Куров Михайло Илліч Электротехнічний факультет Кафедра электричиских систем Спеціальність «Электричні системи та мережі» Розробка і дослідження підсистеми учбово-дослідницької САПР повітряних ЛЕП, що мають струмонесучі проводи нової конструкції Науковий керівник: к.т.н., доцент Горін Валентин Якович

РЕФЕРАТ ЗА ТЕМОЮ ВИПУСКНОЇ РОБОТИ

Зміст

Вступ

На сьогоднішній день актуальність використання систем автоматизованого проектування (далі САПР) є найважливішим завданням для організацій, які займаються проектуванням повітряних ліній електропередач (далі ПЛ). Так як автоматизація є оптимальним рішенням для використання комп'ютера, то дана задача набагато спрощується. За розрахунки відповідає прикладна програма, яка призначена для даного виду розрахунків, а за унікальність об'єкта, що проектується або вибір одного з варіантів реалізації проекту відповідає сам проектувальник.

Тому використання САПР є актуальним і економічно вигідним рішенням, що призведе до зниження витрат на проектування ПЛ.

Актуальність теми

Наукова актуальність обумовлена у створенні універсального алгоритму (САПР), який дозволить проектувати ВЛ будь-якої складності з використанням різних марок проводів.

Практична актуальність пов'язана з впровадженням розробляється САПР в проектні організації, які займаються такими питаннями, як проектування або реконструкція ПЛ.

Мета роботи

Розробка та дослідження учбово-дослідної (УД) САПР повітряних ЛЕП, на базі проводів нової конструкції, а саме СІП.

Ідея роботи

Вихідними даними роботи є напрацювання магістрантів Алагуловой А.В. і Хворостяненко М.А. [1,2], які займалися удосконаленням алгоритмів і підсистем САПР ПЛ.

Згідно з їх напрацювань був створений комплекс прикладних програм для проектування ПЛ з використанням традиційних марок проводів.

Таким чином використовую вищеперелічений програмний комплекс необхідно створити новий алгоритм для проектування ПЛ, на базі проводів нової конструкції, а саме СІП.

Основні завдання розробок і досліджень

З використанням заданих марок проводів, а саме СІП, необхідно створити алгоритм для проектування ПЛ.

Методика досліджень.

Оцінка економічної ефективності нової УД САПР з використанням проводів марки СІП, в порівнянні з традиційними марками проводів.

Наукова новизна

Полягає у підготовці алгоритму для проектування розподільних мереж 35 кВ, на базі проводів марки СІП.

Практичне застосування

Сфера застосування даної УД САПР ПЛ знаходиться в області проектування електричних мереж з використанням СІП.

Огляд досліджень за темою:

В ДонНТУ

Сьогодні вже існує набір прикладних програм САПР ПЛ у нашому університеті. На кафедрі електричних систем ДонНТУ розроблені два варіанти УД САПР ПЛ, які успішно використовуються в науковому процесі протягом останніх 30 років: один - при використанні DOS, інший - під операційну систему WINDOWS XP. У 2010 році магістрантами Хворостяненко М.А. і Алагуловой А.В. розроблено [1, 2] новий програмний комплекс УД САПР ПЛ з урахуванням діючих на Україну ПУЕ: 2006.

Цей комплекс також використовується при вивченні магістрами дисципліни «САПР повітряних ЛЕП».

Таким чином, новий варіант УД САПР ПЛ, оснащених самонесучими ізольованими проводами (СІП), повинен бути розроблений на основі діючих рекомендацій та відповідних розрахунків.

Огляд досліджень за темою в Україні

Сьогодні вже існує кілька вдалих програмних продуктів, які реалізовані в програмному забезпеченні САПР ПЛ, також їх намагаються запровадити для використання в проектних організаціях.

Огляд досліджень за темою у світі

Вдалою реалізацією САПР ПЛ є програмний комплекс розробки EnergyCS Line [3] (Росія). Він призначений для автоматизації процесу проектування механічної частини ПЛ, волокно-оптичних кабелів, волокно-оптичних ліній зв'язку, гнучких ошиновок відкритих розподільних пристроїв, гнучких струмопроводів для російського ПУЕ, СНіП. Даний комплекс містить раніше отримані розрахунки при проектуванні об'єктів, а також бази даних довідкової інформації про дроти, троси, опори ПЛ, ізолятори, кліматичних райони Росії.

