"Выдираю" из курса пару слайдов поскольку они слегка противоречат формирующейся в настоящее время научно-технической политике, ошибка в которой может привести к миллиардным убыткам (почему так много станет понятно из предмета рассмотрения)...
Как обычно особенно "расписываться" не буду из-за дефицита времени, поэтому все формулки и т.п. останутся "за кадром" (в них ничего нового нет)...
Преамбула: в ряде статей различных авторов и организаций рассматриваются вопросы увеличения пропускной способности ВЛ, а так же снижения потерь мощности и напряжения в них - самых актуальных после увеличения генерации вопросов в условиях нарастающего энергодефицита страны.
Рассматривая множество технических и экономических аспектов проблемы, авторы делают "кастрированные" выводы о существовании только двух способов решения задачи - увеличении сечения фазных проводов, и регулировании (снижении) напряжения ВЛ.
Вывод о необходимости увеличения сечения проводов следует из:
Поскольку во всех работах речь идет о высоковольтных ВЛ с расщепленными фазами, исследуем стандартную горизонтальную ВЛ 330 кВ с расщеплением фазы на два провода марки АС-240/39. Посмотрим, как меняется градиент потенциала у поверхности провода ВЛ в зависимости от радиуса провода и величины расщепления фазы
Обозначения на рисунке (в скобках):
Из графика видно, что увеличение сечения провода действительно уменьшает градиент потенциала на поверхности провода, но выигрыш от увеличения расщепления фазы при постоянном сечении провода существеннее (а сечение фазы, а следовательно вес, стоимость и т.д. меньше: сечение 2*АС-500/64=4*АС-240/39).
Особенно заметен выигрыш при рассмотрении напряженности поля
Система обозначений на этом рисунке та же.
Добавлены: напряженность поля для фазы без расщепления (красная кривая), и напряженность поля для расщепленной фазы меньшего диаметра (тонкий пунктир, объясню чуть позже).
На рисунке отчетливо видно (зеленая и голубая пунктирная линия), что увеличение сечения провода в 2 раза уменьшает потери от короны так же примерно в 2 раза. Однако увеличение расщепления фазы проводом того же сечения дает выигрыш в 10 и более раз, при том, что само сечение фазы получается меньше (дешевле).
Подтверждением этого тезиса служит, не рассматриваемый другими авторами случай однопроводных фаз ВЛ. Из положения красной и зеленой кривых на рисунке однозначно следует вывод о большей эффективности расщепления фазы, чем увеличении ее диаметра.
Для усиления эффекта на графике выше была построена зависимость напряженности поля для фазы того же сечения (один провод АС-240/39), что и красная кривая, но состоящей из двух проводов АС-120 с расстоянием между ними 10 см (тонкая коричневая пунктирная линия).
Ниже для этого случая приведен график изменения градиента потенциала на поверхности провода ВЛ
Сомневаюсь, что авторам не известно, что основные потери мощности в Российской энергетике происходят на уровне распредсетей, в частности на ВЛ 10-110/220 кВ.
Приведенный пример, показывает, что не изменяя сечения фаз, а значит конструкции опор/ВЛ можно понизить потери мощности в таких сетях в несколько раз (безусловно, если потери мощности ВЛ вызваны коронированием. Для ВЛ <35>Рассматривать изменение потерь мощности в результате изменения реактивности фаз ВЛ мне не хочется, не мое это дело.
Кстати, в этом состоит одна из ошибок авторов большинства работ по данной тематике: они считают, что реактивность фаз/ВЛ мало изменяется в зависимости от числа проводов расщепления.
-------------------------------------------------------------------------------------
И в заключение, еще один "безобидный" способ снижения потерь мощности, обусловленных коронированием:
увеличение расстояния между проводами в пучке на 50% (от стандартного в России шага 40 см к стандартному за рубежом шагу 60 см) имеет такую же эффективность, как и увеличение сечения провода в 2 раза.
