автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Новый метод определения оптимального числа проводов расщепленных фаз воздушных линий электропередачи

од

На правах рукописи

Годратолла ХЕйДАРИ

НОВЫЙ МЕТОД . ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ЧИСЛЙ ПРОВОДОВ РАСЩЕПЛЕННЫХ ФАЗ ВОЗДУШНЫХ ЛИЙИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Специальность 05.14.02 - электрические станции

/электрическая часть/, сети, электроэнергетические системы и управление ими

А в т о р е ф в р. а т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - £996

Работа выполнена на кафедре "Электрические и электронные аппараты" С.-Петербургского государственного технического университета к в компании "ТАВАНИР" (Иран).

Научный руководитель - член-корреспондент РАН, доктор технических наук профессор Г.Н. АЛЕКСАНДРОВ

Официальные оппоненты - доктор экономических наук, профессор

B.Р.ОКОРОКОВ (СПбГТУ); кандидат технических наук, ст.научный сотрудник

C.B. КРЫЛОВ' СВНИИЭ)

Ведущая организация - Ç30 Энергосетьпроект (г. С.-Петербург)

" W. " 1996 г. в lD_

с1ацита состоится " .:_!__ " ____199В г. в ___ часов

на заседании диссертационного Совета К 063.38.24 при Санкт-Петербургской государственно« технической университете по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул.. 29. Главное здание, ауд. 325..'

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан " "_____1JC21______ 1996 г.

Ученый секретарь '

диссертационного ,

совета К Ciq3.38.24 ,

к.т.н., ДСЦ8НТ , А.И.ТАДаИБйЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение зависимости человеческого общества от потребления электрической энергии достигло таких масштабов, что никакой другой тип энергии не. может реально ее заменить. В настоящее время даже временное прекращение электроснабжения может привести к катастрофическим последствиям в современной человеческой жизни. Благодаря такой высокой степени зависимости основное внимание исследователей и разработчиков во всем мире было обращено на рациональное проектирование систем электроснабжения и надежность электрических сетей энергосистем.

Экономические проблемы любого общества играют существенную роль в развитии и обеспечении социального благосостояния членов этого общества и поэтому, несомненно, оптимальное проектирование электрической сети как основы экономического развития, требует самого пристального внимания как это имеет место в наиболее ин-' дустриально развитых странах, поскольку именно на этой основе достигается максимум экономической эффективности. В силовой электрической сети, линии электропередачи служат для передачи выработанной генераторами электрической энергии к центрам потребления. Очевидно, что снижение капиталовложений в эту часть сети, является весьма привлекательным для энергораспределяющих компаний. Поэтому цель работы должна быть определена как оптимизация проектирования электроэнергетической системы.

В последние годы, линии электропередачи с расщепленными проводами благодаря своим, специфическим свойствам привлекали большее внимание проектировщиков как для применения в условиях, Городской застройки для сокращения отчуждаемого коридора, так и для протяженных межсистемных ВЛ для замены или реконструкции линий высших классов, напряжений. Поскольку увеличение числа проводников в каждой фазе приводит к увеличению пропускной способности линиии электропередачи и другим преимуществам ВЛ с одной стороны, но и увеличению основных капиталовложений с другой стороны. Следовательно, актуальной является задача оптимизации числа проводоЕ в фазе с выдачей соответствующих рекомендации для проектирования линий. Диссертация посвящена решении этой важной проблемы, ка-основе комплекса разработанных математических моделей. - ...

Цель работы. Целью работы является разработка общей методики оптимизации конструкции фазы линий электропередачи высокого напряжения на основе глубокого расщепления фазы с учетом различных факторов, определяющих величину и стоимость потерь - изменена сопротивления проводов при нагревании, потерь на корону и т.д.

На завдту выносятся:

1. Уточненная методика оценки потерь в линиях электропередачи.

2. Математическая модель потерь нагруженного провода линии электропередачи.

3. Уточненная методика оценки стоимости потерь в линиях электропередачи и распределительных сетях:

4. Методика оценки стоимости линцй электропередачи.

5. Методика выбора оптимального числа проводов в фазе с учетом возможности повышения рабочего напряжения и увеличения числа проводов в фазе.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к оценке потерь в проводах, линий электропередачи, стоимости' потерь, стоимости линий оптимальной конструкции, обеспечивающей оптимальную пропускную способность линии при заданных условиях эксплуатации. Выполнен подробный анализ влияния расщепления фаз на параметры ВЛ и разработана методика расчета стоимостных пока-, зателей ВД различных конструкций.

