Описание объекта строительства
Проектируемый объект предназначен для повышения надежности электроснабжения потребителей населенных пунктов Приобъе и Пунга Ханты - Мансийского автономного округа и относится к Березовскому энергоузлу схема энергоузла в приложение А. Исходя из возможного максимального роста электропотребления коммунально-бытовой нагрузки и нагрузки промышленных потребителей планируется перевод электроснабжения всех потребителей на централизованное. В настоящее время в Березовском энергоузле нет централизованного электроснабжения, питание потребителей Березовского энергоузла осуществляется автономно от собственных электростанций.
Проектом предусмотрен следующий объем работ:
строительство ВЛ 110 кВ Сергино–Пунга;
расширение ОРУ 110кВ ПС Сергино.
Описание ПС Сергино и района размещения ВЛ 110 кВ Сергино-Пунга
Проектируемая трасса ВЛ 110кВ Сергино – Пунга проходит по территории Октябрьского и Березовского районов Ханты - Мансийского автономного округа – Югра Тюменской области, по землям городского поселения Приобъе, по землям запаса, по землям сельского поселения Шеркалы, по территории Березовского и Шеркалинского участковых лесничеств.
В геоморфологическом отношении равнина на 40-50% занята болотными массивами, с обилием вторичных озер (озерковый комплекс) и обводненных мочажин (грядово-мочажинный комплекс).
Растительный мир представлен таежным лесом с преобладанием хвойных пород, таких как сосна сибирская, ель, пихта, кедр сибирский, с примесью осины и березы.
?
В пониженных частях рельефа преобладают лиственные породы: береза, осина, ольха и разнообразные кустарники. Болотные участки заняты сфагново-кустарничковой растительностью, залесенные угнетенной сосной. Основные массивы леса находятся на возвышенных участках. Абсолютные отметки местности изменяются в пределах 17-37 метров по Балтийской системе. Краткая характеристика трассы представлена в таблице 1.1.
Таблица 1.1 ? Краткая характеристика трассы.
Наименование Ед.изм. Количество
Длина трассы км 80,253
в том числе:
по лесу км 35,782
по кустарнику км 3,015
по болоту км 6,845
по лугу км 30,136
по прочим угодьям км 4,475
Рельеф местности ровный
Для повышения надежности электроснабжения потребителей населенных пунктов Приобъе и Пунга Ханты-Мансийского автономного округа запроектирована реконструкция ПС 110/10 кВ Сергино.
Существующая подстанция 110/10кВ Сергино выполнена по типу КТПБ (М) - 110/10кВ с силовыми трансформаторами ТРДН-25000/110 УХЛ1, изготовления ОАО «Самарский завод «Электрощит».
В соответствии с заданием на проектирование предусмотрено сооружение ОРУ 110кВ по схеме 110-13 «две рабочие и обходная системы шин» с шестью линейными ячейками.
При расширении подстанции предусматривается демонтаж существующего ОРУ 110кВ, строительство и монтаж нового РУ.
Сооружения открытой части ПС (порталы ошиновки, прожекторные мачты, опоры под оборудование) приняты из унифицированных железобетонных и металлических конструкций.
Ограждение подстанции принято высотой 2,5 м, из железобетонных панелей.
Выбор сечения провода ВЛ электропередачи 110 кВ
При проектировании ВЛ напряжением до 500кВ включительно, выбор сечения электрических проводников осуществляется по условиям нагрева и экономической плотности (1.1):
(1.1)
где Sэк ? экономическое сечение провода, мм2;
Iр ?; расчетный ток в час максимума энергосистемы данного элемента сети, А;
Jэк ? нормированное значение экономической плотности тока, для заданных условий работы, выбираемое по ПУЭ, А/мм2.
Для алюминиевых неизолированных проводов Jэк = 1,1.
мм2. (1.2)
Ближайшее нормируемое сечение составляет 70 мм2, но для воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 35кВ и выше для северной климатической зоны должны применяться только сталеалюминиевые провода, при этом для ВЛ 110кВ и выше сечение проводов по алюминию должно быть не менее 120 мм2. Параметры линии электропередачи приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Параметры линии электропередачи АС-120/19
Uном, кВ L, км
110 80,2 0,244 0,427 2,658 19,57 34,24 213,17
Проверка сечения провода по нагреву
Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов. При проверке на нагрев принимается расчетный ток в час максимума энергосистемы.
Максимальный расчетный ток одной цепи ВЛ 110кВ Сергино - Пунга в нормальном режиме работы сети достигает 73 A.
Максимальный расчетный ток в послеаварийном режиме работы сети (аварийное отключение одной цепи ВЛ 110 кВ Сергино - Пунга с переводом нагрузки на оставшуюся в работе секцию шин) достигает 146 А.
Осуществим проверку, выбранного сечения, по условию длительно допустимой токовой нагрузки (1.3):
(1.3)
где Iн.б. ? наибольшее значение тока в послеаварийных и ремонтных режимах электрической сети, А
Iдоп – допустимый ток, А, для провода марки АС-120/19 Iдоп = 390 А.
За наибольшее значение тока принимаем ток, протекающий в линии при послеаварийном режиме работы сети, Iн.б = 146 А, тогда
146 < 390А.
Вывод: в соответствии с полученными результатами расчетов рекомендуется использовать сталеалюминиевые провода марок АС или АСК с сечением провода по алюминию не менее 120 мм2.
?
