Файл: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор технических наук, профессор Абрамович Б. Н. СанктПетербург 199.doc
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 79
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Щ + »4
"" " 7(/)А/ '
Как следует из табл. 2.9 сои = 0,0230-f-0,0361 год"1, среднее значение соис = 0,0287 год"1. В табл.2.9 приведен параметр Доз, характеризующий относительное уменьшение частоты отказов при использовании изолированных проводов. Величина Дсо определялась по формуле:
п2 +/?3
Результаты вычислений значений Дсо приведены в табл.2.9. На основании сопоставления значений сои, сон и Дсо, можно ожидать, что применение
изолированных проводов в ВЛ 6(10) приведет к уменьшению частоты их отказов в 2,055-^2,925 раза (в среднем 2,383 раза).
Таблица 2.9. Год | Длина | п | С0н, | П1 +П4 | С0к, | п2 + п3 | Лео, | С0н |
| ВЛ, км | | год"1 | | год"1 | | год"1 | Сй„ |
1991 | 16118 | 1126 | 0,0699 | 386 | 0,0239 | 740 | ; 0,0459 | 2,925 |
1992 | 16129 | 1195 | 0,0741 | 480 | 0,0298 | 715 | 0,0443 | 2,487 |
1993 | 16096 | 1195 | 0,0742 | 581 | 0,0361 | 614 | 0,0381 | 2,055 |
1994 | 15990 | 934 | 0,0584 | 368 | 0,0230 | 566 | 0,0356 | 2,539 |
1995 | 16082 | 1048 | 0,0652 | 492 | 0,0306 | 556 | 0,0346 | 2,131 |
за 5 лет | - | 5498 | - | 2307 | - | 3191 | - | - |
в сред. | 16083 | 1100 | 0,0684 | 462 | 0,0287 | 638 | 0,0397 | 2,383 |
за год | | | | | | | | |
ВЛ ВЛИ ВЛ вли Финляндия АО "Ленэнерго"
Рис.2.10. Частоты отказов ВЛ с изолированными и
Характеристики надежности ВЛ 6(10) кВ с изолированными и неизолированными проводами по АО "Ленэнерго"
(0X102
л
7 6 5 4 3 2
неизолированными проводами
На рис.2.10 приведены сравнительные данные по частотам отказов на 100 км воздушных линий с изолированными и неизолированными проводами в энергосистеме Финляндии и АО "Ленэнерго". Как следует из рис.2.10 частоты отказов в энергосистеме Финляндии несколько ниже, что можно объяснить более высоким качеством проектирования, изготовления и монтажа воздушных линий 6(10)кВ. Применение изолированных проводов в энергосистеме Финляндии позволило в 5 раз снизить частоту отказов.
2.5. Выводы к главе 2
-
Проведены испытания изолированных и неизолированных проводов отечественного и зарубежного производства для BJI 6(10) кВ. В результате испытаний установлены их прочностные электрические и механические характеристики, проведен их сравнительный анализ. Даны рекомендации по применению различных типов изолированных проводов для производственных, горных и муниципальных предприятий Северо-Запада. -
Установлено, что пробивные напряжения изолированных проводов при приложении груза и без него практически не отличаются. Определена кратковременная электрическая прочность всех испытанных типов проводов. Для проводов типа "Торсада" (фазный провод) и "SAX-70" она составляет 42-^45 кВ. Изоляция троса проводов типа "Торсада" и изолированного провода фирмы Cableries de Lens пробивалась при напряжении 30-г35 кВ. Установлено, что на величину пробивного напряжения существенное влияние оказывает конструкция жилы и эксцентриситет изоляции. -
Установлены величины пробивного напряжения изоляции при схлестывании проводов (при междуфазных перекрытиях). Для фазных проводов типа "Торсада" 0,4 кВ и "SAX-70" 10 кВ пробивное напряжение имеет стабильное значение равное 65 кВ. У проводов, имеющих эксцентриситет жилы, пробивное напряжение при схлестывании изменяется в пределах 45+65 кВ. -
Изолированные фазные провода типа "Торсада" 0,4 кВ успешно выдержали испытания по полной программе, предназначенной для кабелей с полиэтиленовой изоляцией 3; 6; и 10 кВ, включая воздействие напряжения 18 кВ в течение 4-х часов без пробоя. -
Т.к. толщина изоляции для всех типов проводов примерно одинакова, то наибольший запас прочности оказался у проводов типа "Торсада" 0,4 кВ, рассчитанных на наименьшее рабочее напряжение. -
