Конструкции и электрические параметры линий электропередачи

Стр 1 из 4Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий Составитель О.В. Попова

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СЕТИ И СИСТЕМЫ

Методические материалы и упражнения

для самостоятельной работы по дисциплине
«Электроэнергетические сети и системы»

для студентов направления 13.03.02
«Электроэнергетика и электротехника»
образовательная программа «Электроснабжение»
для всех форм обучения

Рекомендованы учебно-методической комиссией направления
13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» в качестве
электронного издания для использования в учебном процессе

Кемерово 2015

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

С. А. Захаров – заведующий кафедрой «Электроснабжение горных и промышленных предприятий»

И. Ю. Семыкина – председатель учебно-методической комиссии направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Попова Ольга Владимировна.Электроэнергетические сети и системы: методические материалы и упражнения для самостоятельной работы по дисциплине«Электроэнергетические сети и системы» [Электронный ресурс]: для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», всех форм обучения / сост.: О.В. Попова. – Кемерово : КузГТУ, 2015. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) ; зв. ; цв. ; 12 см. – Систем. требования : Pentium IV ; ОЗУ 32 Мб ; WindowsХР ; (CD-ROM-дисковод) ; мышь;. – Загл. с экрана.

Составлено в соответствии с программой дисциплины «Электроэнергетические сети и системы» и предназначено для проведения студентами самостоятельной работы.

составление, 2015

Цель работы:Знакомство с конструкцией, схемами замещения линий и трансформаторов, расчет их параметров, а также получение необходимых знаний в области проектирования электроэнергетических систем и сетей и расчета их режимов.

Порядок выполнения работы: Самостоятельно подготовиться по теоретическому материалу к занятию, при необходимости воспользоваться рекомендуемой литературой. На занятии получить допуск для выполнения работы. Для получения допуска необходимо ответить на вопросы о теоретической части работы, четко понимать ход выполнения работы, а также иметь представление о содержании отчета. Затем индивидуально или в группе (на усмотрение преподавателя) выполнить работу. К следующему занятию подготовить отчет в письменном или печатном виде. Работа считается сделанной, если при сдаче отчета студент может ответить на контрольные вопросы и дать комментарии о работе.

Структура самостоятельной работы студентов

В таблице указаны разделы дисциплины, рассмотренные в данных методических указаниях, а также контрольные вопросы и упражнения, приведенные в соответствующих пунктах данных методических указаний.

Таблица 1

Самостоятельная работа студента

Раздел дисциплины	№ недели	Темы и задачи для СРС
1	2	3
5 семестр
1. Конструкции и электрические параметры линий электрических сетей.	1	Конструктивные элементы ВЛ. Конструкция КЛ.
1. Конструкции и электрические параметры линий электрических сетей.	3	Сопротивления проводов ВЛ. Проводимости ВЛ.
Продолжение табл. 1
1	2	3
1. Конструкции и электрические параметры линий электрических сетей.	5	Ответить на вопросы и выполнить упражнения пункта 1.6.
2. Конструкции и электрические параметры трансформаторов.	7	Схемы замещения трансформаторов.
2. Конструкции и электрические параметры трансформаторов.	9	Ответить на вопросы и выполнить упражнения пункта 2.2.
3. Составление схем замещения электрических сетей.	11	Выполнить упражнение пункта 3.3.
4. Расчет режима ЛЭП по току нагрузки.	13	Основные соотношения. Точный расчет режима ЛЭП.
4. Расчет режима ЛЭП по току нагрузки.	15, 17	Выполнить упражнения пункта 4.3.
6 семестр
5. Расчет режима ЛЭП по мощности нагрузки.	1	Основные понятия и соотношения.
5. Расчет режима ЛЭП по мощности нагрузки.	3	Алгоритм расчета ЛЭП.
5. Расчет режима ЛЭП по мощности нагрузки.	5	Выполнить упражнения пункта 5.3.
6. Анализ режимов работы разомкнутой ЛЭП.	7	Методика расчета.
6. Анализ режимов работы разомкнутой ЛЭП.	9, 11	Выполнить упражнения пункта 6.2.
7. Расчет режима замкнутой электрической сети.	13	Замкнутые электрические сети. Методика расчета.
7. Расчет режима замкнутой электрической сети.	15, 17	Выполнить упражнения пункта 7.3.

Введение

В цикле дисциплин по электроэнергетике большое место занимают вопросы анализа и моделирования режимов работы электрических сетей и систем.

Дисциплина «Электроэнергетические сети и системы» – одна из базовых, в которых закладывается фундамент специальной подготовки инженера-электрика. Цель изучения дисциплины – формирование знаний в области теории расчетов и анализа режима электрических сетей и систем, обеспечение при их эксплуатации экономичности, надежности, а также качества электроэнергии.

