Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

+ εC₀T⁴Sτ + 1,1 (t₁ – t_в) (1.4)

где G_н – плотность гололеда; J_пл – вес 1 м расплавляемого гололеда; С_пл – скрытая теплота плавления гололеда; С_рл – удельная теплоемкость гололеда.

По уравнению (1.4) выполнены расчеты значений электрического тока, необходимых для удаления гололеда и изморози, при заданных временах удаления гололеда 15, 30, 45 и 60 мин для провода марки АС 120/19 при различных сочетаниях погодных условий (температура воздуха, скорость ветра, ветер направлен нормально оси ВЛ).

Анализ расчетов показывает, что в целях экономии электроэнергии необходимо плавить гололед небольших размеров при минимальном времени плавки. Такое решение существенно повышает надежность электроснабжения по системам ВЛ.

Баланс энергии при удалении одностороннего гололедообразования. При температуре воздуха -2 – 0°С гололед образуется с наветренной стороны провода.

Электрические токи в проводах ВЛ при нормированной плотности в зимних условиях ночью нагревают провод не более чем на 0,5°С, поэтому при отрицательной температуре воздуха, если своевременно не воспользоваться достаточным предупредительным нагревом провода ВЛ, при погодных условиях, соответствующих гололедообразованию, на проводе начинает образовываться гололед, толщина стенки которого увеличивается навстречу ветру.

При расчетах токов для удаления одностороннего гололеда толщиной стенки 1 - 2 см необходимо знать время нагрева провода до t_п = 0°C и время, необходимое для плавления тонкого слоя льда толщиной 1-1,5 мм. После плавления тонкого слоя льда односторонний гололед упадет под действием собственного веса. Поскольку плавка гололеда не начнется до того, как провод нагреется до 0°С, то надо отдельно рассматривать:

процесс нагрева провода до 0°С при наличии на нем одностороннего гололеда;

процесс плавки гололеда, когда на границе гололед - провод температура не изменяется.

Процесс нагрева провода до 0°С на границе односторонний гололед - провод. Удаление одностороннего гололеда должно выполняться при нагреве провода током более 1 кА в течение нескольких секунд. За несколько секунд температура t₁ на наружной поверхности гололеда изменится так мало, что можно пренебречь при расчетах потерями энергии на конвекцию с поверхности гололеда. В результате приближенное уравнение баланса энергии при нагреве провода с односторонним гололедом имеет следующий вид:

0,95I²R₀τ = (С_раР_а+ С_рстР_ст)(t_п – t_в) + 0,5·1,1 (t_п – t_в)τ (1.5)

где 0,5·1,1 (t_п – t_в)τ – затраты энергии на конвекцию с поверхности голого провода.

Из уравнения (1.5) определяется время τ, необходимое для нагрева провода до 0°С. Расчеты показывают, что при токах в диапазоне 3000 А - 8000 А время нагрева провода до 0°С составляет доли секунды. Для нагрева провода до 0°С необходима мощность при коротком замыкании до 14,5 тыс. кВт/км провода. При этом затраты энергии составляют не более 0,5 кВт-ч/км провода.

Удаление одностороннего гололеда с проводов ВЛ. Многообразны условия нагрева и теплоотдачи при одностороннем гололедообразовании на проводе ВЛ. Для решения вопроса об удалении одностороннего гололеда с проводов ВЛ необходимо применять условные модели теплоотдачи с поверхностей голого провода и одностороннего отложения гололеда.

Основная идея заключается в том, что потери энергии на конвекцию с поверхности голой части провода, экранированного односторонним гололедом, рассчитываются, как это сделано в уравнении (1.3), с учетом коэффициента 0,5, а потери энергии на нагрев и плавление слоя гололеда с наветренной стороны рассчитываются по уравнению (1.6) с учетом специфики плавления тонкого слоя одностороннего льда

0,95I²R₀τ = С_рлJ’_пл(– t_в) +С_плJ’_пл + 0,5·1,1 ( – t_в/2)τ (1.6)

где J’_пл – вес слоя гололеда толщиной 1 – 1,5 мм на длине 1 м.