Посмотрите на рисунок ниже (по оси Х - шаг расщепления)
Вполне вероятно, что я где-то ошибаюсь. Но полученные результаты, по крайней мере, позволяют рекомендовать линейщикам, режимщикам и экономистам обратить внимание на эти вопросы. Так как сейчас они просто игнорируются...
Ну а о том, какие все это будет иметь последствия для оптической и ВЧ связи в энергетике, на курсах...
Как обычно особенно "расписываться" не буду из-за дефицита времени, поэтому все формулки и т.п. останутся "за кадром" (в них ничего нового нет)...
Преамбула: в ряде статей различных авторов и организаций рассматриваются вопросы увеличения пропускной способности ВЛ, а так же снижения потерь мощности и напряжения в них - самых актуальных после увеличения генерации вопросов в условиях нарастающего энергодефицита страны.
Рассматривая множество технических и экономических аспектов проблемы, авторы делают "кастрированные" выводы о существовании только двух способов решения задачи - увеличении сечения фазных проводов, и регулировании (снижении) напряжения ВЛ.
Вывод о необходимости увеличения сечения проводов следует из:
- экономическая подоплека - стоимости строительства ВЛ за последние десятилетия увеличились в 20-50-70 раз, а тарифы на электроэнергию в 110-250 раз - величина экономичного сечения ВЛ зависит от отношения этих величин через квадратный корень - например, корень(250/50)=2,23. Таким образов, по сравнению с существующими нормативами сечения проводов ВЛ должны быть увеличены в 1.8-2.2-2.9 раз;
- экономическая подоплека - при переходе от оценки конструкции ВЛ с позиций минимума приведенных затрат к оценке по доходности, важными факторами становятся величины потерь мощности/напряжения и стоимости генерации, призванной компенсировать эти потери в периоды максимума нагрузок. Здесь требуется примерно такое же увеличение сечения проводов, как и в первом случае.
- среднее по России отношение времен "плохой" погоды, когда происходит интенсивное коронирование, и "хорошей" погоды, когда коронирование незначительно, составляет 0,35. То есть все ВЛ в России длительное время работают в режиме интенсивных потерь мощности. Из-за климатических особенностей страны эти времена совпадают с максимумами нагрузок потребления. "Потребительский" недобор мощности в таких условиях может составлять 1.5-2 раза.
- Вариации уровня коронирования пропорциональны пятой степени отношений малых вариаций напряжения ВЛ, а напряженность поля пропорциональна напряжению ВЛ с коэффициентом 2,3.
- На практике это означает, что понизив напряжение ВЛ на 2% можно уменьшить величину потерь от короны на 10%. Ну и т.д. Для России с ее длинными линиями это особенно актуально, так как градиент напряжения по длине ВЛ при одностороннем питании может составлять 5-7% номинального напряжения, а, следовательно, один из концов ВЛ будет постоянно находиться под общей/развитой короной.
- Увеличение температуры провода. Без реконструкции ВЛ возможно только при использовании новых конструкций проводов с использованием «композитных» материалов. Замена арматуры
- Увеличение диаметра провода. Часто требует только замены изоляции и арматуры. Возможно укрепление опор.
- Расщепление фазы или использование нескольких проводов на фазу. Может потребовать замены оборудования ПС, изоляции, арматуры, перестановки или замены опор
- Увеличение класса напряжения ВЛ. Частично можно обойтись увеличением диаметра проводов или их расщеплением. В большинстве случаев – разбор существующей ВЛ, и строительство в ее коридоре новой.
- Оперативное регулирование напряжения ВЛ
- Увеличение количества цепей. Замена опор. Замена фундаментов.
- Использование постоянного тока. Менять все…
- Использование воздушных изолированных кабелей...
Поскольку во всех работах речь идет о высоковольтных ВЛ с расщепленными фазами, исследуем стандартную горизонтальную ВЛ 330 кВ с расщеплением фазы на два провода марки АС-240/39. Посмотрим, как меняется градиент потенциала у поверхности провода ВЛ в зависимости от радиуса провода и величины расщепления фазы
- Rpr - 10,8 мм для выбранного провода. Цифра 15,3 соответствует проводу марки АС-500/64 сечение которого в 2 раза больше сечения провода АС-240/39;
- вторая цифра - число проводов в расщепленной фазе (стандарт для ВЛ 330 кВ - 2);
- Ar - расстояние меду проводами в расщепленной фазе (обычно 40 см);
- далее - температура и давление.