Основные задачи дисциплины – научить составлять схемы замещения, определять их параметры и рассчитывать режимы электрических сетей и систем; научить основам проектирования электрических сетей и систем и методам повышения их экономичности, надежности и качества электроэнергии; ознакомить с физической сущностью явлений, сопровождающих процесс производства, распределения и потребления электроэнергии; ознакомить с конструкцией линий электропередач.

Настоящие методические материалы предназначены для самостоятельной работы студентов. В них включены некоторые теоретические материалы, контрольные вопросы и упражнения. Справочные данные, необходимые при выполнении упражнений, приведены в приложении.

Конструкции и электрические параметры линий электропередачи

Линии электропередачи (ЛЭП) предназначены для передачи электрической энергии на расстояние по проводам. По конструктивному выполнению они разделяются на воздушные (ВЛ) и кабельные (КЛ) линии.

Конструктивные элементы ВЛ

Основными конструктивными элементами ВЛ являются провода, тросы, опоры, изоляторы и линейная арматура.

Провода служат для передачи электроэнергии. В верхней части опор над проводами для защиты ВЛ от грозовых перенапряжений монтируют грозозащитные тросы.

Опоры поддерживают провода и тросы на определенной высоте над уровнем земли или воды.

Изоляторы изолируют провода от опоры. С помощью линейной арматуры провода закрепляются на изоляторах, а изоляторы на опорах.

На ВЛ применяются неизолированные провода. Наиболее распространены провода алюминиевые и сталеалюминиевые, а также из сплавов алюминия – АН и АЖ. Медные провода без специального технико-экономического обоснования на ВЛ не используются. Обычно не рекомендуется применять на ВЛ и стальные провода (рис. 1).

Рис. 1. Конструкции проводов ВЛ: а – однопроволочный;
б – многопроволочный; в – многопроволочный из двух металлов

Однопроволочные провода имеют меньшую гибкость и механическую прочность. Многопроволочные провода из одного металла состоят из нескольких свитых между собой проволок. В сталеалюминиевых проводах внутренние проволоки (сердечник) выполняются из стали, а наружные из алюминия. Стальной сердечник увеличивает механическую прочность провода. В обозначения марок проводов входят номинальные сечения, например
А 35, АЖ 150. Для сталеалюминиевых проводов записываются номинальное сечение алюминиевой части и через дробную черту сечение стального сердечника, например АС 70/11, АС 240/32. Выбор сечений проводов производят по [5].

ВЛ выполняются на одноцепных и двухцепных опорах: соответственно одно- и двухцепные ЛЭП. Одна цепь ВЛ состоит из проводов разных фаз. Иногда фаза ВЛ расщеплена на несколько проводов (2, 3, 4, ...). Это делается для повышения пропускной способности ЛЭП и снижения потерь на корону в ВЛ напряжением 330 кВ и выше. Области применения основных видов проводов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Марки и преимущественные области применения
неизолированных проводов

Грозозащитные тросы предназначены для защиты проводов ЛЭП от прямых попаданий молнии. Тросы представляют собой стальные провода или специальные стальные канаты.

Конструкция КЛ

Кабельные линии состоят из силовых кабелей, кабельной арматуры (соединительные и концевые муфты и аппаратура для поддержания давления масла в маслонаполненных кабелях) и прокладываются в траншеях, коллекторах, туннелях, каналах, блоках, в трубах, лотках, на тросах, открыто и т.д.

Силовые кабели состоят из одной или нескольких токопроводящих жил, отделенных друг от друга и от земли изоляцией. Поверх изоляции для ее предохранения от влаги, кислот и механических повреждений накладывают защитную оболочку и стальную ленточную броню с защитными покровами. Токопроводящие жилы, как правило, изготавливаются из алюминия однопроволочными (сечением до 16 мм²) и многопроволочными. Применение кабелей с медными жилами не рекомендуется без технико-экономических обоснований. На переменном токе до
1 кВ применяют четырехжильные или пятижильные кабели. Кабели в сетях переменного тока до 35 кВ – трехжильные, кабели 110 кВ и выше – одножильные (рис. 2).

Рис. 2. Силовые кабели: а – четырехжильный; б – с бумажной пропитанной изоляцией 1-10 кВ

Марки кабелей состоят из начальных букв слов, характеризующих их конструкцию. Первая буква А соответствует алюминиевым жилам, отсутствие обозначения – медным. Оболочки кабелей обозначаются буквами: А – алюминиевая; С – свинцовая; В – поливинилхлоридная; Н – резиновая, наиритовая; П – полиэтиленовая; кабели с отдельно освинцованными жилами маркируются буквой О.

Буква Ц в начале марки кабелей с бумажной изоляцией означает пропитку нестекающим составом.

