13.2 Электрический расчет минимального режима:

В соответствии с заданием при минимальном режиме нагрузка составляет 30% от максимальной.

Определим нагрузки подстанций:

Определим реактивную мощность нагрузок:

При принятом cosφ=0,9 tgφ=0,488

В целях экономии электроэнергии и улучшения условий регулирования напряжения принимаем, что в минимальном режиме на каждой подстанции остается в работе только один трансформатор, а второй отключается от сети.

Определим потери мощности в трансформаторах:

Определим расчетную мощность подстанции:

Сопротивление линии:

Находим распределение мощностей без учета потерь мощности в линии:

Найдем действительное распределение мощностей с учетом потерь мощности в линиях:

Примем мощности в конце линии l_5:

Потери в в линии l_5:

Мощность в начале линии l_5:

Мощности в конце линии l_6:

Потери в в линии l_6:

Мощность в начале линии l_5:

Мощности в конце линии l_7:

Потери в в линии l_7:

Мощность в начале линии l_7:

В тупиковых линиях:

Мощности в конце линии l_1:

Потери в в линии l_1:

Мощность в начале линии l_1:

Мощности в конце линии l_3:

Потери в в линии l_3:

Мощность в начале линии l_3:

Определим действительную плотность тока в линиях:

Определим коэффициент полезного действия линии:

Определим напряжение на шинах высшего напряжения (ВН) подстанции. Для обеспечения встречного регулирования напряжения считаем, что напряжение источников питания поддерживается на уровне 231 кВ.

Определим потерю напряжения на линии l₆:

Напряжение на шинах подстанции 4:

Определим потерю напряжения на линии l₇:

Напряжение на шинах подстанции 3:

Определим потерю напряжения на линии l₅:

Напряжение на шинах подстанции 3:

Усредненное напряжение подстанции 3:

Определим потерю напряжения на линии l₁:

Напряжение на шинах подстанции 1:

Определим потерю напряжения на линии l₃:

Напряжение на шинах подстанции 2:

Определим потерю напряжения в трансформаторах:

Определим напряжение на шинах низшего напряжения (НН) подстанции, приведенное к шинам ВН:

Зададимся желаемым напряжением на шинах НН:

Определим расчетные ответвления:

По расчетным ответвлениям выбираем из таблицы 6 стандартные ответвления:

Определим действительное напряжение на шинах НН подстанции:

Найдем отклонения действительного напряжения НН подстанции от желаемого:

13.3 Электрический расчет послеаварийного режима.

После аварийный режим – режим, в котором находятся потребители электроэнергии в результате нарушения в системе его электроснабжения до установления номинального режима после локации отказа.

Рассчитаем тяжкие режимы аварийного отключения наиболее загруженной линии, которая приводит к наибольшему снижению напряжения на понижающих подстанциях.

Такие режимы является отключение линии l₇ (В-3), одна линия l₃ (В-2) и одна линия l₁ (А-1)

Произведем заново потоков мощностей и напряжений с учетом изменений потерь мощности и напряжение в сети.

Найдем действительное распределение мощностей с учетом потерь мощности в линиях:

Мощность в конце линии l_5:

Потери в в линии l_5:

Мощность в начале линии l_5:

Мощности в конце линии l_6:

Потери в в линии l_6:

Мощность в начале линии l_5:

Мощности в конце линии l_7:

В тупиковых линиях:

Мощности в конце линии l_1:

Потери в в линии l_1:

Мощность в начале линии l_1:

Мощности в конце линии l_3:

Потери в в линии l_3:

Мощность в начале линии l_3:

Определим величину тока в линиях в послеаварийном режиме

Все выбранные марки проводов удовлетворяют условию:

Определим напряжение на шинах высшего напряжения (ВН) подстанции. Для обеспечения встречного регулирования напряжения считаем, что напряжение источников питания поддерживается на уровне 231 кВ.

Определим потерю напряжения на линии l₆:

Напряжение на шинах подстанции 4:

Определим потерю напряжения на линии l₅:

Напряжение на шинах подстанции 3:

Определим потерю напряжения на линии l₁:

Напряжение на шинах подстанции 1:

Определим потерю напряжения на линии l₃:

Напряжение на шинах подстанции 2:

Определим потерю напряжения в трансформаторах:

Определим напряжение на шинах низшего напряжения (НН) подстанции, приведенное к шинам ВН:

Зададимся желаемым напряжением на шинах НН:

Определим расчетные ответвления:

По расчетным ответвлениям выбираем из таблицы 6 стандартные ответвления:

Определим действительное напряжение на шинах НН подстанции:

Найдем отклонения действительного напряжения НН подстанции от желаемого:

14. Механический расчет линий электропередач.

