Куров Михаил Ильич Электротехнический факультет Кафедра электричиских систем Специальность «Электрические системы и сети» Разработка и исследование подсистемы учебно-исследовательской САПР воздушных ЛЭП, которые имеют токоведущие провода новой конструкции Научный руководитель: к.т.н., доцент Горин Валентин Яковлевич

РЕФЕРАТ ПО ТЕМЕ ВЫПУСКНОЙ РАБОТЫ

Содержание

Введение

На сегодняшний день актуальность использования систем автоматизированного проектирования (далее САПР) является важнейшей задачей для организаций, которые занимаются проектированием воздушных линий электропередач (далее ВЛ). Так как автоматизация является оптимальным решением для использования компьютера, то данная задача намного упрощается. За расчеты отвечает прикладная программа, которая предназначена для данного вида расчетов, а за уникальность проектируемого объекта или выбор одного из вариантов реализации проекта отвечает сам проектировщик.

Поэтому использование САПР является актуальным и экономически выгодным решением, что приведет к снижению затрат на проектирование ВЛ.

Актуальность темы

Научная актуальность обусловлена в создании универсального алгоритма (САПР), который позволит проектировать ВЛ любой сложности с использованием различных марок проводов.

Практическая актуальность связана с внедрением разрабатываемой САПР в проектные организации, которые занимаются такими вопросами, как проектирование или реконструкция ВЛ.

Цель работы

Разработка и исследование учебно-исследовательской (УИ) САПР воздушных ЛЭП, на базе проводов новой конструкции, а именно СИП.

Идея работы

Исходными данными работы являются наработки магистрантов Алагуловой А.В. и Хворостяненко М.А. [1,2], которые занимались усовершенствованием алгоритмов и подсистем САПР ВЛ.

Согласно их наработкам был создан комплекс прикладных программ для проектирования ВЛ с использованием традиционных марок проводов.

Таким образом использую вышеперечисленный программный комплекс необходимо создать новый алгоритм для проектирования ВЛ, на базе проводов новой конструкции, а именно СИП.

Основные задачи разработок и исследований

С использованием заданных марок проводов, а именно СИП, необходимо создать алгоритм для проектирования ВЛ.

Методика исследований

Оценка экономической эффективности новой УИ САПР с использованием проводов марки СИП, по сравнению с традиционными марками проводов.

Научная новизна

Заключается в подготовке алгоритма для проектирования распределительных сетей 35 кВ, на базе проводов марки СИП.

Практическое применение

Сфера применения данной УИ САПР ВЛ находится в области проектирования электрических сетей с использованием СИП.

Обзор исследований по теме:

B ДонНТУ

Сегодня уже существует набор прикладных программ САПР ВЛ в нашем университете. На кафедре электрических систем ДонНТУ разработаны два варианта УИ САПР ВЛ, которые успешно используются в ученом процессе в течении последних 30 лет : один – при использовании DOS, другой - под операционную систему WINDOWS XP. В 2010 году магистрантами Хворостяненко М.А. и Алагуловой А.В. разработан [1, 2] новый программный комплекс УИ САПР ВЛ с учетом действующих на Украине ПУЭ:2006.

Этот комплекс также используется при изучении магистрами дисциплины «САПР воздушных ЛЕП».

Таким образом, новый вариант УИ САПР ВЛ, оснащенных самонесущими изолированными проводами (СИП), должен быть разработан на основе действующих  рекомендаций и соответствующих расчетов.

Обзор исследований по теме в Украине

Сегодня уже существует несколько удачных программных продуктов, которые реализованы в программном обеспечении САПР ВЛ, также их стараются внедрить для использования в проектных организациях.

Обзор исследований по теме в мире

Удачной реализацией САПР ВЛ является программный комплекс разработки EnergyCS Line [3] (Россия). Он предназначен для автоматизации процесса проектирования механической части ВЛ, волокно-оптических кабелей, волокно-оптических линий связи, гибких ошиновок открытых распределительных устройств, гибких токопроводов для российского ПУЭ и СНиП. Данный комплекс содержит ранее полученные расчеты при проектировании объектов, а также базы данных справочной информации о проводах, тросах, опорах ВЛ, изоляторах, климатических районах России.

В программном комплексе встроена реализация экспорта чертежей в графическую систему AutoCAD или MS Word. Но использовать программный комплекс для успешного проектирования ВЛ недостаточно, поскольку он выполняет лишь решение проектных процедур линейной части проекта ВЛ. Для расчета строительно-монтажной части проекта ВЛ необходимо использовать и другие программные комплексы [4].