Марки бронированных кабелей отличаются следующими буквами: Б – стальные ленты, П – плоские стальные оцинкованные проволоки, К – такие же проволоки, но круглые. Отсутствие защитного слоя обозначается буквой Г.

Маслонаполненные кабели низкого давления маркируются буквами МН в начале названия кабеля, кабели высокого давления – буквами МВД; буква Т в конце марки – прокладка в трубопроводе. Буква У в конце марки означает – усовершенствованный.

Рядом с маркой кабеля обычно указываются количество и сечение токоведущих жил кабеля.

Примеры:

СПУ 3х240 – кабель в свинцовой оболочке и броне из плоских стальных оцинкованных проволок с тремя медными жилами, сечением 240 мм², усовершенствованный;

ААГУ 3х120 – кабель в алюминиевой оболочке, голый с тремя алюминиевыми жилами, сечением 120 мм², усовершенствованный;

АОСБ 150 – в свинцовой оболочке и броне из стальных лент с одной алюминиевой жилой сечением 150 мм².

Сопротивления проводов ВЛ

Активное сопротивление проводов больше омического сопротивления из-за поверхностного эффекта. Однако для проводов из цветных металлов при частоте f= 50 Гц это отличие незначительно.

Удельное сопротивление алюминиевых (сталеалюминиевых) проводов равно 28,8 Ом·мм²/км (для медных 18,0 Ом·мм²/км) и в таблице расчетных данных проводов для каждого сечения приведены сопротивления на 1 км длины ВЛ: r_o – погонное активное сопротивление (Ом/км). Эти сопротивления даны для температуры 20 ºС.

При других температурах эксплуатации, отличных от 20 ºС, погонное сопротивление проводов уточняется по формуле

, , Ом/км.

Активное сопротивление провода на всей длине линии

где l – длина линии в км.

Если фаза имеет расщепление на n проводов одного сечения, то для этого случая активное сопротивление линии определяется по формуле:

Реактивное (индуктивное) сопротивление провода фазы ВЛ зависит не только от размеров провода, но и от взаимного расположения проводов всех трех фаз на опорах ВЛ. Индуктивные сопротивления фаз ВЛ в общем случае различны.

Расположение проводов фаз зависит от вида ВЛ и может быть по вершинам треугольника и горизонтальное (рис. 3).

Рис. 3. Расположение проводов фаз ВЛ на опорах

Для двухцепных ВЛ погрешность от не учета влияния соседней цепи не превышает 5¸6 % и в большинстве расчетов влиянием фаз второй (соседней) цепи можно пренебречь.

Погонное реактивное сопротивление одной фазы ВЛ вычисляется как среднее значение сопротивления фаз по формуле

, Ом/км,

где – среднегеометрическое расстояние между проводами фаз (рис. 3); – расстояния между соответствующими фазами; – радиус провода. Усредненные среднегеометрические расстояния между фазами воздушных линий электропередачи представлены в приложении, табл. 2.

Реактивное сопротивление фазы всей ВЛ:

Погонные индуктивные сопротивления различных ВЛ отличаются между собой незначительно вследствие наличия в формуле для их определения логарифма большого числа и для ВЛ высокого напряжения находятся в пределах 0,38¸0,4 Ом/км.

В электротехнических расчетах индуктивное сопротивление ВЛ принимается равным 0,4 Ом/км.

При расщеплении фаз ВЛ на n проводов индуктивность определяется по формуле

где – эквивалентный радиус провода; – среднегеометрическое расстояние между проводами в фазе. Диаметр и электрические сопротивления сталеалюминевых проводов представлены в приложении, табл. 3.

Проводимости ВЛ

Активная проводимость между фазами ВЛ обусловлена токами утечки через изоляторы и эффектом короны. Она в большей степени зависит от погодных условий и является случайной величиной. В электротехнических расчетах используется не сама активная проводимость, а потери мощности на корону.

Для ВЛ 200 кВ потери на корону равны 2,4 кВт/км, а для ВЛ 500 кВ – 6 кВт/км.

Ёмкостная проводимость ВЛ обусловлена ёмкостями между проводами разных фаз и ёмкостью провод-земля.

Погонная ёмкостная проводимость вычисляется по формуле:

Емкостные связи различных фаз воздушных линий представлены на рис. 4.

Рис. 4. Ёмкостные связи фаз ВЛ

Среднее значение b_о для ВЛ составляет 2,7×10^-6 См/км, а для ВЛ с расщепленными фазами на несколько проводов –
3,8×10^-6 См/км .

Величина b_о используется для получения ёмкостной проводимости всей ВЛ:

По В_Л определяется так называемая зарядная мощность ВЛ:

где U_ном – номинальное напряжение линии.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 404; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!