Электроснабжение Сокольского деревообрабатывающего комбината

6.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛЭП 110 кВ СВЯЗИ С ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ

 

6.1.Выбор сечений воздушных линий и типов опор

 

Проектируемая  ГПП 110/10 кВ присоединяется к энергосистеме по ВЛ-110 кВ.

Исходя из результатов расчета  и требований обеспечения надежности электроснабжения потребителей, на проектируемой подстанции предусматривается установка 2-х трансформаторов мощностью 16000 кВА каждый (см. п.4).

 

Определим наибольший рабочий ток  ВЛ-110 кВ.

 

                                                     I_нб = ,                                                (6.1)

 

           где S_нб – максимальная мощность линии, равная общей нагрузке

                  подстанции,  кВА;

                 U_ном – напряжение линии электропередачи, кВ;

                 n – число цепей линии электропередачи 110 кВ.

 

                                     I_нб = = 112 А

 

Сечение линии определим согласно [1] по формуле:

 

                                                           F = I_нб / j_эк                                                  (6.2)

 

           где j_эк = 0,9 А/мм² – экономическая плотность тока при числе часов

                 использования максимума нагрузки Т_г>5000 ч

                                     F = 112 / 0,9 = 127 мм²

 

Выбираем провод марки АС-150 мм² из алюминиевых проволок и стального сердечника.

 

Расчетные данные провода:

Диаметр провода d = 17,1 мм; сопротивление постоянному току при 20⁰С r = 0,204 Ом/км; удельные активное, индуктивное и емкостное сопротивления, соответственно r₀ = 0,199 Ом/км и x₀ = 0,42 Ом/км; b₀ = 2,707∙10^-6 1/Ом∙км; среднегеометрическое расстояние Dl_ср = 5,0 м.

Проверим выбранное сечение  провода по допустимой нагрузке по нагреву:

 

                                                      I_р £ I_доп,                                                (6.3)

 

          где I_доп = 450 А [1], используя поправочный коэффициент на температу-

                ру воздуха при условии, что среднегодовая равна 0⁰ С

 

                                        I_доп = 450 / 1,24 = 362,9 А

                                  I_р = 112 А < I_доп = 362,9 А – условие выполняется.

 

Проверим ВЛ по условиям короны:

 

                                                      Е_мах £ 0,9Е₀                                                     (6.4)

          где Е_мах – большая напряженность поля у поверхности провода, кВ/см;

                 Е₀ – начальная коронная напряженность, кВ/см.

 

                                             Е₀ = 30,3m∙d(1 + ),                                         (6.5)

          где m = 0,82 – коэффициент негладкости проводника;

                 R – радиус провода, см (17,1/20=0,855 см);

                d = 1,07 – относительная плотность воздуха.

Е₀ = 30,3∙0,82∙1,07(1 +

) = 34,9 кВ/см.

 

Максимальная напряженность  электрического поля определяется по формуле:

 

                                                     Е_мах =                                               (6.6)

 

          где D = 400 – расстояние между фазами, см.

 

Е_мах =

= 16,9

Е_мах = 16,9 £ 0,9Е₀ = 0,9∙34,9 = 31,4 – условие выполняется

 

Определим параметры  ЛЭП 110 кВ

• активное сопротивление определяется по формуле:

 

                                                    r_л = r₀∙l,                                                   (6.7)

 

          где r₀ – погонное активное сопротивление линии, Ом/км;

               l – длина линии, км.

• индуктивное сопротивление определяется по формуле:

 

                                                 х_л = х₀∙l,                                                  (6.8)

 

где х₀ – погонное индуктивное сопротивление линии, Ом/км;

 

• емкостная проводимость 1/ Ом∙км

 

                                                           b_л = b₀∙l                                                      (6.9)

 

          где b₀ = 2,707∙10^-6 1/Ом∙км

 

• зарядная мощность, показывающая целесообразность учета емкостной проводимости

 

                                                       Q_л = U_ном²∙b_л                                               (6.10)

 

В числовых значениях  для ВЛ-110 кВ, l=26 км получаем следующие результаты:

r₁ = 0,199∙26 = 5,174 Ом

х₁ = 0,42∙26 = 10,92 Ом

b₁ = 2,707∙26∙10^-6 = 70,382∙10^-6 См

Q₁ = 110²∙70,382∙10^-6 = 851,622 кВА

 

 

6.2.Выбор и проверка опор ВЛ по заданным климатическим условиям

 

Технические данные опор представлены в табл.6.1

Таблица 6.1

Технические данные опор

Обозначение линии	Тип провода	Основной тип опор	Длина, км	Погонная масса провода М0, кг/км	Толщина стенки гололеда bг, мм	Нормативный скоростной напор ветра qv, Па
W1, W2	АС-150/24	ПБ110-5 УБ110-7 У110-1	26	1760	5	500

 

Примечание:

Условное обозначение опор расшифровываются следующим образом:

ПБ110 – промежуточные железобетонные свободностоящие опоры 

ВЛ 110 кВ;

УБ110 – угловые анкерные железобетонные опоры;

У110-1 – анкерно-угловые одностоечные с подставкой железобетонные

опоры.