Пример расчета выполним для линии ℓ_1.

Исходными данными для механического расчета являются:

Номинальное напряжение сети = 220 кВ.

Характеристика провода АС 185/29

расчетное сечение: алюминия Fа =181 мм^2;

стали Fс = 29 мм^2;

всего провода F = 210 мм^2;

расчетный диаметр: стали dс = 6,9 мм;

провода d = 18,8 мм;

масса одного килограмма провода G = 728 кг/км;

Количество цепей – одна.

Максимальная температура .

Минимальная температура .

Среднегодовая температура .

Температура гололедообразования .

Для заданного района:

II район по гололедности с толщиной стенки гололеда ;

III ветровой район со скоростным напором ветра .

Выбираем унифицированную железобетонную, одноцепную, свободностоящую опору на ВЛ-220 кВ марки ПБ220-1 (рис 4.)

Рис.4 Унифицированная железобетонная, одноцепная, свободностоящая опору ВЛ-220 кВ марки ПБ220-1.

Для выбранной опоры расчетные пролеты составляют:

- длина габаритного пролета ;

- длина ветрового пролета ;

- длина весового пролета .

Рассчитаем удельные механические нагрузки:

- удельная нагрузка от собственной массы провода:

- удельная нагрузка от массы гололеда:

;

- удельная нагрузка от массы провода с гололедом:

- удельная нагрузка от ветра на провода без гололеда:

,

где -коэффициент неравномерности распределения скоростного напора ветра по длине пролета,:

;

;

;

.

- аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода, зависящий от диаметра провода с гололедом или без него:

при

при

Принимаем: ,

- удельная нагрузка от ветра на провода с гололедом, при скоростном напоре ветра :

здесь ;

;

- удельная нагрузка от ветра и веса провода без гололеда:

;

- удельная нагрузка от ветра и веса провода с гололедом:

.

Для провода АС 185/29, выбираем модуль упругости и температурный коэффициент линейного расширения.

При одинаковой высоте крепления провода или троса на смежных опорах, его стрела провеса может быть определена упрощенно:

где - длина пролета, м;

- удельная нагрузка на провод (трос) при конкретных климатических условиях, ;

- напряжение в низшей точке провода (троса) при удельной нагрузке и конкретных климатических условиях,.

Наибольшие вертикальные стрелы провеса, определяющие габаритный пролет воздушных линий имеют место при высшей температуре воздуха:

,

или при наибольшей вертикальной нагрузке:

,

где -соответствующие нагрузки на провода;

- напряжение проводов в его низшей точке соответственно при высшей температуре воздуха и при гололеде без ветра.

Напряжение провода (троса) при климатических условиях, характеризуемых температурой воздухаt , и удельной нагрузкой определяется по уравнению состояния провода

,

где - удельная нагрузка, температура, напряжение в низшей точке в начальном состоянии соответственно.

Начальными могут быть выбраны следующие состояния провода:

1.Низшая температура воздуха, удельная нагрузка допустимое напряжение.

2. Среднегодовые условия: среднегодовая температура, удельная нагрузка допустимое напряжение.

3. Наибольшая внешняя нагрузка на провод , соответствующая ей температура воздуха, допустимое напряжение.

Необходимое по указанным условиям сочетание исходных условий расчета выбирается сравнением действительного и критических пролетов (прил. 1.10)

Критические пролеты определяются по выражению:

ℓ_кр

где - коэффициент упругого расширения провода;

- коэффициент линейного расширения провода.

Различают три критических пролета:

1. ℓ_кр(1) ^- определяет переход от расчетных условий при низкой температуре к среднегодовым условиям.

При этом

Определяем отношение сечений алюминия и стали Значениянормативные допустимые значения для провода принимаются по ПУЭ табл.25.7

(прил. 1.12).

ℓ_кр(1)

ℓ_кр(1).

2. ℓ_кр(2) определяет переход от расчетных условий низшей температуры к условиям наибольшей нагрузки.