Удаление одностороннего гололеда предусматривает нагрев провода током с последующим плавлением тонкой пленки льда на границе провод - гололед, который под действием собственного веса должен падать.

Задача сводится к определению затрат времени, необходимых для плавления пленки гололеда толщиной 1 — 1,5 мм на границе провод - гололед. Провод предварительно будет нагрет до t₀ = 0°С, когда происходит плавление гололедной пленки с последующим опаданием гололедного отложения.

Из уравнения (1.6) определяется время τ, необходимое для плавления одностороннего гололедообразования.

Из полученных результатов следует, что наиболее приемлемый диапазон электрических токов находится в пределах 5000 - 8000 А. В этом случае время плавки гололеда (с учетом времени нагрева провода) находится в пределах 3,42 - 1,05 с. Необходимая мощность от 5,6 до 14,5 тыс. кВт/км провода. Затраты электроэнергии на нагрев провода и плавление гололеда не более 4,24 кВт-ч/км провода.

Сравнение эффективности способов удаления гололедообразований. Выполненные расчеты позволяют сравнить эффективность рассмотренных способов удаления гололедообразований на проводах ВЛ.

Результаты расчетов сведены в табл. П1.3 (приложение 1).

Как видно из данных табл. П1.3., способ удаления одностороннего гололедообразования - наиболее эффективный по затратам как времени, так и электроэнергии. Этот способ дает возможность в течение одного рабочего дня удалить гололед поочередно на всех ВЛ на территории, где гололедные нагрузки увеличиваются интенсивнее, чем в других частях энергосистемы, и могут быть опасны для прочности ВЛ. Применимость данного способа зависит от технических возможностей в энергосистеме.

Выводы: вопрос о повышении надежности ВЛ при воздействиях атмосферных нагрузок достаточно актуален. В данной главе рассмотрены две статьи на эту тему. В первой поднята проблема о превышении нормативных гололедных нагрузок и уточнена методика определения атмосферных нагрузок по региональным картам [1]. Во второй статье предложены уравнения для определения токов и времени плавки гололеда на проводах ВЛ и сделаны выводы о наиболее эффективных способах удаления гололедообразований [2].

2. ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 500 кВ

2.1 Выбор схемы, номинального напряжения и сечения проводов участков электропередачи

Проектируется электропередача, связывающая строящуюся гидроэлектростанцию с промежуточной подстанцией и мощной приемной системой.

Выбор числа цепей на участках электропередачи производится по условию надёжного снабжения энергией потребителей промежуточной подстанции, а также потребителей приёмной системы, обеспечиваемых энергией от ГЭС.

Сопоставляя три заданные величины :

наибольшая мощность, передаваемая от ГЭС Р₀=1020 МВт;

наибольшая мощность потребителей промежуточной подстанции Р_п/ст =520 МВт;

оперативный резерв мощности, имеющийся в приёмной системе Р_резерв =320 МВт

наметим следующие варианты схемы участков электропередачи (т. к. проектируемая сеть располагается в Западной Сибири, то возможно использование только напряжения 500 кВ):

кВ

кВ

кВ

МВт

МВт

МВт

км

МВт

МВт

км

МВт

Рис 2.1. Вариант 1 схемы участков электропередачи

кВ

кВ

кВ

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

МВт

км

км

Рис 2.2. Вариант 2 схемы участков электропередачи

Выберем сечения проводов электропередачи.

Вариант 1

Линия 500 кВ длиной 510 км (две цепи)

I _расч = P_{max. л.}/(N∙√3∙U_ном∙cosφ)

I _расч = 1020_./(2∙√3∙500∙0,98) = 613 А

F_расч = I_расч/(n∙j_расч)

F_расч = 613/(3∙1) = 205 мм²

Т.к. минимальное сечение провода по условиям короны для напряжения 500 кВ 300/66, то выбираем провод: 3×АС 300/66.