Практическая ценность заключается в разработке конкретных рекомендаций по выбору конструкции проводов • фазы линий разных классов напряжения и различной пропускной способности.

Апробация работы. Разделы диссертации докладывались на объединенном научном семинаре кафедр "Электрические и электронные аппараты" и "Электрические системы и сети" С. -Петербургского государственного технического университета, ряде международных конференций (Тегеран, 1992, 1993гг. С.-Петербург, 1994г.). По результатам исследований опубликовано 14 статей.

Структура работы. Диссертация состоит из 6 разделов, включавших 52 страницы основного текста. 32 таблицы. 3 иллюстраций и 49 библиографических наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены методы повышения пропускной

способности линий электропередачи за счет повышения номинального напряжения или за счет расщепления проводов и обсуждены связанные и этими мероприятиями организационно-технические проблема.

Традиционным методом, реализованным различными странами в развитии электрических сетей в городах, является использование существующих возможностей (трасс,- опор, подстанцшй и т.д.).

Отмечается, что при увеличении пропускной способности существующих линий передачи за счет повышения напряжения, необходимо некоторое изменение конструкции опор, чтобы поднять номинальное напряжение линии на один класс выше. Указанным способом пропускная способность линий передачи повышается в 3-4 раза, однако это требует реконструкции оборудования подстанций.

Пропускная способность линиии может быть увеличена изменением размера проводов или добавлением числа проводов в каждой фазе существующих линий, при существующим оборудованием и, возможно, с совершенствованием состава оборудования того же класса напряжения.

Технико-экономический анализ показывает, что в большинстве случаев, особенно при развитии сети в городских районах ответ на вопрос: "Более высокое НАПРЯЖЕНИЕ или большее число ПРОВОДОВ?" оказывается более благоприятным с экономической точкиа зрения в отношении ВЛ с расщепленными проводами. Эти линии передачи имеют преимущества и недостатки, некоторые из которых могут быть классифицированы следующим образом.

Основными преимуществами ВЛ с расщепленными проводами являются: снижение индуктивное сопротивление: увеличение натуральной мощности; уменьшение потерь мощности и энергии; уменьшение потерь на корону; снижение уровеня радио- и телевизионных помах; снижение падения напряжения и улучшение устойчивости системы.

К недостаткам можно отнести: повышение стоимость сооружения линии; увеличение капиталовложений; понижение надежности; увеличение стоимости обслуживания и эксплуатации.

В случаях, когда ВЛ с расщепленными проводами сравнивается с линиями передачи обычного типа, или когда производится выбор оптимального числа проводов в фазах, тогда должны быть приняты во внимание некоторые важные соображения, основанные на экономическом анализе:

- активные потери в линиях передачи;

- влияние увеличения числа проводов на капиталовложения;

- издержки на обслуживание и эксплуатацию.

Необходимо отметить, что варианты, которые нужно сравнивать. должны удовлетворять приемлемым электрическим и механическим критериям. Эти соображения разработаны дополнительно в следующих главах.

Вторая глава посвящена разработке математической модели для определения потерь- в линии электропередачи. Предлагается новая модель для вычисления коэффициента потерь. Эта модель сравнивается с тремя лучшими моделями, используемыми в мировой прак- . тике, и результаты показывают, что эта модель, отличаясь большой простотой, одновременно дает высокую точность для вычисления потерь энергии.

В даной работе, основанной на расчетах и опыте эксплуатации предложена новая модель для вычисление коэффициента потерь. Сравнение этой модели с моделями IEEE и EFRI показало, что эта отличающаяся простотой модель обеспечивает высокую точность при вычислении потери энергии.

Эта модель может использоваться для вычисления потерь энергии как для линий передачи так и для распределительных сетей. В этой модели даже при отсутствии информации о нагрузке промышленной сети, линий электропередачи или распределительных линий, потери энергии могут быть вычислены с достаточной точностью только на основе известной величины потребленной энергии в определенный период времени и типа нагрузки.