Механический расчет воздушной линии
Исходные данные для проектирования
Проектируемая двухцепная ВЛ 110 кВ Сергино – Пунга проходит по территории Октябрьского и Березовского районов Ханты-Мансийского автономного округа – Югра Тюменской области. Климат в районе прохождения трассы умеренный с холодной и продолжительной зимой, коротким жарким летом с короткими промежутками межсезонья. По воздействию на технические изделия и материалы климат определен как «холодный».
Таблица 2.1 – Данные по местности
Параметр Значение
Район по ветру (напор ветра, Па) II[500]
Район гололеду (толщина стенок гололеда, мм) II [15]
Напор ветра при гололеде, Па 240
?50°С
35°С
Минус 5°С
Среднегодовая продолжительность гроз, час 40-60
Степень загрязнения атмосферы 2
Сейсмичность 5
Протяженность трассы, L, км 80,253
Марка провода АС?120/19
Трасса линии электропередачи 110кВ имеет протяженность 80,253км. Для прокладки двухцепной линии электропередач используются двухцепные опоры промежуточные и анкерные. Провода подвешены на стальных промежуточных опорах марки П110-6В и на анкерных опорах марки У110-2 чертеж опор выполнен в приложениях Б и В. Технические данные используемого провода приведены в таблице 2.2.
?
Таблица 2.2 – Технические данные провода АС?120/19
Параметр Провод Сердечник Проводник
136,8 18,8 118
15,2 5,6 ?
471 ? ?
Определение механических нагрузок на провод от внешних воздействий
Постоянно действующая и удельная нагрузка
Постоянно действующая нагрузка на 1м от собственного веса провода рассчитывается по формуле (2.1):
(2.1)
где МП = 471 – вес провода, кг;
g – ускорение свободного падения, м/с2.
Удельная нагрузка ?п от собственной массы провода (2.2):
(2.2)
где Fпр – сечение провода, мм2.
Нормативная гололедная нагрузка на один метр провода
(2.3)
где ki, kd, – коэффициенты, учитывающие изменения толщины стенки гололеда по высоте и в зависимости от диаметра провода [1, табл. 2.5.4];
bэ – толщина стенки гололеда;
dп – диаметр провода;
? = 0,9 г/см3.
Высоту расположения приведенного центра тяжести проводов над поверхностью земли находят по формуле (2.4):
, (2.4)
где hср - среднеарифметическое значение высоты крепления проводов к изоляторам, м;
f - стрела провисания провода в середине пролета, м.
Примем:
,
Определим стрелу провисания.
Отношение сечений алюминиевой части провода и сечения стального сердечника провода:
Допустимое напряжение при среднегодовой температуре для сталеалюминевых проводов сечением 150–800 мм2, F_A/F_C =6,28 составляет 90 Н/мм2.
Примем длину пролета l = 250м
Стрела провисания провода по формуле (2.5):
(2.5)
Высота расположения приведенного центра тяжести:
Так как высота расположения центра тяжести меньше 25 м, то ki =1,0
При d=10; kd = 1; при d=20; kd = 0,9
Тогда при d=15; kd = 0,95
,
.
Нормативная ветровая нагрузка, действующая на 1 метр провода без гололеда
Нормативная ветровая нагрузка без гололеда, действующая на 1м провода рассчитывается по выражению (2.6):
(2.6)
где ?w– коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового давления по пролету ВЛ, принят равным 0,7 [1, п. 2.5.52];
kl - коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку, равный 1 [1, п. 2.5.52];
kw – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности, принят равным 0,89 [1, табл. 2.5.2];
Сх - коэффициент лобового сопротивления, принимаемый равным 1,2 для проводов покрытых гололедом, диаметром 20 мм и более [1, п. 2.5.52];
W0– нормативное ветровое давление
F - площадь продольного диаметрального сечения провода:
,
.
Нормативная ветровая нагрузка, действующая на 1 метр провода с гололедом
Ветровая нормативная нагрузка, действующая на 1 метр провода с гололедом определяется по формуле (2.7):
, (2.7)
? - угол между направлением ветра и осью ВЛ, принимаем 90;
F– площадь продольного диаметрального сечения провода.
Расчетные нагрузки
Расчётная гололедная на один метр провода (2.8):
(2.8)
где ?пw ? коэффициент надежности по ответственности, равен 1 [1, п.2.5.55];
?р? региональный коэффициент, принят равным 1 [1, п.2.5.55];
?f ? коэффициент надежности по гололедной нагрузке, равный 1,3 [1, п.2.5.55];
?d - коэффициент условий работы, равный 0,5. [1, п.2.5.55].
Расчетная удельная гололедная нагрузка (2.9):
(2.9)
Расчётная нагрузка от давления ветра.
Расчётная нагрузка Pwпг от давления ветра на один метр провода определяется по формуле (2.10):
, (2.10)
Удельная расчетная нагрузка от давления ветра на провод (2.11):
(2.11)
Расчетная ветровая нагрузка на 1 метр провода с гололедом по формуле (2.12):
(2.12)
Расчетная удельная ветровая нагрузка с гололедом (2.13):
(2.13)
Результирующие нагрузки
Результирующая нагрузка от веса провода и веса гололеда:
Удельная результирующая нагрузка от массы провода и массы гололеда:
Результирующая нагрузка на провод без гололеда от давления ветра:
Удельная результирующая нагрузка на провод без гололеда от давления ветра:
Результирующая нагрузка на провод с гололедом от давления ветра:
Удельная результирующая нагрузка на провод с гололедом от давления ветра:
Наибольшей нагрузкой является результирующая нагрузка на провод с гололедом от давленияветра таблица нагрузок в приложении Д.