У програмному комплексі вбудована реалізація експорту креслень в графічну систему AutoCAD або MS Word. Але використовувати програмний комплекс для успішного проектування ПЛ недостатньо, оскільки він виконує лише рішення проектних процедур лінійної частини проекту ПЛ. Для розрахунку будівельно-монтажної частини проекту ПЛ необхідно використовувати й інші програмні комплекси [4].

Найвдалішим і найбільш потужним програмним комплексом сьогодні є САПР ПЛ EnergyCS Line. Основною його функцією є автоматизація проектування повітряних ліній електропередачі напругою 35 кВ і вище. Простота і функціональність цієї САПР будувалася виходячи з вимоги зручності використання проектувальниками лінійних груп. Робота з програмами заснована на інтуїтивно зрозумілому інтерфейсі, до кожного модуля додається «Керівництвом користувача», всі модулі САПР ПЛ працюють на базі AutoCAD, що робить їх більш універсальними і простими у використанні [5].

Робота САПР ВЛ багато в чому відповідає послідовності звичних дій проектувальників. Спочатку виконуються необхідні розрахунки механічної міцності дротів і тросів, результати яких є вихідними даними для всіх інших розрахункових модулів. Основна ідея, яка була закладена при розробці модулів, це можливість повного контролю процесу проектування проектувальником, тобто, проектувальник в будь-який момент може втрутитися в хід роботи програми, вказавши потрібний напрямок розвитку проектованого об'єкта.

Серед основних достоїнств, які були наведені вище, необхідно зазначити, що оновлення і вдосконалення даного програмного комплексу САПР ПЛ EnergyCS Line відбувається у вигляді нових модулів.

Основний зміст роботи

Система автоматизованого проектування ПЛ на базі проводів марки СІП

Система автоматизованого проектування ПЛ СІП (САПР ПЛ СИП) [6] складається з технічної і документальної систем:

Технічна система містить лінійну і будівельно-монтажну підсистеми.

У лінійної підсистемі виконуються такі види розрахунків:

— розрахунок механічної міцності ПЛ СИП;

— розстановка опор по повздовжньому профілю траси ПЛ СИП;

— розрахунок перетинів з інженерними спорудами, штучними перешкодами ПЛ СИП.

У будівельно-монтажної підсистемі виконуються такі процедури:

— розрахунок навантажень і вибір фундаментів опор ПЛ СИП [9];

— вибір фундаментів або типових кріплень опор ПЛ СІП;

— розрахунок і вибір пристроїв, які заземлюють опори ПЛ СІП;

— визначаються монтажні стріли провисання проводів ПЛ СИП.

 Документальна система складається з дев'яти одиниць, кожна з яких виходить з окремого розрахунку технічної системи, або власний документа і містить такі звіти:

— журнал розстановки опор ПЛ СІП;

— відомість перетинань ПЛ СІП;

— креслення поздовжнього профілю траси ПЛ СИП;

— креслення перетинань ПЛ СІП;

— відомість опор і фундаментів ПЛ СИП;

— відомість пристроїв, які заземлюють опори ПЛ СІП;

— відомість гасителів вібрації;

— відомість гірлянд ізоляторів;

— монтажна таблиця.

Самонесучий ізольований провід з ізоляцією із зшитого поліетилену, як основа конструкції ПЛ 35 кВ

Неодноразово питання про застосування проводів марки СИП-3 було розглянуто [7], на підставі можна зробити ряд наступних висновків.

Рішення «про застосування захищених проводів при проходженні ПЛ 10 і 35 кВ по лісових масивах, садам, парковим зонам в населеній місцевості і в обмежених умовах» справді можна назвати ключем відкриває можливість будівництва недорогих, компактних ПЛ 35 кВ.Сьогодні ПЛ 35 кВ будуються в габаритах ПЛ 110 кВ, а дозволяючи застосування в цьому класі напруги ПЛ з захищеними ізоляцією проводами відкриває можливість їх будівництва в габаритах ПЛ 10 кВ!

Захищені ізоляцією проводи не бояться зшеплень в прольотах (за аналогією з проводами СІП-3).

