Повышение эффективности плавки гололёда на линиях электропередачи напряжением 110 кВ
|
Введение 3
1. Аналитический раздел 6
1.1 Обзор существующих методов борьбы с гололедом на проводах воздушных линий 6
1.2 Электротермические методы 17
1.3 Применяемые методы плавки гололеда на проводах ЛЭП переменным током 18
1.4 Схемы, расчет режимов работы и зоны применения плавки гололеда переменным током на проводах 24
1.5 Плавка гололеда перераспределением нагрузок 36
1.6 Плавка гололеда наложением токов 37
1.7 Схемы плавки гололеда постоянным током 39
1.8 Цель и задачи магистерской диссертации 44
2. Теоретический раздел 46
2.1 Экономическое обоснование проводимых исследований предлагаемого метода плавки гололеда на ЛЭП 46
2.2 Определение области исследования 53
2.3 Определение параметров схемы замещения 58
2.4 Проверка падения напряжения на участке ЛЭП переменного тока с равномерной нагрузкой фаз 73
3. Экспериментальный раздел 77
3.1 Проверка правильности расчета падения напряжения 77
3.2 Принцип работы устройства для реализации предлагаемого метода для плавки гололеда на проводах ВЛ 81
3.3 Подбор оборудования для реализации проекта 83
3.4 Использование элементов СТК для создания установки 87
3.5 Использование тиристорного вентиля 93
Заключение 96
Библиографический список использованных источников 98
1. Аналитический раздел 6
1.1 Обзор существующих методов борьбы с гололедом на проводах воздушных линий 6
1.2 Электротермические методы 17
1.3 Применяемые методы плавки гололеда на проводах ЛЭП переменным током 18
1.4 Схемы, расчет режимов работы и зоны применения плавки гололеда переменным током на проводах 24
1.5 Плавка гололеда перераспределением нагрузок 36
1.6 Плавка гололеда наложением токов 37
1.7 Схемы плавки гололеда постоянным током 39
1.8 Цель и задачи магистерской диссертации 44
2. Теоретический раздел 46
2.1 Экономическое обоснование проводимых исследований предлагаемого метода плавки гололеда на ЛЭП 46
2.2 Определение области исследования 53
2.3 Определение параметров схемы замещения 58
2.4 Проверка падения напряжения на участке ЛЭП переменного тока с равномерной нагрузкой фаз 73
3. Экспериментальный раздел 77
3.1 Проверка правильности расчета падения напряжения 77
3.2 Принцип работы устройства для реализации предлагаемого метода для плавки гололеда на проводах ВЛ 81
3.3 Подбор оборудования для реализации проекта 83
3.4 Использование элементов СТК для создания установки 87
3.5 Использование тиристорного вентиля 93
Заключение 96
Библиографический список использованных источников 98
Линии электропередач являются одним из важнейших элементов энергосистемы, обеспечивающие связь между энергетическими объектами, такими как электростанция, подстанция, распределительные устройства, электроустановки потребителей, к которым можно отнести коммунально - бытовые и промышленные.
В связи с этим можно считать, что линии электропередач (ЛЭП) требуют к себе повышенного внимания. В процессе эксплуатации возможны такие погодные воздействия на конструкцию ЛЭП, как сильный ветер, приводящий к такому явлению, как пляска проводов, недопустимое натяжение и другие разрушения. Также одним из наиболее распространенных воздействии на ЛЭП является гололедное обледенение проводов воздушной линий (ВЛ). Данная проблема характерна не только для нашей страны, но и для многих стран мира с регионами с высокой влажностью и низкими температурами зимой.
