Электроэнергетика и охрана окружающей среды

Расстояние между проводами d₀ =10,5 м

Радиус провода r₀ =1,26 см

Шаг расщепления а =52 см

Высота подвеса проводов на опоре Н_п = 22 м

Габарит линии (в середине пролета) Н₀ = 8,65 м

Средняя высота провеса  проводов над землей Н_ср = 13,1 м

Грозозащитные тросы  изолированы от опор.

3.1 Расчет Е_max

3.1.1 Определение радиуса  расщепленной фазы

Исходя из рисунка 5 радиус расщепленной фазы r_p находим:

 

, (13)

где    а – шаг  расщепления, м;

 

 см.

 

Рисунок 5 – Радиус расщепленной фазы

 

3.1.2 Расчет коэффициента  усиления, который учитывает влияние напряженности электрического поля соседних проводов расщепленной фазы [10, c. 165]:

 

, (14)

 

где    n – количество проводов в расщепленной фазе, в данном случае количество проводов равно трем, шт.;

 

.

 

3.1.3 Определение эквивалентного радиуса провода

Эквивалентный радиус провода определяется по формуле [10, c. 164]:

, ₍₁₅₎

 

_{где   r0 – радиус провода, см;}

 

 см.

 

3.1.4 Определение среднегеометрического  расстояния между фазами

Схема ВЛ и границы  санитарно-защитных зон (СЗЗ) приведены на рисунке 6.

 

Рисунок 6 – схема воздушной линии и санитарно-защитной зоны

 

Среднегеометрическое расстояние между фазами определяется [8]:

 

, (16)

 

где    Н₀ – высота подвеса над поверхностью земли в середине пролета, м;

D₀– расстояние между фазами, м;

 

 м,

 

 см.

 

3.1.5 Определение средней рабочей напряженности электрического поля на поверхности провода в расщепленной фазе [10, c. 165]:

 

, (17)

 

где    U_ф – фазное напряжение сети,кВ.

 

Фазное напряжение определяется по формуле:

 

, (18)

 

 кВ,

 

 кВ/см.

 

3.1.6 Определение максимальной напряженности электрического поля на поверхности провода

Максимальная напряженность электрического поля на поверхности провода определяется по формуле [10, c. 165]:

 

, (19)

 

 кВ/см.

3.2 Уровень шума, создаваемый одной из фаз ВЛЭП, на расстоянии R от проекции крайнего провода на землю при неблагоприятных условиях

Уровень шума, создаваемый  одной из фаз ВЛЭП находим в соответствии с [9, c. 127]:

 

, (20)

 

где     R – расстояние от проеции крайнего провода на землю, м.

 

3.3 Уровень  шума, создаваемый ВЛЭП

 

Уровень шума, создаваемый ВЛЭП, определяется по формуле [10]:

 

, (21)

 

где    n_Ф – количество фаз на опоре, равное трем, шт..

3.4 Определение  минимального расстояния от проекции  крайнего провода ВЛЭП на землю  до границы прилегающих территорий

Выведем и построим зависимость L_AВЛЭП от R:

 

, (22)

 

,

 

_{LАВЛЭП = ДУLA = 45 дБА.}

 

Рисунок 7 – зависимость уровня шума L_AВЛЭП, создаваемого ВЛЭП от R

 

По рисунку 7 определяем минимальное расстояние:

 

R_min= 46 м.

 

Аналитически же находим:

 

 м.

 

Вывод: из расчетов видно, что предельно допустимый уровень звука, создаваемый ВЛ (ПДУ_La= 45 дБА, т.к ВЛ проходит вблизи селитебной зоны) соблюдается на расстоянии 45,98 м от проекции крайней фазы на землю.

В ходе работы был произведен расчет уровня звука, создаваемого ВЛ 500 кВ на разных расстояниях от проекции крайней фазы на землю в середине пролета.

По полученным данным построен график зависимости  .

Исходя из графика  определена граница СЗЗ ВЛ по шуму для случая её прохождения вблизи территории селитебной зоны, которая составила 46 м по обе стороны от проекции крайних фаз на землю в середине пролета.

 

 

3.5 Определение оптимального шага расщепления

Построим зависимость  максимальной напряженности электрического поля от а (от 10 см до 85 см).

 

. (23)

 

Рисунок 8 – зависимость максимальной напряженности электрического поля Е_max от а

 

По рисунку 8 определяем a_опт в точке, где E_max принимает минимальное значение. В точке а = 26 см E_max принимает значение 19,046 кВ/см.

Для этого значения a_опт определяем границу СЗЗ ВЛ по шуму для случая ее прохождения вблизи территории селитебной зоны.

 

 кВ/см,

 

, (24)

 

 м.

 

Следовательно, СЗЗ при E_max минимальном составляет 39,62 м по обе стороны от проекции крайних фаз на землю ВЛ.

3.6 Определение  процента уменьшения R_min, если шаг расщепления станет равным а_опт

 

, (25)

 

%.

 

Вывод: для минимального значения E_max определили границу СЗЗ ВЛ по шуму для случая ее прохождения вблизи территории селитебной зоны. СЗЗ составила  39,62 м по обе стороны от проекции крайних фаз на землю ВЛ. Анализируя зависимости, приведенные выше можно сделать вывод о том, что на величину E_max оказывает влияние радиус расщепления, который зависит от расстояния между проводами расщепленной фазы. При а_опт радиус R_min имеет наименьшее значение, а следовательно СЗЗ имеет меньшие размеры, чем при заданном шаге расщепления. Напряженность электрического поля на поверхности проводов наименьшая при а_опт. Это объясняется тем, что при увеличении радиуса расщепления, с одной стороны, уменьшается влияние заряда соседних проводов а, с другой стороны, увеличивается емкость фазы на величину E_max оказывает влияние радиус расщепления.