Сравнительные механические испытания шести типов проводов на растяжение показали, что у провода типа "SAX-70" 10 кВ и изолированного провода 6 кВ фирмы Cableries de Lens усредненный предел прочности сгн = 315 МПа, что в 2,5 раза превосходит прочность алюминиевого сплава, используемого в отечественных алюминиевых проводах типа А 70 (ан =125 МПа). Предел прочности отечественного сталеалюминиевого провода АС 70 (ан = 327 МПа) аналогичен величине прочности зарубежных проводов, выполненных из альдрея и альмелека. -
Выполнен сравнительный анализ показателей надежности ВЛ с изолированными и неизолированными проводами. Установлено, что в условиях "Ленэнерго" частота отказов на 1 км составляет сон - 0,0584+0,0742 год"1, среднее значение сонс - 0,0684 год"1. Наибольшее число отказов (49,5%) обусловлено посторонними воздействиями, на втором месте находятся отказы, возникающие из-за недостатков проектирования и дефектов конструкции и монтажа. -
Установлено, что физико-химические свойства изолированных проводов позволяют частично или полностью исключить отказы, вызванные влиянием климатических условий и посторонними воздействиями, уменьшить частоту отказов ВЛ 6(10) кВ в 2,4 и более раз. Установлено, что в условиях
Северо-Запада РФ наиболее подходящим типом провода являются провода, имеющие конструкцию, аналогичную проводам типа "SAX" фирмы Nokia Cables (Финляндия). При этом следует ожидать, что средняя частота отказов составит не более 0,0287 год"1. Показано, что существенным резервом повышения надежности BJI 6(10) кВ в первую очередь являются повышение механической прочности, качества проектирования и строительства линий.Глава 3 ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ И ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ
3.1 Выбор сечения изолированных проводов ВЛИ 6(10) кВ по условиям нагрева
Условия охлаждения изолированных проводов отличаются от соответствующих условий для неизолированных проводов. Тепловому потоку, идущему от жилы провода, приходится преодолевать тепловое сопротивление слоя изоляции. Закон отдачи тепла с наружной поверхности провода тот же, что и для голых проводов.
Путем теоретических и экспериментальных исследований установлено, что длительно допустимые нагрузки для изолированных проводов больше, чем соответствующие нагрузки для неизолированных проводов одинакового сечения. Этот факт объясняется следующими причинами:
-
изолированный провод по сравнению с голым того же сечения имеет большую поверхность охлаждения; -
поверхность изолированного провода обусловливает лучшую отдачу тепла в окружающую среду, чем голого провода. Поверхность изолированного провода шероховата и имеет более темный цвет. Первая причина увеличивает отдачу тепла конвекцией, вторая - лучеиспусканием; -
изоляционное покрытие провода представляет относительно малое тепловое сопротивление.
Сечение изолированных проводов необходимо выбирать по нагреву длительно допустимым током и проверять на термическую стойкость при максимально возможных токах к.з.
Выбор сечения проводов по допустимому длительному току.
Выбор сечения изолированных проводов производится из условия:
(3.1)
где: 1р - расчетный ток ВЛИ;
1дд - длительно допустимый ток провода заданного сечения.
Длительно допустимые токи для изолированных проводов приводятся в справочной литературе. Длительно допустимые токи для изолированных проводов типа SAX при температуре окружающего воздуха -г20°С приведены в таблице "Электрические характеристики изолированных проводов" [7]. Значения этих токов получены исходя из длительно допустимой температуры нагрева проводов SAX, равной +80°С [6]. Данное значение длительно допустимой температуры изолированных проводов обусловлено физико- химическими свойствами сшитого полиэтилена [43].
Так для неизолированных проводов длительно допустимая температура нагрева равна +70°С [8, 9], то изолированные провода находятся в лучшем положении. Выбранные неизолированные провода практически всегда выдерживают рассматриваемую проверку, следовательно и изолированные провода будут, как правило, ее выдерживать.