Самым удачным и наиболее мощным программным комплексом сегодня является САПР ВЛ EnergyCS Line. Основной его функцией является автоматизация проектирования воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Простота и функциональность этой САПР строилась исходя из требования удобства использования проектировщиками линейных групп. Работа с программами основана на интуитивно понятном интерфейсе, к каждому модулю прилагается «Руководством пользователя», все модули САПР ВЛ работают на базе AutoCAD, что делает их более универсальными и простыми в использовании [5].

Работа САПР ВЛ во многом соответствует последовательности привычных действий проектировщиков. Первоначально выполняются необходимые расчеты механической прочности проводов и тросов, результаты которых являются исходными данными для всех остальных расчетных модулей. Основная идея, которая была заложена при разработке модулей, это возможность полного контроля процесса проектирования проектировщиком, то есть,  проектировщик в любой момент может вмешаться в ход работы программы, указав нужное направление развития проектируемого объекта.

Среди основных достоинств, которые были приведены выше, необходимо отметить, что обновление и усовершенствование данного программного комплекса САПР ВЛ EnergyCS Line происходит в виде новых модулей.

Основное содержание работы

Система автоматизированного проектирование ВЛ на базе проводов марки СИП

Система автоматизированного проектирования ВЛ СИП (САПР ВЛ СИП) [6] состоит из технической и документальной систем:

Техническая система содержит линейную и строительно-монтажную подсистемы.

В линейной подсистеме выполняются такие виды расчетов:

— расчет механической прочности ВЛ СИП;

— расстановка опор по продольному профилю трассы ВЛ СИП;

— расчет пересечений с инженерными сооружениями, искусственными преградами ВЛ СИП.

В строительно-монтажной подсистеме выполняются следующие процедуры:

— расчет нагрузок и выбор фундаментов опор ВЛ СИП [9];

— выбор фундаментов или типичных креплений опор ВЛ СИП;

— расчет и выбор устройств, которые заземляют опоры ВЛ СИП;

— определяются монтажные стрелы провеса проводов ВЛ СИП.

Документальная система состоит из девяти единиц, каждая из которых выходит из отдельного расчета технической системы, или собственный документа и содержит следующие отчеты:

— журнал расстановки опор ВЛ СИП;

— ведомость пересечений ВЛ СИП;

— чертеж продольного профиля трассы ВЛ СИП;

— чертеж пересечений ВЛ СИП;

— ведомость опор и фундаментов ВЛ СИП;

— ведомость устройств, которые заземляют опоры ВЛ СИП;

— ведомость гасителей вибрации;

— ведомость гирлянд изоляторов;

— монтажная таблица.

Самонесущий изолированный провод с изоляцией из сшитого полиэтилена, как основа конструкции ВЛ 35 кВ

Неоднократно вопрос о применении проводов марки СИП-3 был рассмотрен [7], на основании можно сделать ряд следующих выводов.

Решение «о применения защищенных проводов при прохождении ВЛ 10 и 35 кВ по лесным массивам, садам, парковым зонам в населенной местности и в стесненных условиях» действительно можно назвать ключом открывающим возможность строительства недорогих, компактных ВЛ 35 кВ. Сегодня ВЛ 35 кВ строятся в габаритах ВЛ 110 кВ, а разрешая применение в этом классе напряжения ВЛ с защищенными изоляцией проводами открывает возможность их строительства в габаритах ВЛ 10 кВ!

Защищенные изоляцией провода не боятся схлёстываний в пролетах (по аналогии с проводами СИП-3).

Поэтому появляется возможность значительного сокращения межфазного интервала и соответственно возможность перейти на опорную схему изоляции вместо подвесной, что сразу позволяет уменьшить высоту стойки ВЛ 35 до габаритов стойки ВЛ 10 кВ.

При этом появляется возможность передать минимум в 2,5 раза большую мощность при одновременном сокращении потерь.

Уже этим все сказано об их технико-экономическом обосновании, но если подробнее, то речь идет вот о чем.

Экономический эффект от использования защищенных изоляцией проводов будет достигнут за счет:

— Возможности передачи мощности в 2,5-3 раза большей по ВЛ с традиционными габаритами ВЛ 10 кВ;

— Значительного уменьшения габаритов линии. Уменьшение ширины просеки, требуемой площади землеотводов;

— Значительного снижения стоимости стоек, их фундаментов и металлоконструкций опор;

— Снижения стоимости изоляции при использовании новых опорных линейных полимерных изоляторов вместо промежуточной подвески на базе подвесных изоляторов;

— Снижения стоимости монтажных работ;

— Уменьшения эксплуатационных издержек.

Провода для ВЛ 35 кВ

Провод СИП-3 [8] предназначен для передачи электроэнергии в воздушных линиях электропередачи и ответвлений к вводам в жилые дома и хозяйственные постройки.