Толщина гололёда на проводах ЛЭП, подверженных обледенению может достигать 60-70 мм, существенно утяжеляя их. Простые расчеты показывают, что, например, провод марки АС-185/43 диаметром 19,6 мм километровой длины имеет массу 846 кг; при толщине гололёда 20 мм она увеличивается в 3,7 раза, при толщине 40 мм - в 9 раз, при толщине 60 мм - в 17 раз. При этом общая масса 296 линии электропередачи из восьми проводов километровой длины возрастает соответственно до 25, 60 и 115 тонн, что приводит к обрыву проводов и поломке металлических опор. Наличие гололеда обусловливает дополнительные механические нагрузки на все элементы воздушных линий, которое может привести к обрыву проводов и разрушению опор ВЛ, причем в практике довольно часто встречаются такие случаи, когда происходило разрушение огромных пролетов ВЛ протяженности в несколько километров. Все это приводит к большим экономическим потерям, в том числе при восстановлении линий электропередач.
Таким воздействиям не подвержены кабельные линии, но в силу своей дороговизны они преимущественно прокладываются в городских сетях, поэтому решить проблему с помощью замены ВЛ на кабельные линии не представляется возможным и на сегодняшний день ВЛ является самым распространённым средством для передачи электроэнергии на большие расстояния. Поэтому проблема предотвращения гололедных аварий в электрических сетях энергосистем актуальна для многих регионов России и других стран. В процессе эксплуатации ВЛ было разработано много методов и способов плавки гололеда на проводах, но все они обладают существенными недостатками.
В связи с этим данная работа была посвящена разработке нового метода борьбы с гололедным обледенением проводов ВЛ.
Целью данной работы является оптимизация процесса удаления льда с проводов ВЛ, полная его автоматизация и удешевление процесса плавки.
В данной работе были поставлены следующие задачи:
1. Обеспечение процесса плавки без отключения линии, тем самым увеличив надежность электроснабжения потребителей.
2. Уменьшение тока плавки с целью удешевления процесса плавки гололеда на проводах ВЛ, по сравнению с уже имеющимися методами плавки.
3. Сохранение стабильного напряжения на шинах подстанции в процессе удаления льда с проводов ВЛ.
В процессе решения поставленных задач, были изучены российские и зарубежные литературные источники. Также при расчетах использовались методическая литература и руководящая документация, применяемая при определении некоторых параметров при плавке гололеда на проводах ВЛ. Это подтверждает достоверность исследования.
После проведения необходимых расчетов и сравнений, с уже имеющимися методами, был проведен эксперимент доказывающий правильность некоторых расчетов, а также анализ существующего оборудования, выпускаемого зарубежной и отечественной промышленностью, для создания установки для плавки гололеда на проводах ВЛ.
Научная новизна данной работы заключается в разработке совершенно нового метода и установки плавки гололеда на проводах ВЛ 110 кВ.
В процессе написания данной работы были подготовлены ряд статей, которые впоследствии были опубликованы в таких сборниках: «Камские чтения VI», «Камские чтения VIII», «Итоговая научно-образовательная конференция студентов Казанского федерального университета сборник тезисов». Так как была разработана схема нового устройства для плавки гололеда на проводах ВЛ на данную схему была подана заявка на патент и получено решение о выдаче патента на полезную модель от 24.05.2017 года.
В связи с этим можно считать, что линии электропередач (ЛЭП) требуют к себе повышенного внимания. В процессе эксплуатации возможны такие погодные воздействия на конструкцию ЛЭП, как сильный ветер, приводящий к такому явлению, как пляска проводов, недопустимое натяжение и другие разрушения. Также одним из наиболее распространенных воздействии на ЛЭП является гололедное обледенение проводов воздушной линий (ВЛ). Данная проблема характерна не только для нашей страны, но и для многих стран мира с регионами с высокой влажностью и низкими температурами зимой.