Коэффициент потерь LSP определяется как среднее число часов, в течение которых пиковая нагрузка приводит к таким же потерям энергии, как и фактическая нагрузка в течение года и заключен внутри диапазона :

1Ж Коэффициент noTepb<K*LFz, (1)

.где LF есть, коэффициент заполнения графика нагрузки, К - функция I.F и' X (отношения минимума часовой нагрузки к пиковой нагрузке-или Рю1,/Р.»к>. •

Для обычных значений X и LF К для ограниченного диапазона X можно аппроксимировать выражением:

К ~ 0. 38 + 0. 04/Хг

(2)

Среднее значение К (Ка„) равно: Kav - (1+Ю/2. Для нормального значения X (Х=0.4 до Х=0.7) Kav равен:

Kav = 0. 98 +■ О. 02/LF2. Откуда величина времени максимальных потерь равна LSF = (0.98 + 0.02/Х2) * LF2 .

Для Иранской объединенной системы Kav=l. 08, что приблизительно применимо и для других объединенных систем. В этих условиях коэффициент потерь может быть определен следующим выражением:

LSF = 1.08*LFZ, (3)

Минимальное, максимальное и среднее значения коэффициента К приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Минимальная, максимальная и средняя величина К для различного вида нагрузки.

Тип Абсолютный Абсолютный Среднее

Потребителя » Минимум Максимум значение

Промышл. область 1. 00 1.07 1.03

Крупные города 1. 00 1.14 1.07

Города 1. 00 1. 18 1.09

Сель. хоз. область 1. 00 . 1.22 1. И

Трспическ.область 1.00 1.26 1.13

Нац. сеть Ирана 1.00 1. 16 1.08

Зная приближенную величину коэффициента заполнения графика нагрузки, коэффициент потерь определяется непосредственно. Зная также потребляемую энергию за определенный период времени можно вычислить потери энергии используя среднюю величину Кау

12Р = Кау*ЫРг.

Точное знание потерь в линии играет решающую роль в экономических оценках. Поэтому во второй главе рассматривается соотношение между потерями мощности и потерями энергии.

Потери в линии электропередачи, связанные с передачей максимальной мощности, могут быть вычислены на основе следующего соотношения:

^ ТШ*ЖГ 1000-

где: Р1 -- потери мощности, кВт.

= сопротивление провода при средней температуре, гр.С,

8 = масимальная нагрузка линии передачи, кВА.

и = напряжение линии, кВ.

N0 = число цепей ВЛ, -

N8 - число составляющих проводов в каждой фазе.

Зная потери, соответствующие максимальной нагрузке, можно

вычислить потери энергии в линиях передачи. Зная ЬБР и время работы линии, потери энергии вычисляются следующим образом:

ЕЬ - 8760 * АУ * * РЬ, (4)

где: РЬ « потери мощности, кВт,

ЕЬ = ежегодные потери энергии, кВт.ч,

ЬБР-- коэффициент потерь,

АУ - годовой коэффициент использования.

Третья глава посвящена .разработке модели активного сопротивления нагруженного провода линии электропередачи.При протекании тока по проводу выделяется тепло, а вследствие изменения температуры провода изменяется его активное сопротивление.

Так как ток г» проводах линии передачи непрерывно измрцяется из-за изменения электрической нагрузки, то даже при определенных б

погодных условях. активное сопротивление проводов непрерывно изменяется. При этом возникают проблема точного определения потерь, что важно для экономических исследований системы и принятии соответствующих решений.

В работе предлагается простая модель, основанная на принципах баланса теплоты и связанных уравнениях, в которой активное сопротивление нагруженного провода выражается как функция тока и некоторых начальных условий. В этой модели другие влияющие параметры включены как известные коэффициенты.

Основное уравнение, определяющее баланс тепла в нагруженном проводе в установившемся режиме:

1?с * 1г+ Ид = ИГ + ' (5)

где: й = активное сопротивление переменному току. От/футы,

I = ток. А,

Иа= приток тепла за счет солнечной радиации, Вт/футы. = потеря тепла за счет излучения, Вт/футы, . . ис= потери тепла за счет конвекции, Вт/футы.

Базируясь на этом методе, №с вычисляются на основе

следующих уравнений:

= 12*А1*с1*<13.

= 0. 1387*Е*с1* ((Тс /100)4-(Та/100)4]. = 0. 0000714*Тг*(Тго+52)*и>б") (0. 03551*Ьо^Ее+ +0.31351*Ьоя йе-0.0704 ), ^ = (12*Ми),

М„ = 0.003528*Тт/(Тт+110. 4).