- красная кривая - градиент при обычной конструкции фазы 330 кВ
- синяя кривая - при расщеплении на 3 провода,
- зеленая - на четыре,
- тонкая пунктирная - величина градиента при 2-х проводном расщеплении фазы проводом АС-500/64.
| Провод марки | Rpr, mm | 1 | 2 | 3 | 4 |
| AC-240/39 | 10,8 | 366,4 | 732,9 | 1099,3 | 1465,7 |
| AC-330/43 | 12,6 | 498,8 | 997,5 | 1496,3 | 1995,0 |
| AC-500/64 | 15,3 | 735,4 | 1470,8 | 2206,2 | 2941,7 |
Из графика видно, что увеличение сечения провода действительно уменьшает градиент потенциала на поверхности провода, но выигрыш от увеличения расщепления фазы при постоянном сечении провода существеннее (а сечение фазы, а следовательно вес, стоимость и т.д. меньше: сечение 2*АС-500/64=4*АС-240/39).
Особенно заметен выигрыш при рассмотрении напряженности поля
Добавлены: напряженность поля для фазы без расщепления (красная кривая), и напряженность поля для расщепленной фазы меньшего диаметра (тонкий пунктир, объясню чуть позже).
На рисунке отчетливо видно (зеленая и голубая пунктирная линия), что увеличение сечения провода в 2 раза уменьшает потери от короны так же примерно в 2 раза. Однако увеличение расщепления фазы проводом того же сечения дает выигрыш в 10 и более раз, при том, что само сечение фазы получается меньше (дешевле).
Подтверждением этого тезиса служит, не рассматриваемый другими авторами случай однопроводных фаз ВЛ. Из положения красной и зеленой кривых на рисунке однозначно следует вывод о большей эффективности расщепления фазы, чем увеличении ее диаметра.
Для усиления эффекта на графике выше была построена зависимость напряженности поля для фазы того же сечения (один провод АС-240/39), что и красная кривая, но состоящей из двух проводов АС-120 с расстоянием между ними 10 см (тонкая коричневая пунктирная линия).
Ниже для этого случая приведен график изменения градиента потенциала на поверхности провода ВЛ
Приведенный пример, показывает, что не изменяя сечения фаз, а значит конструкции опор/ВЛ можно понизить потери мощности в таких сетях в несколько раз (безусловно, если потери мощности ВЛ вызваны коронированием. Для ВЛ <35>Рассматривать изменение потерь мощности в результате изменения реактивности фаз ВЛ мне не хочется, не мое это дело.
Кстати, в этом состоит одна из ошибок авторов большинства работ по данной тематике: они считают, что реактивность фаз/ВЛ мало изменяется в зависимости от числа проводов расщепления.
-------------------------------------------------------------------------------------
И в заключение, еще один "безобидный" способ снижения потерь мощности, обусловленных коронированием:
увеличение расстояния между проводами в пучке на 50% (от стандартного в России шага 40 см к стандартному за рубежом шагу 60 см) имеет такую же эффективность, как и увеличение сечения провода в 2 раза.
Посмотрите на рисунок ниже (по оси Х - шаг расщепления)
Сравните значения зеленой кривой при шаге расщепления 60 см, и голубой тонкой (фазы в 2 раза большим сечением) при шаге 40 см.
-------------------------------------------------------------------------------------Вполне вероятно, что я где-то ошибаюсь. Но полученные результаты, по крайней мере, позволяют рекомендовать линейщикам, режимщикам и экономистам обратить внимание на эти вопросы. Так как сейчас они просто игнорируются...
Ну а о том, какие все это будет иметь последствия для оптической и ВЧ связи в энергетике, на курсах...
PS.
Новая статья о проводах для ВЛ высокой пропускной способности (DJVU, 322kB)
Сообщения
0 коммент.:
Отправить комментарий