Толщина гололёда на проводах ЛЭП, подверженных обледенению может достигать 60-70 мм, существенно утяжеляя их. Простые расчеты показывают, что, например, провод марки АС-185/43 диаметром 19,6 мм километровой длины имеет массу 846 кг; при толщине гололёда 20 мм она увеличивается в 3,7 раза, при толщине 40 мм - в 9 раз, при толщине 60 мм - в 17 раз. При этом общая масса 296 линии электропередачи из восьми проводов километровой длины возрастает соответственно до 25, 60 и 115 тонн, что приводит к обрыву проводов и поломке металлических опор. Наличие гололеда обусловливает дополнительные механические нагрузки на все элементы воздушных линий, которое может привести к обрыву проводов и разрушению опор ВЛ, причем в практике довольно часто встречаются такие случаи, когда происходило разрушение огромных пролетов ВЛ протяженности в несколько километров. Все это приводит к большим экономическим потерям, в том числе при восстановлении линий электропередач.
Таким воздействиям не подвержены кабельные линии, но в силу своей дороговизны они преимущественно прокладываются в городских сетях, поэтому решить проблему с помощью замены ВЛ на кабельные линии не представляется возможным и на сегодняшний день ВЛ является самым распространённым средством для передачи электроэнергии на большие расстояния. Поэтому проблема предотвращения гололедных аварий в электрических сетях энергосистем актуальна для многих регионов России и других стран. В процессе эксплуатации ВЛ было разработано много методов и способов плавки гололеда на проводах, но все они обладают существенными недостатками.
В связи с этим данная работа была посвящена разработке нового метода борьбы с гололедным обледенением проводов ВЛ.
Целью данной работы является оптимизация процесса удаления льда с проводов ВЛ, полная его автоматизация и удешевление процесса плавки.
В данной работе были поставлены следующие задачи:
1. Обеспечение процесса плавки без отключения линии, тем самым увеличив надежность электроснабжения потребителей.
2. Уменьшение тока плавки с целью удешевления процесса плавки гололеда на проводах ВЛ, по сравнению с уже имеющимися методами плавки.
3. Сохранение стабильного напряжения на шинах подстанции в процессе удаления льда с проводов ВЛ.
В процессе решения поставленных задач, были изучены российские и зарубежные литературные источники. Также при расчетах использовались методическая литература и руководящая документация, применяемая при определении некоторых параметров при плавке гололеда на проводах ВЛ. Это подтверждает достоверность исследования.
После проведения необходимых расчетов и сравнений, с уже имеющимися методами, был проведен эксперимент доказывающий правильность некоторых расчетов, а также анализ существующего оборудования, выпускаемого зарубежной и отечественной промышленностью, для создания установки для плавки гололеда на проводах ВЛ.
Научная новизна данной работы заключается в разработке совершенно нового метода и установки плавки гололеда на проводах ВЛ 110 кВ.
В процессе написания данной работы были подготовлены ряд статей, которые впоследствии были опубликованы в таких сборниках: «Камские чтения VI», «Камские чтения VIII», «Итоговая научно-образовательная конференция студентов Казанского федерального университета сборник тезисов». Так как была разработана схема нового устройства для плавки гололеда на проводах ВЛ на данную схему была подана заявка на патент и получено решение о выдаче патента на полезную модель от 24.05.2017 года.
Цель данной работы заключалась в оптимизация процесса удаления льда с проводов ВЛ, полная его автоматизация и удешевление процесса плавки. Для достижения цели в данной магистерской диссертации были решены такие задачи, как обеспечение процесса плавки без отключения линии, что увеличивает надежность электроснабжения потребителей, уменьшение тока плавки с целью удешевления процесса плавки гололеда на проводах ВЛ по сравнению с уже имеющимися методами плавки, сохранение стабильного напряжения на шинах подстанции в процессе удаления льда с проводов ВЛ.
Перед решением поставленных задач, в аналитическом разделе был проведен анализ зарубежных и отечественных литературных источников с целью исследования уже имеющихся методов борьбы с гололедным обледенением проводов ВЛ. При рассмотрении каждого метода была дана критическая оценка, которая еще раз доказывала недостатки каждого из методов. Также было определено конкретное направление исследования в данной области это электротехнические методы удаления льда с проводов ВЛ.