где: V = скорость ветра. 1-4/час,

А1= коэффициент поглощения провода, безразмерный,

Е = коэффициент излучения провода, безразмерный,

<5 = диаметр провода, дюйм,

0я = теплота солнечной радиации, Вт/дюймг,

Тс= температура провода, гр. К,

Та = температура окружающей среды, гр. К.

температура окружающей среды, гр. С. Т„= температура прилегающего слоя воздуха, (Тс+Та)/2,гр. К. Тг= повышение температуры провода <ТС-Та), гр. С,

число Рейнольдса, безразмерное, Е0= плотность воздуха, фунт/фут3,-Ми = абсолютная вязкость воздуха, фунт/час*фут, Р - воздушное давление, фунт/дюйм2.

На основании уравнения (5) были выполнены вычисления для четырех типов проводов и различных превышений температуры. Результаты вычислений сведены в таблицу 2.

Таблица 2.

Несущая токовая способность провода и его активное сопротивление.

ORIOLE 336 нем CURLEW 1033 кем FALCON 1590 КСМ J0REE 2515 КСМ

Превыш. темп. Гр.С Rc Ом/ Миля ТОК Ampers Rc Ом/ Миля Ток Ampers Rc Ом/ Миля Ток Ampers Rc Ом/ Миля Ток Ampers

00 .2800 ООО .0924 ООО .0602 ООО .0395 ООО

25 .3076 416 .1013 849 . 0657 1127 .0421 1480

50 . 3362 573 . 1101 1172 .0712 1561 .0452 2057

75 . 3628 686 . 1190 1407 .767 1879 .0482 2483

ДЛЯ: V=2 ft/S, Qa '0, Е=0.5, Ai =0.5, Га "25

При определении активного сопротивления нагруженного провода, принимаются следующие допущения: ■- Потери в проводе есть функция (1)г;

- Любое изменение тока приводит к изменению потерь вследствие' изменения'температуры провода.

- при любой температуре окружающей среды активное сопротивление нагруженного проЕода является функцией значения сопротивле-

ния при холостом ходе линии Ка и температуры провода; - при определенных температуре окружающий среды и заданных условиях на поверхности провода, Ис есть функция от Е, и 1г. Это утверждение в общей форме может быть математически выражено в виде:

КсЧ?иП+а1*(1*^2+аг«Ц«1?а)2+..-+ап*(1*Ка)г'] (6)

для определения а4, аг.... уравнение (3.6) решалось для различных значений Нс.Яа и I для значений, заданных в табл.2. Результаты этих вычислений показывают, что между коэффициентами а1, а2, аэ может быть с хорошим приближением усиановлено следующее соотношение:

а2 =ец2, а3 =3)3, .... а„=а1п.

Повторение этого вычисления для всех указанных проводов, подтверждает существование такого отношения. Теперь заменив все коэффициенты Уравнения (6) на а, и преобразвав его, получим;

йс =1+ (а4 *1*йа2) + (а, »12*Еа)2 + (а, *12 *На )2. (7)

Для каждого провода величина а, является постоянной, но изменяется от одного провода к другому. Исследование показывает, что а, относится к диаметру провода следующим образом:

К

а, = - . (8)

а + 2 /1

где К - постоянная и ее значение для условий, данных в таблице 2, следущее: К = 0. 020.

Поскольку условия могут быть отличными от данных в таблице 2, то величина К будет изменяться. Однако при естественной конвекции и атмосферном давление К связано с окружающей температурой и излучением с поверхности провода следующим соотношением:

К = (260 - 60Е - Ь„) ./ 10000. (9)

Следовательно, уравнение (6) может быть написано в окончательной .

9

форме в виде:

И,. = йа * ( 1 + X + X2).

(10)

где:

X - К *

I2 * йа

й + 2 /б

Полученное расчетное выражение применимо для обеих частот 50 и 60 Гц, если в качестве расчетного принимается активное сопротивление провода переменному току на соответствующей частоте. В полученное расчетное соотношение не включена энергия солнечного излучения, хотя включить этот параметр было бы желательно. Проверка правильности этого упрощения показала, что наиболее точный результат получается, если рассматривать Иа при окружающей температуре и дополнительно учитывать повышение температуры от радиации солнца для ненагруженного провода.

В четвертой главе рассматривается стоимость потерь в линиях электропередачи, которая является функцией различных параметров. При изменении этих параметров, стоимость потерь энергии изменяется от случая к случаю больше чем в 10 раз. Поскольку эти параметры влияют на выбор напряжения линии, сечения проводов, оптимального количества расщепленных проводников и т.д.., то выбор подходящей модели для вычисления потерь энергии является очень важным. В Иранской национальной сети, для вычисления стоимости потерь обычно используется соотношение:

в данной работе для определения стоимости потерь в линии передачи. также используется это (¡отношение. Здесь

где: \'СЬ - стоимость потерь при номинальной нагрузке,

СР. - цена киловатта установленной мощности электростанции. т. - Е.1>'сЕ ,

РУТ = УБЬ +РУЕЬ

(И)

УОЬ- №Г*Р1*ЗЬ*СР2*СР,

(12)

Таблица 3.

Стоимость составляющих для одноцепной ВЛ 230 кВ ( Проводник - Drake-795 КСМ )

Стоим, сооруж. Стоим, материал Общ. стоим.

$ /км $ /км $ /км

Провода 2000 10200 • 12200

Тросы 600 1300 1900

Изоляторы 900 3000 3900

Опоры 1400 16800 18200

Фундаменты 6800 2000 8800.

Прочие 1500 500 2000

Итого 10800 36200 47000

Таблица 4.

Стандартные провода, принятые в Иране (ACSR).

Провод, Сечение Диаметр Вес Тяжение Активн.сопр.

название мм2 мт Кг Кг Ом/км, 20гр.С

DRAKE 402.5 28.13 1628 14300 .07167

CANARY 456.3 23.51 1725 14500 .06332

CARDINAL 484.5 30.39 1828 15400 .05973

CURLEW 522.5 31.62 1980 16600 .05518

MARTIК 685.3 36.16 2584 21000 .04238

Таблица 5.

Влияние числа составляющих на относительные капитальные затраты для одноцепной •. ВЛ 230 кВ с разными проводами.

Капиталовложения, %

Номер п. п.

Наименов. провода

Число проводов в фазе

DRAKE

CANARY

CARDINAL

CURLEW

MARTIN

100 100 100 100 100

144

145

145

146 149

186 188 190 192 198

228 231 233 236 245

Таблица 6.

Влияние числа составляющих в фазе на относительные капитальные затраты для одноцепной ВЛ 230 кВ по отношению к одиночному проводу.

Капиталовложения, %

Наименов. Число составляющих в фазе

провода

номер

п. п. 1 2 3 4

1 DRAKE . 100 142 184 225

2 CANARY 103 149 193 237

3 CARDINAL 107 155 203 249

4 CURLEW . 111 163 213 262

5 MARTIN ■ 128 192 254 315

1

2

3

4

РУЕЬ= ЕЬ*СЕ*ЕР, РУЕЬ= Т*АУ*РЬ*Ь5Р*СЕ*ЕГ.

В этом соотношении УЕЬ - цена годовых потерь энергии. СЕ - цена одного кВт*ч энергии, которое отличается согласно типу электростанции, ЕР - коэффициент приведения будущей цены к настоящему значении.

В пятой главе разработана методика вычисления капитальных .затрат на сооружение линий электропередачи различных типов. Рассмотрение стоимости недавно выполненных в Иране соответствующих проектов, позволяет заключить следующее:

- стоимость линии электропередачи приблизительно пропорциональна количеству составляющих расщепленной фазы. Добавление каждого последующего провода приводит к увеличению стоимости ВЛ приблизительно на 45% по сравнению с ВЛ, содержащей один провод в фазе.

- изменение типа проводников в приемлемом диапазоне приводит к соответствующему изменению капитальных затрат приблизительно на 30 %. Из этого следует, что в ряде случаев может оказаться более выгодным выбор линии с расщепленными проводами меньшего сечения по сравнению с обычной ВЛ с проводами большего сечения.

В таблице 3 приведены стоимости капитальных затрат для ВЛ класса 230 кВ в одноцепном исполнении и нормальных условиях. Общие затраты подразделены на 6 составляющих. Все данные усреднены и базируются на ценах 1993 года.

Принятые в Иране стандартные провода для ВЛ перечислены в таблице 4.

