Развитие сетей Калачинского РЭС: реконструкция ВЛ 0, 4 кВ от ТП №64, ф1, ф2

Курсовая работа

ТЕМА

Развитие сетей Калачинского РЭС: реконструкция ВЛ 0,4 кВ от ТП № 64, ф1, ф2

1 Реконструкция как схема развития электрических сетей.

2 Реконструкция ВЛ 0,4 кВ самонесущим изолированным проводом.

3 Из истории создания самонесущего изолированного провода.

4 Общая конструкция и виды самонесущих изолированных проводов.

5 Основные электротехнические параметры самонесущего изолированного провода.

6 Основные технические требования к ВЛИ до 1 кВ.

7 Характеристика ВЛ 0,4 кВ Калачинского РЭС Восточных электрических сетей филиала ОАО"МРСК Сибири" — «Омскэнерго».

7.1 Состояние сетей заводского микрорайона г. Калачинска.

8 Расчет проекта реконструкции ВЛ 0,4 кВ от ТП № 64, ф1, ф2.

8.1 Электротехнические решения.

8.2 Строительные решения.

8.3 Производственная и техническая безопасность.

8.4 Расчетные электрические нагрузки.

8.4.1 Описание выбора сечений проводников линий по допустимой потере напряжения.

8.4.2 Описание расчёта режима сетей с равномерно распределённой нагрузкой.

8.4.3 Расчет режима сетей.

9 Экономическое обоснование проекта.

9.1 Составление сметы для расчета капиталовложений в реконструкцию ВЛ-0,4 кВ от ТП № 64.

9.2 Методы оценки эффективности инвестиций без учета дисконтирования.

9.2.1 Метод оценки эффективности инвестиций по сроку окупаемости.

9.2.2 Расчет экономической эффективности инвестиций по сроку окупаемости Заключение Библиографический список.

В России находится в эксплуатации более 1 млн.км. воздушных электрических линий (ВЛ) напряжением 0,4 кВ. Технические характеристики и состояние этих ВЛ не в полной мере отвечают современным требованиям потребителей. Львиная доля их была построена в 60−70е годы. Сегодня более 125 000 км ВЛ-0,4 кВ находится в аварийном состоянии. В до перестроечные годы ежегодно заменялось около 50 000 км. В последнее десятилетие прокладывается не более 5000 км новых сетей ежегодно. А между тем срок службы ВЛ, в среднем равняется 30−35 годам, то есть в ближайшее время количество аварий на них будет возрастать в геометрической прогрессии.

ВЛ 0,4 кВ построены, в основном, с использованием голых алюминиевых проводов малых сечений, которые не выдерживают гололёдных и ветровых нагрузок. Примерно 1/3 ВЛ работает больше нормативного срока и требует реконструкции в соответствии с действующими нормами.

Для устойчивого электроснабжения потребителей сельских территорий требуется восстановить или реконструировать более 450 000 км ВЛ- 0,4 кВ.

В новых и реконструируемых ВЛ- 0,4 кВ предусматривается применение, в основном, самонесущих изолированных проводов (СИП) различных конструкций повышенного сечения.

По оценке специалистов РАО ЕЭС в настоящее время ВЛ в России находятся в состоянии, которое позволит обеспечить надежное электроснабжение потребителей только примерно до 2015 года. Для преодоления негативных тенденций следует скоординировать инвестиционную политику и предусмотреть приоритетное выделение средств на развитие электрических сетей.

И совершенно очевидно, что сегодняшнее переоснащение ВЛ необходимо вести с применением новых технологий, одной из которых является применение ВЛИ с самонесущим изолированным проводом (СИП). Применение СИП на ВЛ коренным образом меняет практику проектирования, строительства и обслуживания воздушных линий с СИП (ВЛИ).

Применение СИП позволяет значительно повысить уровень механизации работ, резко сократить затраты на обслуживание и увеличить нормативный срок службы линий до 40 лет, повысить надёжность электроснабжения.

В связи с этим, РАО «ЕЭС России» своим письмом от 26.06.2000 рекомендовало при выдаче технических условий на подключение абонентов, проектировании, новом строительстве и техническом перевооружении применять СИП.

Объектом исследования являются электрические сети 0,4 кВ Калачинского РЭС Восточных электрических сетей филиала ОАО"МРСК Сибири" — «Омскэнерго».

Цель работы — анализ состояния воздушных линий 0,4 кВ и расчет проекта реконструкции ВЛ- 0,4 кВ от ТП № 64, ф1, ф2.

1. Реконструкция как схема развития электрических сетей

При развитии электрических сетей имеют место следующие виды работ: новое строительство, расширение и реконструкция.

Новое строительство — это сооружение новых линий электропередачи и подстанций независимо от причин, вызывающих его, а именно:

— сооружение участка сетей для присоединения новых потребителей, а также для повышения пропускной способности действующих сетей и надежности электроснабжения действующих потребителей;

— сооружение участков сетей взамен выбывающих по ветхости и износу;

— сооружение новых участков сетей в связи с изменением конфигурации действующих сетей, включая вынос сетей с мест будущей застройки, с зон затопления;

Расширение подстанции — это установка на действующей однотрансформаторной подстанции второго трансформатора и необходимого в связи с этим оборудования, выполнение при необходимости строительных работ. Расширение сетей в основном относится только к подстанциям.

Реконструкция действующих электрических сетей этоизменение электрических параметров сетей (линий и подстанций) при сохранении (частично или полностью) строительной части объектов, а также установка дополнительных аппаратов и оборудования в этих сетях для увеличения пропускной способности или надежности электроснабжения потребителей.

Необходимость реконструкции действующих сетей возникает в связи сростом электрических нагрузок после достижения расчетных проектных нагрузок (5−7 лет по нормам) в результате расширения существующих или появления новых потребителей, присоединяемых к этим сетям, а также в связи с необходимостью повышения надежности электроснабжения потребителей.

Реконструкция позволяет повышать пропускную способность действующих сетей, улучшать качество электроэнергии и надежности электроснабжения при минимальных затратах, то есть позволяет наиболее рационально материально-технические ресурсы, что является одной из основных задач проектирования сетей.

К реконструкции относятся следующие виды работ:

— замена проводов на ВЛ 0,4 и 10 кВ на провода с большей пропускной способностью при сохранении строительной части этих ВЛ;

— перевод электрических сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ,.

— замена выключателей, трансформаторов и другого оборудования в связи с моральным износом, изменением мощности или напряжения;

— установка средств компенсации реактивной мощности;

— установка секционирующих пунктов, устройств автоматизации и диспетчерско-технологического управления и связи в сетях 10 кВ;

— усиление ВЛ, на которых нагрузки от ветра и гололёда превосходят расчетные.

2. Реконструкция ВЛ-0.4 кВ самонесущим изолированным проводом

В последние годы в России ведется активное строительство новых и реконструкция старых линий электропередач в распределительных сетях 0,4−10кВ. Одно из современных требований, предъявляемых к реконструкции воздушных линий, — это применение самонесущих изолированных проводов (СИП). Применение СИП взамен неизолированных проводов обусловлено, прежде всего, надёжностью и безопасностью эксплуатации, снижением затрат на монтаж и эксплуатацию проводов. При строительстве ЛЭП с использованием СИП снимается большинство ограничений по монтажу, предъявляемых к неизолированным проводам, что, в свою очередь, приводит к более широкому применению СИП.

Многолетний опыт эксплуатации воздушных линий электропередачи традиционного исполнения, то есть выполненных голыми проводами, показал ряд их существенных недостатков:

— повышенную опасность для населения из-за большого числа случаев обрывов проводов;

— возможность прикосновения людей к неизолированным проводам и случайных прикосновений негабаритных предметов;

— частые отключения ВЛ из-за механических набросов на провода,.

— схлест проводов при ветре и перекрытии ветвями деревьев;

— подверженность гололедно-ветровым воздействиям, приводящим зачастую к авариям и длительным отключениям потребителей;

— необходимость регулярного проведения обрезки ветвей деревьев и нанесение вреда деревьям ценных пород.

Повреждаемость линий традиционной конструкции практически стабильна, а причины повреждений следующие:

— отсутствие контакта на вводе и на линии — 29%;

— перегорание предохранителей — 32%;

— обрыв вводов — 32%.

Надежность самонесущих изолированных проводов складывается из следующих критериев:

— на стадии строительства:

1) Возможность строительства ЛЭП с минимальными затратами, связанными с подготовкой трассы;

2) Возможность применения на ЛЭП стоек обычной длины, что иногда позволяет отказаться от строительства вторых линий по обеим сторонам улицы за счёт рационального использования габарита стоек;

3) Возможность применения более коротких стоек, чем обычные;

4) Возможность выполнения переходов через инженерные сооружения и естественные преграды большими пролётами;

5) Возможность строительства ЛЭП без опор по фасадам зданий и сооружений;

6) Возможность строительства многоцепных ЛЭП;

7) Возможность применения СИП в распределительных устройствах 0,4 кВ в трубах, металлорукавах, использование СИП для внутренней электропроводки;

8) Монтажные работы на ЛЭП требуют меньших трудозатрат;

9) Возможность совместной подвески на опорах проводов с разным уровнем напряжения и с телефонными линиями;

10) СИП позволяют использовать гибкие проектные решения обеспечивающие компактность прохождения ЛЭП по населённой местности;

— на стадии эксплуатации:

1) Длительный срок эксплуатации (до 40 лет) без замены проводов и подвесной арматуры;

2) Сокращение объёмов аварийно-восстановительных работ;

3) Снижение падения напряжения вследствие малого реактивного сопротивления;

4) Пожаробезопасность, которая основана на исключении короткого замыкания при схлёстывании;

5) Высокая безопасность обслуживания и работ вблизи ЛЭП.

6) Провода защищены от схлестывания;

7) На проводах практически не образуется гололед;

8) Существенно ограничен несанкционированный отбор электроэнергии;

9) Исключено воровство проводов, так как они не подлежат вторичной переработке;

10) Возможно подключение абонентов и новые ответвления под напряжением;

11) Нет необходимости в вырубке просеки перед прокладкой и в процессе эксплуатации;

12) Высокая механическая прочность проводов и соответственно невозможность их обрыва;

13) Снижение энергопотерь в ЛЭП за счет уменьшения реактивного сопротивления изолированного провода по сравнению с «голым»;

14) Возможность прокладки СИП по фасадам зданий, а также совместной подвески с проводами низкого, высокого напряжения, линиями связи, что дает существенную экономию на опорах.

Список можно продолжать, но и этого уже достаточно для того, чтобы обосновать безоговорочную необходимость использования СИП.

На основании положительного опыта применения энергосистемами самонесущих изолированных проводов, был издан директивный документ РАО «ЕЭС России» №ОБ-5145 от 26.06.2000 «О применении самонесущих изолированных проводов при строительстве и реконструкции» .

3. Из истории создания самонесущего изолированного провода

Пионерами в области применения самонесущих изолированных проводов принято считать Францию и Финляндию — энергетики и проектировщики именно этих стран первыми в Европе занялись разработкой стандартов в области проектирования и правил устройства воздушных линий с изолированными (ВЛИ) и защищёнными (ВЛЗ) проводами. Впоследствии и другие страны разрабатывали свои системы воздушной подвески, но, как правило, за основу их принимались уже утверждённые в эксплуатацию европейские стандарты. провод электрический изолированный напряжение Во Франции первые связки изолированных проводов ВЛ появились в 1955 году и представляли из себя медные жилы в резиновой изоляции с оболочкой из неопрена. Поначалу они устанавливались на фасадах зданий, заменяя голые медные провода на изоляторах. С 1962 года в качестве изоляции стали применять ПВХ, который к 1977 году был полностью вытеснен светостабилизированным полиэтиленом сетчатой структуры. В качестве токоносителя быстро распространилось применение алюминия, что объясняется его стоимостью и более привлекательным соотношением между весом и электрической проводимостью. Наконец окончательно широкое распространение получили самонесущие изолированные провода марки «Торсада», выпускаемые заводом «Каблери Де Ланс», в которых несущий провод выполнен из термоупрочнённого алюминиевого сплава «альмелек», имеет сечение 54,6 или 70 кв. мм и всегда изолирован, т.к. по французским стандартам нулевой несущий провод является токонесущим, хотя и заземлён в нескольких точках.

Разработку ВЛ с изолированными проводами в скандинавских странах подтолкнула необходимость уменьшить последствия от повреждений, вызванных суровыми климатическими условиями в данном регионе. Одновременно с этим назрела необходимость более узких трасс электролиний, особенно в условиях плотной городской застройки.

Разработка системы подвесного скрученного кабеля АМКА началась в 1958 году в Финляндии на предприятии NOKIA KABEL как системы воздушных подвесных проводов низкого напряжения. Система представляет собой скрученные вокруг голого несущего нулевого провода фазных изолированных жил, изоляция которых выполнена из термопластичного полиэтилена. Параллельно были разработаны провода со сшитым полиэтиленом марки АХКА, а также системы АМКА-Т и АХКА-Т — с изолированным несущим тросом для тропических районов с повышенной влажностью.

В настоящее время системой АМКА оборудовано более 170 тыс. км ВЛ-0,4кВ в Финляндии (около 80%). Система АМКА применена также более чем в 30 странах таких частей света, как Южная Америка, Африка, Азия, Ближний и Дальний Восток: в Перу — в 1981 году, в Саудовской Аравии — с 1984 года, в Непале — с 1986 года, в горных районах Гималаев — 1989 год. Применение изолированных проводов в южных и горных районах не представляло проблемы, т.к. изоляция ВЛИ стойка к воздействию ультрафиолета и озона.

Потребность в изолированных проводах среднего класса напряжения была реализована разработкой проводов SAX. Первая прокладка изолированных проводов ВЛ-20 кВ осуществлена в 1976 году — это так называемая система ПАС — усиленные алюминиевые провода в пластмассовой изоляции. Позднее, в 1981 году в Финляндии была построена первая линия системы SAX, где изоляция проводов была выполнена из полиэтилена. В 1984 году в эксплуатацию принята вибростойкая система SAX, оборудованная также устройствами защиты от электрической дуги.

В настоящее время система SAX подразумевает и включает в себя защищённые провода с изоляцией из силаносшиваемого полиэтилена, оборудованные соответствующей линейно-сцепной арматурой, устройствами грозозащиты, виброзащиты и монтажные принадлежности, относящиеся к ним. В Швеции первые ВЛЗ появились в 1985 году — 3000 км, в Норвегии первые ВЛЗ — в 1986 году построено 2000 км.

На российском рынке СИП появились как импортная разработка в конце 80-х годов, причем одновременно двумя путями — из Финляндии (фирма Nokia.

Cables) и из Франции (компания Alkatel). Трудно определить сейчас, кто из этих производителей первым обратил внимание на Россию, да это и не так важно. Главное, что системы СИП у них были разные. И в тех регионах, где эти фирмы вели себя наиболее активно, продвигались соответствующие системы. Чуть позже начало развиваться производство СИП и в России.

Разработка и проектирование отечественных СИП были начаты в 1987 году на Иркутском кабельном заводе. В 1991 году по ТУ 16. К71−120−91 были запущены в опытное производство провода марок САПт, САСПт, САПсш и САСПсш. Первая ВЛИ с применением этих проводов в России была смонтирована в Краснодарском крае в 1994 году в станице Васюринской Динского района. Её протяжённость составляла 3,5 км.

