Проектирование электроэнергетических сетей и систем

 

 Таблица 1.4 – Показатели экономической эффективности

Показатели	Строительство			Производство
	годы			годы
	1	2	3	4	5	6
Рост капитальных вложений,  K, тыс.руб.	86,667	86,667	86,667	-	-	86,667
Приведенные капиталовложения, ,тыс.руб.	131810	246427	346094	346094	69664,87	131810
Дисконтированный  доход , тыс.руб.	-	-	-	478122,7	415758,87	-
Чистый дисконтированный доход , тыс. руб.	-	-	-	69664,87	16120,17	-
Индекс доходности, ИД	0,2
Дисконтированный  срок окупаемости,   , годы	менее 1 года

 

Следовательно, в курсовой работе принятый фактор, способный оказать  существенное влияние на эффективность проекта - «снижение тарифа на электроэнергию на 50%» - показывает, что существует возможность уменьшения реальной отдачи капитала по сравнению с ожидаемой. Однако, на выбранный ранее вариант проекта (№1) он оказал не сильное влияние. Из полученных показателей экономической эффективности видно, что суммарные издержки по-прежнему оказались меньше, чем у второго варианта, чистая прибыль больше, большее значение ЧДД, индекс доходности ИД выше (хотя по сравнению с расчетом  до влияния «риска» он уменьшился на 0,47) и ИД > 1, то есть проект абсолютно эффективен, и данный проект окупается также в первый год эксплуатации. То есть первый вариант строительства сетевого района оказывается чувствительным к «рискам».

 

 

 

 

2. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ 

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

 

Вторая часть контрольного задания разбита на 6 подзадач:

1. Расчет удельных механических нагрузок от внешних воздействий на провода.
2. Определение физико-механических характеристик провода.
3. Вычисление критических длин пролетов и выбор определяющих климатических условий для расчета сталеалюминевого провода на прочность.
4. Расчет критической температуры и выявление климатических условий, соответствующих наибольшему провисанию провода.
5. Расчет габаритного пролета.
6. Построение расстановочного шаблона.

Решение подзадач ведется с использованием справочных данных для второй части курсовой работы.

 

2.1 Исходные данные

 

В качестве исходных данных принимается:

1. Воздушная линия электропередач;
2. Местность, где прокладывается трасса рассчитываемой воздушной линии.

 

    Таблица 2.1 – Исходные данные для расчета

Номер варианта	Номинальное напряжение ВЛ в кВ, длина  ВЛ в км, марка провода, количество цепей, местность,  длина пролета в м, температуры в град. С
6	ВЛ: Uном = 220 кВ; длина линии l = 154 км; марка провода АС-240; двухцепная; Кустанай, длина пролета l = 970 м; Q(-) = -28 ;  Q(+) = 40

Примечание: температуру образования гололедных отложений на проводах принять во всех вариантах Q_г= -5 град. Цельсия; среднегодовую температуруQ_сг для каждого района можно определить из книги: Бошнякович А.Д. Механический расчет проводов и тросов линий электропередачи. – Ленинградское отделение: Энергия, 1971. (стр. 57).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Расчет удельных механических нагрузок от внешних воздействий на провода

 

Условие подзадачи 1.

Трасса сооружаемой  двухцепной воздушной линии электропередач на номинальное напряжение 220 кВ проходит по г. Кустанай, который относится к третьему району по гололеду (определено по ПУЭ) и третьему ветровому району (определено по ПУЭ). На унифицированных стальных свободностоящих опорах (рисунок опоры см. в приложении) будут смонтированы сталеалюминевые провода марки АС-240 нормальной конструкции. Рассчитать удельные механические нагрузки от внешних воздействий на провода.

 

Решение подзадачи 1.

1. По таблице 4 справочных материалов определяем технические данные заданной марки провода:

             Таблица 2.2 - Технические данные  заданной марки провода

Параметры	Проводник	Сердечник	Провод
Сечение, мм2	238	49,1	281,1
Диаметр, мм	-	8,4	21,6
Расчетный вес, кг/км	-	-	997

 

2. Согласно ПУЭ интенсивность внешних воздействий на конструктивные элементы воздушной линии принимаем, исходя из частоты повторяемости наибольших гололедной и ветровой нагрузок, 1 раз в 10 лет. По таблице 2 справочных материалов для 3 ветрового района выбираем нормативный скоростной напор на высоте до 15 м над поверхностью земли: Q = 400 Н/м².

  По таблице 3 справочных  материалов для 2 района по  гололеду выбираем нормативную  толщину стенки гололеда для  высоты 10 м над поверхностью земли:  принимаем b_n = 10.

 

3. По таблице 1 справочных материалов для ВЛЭП 220 кВ и для населенной местности, где будет проходить трасса данной воздушной линии, выбираем наименьшее допустимое расстояние от проводов воздушной линии до поверхности земли (вертикальный нормированный габарит h_г): h_г = 8 м.