Рассмотрено влияние числа составляющих проводов в фазе на капитальные затраты одноцеиной ВЛ 230 кВ. Результаты приведены в табл. 5. Табл. 6 иллюстрирует относительные стоимости ВЛ с расщепленными проводами, из табл. 5 можно увидеть, что увеличение на одну числа составляющих в каждой фазе (по данным рынка Ирана) приводит к возрастанию капитальных затрат'приблизительно на 4.5%.

Шестая глава диссертации посвящена разработке методики выбора оптимального числа проводов линий электропередачи с расщепленными проводами (ВЛ РП).Использование таких линий является эффективным методом увеличения пропускной способности, снижения потерь, уменьшения потерь на корону (особенно ' при напряжениях

13

выше 230 кВ).

В большинстве стран мира, нагрузка энергосистем увеличивается от года к году. ВЛ РП доказали высокую эффективность для энергоснабжения городских районов с высокой плотностью нагрузки или при ограничениях на расширение трассы ВЛ.

Вследствие увеличения числа проводов расщепленных фаз начальные капитальные затраты увеличиваются, в то время как потери активной мощности и эксплуатационные издержи, снижаются. В диссертации предлагается простая модель для нахождения оптимального числа проводников ВЛ РП с учетом стоимости компенсирующих,устройств.

В результате получены выражения для выбора числа составляющих расщепленных фаз в виде

^п И о •>

МВ - К * — * {-) ,

и НС*1пу

где коэффициент К зависит от типа нагрузки линии. Рассмотрены три типичных случая: постоянной нагрузки в течение срока эксплуатации (К = 2.1), переменная нагрузка с заданным приростом в течение срока службы (К = 1.3) и случай постоянной и переменной нагрузки. Для. последного случая К = 1.8.

Результаты вычислений для провода 01ШЕ-795 КСМ приведены в таблице 7. Конечная максимальная нагрузка во всех трех вариантах одинакова, а результаты для вариантов 1, 2 и 3 различаются.

На базе разработанных метов выполнено сопоставление параметров линий с повышении рабочим напряжением линии и увеличенным числом составляющих в фазе.

Таким образом, увеличивая число составляющих, можно сблизить технические характеристики ВЛ двух различных классов напряжения (330 кВ и 500 кВ). Если принять во внимание сокращение площади двух подстанций при переходе к напряжению 330 кВ вместо 500 кВ, то можно заключить, что использование напряжения 330 кВ в большинстве случаев может оказаться более экономичным, чем класса 500 кВ. Базируясь на этой оценке' можно утверждать, что в большинстве случаев вместо перехода к ВЛ СВН можно использовать линию более низкого напряжения при соответствующих изменении типа опоры и выборе необходимого числа составляющих фаз.

Таблица 7.

Оптимальное число составляющих в фазе ВЛ 230 кВ с проводом Drake.

Конечная макс Одноцепная ВЛ Двухцепкая ВЛ

нагрузка ВЛ

МВт Вар 1 Вар 2 Вар 3 Вар 1 Вар 2 Вар 3

100 1 1 1 1 1 1

125 1 1 1 1 1 1

150 2 1 1 1 1

175 2 1' о 1 1 1

200 2 1 2 1 1 1

225 3 . 2 2 1 1 1

250 3 2 2 2 1

275 3 2 3 2 1 2

300 3 2 3 2 1 2

ВЫВОДЫ

Разработана методика расчета активного сопротивления провода как функции сопротивления, измеренного при отсутствии нагрузки, и протекающего тока. Проверка правильности методики выполнялась для условий:

- различной излучающей способности поверхности провода (от 0. 3 до 0.9);

- окружающей температуры от -20 гр.'С до 55 гр.С.

- повышения температуры провода до 75 гр. С.

- для всех проводов (АБСЙ) от 100 КСМ до 2313 КСМ во всем диапазоне стандарта АБТМ;

- полученное расчетное выражение применимо для обеих частот 50 и 60 Гц, если в качестве расчетного принимается активное сопротивление провода переменному току на соответствующей частоте. В полученное расчетное соотношение ке включена анергия солнечного излучения, хотя включить этот параметр было бы желательно. Проверка правильности этого упрощения показала, что наиболее точный результат получается, если рассматривать йа при окружающей температуре и дополнительно учитывать повыше-

15

Таблица 8. Удельные параметры двух различных ВЛ.

Напряжение Число Индукт.сопр Емк. провод.

кВ составляющих Ом/км мкСМ/км

330 ' 8 .'109 11.5

500 4 .218 .5.0

Таблица 9.