Проверка изолированных проводов на термическую стойкость
Проверка сечения жилы изолированного провода на термическую стойкость может выполняться по одной из следующих формул [34, 39]:
'(3) К
у — V п
'mb с: , (3.2
)
Таблица 3,1 Сечение жилы 'У провода SAX, мм | Допустимый длительный ток при температуре окружающего воздуха +20°С, А | Максимально допустимый ток термической стойкости (при односекундном к.з.) при температуре окружающего воздуха -г40°С, кА |
35 | 200 | 3,2 |
50 | 245 | 4,3 |
70 | 310 | 6,4 |
95 | 370 | 8,6 |
120 | 430 | 11,0 |
150 | 485 | 13,5 |
185 | 560 | 17,0 |
240 | 625 | 22,3 |
или I2t >/<3) t ' т'т - 1 к.т' | | (3.3) |
где: 8ПШ1 - минимальное сечение жилы провода по условию термической стойкости;
Электрические характеристики проводов вАХ
1(3)к.тах - максимальная величина действующего значения установившегося трехфазного тока к.з., вычисленное в начале ВЛИ 10 кВ, выполненной изолированным проводом; ^ - приведенное (фиктивное) время протекания тока к.з.; 1Т - максимально допустимый ток термической стойкости изолированного провода в течение времени 1г = 1 с (см. табл.3.1 "Электрические ха
рактеристики изолированных проводов");
С - расчетный коэффициент, определяемый ограничением допустимой температуры нагрева жилы изолированного провода. Коэффициент "С" определяется по формуле [10, 34]:
(3.4)
где: уж - плотность проводникового материала жилы изолированного прово-
да;
Сж - удельная теплоемкость проводникового материала жилы изолированного провода;
Ткз максимально допустимая температура нагрева изолированного провода при к.з.;
Тн . - температура нагрева жилы изолированного провода в нормальном режиме эксплуатации;
р - удельное омическое сопротивление жилы изолированного провода; а - температурный коэффициент линейного удлинения материала жилы изолированного провода; Т0 - температура окружающего воздуха.
По расчетному сечению Зщш жилы изолированного провода выбирают ближайшее меньшее стандартное сечение [34, 35] (основание: повышенный процент ошибки, заложенный в самом методе расчета, обеспечивает отклонение в сторону превышения сечения).
Учитывая, что в распределительных сетях 6(10) кВ с централизованным питанием от энергосистемы периодическая составляющая тока к.з. из-за достаточной удаленности от источников питания практически не затухает, значение ^ может приниматься равным времени протекания тока к.з. [34, 46]
:
где: - время срабатывания релейной защиты;
10.в. - собственное время отключения выключателя.
Максимальное значение 1(3)к.шах зависит от мощности питающей электроподстанции (ПС) 110 (35)/10 кВ, т.к. от мощности трансформатора Бт зависит его сопротивление Ъ\\
Чем мощнее ПС 110(35)/10 кВ, тем меньше сопротивление Zt и тем больше 1(3)к.тах на шинах 10 кВ ПС и ВЛИ 10 кВ.
Для мощных ПС 110(35)/10 кВ значение I^max вблизи шин 10 кВ может быть настолько велико, что выбранное сечение окажется нетермоустойчивым.
Если все же выбранный провод SAX не проходит по проверке на термическую стойкость, то надо или увеличивать сечение провода или уменьшать время срабатывания релейной защиты за счет использования совместно с максимальной токовой защитой (МТЗ) токовой отсечки (ТО).
Токовая отсечка, построенная на электромеханических реле, может использоваться, при определенных условиях (см. п. 3.2.26 [9]), в качестве дополнительной защиты совместно с максимальной токовой защитой (МТЗ). Отсечка действует без выдержки времени (tp 3 = 0) и защищает только часть зоны, защищаемой МТЗ, но зато быстро отключает самые большие и опасные для изолированных проводов токи к.з. (вблизи ПС).
+ л
p.j.
(3.5)
Наиболее перспективными, с точки зрения защиты ВЛИ от двух- и трехфазных к.з., являются цифровые (микропроцессорные) реле защиты электроустановок, обладающие широкими функциональными возможностями пр