При этом

где - наибольшая нагрузка

ℓ_кр(2)

учитывая, что, получим

ℓ_кр(2).

3. ℓ_кр(3) определяет переход от расчетных среднегодовых условий к условиям наибольшей нагрузки.

При этом

ℓ_кр(3)

ℓ_кр(3).

Возможно три соотношения полученных критических пролетов:

Если ℓ_кр(1)< ℓ_кр(2)< ℓ_кр(3) , то это значит, что физический смысл имеют только два критических пролета ℓ_кр(1) и ℓ_кр(3).

Определяющим исходным режимом в уравнении состояния провода в пролете будет:

а) при ℓ_расч< ℓ_кр(1) – режим ;

б) при ℓ_расч> ℓ_кр(3) – режим максимальной нагрузки;

в) при ℓ_кр(1)< ℓ_расч< ℓ_кр(3) режим среднеэксплуатационных условий.

Тогда уравнение состояния провода в пролете будет соответственно, для:

а) ;

б) ;

в) .

2. Если ℓ_кр(1)> ℓ_кр(2)> ℓ_кр(3) , то это значит, что физический смысл имеет только ℓ_кр(2) и расчет проводится с ограничением напряжения при двух режимах: режим и режим наибольших нагрузок.

Если ℓ_расч< ℓ_кр(2) , то исходный режим – режим и расчетное

уравнение (а).

Если ℓ_расч> ℓ_кр(2) , то исходный режим – режим максимальных нагрузок и расчетное уравнение (б).

3. ℓ_кр(1) – минимальный, ℓ_кр(2)< ℓ_кр(3), расчетным будет пролет ℓ_кр(3)

Если ℓ_расч< ℓ_кр(3), исходный режим – режим среднеэксплуатационных условий, расчетное уравнение (в)

Если ℓ_расч> ℓ_кр(3), исходный режим – режим максимальных нагрузок и расчетное уравнение (б)

4. ℓ_кр(3) – минимальный, или имеет очень большое значение – тогда

расчетным будет пролет ℓ_кр(1).

Если ℓ_расч< ℓ_кр(1), то исходный режим – режими расчетное

уравнение (а).

Если ℓ_расч> ℓ_кр(1), то исходный режим – режим среднегодовых условий

расчетное уравнение (в).

Для рассматриваемого примера имеет случай 2: ℓ_кр(1)> ℓ_кр(2)> ℓ_{кр(3) ;}

265 > 241 > 229

Расчетным критическим пролетом является ℓ_кр(2), а исходными напряжениями . Задаемся расчетным пролетомℓ_расч =270 м. Расчетное уравнение, при

После упрощения получим

Решаем кубическое уравнение итерационным методом

Первоначально задаемся.

σ	43,22σ2	σ3	f(σ)
130	730418	2197000	1466582
120	622368	1728000	1105632
125	675312,5	1953125	1277812,5
125,7	682897,18	1986121,59	1303224,41
125,68	682679,88	1985173,71	1302493,83
125,72	683114,50	1987069,77	1303955,26
125,73	683223,18	1987543,98	1304320,79
125,76	683549,26	1988967,04	1305417,78
125,79	683875,42	1990390,78	1306515,36

Корнем этого уравнения с достаточной степенью точности можно считать:

.

Определим стрелу провеса провода для этого режима:

.

Произведем расчет провода для двух возможных режимов.

Определенные выше напряжения провода в низшей точке и стрела провеса соответствуют – второму режиму.

Для первого режима:

.

Для третьего режима:

.

.

Для четвертого режима:

.

.

Для пятого режима:

.

.

Для шестого режима:

.

.

Для седьмого режима:

.

.

Очевидно, что в одном из расчетных режимов напряжение в проводе не достигло максимально допустимого значения.

Максимальное значение стрелы провесадостигается в третьем режиме – т.е. при максимальном скоростном напоре ветра.

Определим расчетную высоту опоры от поверхности земли.

,

где - наименьшее расстояние от проводов воздушной линии до земли;

- высота гирлянды изоляторов:

для ЛЭП-110 кВ можно принять

ЛЭП-220 кВ можно принять

.

Стандартная высота

Выбранная опора выше расчетной на 0,4 м . Для того, чтобы высота подвеса осталась неизменной, необходимо изменить расчетный пролет .