей категории ?

28.3.3Каким документом регламентируется надежность функционирования отдельных элементов и систем в целом?

28.3.4Что понимается под безотказной работы элемента электрической сети7

28.3.5Что понимается под долговечностью элемента электрической сети?

Тема 29 Надежность системы электроснабжения при

смешанном соединении элементов

Цель занятия. Изучение и расчет показателей надежности системы электроснабжения и их анализ при смешанном соединении элементов.

29.1 Краткие теоретические сведения

Оценка надежности систем со смешанным соединением элементов, т.е. с последовательно-параллельными связями может осуществиться следующим образом. Если система состоит из п элементов, то, учитывая, что каждый элемент может находиться в двух состояниях (работоспособном или неработоспособном), система может прибывать в С=2псостояниях. Все множество состояний системы разделяется на два подмножества: работоспособное или неработоспособное.

Затем определяется вероятность пребывания системы в работоспособном состоянии, что и является конечной целью расчета.