 

4 РАСЧЕТ УРОВНЯ НАПРЯЖЕННОСТИ  ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

(ЭП) ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ (ПЧ), СОЗДАВАЕМЫМ ВЛ

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЕ СЗЗ  ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ

 

 

Определить напряженность  электрического поля на высоте h=1,8 м от земли на разных расстояниях х от оси для ВЛ 500 кВ в середине пролета с параметрами, определенными в задаче № 3. Построить зависимость Е(х). Определить границы и размер СЗЗ ВЛ по ЭП ПЧ для случая ее прохождения вблизи территории селитебной зоны. Сделать выводы.

Шаг расщепления, а = 52 см

Высота подвеса, Н_ср = 13,1 м

Расстояние между проводами, D₀ = 10,5 м

Эквивалентный радиус, r_э =15,05 см

Определяем емкость  фазы относительно земли на единицу  длины линии с горизонтальным расположением проводов согласно формуле [6, с. 312]:

 

, (26)

 

где   ε₀ – электрическая постоянная, равная 8,85·10^-12, Ф/м;

Н_ср – высота подвеса, м;

D₀ – расстояние между проводами, м;

 

 Ф.

 

Напряженность электрического поля в точке, находящейся под  средней фазой на высоте h = 1,8 м от земли и на расстоянии х от средней фазы по горизонтали, находится по формуле [6, с. 311]:

 

, (27)

 

где   k – коэффициенты, которые рассчитываются по формулам [6, с. 311];

 

, (28)

 

, (29)

 

, (30)

 

, (31)

 

, (32)

 

. (33)

 

где   m и n – отрезки, которые рассчитываются по формулам [6, с. 312], м;

 

, ₍₃₄₎

, ₍₃₅₎

 

, ₍₃₆₎

 

, ₍₃₇₎

 

, ₍₃₈₎

 

. ₍₃₉₎

 

Определим напряженность  в точке, находящейся под фазой  на высоте h = 1,8 м от земли. Для этой точки принимаем х = 0.

Рассчитываем отрезки m и n:

 

 м,

 

 м,

 

 м,

 

 м,

 

 м,

 

 м.

Рассчитываем коэффициенты k:

 

,

 

,

 

,

 

,

 

,

 

.

 

Предельно-допустимый уровень  напряженности электрического поля [7]:

 

Е_ПДУ=1 кВ/м.

 

Напряженность в точке, расположенной под средней фазой:

 

 

Аналогичным образом  рассчитываем значения напряженности  на разных расстояниях х от средней  фазы, результаты сведены в таблицу 3:

Таблица 3 – Напряженность на расстоянии х при заданном а

х, м	0	10	20	30	40	50	60
Е, В/м	10235	12275	5297	1653	687	347	199

 

Рисунок 9 – Граница СЗЗ

 

По рисунку 9 мы определили границу СЗЗ, которая в результате получилась равной: 

 

х = 36 м.

 

Размер СЗЗ:

 

l_СЗЗ = 36– 10,5 =25,5 м.

 

Вывод: В результате решения задачи определили изменение напряженности ЭП ПЧ. Определили размер СЗЗ, которое равно l_СЗЗ =25,5 м при заданном шаге расщепления.

 

5 РАСЧЕТ МАСЛОПРИЕМНИКА ТРАНСФОРМАТОРА

 

 

На открытом распределительном  устройстве установлен маслонаполненный трансформатор ТРДНС-40000/35. Исходные данные в соответствии с таблицей 4. Описать конструкцию маслоприёмника.

 

Таблица 4 – Исходные данные для расчета маслоприемника

№ Варианта	Трансформатор	Масса трансформаторного масла в трансформаторе М, кг	Габариты трансформатора
			Длина А, мм	Ширина В, мм	Высота Н, мм
15	ТМН-6300/35	5350	4250	3420	2350

 

Определить габариты маслоприёмника.

Для защиты окружающей среды  от загрязнений трансформаторным маслом и обеспечение пожарной безопасности используют маслоприёмники, маслоотводы и маслосборники. В зависимости от массы трансформаторного масла в единицу маслонаполненного оборудования маслоприёмники бывают:

1) Без отвода масла  (до 20 тонн), что мы видим на рисунке 10;

2) С отводом масла  (больше 20 тонн).

Рисунок 10 – Маслоприёмник без отвода масла

Ширина маслоприёмника в соответствии с рисунком 10:

 

, (40)

 

где    В – ширина трансформатора, м;

∆ - величина на которую  габариты маслоприёмника должны выступать за габариты трансформатора, м.

∆ зависит от массы трансформаторного масла. Согласно пункту 4.2.69 [8] при массе трансформаторного масла до 2 тонн ∆ не менее 0,6 м ; от 2 – 10 тонн ∆ не менее, чем 1 м ; от 10 – 50 тон ∆ не менее, чем на 1,5 м ; более 50 тон ∆ не менее, чем на 2 м.

В данном варианте:

 

∆ = 1 м;

 

 м.

 

Длина маслоприемника в соответствии с рисунком 10:

 

, (41)

 

где    А – длина трансформатора, м;

 

 м.

 

Площадь маслоприемника:

 

, (42)

 

 

Площадь боковой поверхности  трансформатора согласно рисунку 10:

 

, (43)

 

где    Н – высота трансформатора, м;

 

 

Объем трансформаторного масла: