Расчет температуры и потерь электрической энергии в самонесущих изолированных проводах воздушных линий электропередачи электроэнергетических систем

• Автор: Бубенчиков, Антон Анатольевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Введение
Содержание

1. Основные задачи учета температуры в самонесущих изолированных проводах при расчете потерь электрической энергии
1.1. Применение самонесущих изолированных проводов в современных электроэнергетических системах
1.2 Учет температуры при расчете потерь в проводах воздушных линий электропередачи
1.3 Методы расчета потерь энергии в воздушных линиях электропередачи
1.4. Обзор методов расчета тепловых полей
1.5 Выводы
2. Математическое моделирование потерь мощности в самонесущих изолированных проводах
2.1 Анализ тепловых режимов самонесущих изолированных проводов
2.2 Математическая модель расчета потерь мощности в одиночном изолированном проводе
2.3Математическая модель расчета потерь мощности в четырехпроводной системе самонесущих изолированных проводах с учетом внутреннего теплообмена между фазами и климатических факторов
2.4 Выводы
3. Алгоритмы и программы для расчета потерь электрической энергии в самонесущих изолированных проводах с учетом температуры
3.1 Алгоритм расчета потерь электрической энергии в самонесущих изолированных проводах с учетом температуры
3.2 Алгоритм расчета потерь четырехпроводной системы самонесущих изолированных проводов
3.3 Краткая теория МКЭ применительно к расчету тепловых полей
3.4 Программы расчета тепловых полей методом конечных элементов применительно к тепловым полям в изолированных проводах ВЛЭП
3.4.1 Программный комплекс АУБ
3.4.2 Программный комплекс Екай
3.5 Выводы
4 Реализация расчетов температуры и потерь электрической энергии в самонесущих изолированных проводах воздушных линий электроэнергетических систем с учетом тепловых процессов

4.1 Пример определения температуры и потерь электрической энергии в токоведущей жиле самонесущего изолированного провода
4.2 Сравнение потерь электрической энергии в четырехпроводной системе СИП, нагруженной по номинальному току, при симметричной и несимметричной нагрузке без учета теплообмена между фазами
4.3 Расчет потерь активной мощности в четырехпроводной системе самонесущих изолированных проводов с учетом междуфазного теплообмена
4.3.1 Определение тепловых межфазных сопротивлений
4.3.2 Расчет потерь в самонесущих изолированных проводах при известных параметрах математической модели
4.3.3 Расчет потерь активной мощности в четырехпроводной системе
самонесущих изолированных проводов в условиях естественной конвекции
4.4 Количественная оценка необходимости расчета потерь активной мощности в самонесущих изолированных проводах с учетом теплообмена между фазами
4.5 Экспериментальные исследования определения температуры токопроводящих жил четырехпроводной системы самонесущих изолированных проводов
4.6 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Величина потерь энергии в электрических сетях ОАО «ФЭК ЕЭС», ОАО «Холдинг МРСК» по различным оценкам в последние годы составляет 12-13%, что значительно превышает уровень потерь в сетях стран западной Европы, США и Японии. По этой причине и в связи с тем, что энергосбережение и энергоэффективность выдвигается правительством России как приоритетное направление развития, снижение потерь энергии является актуальной проблемой.
Существенный вклад в решение вопросов расчета потерь электрической энергии внесли: Арзамасцев Д.А., Бартоломей В.И., Бердин A.C., Веников В.А., Воротницкий В.Э., Герасименко A.A., Железко B.C., Ершевич
В.В., Идельчик В.И., Калинкина М.А., Кононов Ю.Г., Конюхова Е.А., Кур-бацкий В.Г., Левченко И.И., Левин М.С., Никифоров Е.П., Паздерин A.B., Пекелис В.Г., Поспелов Г.Е., Потребил A.A., Савин Н.В., Строев В.А., Фур-санов М.И., Щербина Ю.В. и другие отечественные и зарубежные ученые.
Значительная доля потерь энергии в электрических сетях приходится на нагрузочные потери в проводах воздушных линий электропередачи. Использование новых типов линий - самонесущих с изолированными проводами (СИП) - позволяет уменьшить потери напряжения в сети, сократить эксплуатационные расходы, и имеет ряд других достоинств. Однако недостаточная исследованность СИП, с одной стороны, и повышение актуальности задач анализа и снижения потерь энергии с другой предъявляет повышенные требования к точности расчета электрических потерь в СИП. Одним из способов снижения погрешностей соответствующих расчетов является учет температуры проводов.
Цель работы - повышение точности расчетов температуры и потерь электрической энергии в самонесущих изолированных проводах воздушных линий электроэнергетических систем на основе учета характерных особенностей и взаимного влияния токопроводящих жил.

1.5 Выводы
1. Температура является одним из существенных факторов определяющих значение активного сопротивления металлических проводов, в том числе и СИП. Погрешность расчета активных сопротивлений СИП без учета температуры достигает 56%.
2. Рассмотрены методы расчета потерь электрической энергии в воздушных линиях электропередачи.
3. К настоящему времени разработано множество аналитических и численных методов для решения задач тепловых и электрических полей в сфере электросетевого оборудования. При анализе электрических и тепловых полей применение аналитического решения в большинстве случаев весьма сложно и может потребовать грубых приближений, ведущих к неприемлемым погрешностям. В связи с этим целесообразно применение численных методов.
4. Для решения задач теплопроводности в СИП, принимая во внимание функциональные возможности и целесообразность применения, наиболее универсальным является МКЭ.
5. Для усовершенствования процесса расчета на базе МКЭ создано большое число программных продуктов, возможность применения которых для поставленных в диссертации задач рассмотрена в главе 3.