I_доп = 3∙680 = 2040 А

2040 > 2∙613=1226,

значит провод по нагреву проходит

Линия 500 кВ длиной 380 км (одна цепь)

I _расч = P_{max. л.}/(N∙√3∙U_ном∙cosφ) = (P₀ – Р_пс)_./(N∙√3∙U_ном∙cosφ)

I _расч = 500_./(1∙√3∙500∙0,98) = 589 А

F_расч = I_расч/(n∙j_расч)

F_расч = 589 /(3∙1) = 196 мм²

Т.к. минимальное сечение провода по условиям короны для напряжения 500 кВ 300/66, то выбираем провод: 3×АС 300/66.

I_доп = 3∙680 = 2040 А

2040 > 589, значит провод по нагреву проходит

Вариант 2

Линия 500 кВ от ГЭС к промежуточной подстанции аналогична варианту 1, т. е. используется провод3×АС 300/66.

Линия 500 кВ длиной 380 км (две цепи)

I _расч = P_{max. л.}/(N∙√3∙U_ном∙cosφ) = (P₀ – Р_пс)_./(N∙√3∙U_ном∙cosφ)

I _расч = 500_./(2∙√3∙500∙0,98) = 295 А

F_расч = I_расч/(n∙j_расч)

F_расч = 295 /(3∙1) = 98,2 мм²

Т.к. минимальное сечение провода по условиям короны для напряжения 500 кВ 300/66, то выбираем провод: 3×АС 300/66.

I_доп = 3∙680 = 2040 А

2040 > 2∙295=590,

значит провод по нагреву проходит

2.2 Выбор схемы электрических соединений передающей станции и промежуточной подстанции

Вариант 1

С учетом собственных нужд (принимаем 1%): Р_расч = 1,01∙1020 = 1032МВт. Выбираем 4 гидрогенератора

СВФ 730/230 – 24.

S_ном.г= 306 МВА, Р_{ном. г} = 260 МВт, U _ном = 15,75 кВ, cosφ =0,85, Х_d = 1,31,

Х’_d = 0,44 , Х”_d = 0,3.

Располагаемая мощность ГЭС равна 1040 МВт.

С учётом подключения одного генератора к блочному трансформатору выбираем четыре ТДЦ 400000/500 со следующими номинальными параметрами:

S_{ном. тр} = 400 МВА, U_{вн ном} = 525 кВ, U_{нн ном} = 15,75 кВ,

Δ Р_к = 0,8 МВт, ΔР_х = 0,35 МВт, R_т = 1,4 Ом, Х_т = 89,5 Ом.

При числе присоединений равном шести на напряжении 500 кВ выбираем полуторную схему РУ.

На промежуточной подстанции при трех линиях применим схему трансформаторы – шины с присоединением линий через два выключателя.

На подстанции потребители питаются от шин 220 кВ через группы автотрансформаторов (2х3+1)АОДЦТН-167000/500/220. Определим количество отходящих линий от РУ 220 кВ, ориентируясь на их натуральную мощность:

n = Р_п/ст/135 = 520/135 = 3,82, следовательно принимаем n = 4.

При числе присоединений равном шести выбираем схему одна секционированная система шин с обходной с отдельными секционным и обходными выключателями. Схема электрических соединений для первого варианта электропередачи представлена на рис П2.1. (приложение 2).

Вариант 2

Схема ГЭС такая же как и в первом варианте. В качестве схемы ОРУ 500 кВ подстанции при четырех линиях применим схему трансформаторы – шины с полуторным присоединением линий. На ОРУ 220 кВ схема такая же как и в первом варианте. Схема электрических соединений для первого варианта электропередачи представлена на рис П2.2. (приложение 2).

Выберем выключатели:

В цепи генераторов:

I _max = 260/(1,73∙15,75∙ 0,85) = 11,2 кА

ВВГ – 20 – 160

Характеристики

Список файлов ВКР