 

Расчётные значения толщины стенки гололёда b_г, мм, определяются по формуле:

 

                                                    b_г= ,                                              (6.11)

 

          где b_г,н – нормативная толщина стенки гололёда, мм b_г,н = 5 мм при I

                районе  по ветру ( см. табл. 3.23 [ 8 ] );

                - коэффициент, учитывающий действительный

                диаметр  провода d_п;

               - поправочный коэффициент на высоту расположения над землёй

                центра тяжести линии в целом, учитываемый лишь при > 25 м.

 

      Расчётное значение  скоростного напора ветра определяется  по формуле:

 

                                                            q_v = ,                                            (6.12)

 

         где q_vн – нормативный скоростной напор ветра, Па ( см. табл. 3.24 [ 8 ] );

              - поправочный коэффициент к q_vн на высоту расположения цен-

               тра  тяжести проводов, учитываемый  при  > 15 м. [ 8 ] в нашем  

               случае  = 1,8.

               M_o – погонная масса провода, кг/км.

 

b_{г w1,2} = 5∙

= 3,8 мм ;

q_{v w1,2} = 270 ∙1.8 = 486 Па.

 

 

6.3.Расчёт удельных механических нагрузок

 

Удельная нагрузка от собственного веса провода определяется по формуле:

                                                      g₁ = 9,81М_о10^-3 / F,                                     (6.13)

 

           где F – полное поперечное сечение провода, мм² , F = 150 мм²;

 

Удельная нагрузка от веса гололёда определяется по формуле:

                                         g₂ = 9,81g_оpb_г( d + b_г )10^-3/ F,                                  (6.14)

 

           где 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

                 d – внешний диаметр провода, мм;

                g_o = 900 кг/м³ – плотность гололёда.

 

Удельная нагрузка от собственного веса и веса гололёда определяется по формуле:

                                                        g₃ =  g₁ + g₂                                                   (6.15)

 

Удельная нагрузка от давления ветра  на провод без гололёда определяется по формуле:

                                                g₄ = a k_l dC_x q_v 10^-3/ F                                        (6.16)

 

          где a = 0,5 при q_v ³ 500 Па – коэффициент неравномерности скоростно- 

                го напора по пролёту ВЛ;

                k_l = 1 при l ³ 250 м – коэффициент влияния длины пролёта;

                С_х = 1,2 при проводах, покрытых гололёдом – коэффициент лобово-

                го сопротивления провода скоростному напору ветра.

 

Удельная нагрузка от давления ветра  на провод с гололёдом определяется по формуле:

                                        g₅ = a k_l C_x q_v ( d + 2b_г )10^-3/ F                                   (6.17)

 

Результирующая удельная нагрузка от веса провода и давления ветра без гололёда определяется по формуле:

 

                                                      g₆ =                                                  (6.18)

Результирующая удельная нагрузка от веса провода и гололёда и от давления ветра определяется по формуле:

 

                                                   g₇  =                                                    (6.19)

 

g₁ = 9,81∙1760∙10^-3/150 = 0,115 Н/( м∙мм² )

В табл. 6.2. приведены результаты расчетов удельных нагрузок g_I при

i = 1,2,…,7.

Таблица 6.2

Расчет удельных механических нагрузок

№ линии	gi , Н/( м∙мм2 )
	g1	g2	g3	g4	g5	g6	g7
W1, W2	0,115	0,020	0,135	0,034	0,054	0,120	0,145

 

6.4.Расчёт критических пролётов и выбор расчётных условий

 

Расчёт критических пролетов производим по следующим формулам:

 

                     l_кр1 = ,                      (6.20)

 

                     l_кр2 = ,                  (6.21)

                    l_кр3 = ,                  (6.22)

 

           где a - температурный коэффициент расширения град-1 из [8];

                Е – модуль упругости для провода марки АС – 150/24;

                b = Е^-1 – коэффициент упругого удлинения провода;

               [ s ]_gнб, [ s ]_uн, [ s ]_сг – напряжения при наибольшей нагрузке, низ-

                 шей и   среднегодовой температуре соответственно, согласно

                 (см. табл. 3.27 [8]);

               l_кр- длина критического пролёта;

                 u_gнб = - 5 ^оС, u_н = - 40 ^оС, u_сг = 0 ^оС - расчётная температура при

                 наибольшей нагрузке, низшая и среднегодовая температура

                соответственно.

 

Сопоставляя полученные значения критических пролётов с заданным пролётом, находим, что l_кр1 > l_кр2 > l_кр3, причём l > l_кр2 .

Такое соотношение между длинами  пролётов позволяет заключить, что  для дальнейших расчётов в исходных расчётных условиях должны быть приняты:

s_n = [ s ]_gнб ; g_n = g₇ ; u_n = u₇ .

Расчет для первого критического пролета:

 

l_кр1 =

= 208 м

Аналогично проводим расчеты для  l_кр2, l_кр3. Все результаты сводим в табл. 6.3

 

Таблица 6.3

Расчет критических  пролетов

№ линии	a, 10-6/ oC	Е, 103Н/мм2	b, 10-3 мм2/Н	[ s ]gнб = [ s ]uн Н/мм2	[ s ]сг Н/мм2	lкр1, м	lкр2, м	lкр3, м
W1,W2	18,9	84,5	0,012	122	72,5	208	28	24