Данное уравнение решаем в Mathcad-е и получаем два решения – комплексные числа и одно – действительное, оно и будет искомым напряжением в проводе при ветре и низкой температуре. σ=11.65 кг/мм2
Максимальным напряжением для данного провода является значение 13.2 кг/мм2, т.е. напряжение, возникающее в проводе при длине пролёта 170 м ветре и низкой температуре близко к максимальному, не превышает его, значит провод АС-150/19 пригоден к использованию.
Определим стрелу провеса провода
мДлина провода в пролёте будет:
мНормативное расстояние от проводов ВЛ-220кВ до земли СН=7м.
Активная высота опоры Н-15м.
Максимальная высота провеса
SMAX = Н – (Сн + 0,4) = 15 - (7 + 0,4) =7,6 м (103)
Где 0,4 – запас в габарите на возможные неточности в монтаже.
В нашем случае максимальная высота провеса составляет 1.71 м, значит по этому пункту проверки провод тоже проходит.
На подходе к ГПП линия защищается грозозащитным тросом, представляющим собой стальной оцинкованный канат сечением 50 мм²Выбор типа и расчет изоляторов арматуры Для гирлянд 220 кв.
Для установки принимаем подвесные фарфоровые изоляторы, которые предназначены для крепления многопроволочных проводов к опорам воздушных линий и наружных РУ.
Различают подвесные изоляторы тарельчатые и стержневые. Для установки выбираем тарельчатые изоляторы, предназначенные для местностей, прилегающих к химическим, металлургическим заводам, где воздух содержит значительное количество пыли, серы и других веществ, которые образуют на поверхности изоляторов вредный осадок, снижающий их электрическую прочность.
Тарельчатые изоляторы способны выдерживать натяжение порядка 10 – 12 кН. Механическую прочность изоляторов характеризуют испытательной нагрузкой, которую изолятор должен выдерживать в течение 1 часа без повреждений.
Расчетную нагрузку на тарельчатые изоляторы принимают равной половине часовой испытательной.
Гирлянды подвесных изоляторов бывают поддерживающими (располагаются вертикально на промежуточных опорах) и натяжные (размещаются на анкерных опорах почти горизонтально).
Количество изоляторов в гирлянде зависит от номинального напряжения и требуемого уровня изоляции. Количество изоляторов в поддерживающих гирляндах нормируется [15].
Поддерживающие гирлянды воспринимают нагрузку от веса провода и от собственного веса.
Определяем коэффициент запаса прочности [15].
При работе ВЛ в нормальном режиме П ≥ 2.7, при среднегодовой температуре, при отсутствии гололеда и ветра – не менее 5.0.
2.7(P7 · lВЕС + σГ) ≤ P
5 (P1 · lВЕС + σГ) ≤ P2.7·(1.48·170.5 + 40) = 7893 Н
5 ·(0.599·170.5 + 40) =710,6 Н
где Р – электромеханическая нагрузка изолятора [15];
Р1,Р1 - единичная нагрузка соответствующей массы провода и от веса провода с гололедом (механический расчет ЛЭП);
lВЕС - весовой пролет (м); σГ - масса гирлянды для ВЛ-220 кВ (составляет 40 кГс/см).
Выбираем гирлянды типа ПФ-16Б. Гарантированная прочность 12000Н по 6 элементам в гирлянде.
Выбираем тип изоляторов натяжных гирлянд, воспринимающих нагрузку от тяжести провода и собственного веса.
Усилие на изоляторы от провода при гололёде: Н,где σГ – значение напряжения в проводе при гололёде.
Усилие, создаваемое весом провода при температуре воздуха –40 ˚С и ветре:
Н,где σН – значение напряжения в проводе при низкой температуре и ветре.
S – полное сечение провода (мм ²);P6, P1 - единичная нагрузка от собственной массы провода и от веса провода с гололедом (механический расчет ЛЭП);
l- весовой пролет (м);
БГ - масса гирлянды для ВЛ-220 кВ (40кгс/с)
Выбираем гирлянды изоляторов типа ПФ16-А с гарантированной прочностью 82000Н по 18 элементов в гирлянде.
Принимаем базисную мощность : SБ=100 МВА
В качестве базисного напряжения принимаем напряжение ступени короткого замыкания, в зависимости от которого вычисляется базисный ток:
1.UБ1 = 230 кВ
2.
3.
Расчетные выражения приведенных значений сопротивлений:
1. Энергосистема:
где Iотк.ном = 20 кА – номинальный ток отключения выключателя.
2. Воздушная линия 220 кВ:
где х0 = 0,35 Ом/км – удельное индуктивное сопротивление жилы кабеля на километр длины [11];
L1 = 20 км – длина линии.
3. Трансформатор ТДТН - 40 МВА:
Где Uк = 22% - напряжение короткого замыкания;
4. Кабельная линия 6 кВ на ввод КТП:
rкл = r0 ×L2 ×
0,118 × 0,02 × = 0,37где r0 =0,118 Ом/км – удельное активное сопротивление жилы кабеля на километр длины [11].
5. Трансформатор ТМ-100 кВА:
XT2=
=4,5где Sн.тр =0,1 МВА – номинальная мощность трансформатора КТП.
1. Результирующее сопротивление:
Х* РЕЗ = Х* с + Х* вл = 0,0125 + 0,013 = 0,0255
2.Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания:
3.
4.Ударный ток короткого замыкания:
iУ К-1 =
∙ КУ ∙ I П.О.К-1= ∙ 1,8 ∙ 11,8 = 30 кАгде КУ =1,8 –ударный коэффициент для сетей выше 1000 В [8].
Короткое замыкание в точке К-2:
Результирующее сопротивление:
Х* РЕЗ = Х* с + Х* вл + Х* т1 = 0,0125 + 0,013 + 0,55 =0,68
При коротком замыкании в точке К-2 будет действовать суммарный ток – от энергосистемы и от электродвигателей. При близком коротком замыкании напряжение на выводах электродвигателя оказывается меньше их ЭДС, электродвигатели переходят в режим генератора, и подпитывают током место повреждения.
2.Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания:
От системы:
От асинхронного двигателя мощностью 315 кВт:
Кратность пускового тока: Кп = 5,5 [3]
Определяем сверхпереходное сопротивление:
Хd''=1 / КП = 1 / 5,5 = 0,18
Сверхпереходный ток, генерируемый асинхронным двигателем:
I"АД=
кАгде Е" = 0,9 – сверхпереходная Э.Д.С., о.е. [8];
IАД = 38 А – номинальный ток двигателя;
Суммарный ток короткого замыкания:
I П.О.К-2 = I П.О.С.К-2 + I²АД = 13,53+0,19 = 13,85 кА
3.Периодическая составляющая тока короткого замыкания в момент времени t = ∞:
От системы:
4.Ударный ток короткого замыкания:
От системы:
iУ. К-2 =
∙ КУ ∙ I П.О.С.К-2 = ∙ 1,8 ∙ 13,53 = 34,44 кАОт асинхронного двигателя мощностью 315 кВт:
iУ.АД =
∙ КУ ∙ I "АД = ∙ 1 ∙ 0,19 = 0,27 кА