После определения конкретной области исследования в теоретическом разделе были проведены необходимые расчеты, а именно было доказано путем экономических расчётов, что применение предлагаемого метода наиболее выгодно по сравнению с восстановлением ВЛ после аварии произошедшей в результате гололедного обледенения проводов ВЛ. Также было определено, что при применении предлагаемого метода уменьшается величина тока плавки по сравнению с традиционными. Для проверки некоторых параметров линий была определена схема замещения и рассчитаны некоторые ее элементы. Был также рассмотрен метод поддержания стабильного напряжения на шинах подстанции в момент плавки гололеда на проводах ВЛ.
В экспериментальном разделе была приведена схема установки для реализации предлагаемого метода, проведен эксперимент доказывающий правильность некоторых расчетов, с учетом разработок отечественных и зарубежных производителей электротехники, рекомендовано необходимое оборудование для реализации проекта с учетом экономической составляющей.
В период выполнения магистерской диссертации были подготовлены несколько статей по данной проблеме, в последствии они были опубликованы в таких сборниках: «Камские чтения VI», «Камские чтения VIII», «Итоговая научно-образовательная конференция студентов Казанского федерального университета сборник тезисов». Так как была разработана схема нового устройства для плавки гололеда на проводах ВЛ на данную схему была подана заявка на патент и получено решение о выдаче патента на полезную модель от 24.05.2017 года.
Результаты работы актуальны не только для регионов России, но и для многих стран в мире, сталкивающихся с данной проблемой. Достоинством разработанного устройства является то, что при его создании было учтено множество замечаний, относящихся к уже имеющимся методам. Следующим шагом в продолжении является внедрение устройства в условиях производства и дополнительное его совершенствование.
Перед решением поставленных задач, в аналитическом разделе был проведен анализ зарубежных и отечественных литературных источников с целью исследования уже имеющихся методов борьбы с гололедным обледенением проводов ВЛ. При рассмотрении каждого метода была дана критическая оценка, которая еще раз доказывала недостатки каждого из методов. Также было определено конкретное направление исследования в данной области это электротехнические методы удаления льда с проводов ВЛ.
После определения конкретной области исследования в теоретическом разделе были проведены необходимые расчеты, а именно было доказано путем экономических расчётов, что применение предлагаемого метода наиболее выгодно по сравнению с восстановлением ВЛ после аварии произошедшей в результате гололедного обледенения проводов ВЛ. Также было определено, что при применении предлагаемого метода уменьшается величина тока плавки по сравнению с традиционными. Для проверки некоторых параметров линий была определена схема замещения и рассчитаны некоторые ее элементы. Был также рассмотрен метод поддержания стабильного напряжения на шинах подстанции в момент плавки гололеда на проводах ВЛ.
В экспериментальном разделе была приведена схема установки для реализации предлагаемого метода, проведен эксперимент доказывающий правильность некоторых расчетов, с учетом разработок отечественных и зарубежных производителей электротехники, рекомендовано необходимое оборудование для реализации проекта с учетом экономической составляющей.
В период выполнения магистерской диссертации были подготовлены несколько статей по данной проблеме, в последствии они были опубликованы в таких сборниках: «Камские чтения VI», «Камские чтения VIII», «Итоговая научно-образовательная конференция студентов Казанского федерального университета сборник тезисов». Так как была разработана схема нового устройства для плавки гололеда на проводах ВЛ на данную схему была подана заявка на патент и получено решение о выдаче патента на полезную модель от 24.05.2017 года.
Результаты работы актуальны не только для регионов России, но и для многих стран в мире, сталкивающихся с данной проблемой. Достоинством разработанного устройства является то, что при его создании было учтено множество замечаний, относящихся к уже имеющимся методам. Следующим шагом в продолжении является внедрение устройства в условиях производства и дополнительное его совершенствование.
Подобные работы
- Методы предотвращения гололедных аварий на воздушных линиях 110 кВ Жигулевского ПО
Бакалаврская работа, электротехника. Язык работы: Русский. Цена: 4700 р. Год сдачи: 2023