 

4.  Определяем удельные механические нагрузки на провод.
1. Постоянно действующая нагрузка от собственной массы провода определяем по формуле

(Н/м∙мм²),

          где          М - расчетный вес провода в кг/км;

             g - коэффициент, учитывающий приращение длины скрученных  проволок: g = 9,81;

                       F_пр - площадь поперечного сечения, мм²;

              10^-3 - для получения единичной нагрузки от собственного веса в килограммах на один метр следует разделить на 1000 вес, указанный в стандарте.

         Тогда

(Н/м∙мм²).

 

2. Временно действующая нагрузка от массы гололедных отложений определяется по формуле

  (Н/м∙мм²),

          где      d_n - диаметр провода в мм; по таблице 2.2  d_n = 21,6 мм;

  - расчетная толщина стенки гололедного цилиндра на проводе;

где

                    b_n - нормативная толщина стенки гололеда;

- поправочный коэффициент, учитывающий отличие диаметра провода от 10 мм. Находим по аппроксимирующей формуле:

 

- поправочный коэффициент, учитывающий  отличие высоты расположения приведенного центра тяжести системы проводов от 15м:

.

Для нахождения центра тяжести  системы проводов рассмотрим рисунок  опоры, выбранной для прокладки  трассы линии (см. приложение) и определим:

  а) центр тяжести  нижних проводов, как 

.

    В этой формуле 

            h_г - вертикальный нормированный габарит;

        f_доп - наибольшая допустимая стрела провисания провода, которая определяется по известным конструктивным размерам опоры по формуле:

,

      - высота опоры от нижней траверсы до земли (определяется по рисунку опоры);

                    λ - высота гирлянды изоляторов (принимаем на данном этапе среднюю высоту λ = 2,3 м).

             Тогда

                                   (м)

                                    (м)

       б)  центр тяжести системы проводов, учитывая расстояния между траверсами на опоре и землей и количество цепей воздушной линии, размещающихся на опоре:

                          (м).

 

            Тогда 

                           

           Расчетная толщина стенки гололедного цилиндра на проводе:

 

                             (м)

 

Следовательно, временно действующая нагрузка от массы гололедных отложений:

 

          (Н/м∙мм²).

3. Суммарная вертикальная удельная нагрузка от собственной массы провода и массы гололеда определяется как сумма

                             (Н/м∙мм²).

 

4. Горизонтальная нагрузка от давления ветра на провод, свободный от гололеда , определяется по формуле

 (Н/м∙мм²),

     где       α - коэффициент, учитывающий неравномерность действия ветра по длине пролета (выбирается по таблице 7 справочных данных для нормативного скоростного напора ветра: принимаем α = 0,85).

С_х - аэродинамический коэффициент (коэффициент лобового сопротивления). Принимается согласно ПУЭ для проводов, свободных от гололеда при d_n ≥ 20 мм С_х = 1,2, при d_n < 20 мм и для проводов, покрытых гололедом С_х = 1,2. Так как d_n = 19,0 мм < 20 мм принимаем С_х = 1,2.

        

- поправочный коэффициент на высоту, находится по формуле 

;

   Q_н - нормативный скоростной напор ветра: Q_н = 400 Н/м².

                  Направление ветра принять под  углом 90 градусов, тогда sinφ = 1.

(Н/м∙мм²).

 

5. Временно действующая горизонтальная нагрузка от давления ветра на провод, покрытый гололедом 

(Н/м∙мм²),

где     α = 1;

           величина скоростного напора  составит 0,25 от нормативного скоростного напора ветра Q_н = 0,25∙400 = 100 Н/м²;

                  С_х = 1,2;

               остается прежним.

        Следовательно,

     

(Н/м∙мм²).

 

6. Результирующая удельная нагрузка от массы провода и давления ветра определяется по формуле

                                    ( Н/м∙мм²).

 

7. Результирующая удельная нагрузка от массы провода, массы гололеда и давления ветра определяется по формуле

                        ( Н/м∙мм²).

 

8. Если сравнить значения удельных нагрузок γ₃, γ₆ и , то получается, что

          γ₆ = 0,062Н/м∙мм² < γ₃ = 0,067 Н/м∙мм² <  γ₇ = 0,071 Н/м∙мм²

следовательно, выбираем из них большую и далее обозначаем выбранную нагрузку γ_нб:   γ₇ = γ_нб = 0,071Н/м∙мм².

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Определение физико-механических характеристик провода

 

Теоретическая часть

Согласно ПУЭ механический расчет проводов и тросов производится по методу допускаемых напряжений. При проведении расчетов по этому методу необходимым условием является работа провода в пределах упругости его материала, т.е. когда внешние силы (нагрузки) вызывают в проводе только упругие деформации. При этом возникающие в проводе напряжения «σ» будут пропорциональны величине внешней растягивающей силы и продольным деформациям. Растягивающее усилие в проводе может изменяться как в зависимости от изменения температуры окружающей среды, так и в зависимости от изменения нагрузок на провод.  По мере изменения растягивающего усилия в нем изменяется и напряжение «σ», поэтому ПУЭ рекомендует вычислять «σ» для 3-х исходных условий (режимов):