Сопоставление некоторых характеристик ВЛ двух классов напряжения.

Параметры 330 КВ 500 КВ

Волн.сопротивление, Ом 97 209

Натур.мощность, МВт 1122 1196

Падение Напряж., % - 1.75 2.54

Потери Мощности, "А 1.67 1.51

Предел передаваем, мощности ( и1. иг / х ) 2454 2798

ние температуры от радиации солнца для ненагруженкого провода.

Обоснованы расчетные выражения для расчета потерь в линиях электропередачи.

Разработана методика вычисления капитальных затрат на сооружение линий электропередачи различных типов. Рассмотрение стоимости недавно выполненных в Иране соответствующих проектов, позволяет заключить следующее:

- Стоимость линии электропередачи приблизительно пропорциональна количеству составляющих расщепленной фазы. Добавление каждого последующего провода приводит к увеличению стоимости ВЛ приблизительно на 45% по сравнению с ВЛ, содержащей один провод в фазе.

- Изменение типа проводников в приемлемом диапазоне приводит к увеличению капитальных затрат приблизительно на 30 %.. Из этого следует, что в ряде случаев может оказаться более выгодным выбор линии с расщепленными проводами меньшего сечения по сравнению с обычной ВЛ с проводами большего сечения.

Увеличение числа составляющих расщепленных фаз ВЛ РП увеличивает начальные капитальные затраты, в то время как джоулевы потери и потери на корону снижаются. Очевидна, что может быть обосновано оптимальное число составляющих в фазе.

Эта оптимальная величина является функцией нескольких параметров: нагрузки линии, номинального напряжения, активного сопротивления проводов, коэффициента потерь, стоимости энергии и мощности, эксплуатационных издержек, процентных ставок по кредитам, показателей инфляции, скорости роста нагрузки и т.д.,.

Таким образом, определение числа составляющих расщепленных фаз ВЛ РП,- благодаря большому, количеству влияющих параметров, является Еесьма сложной задачей. Как показано в работе, оптимальное число составляющих ВЛ 400 кВ с максимальной нагрузкой 600 МВт в зависимости от ряда условий может измениться от -3 до 6.

В ряде случаев, применяя специальный тип опоры и оптимально выбирая число , составляющих, можно достичь одинаковой техни-• цо^экойошческой эффективности без увеличения напряжения линки. что мелеет привести к заметному экономическому выигрышу.

■ ' . 17

Основным результатом диссертации является разработка простой модели для определения оптимального числа проводов в Фазах ВЛ РП. В этой модели учитывается изменение максимальной нагрузки ВЛ, номинальное напряжение, число параллельных цепей, сечение провода и удельные капитальные затраты на сооружение линий передачи. Другие технико-экономические параметры для заданноых уело- ■ вий имеют фиксированные значения и рассматриваются в этой модели как постоянные коэффициенты.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1 - Gh. Heidarl, "A simple model for calculation of optimal sub-

conductors number in power transmission lines", IASTED Control & Modelling. July. 1990, Tehran, Iran.

2 - Gh. Heidarl, "A New model for calculation of energy losses

In power transmission lines", CNE-92, National Energy Conference, Nepton, Ronfania, June 1992.

3 - Gh. Heidarl, "Effect of load factor in voltage selection of

power transmission line". Power System Conference Tehran, July 1986.

4 - Gh. Heidarl, "Exprimental / Mathematical Model for Loss fac-

tor". HAPS -IEEE, NAPS-92, Aug.1992, Nevada, USA.

5 - Gh. Heidarl, "Energy losses value In transmission and dist-

ribution networks", PSC-93, Nov.1993, Tehran, Iran.

6 - Gh. Heidarl, "Determination of optimal conductor number in

power transmission line (constant load), PSC-87, Nov. 1987, Tehran - Iran.

7 - Gh. Heidarl. "A simple model for calculation of optimal con-

ductor number m bundle power transmission lines (with variable load), IASTED, Control & Modelling, Tehran, July-85.

8 - Gh. Heidarl, Sh. Bakamali, "Economic voltage and optimal ca-

pacity of power transmission lines",- CIGRE. DAKAR. 1985.

9 - Gh.' Heldari. M.P.Arabani, G.N.Alexandrov, "Increasing line .

voltage or suboonOuotors number In each phase?" CIGRE-1996, Rep. 38103.