Тому з'являється можливість значного скорочення міжфазного інтервалу і відповідно можливість перейти на опорну схему ізоляторів замість підвісних, що відразу дозволяє зменшити висоту стійки ПЛ 35 до габаритів стійки ПЛ 10 кВ.

При цьому з'являється можливість передати мінімум в 2,5 рази більшу потужність при одночасному скороченні втрат.

Вже цим все сказано про їх техніко-економічному обгрунтуванні, але якщо докладніше, то мова йде ось про що.

Економічний ефект від використання захищених ізоляцією проводів буде досягнуто за рахунок:

— Можливості передачі потужності в 2,5-3 рази більшою за ПЛ з традиційними габаритами ПЛ 10 кВ;

— Значного зменшення габаритів лінії. Зменшення ширини просіки, необхідної площі землевідведень;

— Значного зниження вартості стійок, їх фундаментів та металоконструкцій опор;

— Зниження вартості ізоляції при використанні нових опорних лінійних полімерних ізоляторів замість проміжних підвісних;

— Зменшення експлуатаційних витрат;

Провід для ВЛ 35 кВ

Провід СІП-3 [8] призначений для передачі електроенергії в повітряних лініях електропередачі і відгалужень до вводів у житлові будинки та господарські споруди.

Контструкція проводу СІП-3:

1. Струмопровідна жила — скручена з круглих дротів з алюмінієвого сплаву, ущільнена, має круглу форму. Число дротів у струмопровідної жили, її зовнішній діаметр і електричний опір вказані в таблицях нижче;

2. Ізоляція — впрессована з світлостабілізована зшитого поліетилену чорного кольору. Номінальна товщина ізоляції захищених проводів на намінальное напруга 10-20 кВ — 2,3 мм, на номінальну напругу 35 кВ — 3,5 мм. Нижнє граничне відхилення від номінальної товщини ізоляції - (0,1 + 0,1 х бн] мм, де бн — номінальна товщина ізоляції. Верхнє граничне відхилення не нормується.

Технічні характеристики проводу СІП-3:

Робоча напруга (змінного струму частотою 50 Гц): до 20к;

Температура навколишнього середовища при експлуатації: від -50 ° С до +50 ° С;

Провід можуть бути прокладений без попереднього підігріву при температурі: не нижче -20 ° С.

Допустима температура нагрівання струмопровідних жил проводів:

— Нормальний режим: 90 ° С;

— Режим перевантаження (до 8 годин на добу): 130 ° С;

— Коротке замикання з протіканням струму КЗ до 5 секунд: 250 ° С;

— Термін служби дроту - не менше 40 років.

Переваги проводу СІП-3:

— Висока надійність, як наслідок: забезпечується безперебійність (у проводах СИП-3 не виникає коротке замикання через схлестиванія фазних провідників, випадкових перекриттів і т.п.);

— Досить швидкий ремонт при виникненні несправностей (аварій), як наслідок: зниження експлуатаційних витрат;

— Зменшення ширини просіки при будівництві;

— Провід СІП-3 не покриваються снігом або льодом в зимовий час експлуатації;

— Провід СИП-3 сприяють зниженню енергетичних втрат у використовуваних лініях передачі;

— Провід СІП 3 дає значне зменшення габаритних характеристик підвіски, що забезпечує економію матеріалу для опор;

— Зменшення витрат на експлуатацію проводу в результаті відсутності необхідності постійної розчищення трас і зменшення кількості аварійних робіт.

Висновок

Важливою частиною магістерської роботи є створення УД САПР ПЛ СИП яка дозволяє використовувати нові види проводів для проектування ПЛ. Таким чином механічний розрахунок для СІП повторюється [9], тільки з деякими уточненнями габаритів, так як СІП мають власну ізоляцію із зшитого поліетилену, що і призводить до зменшення габаритів ПЛ. У результаті проектовані ПЛ 35 кВ можливо побудувати в габаритах ПЛ 10 кВ (габаритах традиційних ПЛ) [10].Результатами проектування з урахуванням уточнень і застосування СІП отримаємо більш дешеву і економічно вигідну ПЛ, так як СІП має ряд переваг перед традиційними проводами.

При написанні даного реферату магістерська робота не закінчена. Остаточний варіант роботи можна отримати у автора або наукового керівника після грудня 2011 року.

Перелік джерел

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.