Контструкция провода СИП-3:

1. Токопроводящая жила — скручена из круглых проволок из алюминиевого сплава, уплотненная, имеет круглую форму. Число проволок в токопроводящей жиле, ее наружный диаметр и электрическое сопротивление указаны в таблицах ниже;

2. Изоляция — впрессована из светостабилизированного сшитого полиэтилена черного цвета. Номинальная толщина изоляции защищенных проводов на наминальное напряжение 10-20 кВ — 2,3 мм, на номинальное напряжение 35 кВ - 3,5 мм. Нижнее предельное отклонение от номинальной толщины изоляции — (0,1 + 0,1 х бн] мм, где бн — номинальная толщина изоляции. Верхнее предельное отклонение не нормируется.

Технические характеристики провода СИП-3:

Рабочее напряжение (переменного тока частотой 50 Гц): до 20кВ;

Температура окружающей среды при эксплуатации: от -50°С до +50°С;

Провода могут быть проложены без предварительного подогрева при температуре: не ниже -20°С.

Допустимая температура нагрева токопроводящих жил проводов:

— Нормальный режим: 90°С;

— Режим перегрузки (до 8 часов в сутки): 130°С;

— Короткое замыкание с протеканием тока КЗ до 5 секунд: 250°С;

— Срок службы провода — не менее 40 лет.

Преимущества провода СИП-3:

-Высокая надёжность, как следствие: обеспечивается бесперебойность (в проводах СИП-3 не возникает короткое замыкание из-за схлёстывания фазных проводников, случайных перекрытий и т.п.);

— Достаточно быстрый ремонт при возникновении неисправностей (аварий), как следствие: снижение эксплуатационных затрат;

— Уменьшение ширины просеки при строительстве;

— Провода СИП-3 не покрываются снегом или льдом в зимнее время эксплуатации;

— Провода СИП-3 способствуют снижению энергетических потерь в используемых линиях передач;

— Провод СИП 3 дает значительное уменьшение габаритных характеристик подвески, что обеспечивает экономию материала для опор;

— Уменьшение расходов на эксплуатацию провода в результате отсутствия необходимости постоянной расчистки трасс и уменьшения количества аварийных работ.

Заключение

Важной частью магистерской работы является создание УИ САПР ВЛ СИП которая позволяет использовать новые виды проводов для проектирования ВЛ. Таким образом механический расчет для СИП повторяется [9], только с некоторыми уточнениями габаритов, так как СИП имеют собственную изоляцию из сшитого полиэтилена, что и приводит к уменьшению габаритов ВЛ. В результате проектируемые ВЛ 35 кВ возможно построить в габаритах ВЛ 10 кВ (габаритах традиционных ВЛ) [10]. Результатами проектирования с учетом уточнений и применения СИП получим более дешевую и экономически выгодную ВЛ, так как СИП имеет ряд преимуществ перед традиционными проводами.

При написании данного реферата магистерская работа не завершена. Окончательный вариант работы можно получить у автора или научного руководителя после декабря 2011 года.

Источники

1. Хворостяненко М.А. — «Разработка и исследование программного обеспечения подсистемы относительно линейной части УД САПР воздушных ЛЭП напряжением 35-750 кВ».

2. Алагулова А.В. — «Усовершенствование информационного и математического обеспечения УИ САПР воздушных ЛЭП напряжением 35-750кВ».

3.Ильичев Н.Б. Расчет и проектирование ВЛ, ОРУ и ВОЛС в среде EnergyCS Line/ Н.Б. Ильичев//М.,2007 — С. 12–16.

4.Журнал CADmaster [Электронный ресурс] — Режим доступа: ссылка, http://www.cadmaster.ru.

5. Ильичев Н.Б. — Программный комплекс «EnergyCS Line» V 3.5 . Руководство пользователя./ Н.Б. Ильичев//Иваново, 2007 — 79 с.

6. Куров М.И. — «РОЗРОБКА УЧБОВО-ДОСЛІДНОЇ СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ПОВІТРЯНИХ ЛЕП З САМОНЕСУЧИМИ ІЗОЛЬОВАНИМИ ПРОВОДАМИ» студенческая конференция «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА» ДонНТУ, 2011 год.

7. Деев А.В. — «Компактные ВЛЗ 35 кВ» материалы третьей Российской с международным участием научно практической конференции.

8. Официальный сайт производителя проводов СИП [Электронный ресурс] — Режим доступа: ссылка, http://egarant.com.ua/sip3.html.

9.Правила улаштування електроустановок. Глава 2.4, глава 2.5 із зміною №1. — К.: ГРІФРЕ, 2006. — 126с

10. Електроний журнал [Электронный ресурс] — Режим доступа: ссылка, http://www.sapr.ru.