На сегодняшний день в России около 36 крупных кабельных заводов. Кроме того, имеется ряд небольших изготовителей. Наиболее известные на кабельном рынке следующие изготовители:

— «Камкабель» (г. Пермь на Урале) — самый крупный производитель кабеля в России, основная специализация — силовые кабели среднего напряжения;

— «Москабельмет» (Москва) — производит широкий диапазон изделий. Имеет совместное предприятие с концерном «AББ» под названием «AББ Москабель», которое первым в России начало производство силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 10−35 кВ. В 1999 г. было создано совместное предприятие с фирмой «Fujikura» для производства волоконно-оптических кабелей. Компания также имеет долю в фирме Elkat, производящей медную катанку;

— «Электрокабель» (г. Кольчугино) — выпускает широкий ассортимент низковольтных кабелей, в 2005 году освоил производство силовых кабелей низкого и среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена, ранее начато производство аналогичных кабелей низкого напряжения;

— «Самаракабель» (Самара) — одна из ведущих компаний — производителей кабелей связи в России, благодаря своему совместному предприятию с компанией Corning является также ведущим производителем волоконно-оптических кабелей;

— «Севкабель» (Санкт-Петербург) — производит низковольтные кабели и кабели связи широкого диапазона. Имеет несколько дочерних фирм. Недавно на заводе начато производство силовых кабелей марки NYY, был освоен выпуск силовых кабелей низкого, среднего и высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена, был расширен ассортимент пожаробезопасных кабелей с улучшенными характеристиками.

4. Общая конструкция и виды самонесущего изолированного провода

Самонесущий изолированный провод — это конструкция изолированных самонесущих проводов из трёх изолированных жил, представляющих пучок, скрученный вокруг несущего троса таким образом, чтобы механическая нагрузка смонтированного провода воспринималась только несущим тросом.

Жилы выполнены из одной или нескольких скрученных алюминиевых проволок круглого сечения. В качестве изоляции применяются традиционный светостабилизированный полиэтилен высокой плотности или сшитый полиэтилен черного цвета, который обладает более высокой нагревостойкостью и поэтому более перспективен.

Несущий трос круглого сечения скручен из семи проволок, изготовленных из алюминиевого сплава, и может использоваться как нулевой провод. Для монтажа изолированных проводов разработаны различного типа зажимы простой конструкции. Освоено производство ответвительных зажимов для выполнения вводов в жилые дома. Монтаж этих зажимов возможен без удаления изоляции с магистрального и ответвительного проводов.

Итак, в настоящее время, существуют системы СИП обладающие определенными преимуществами и недостатками.

Рассмотрим данные системы :

— Система СИП AMKA («финская» система),.

— Torsada («французская» система),.

— EX Four Core ALUS («шведская» система).

— Марка СИП в России СИП-1, СИП-2А, СИП-4.

Наибольшее распространение в России сейчас получили две системы СИП: финская АМКА с «голым» несущим нулевым проводом и французская «Торсада» с изолированным несущим нулевым проводом, вокруг которых скручены изолированные фазные провода. Однако в середине 70-х годов прошлого века появилась еще одна, более современная система, разработанная в Германии, в которой отсутствует отдельный несущий элемент, т. е. все фазные и нулевой провод выполняют несущие функции. Нечто подобное такой системе имеется и в «Торсада», но так выполнены лишь провода абонентского ответвления сечением не более 25 мм². В новой системе подобную конструкцию имеет сам магистральный провод. Парадоксально, но эта система почему-то известна в России как «шведская», еще имеет наименования АLUS, или ЕХ, или Four Core. В качестве основной она используется в Германии, Швеции, Норвегии, Великобритании, Польше, Чехии, Словакии, в Украине. В России наибольшим опытом эксплуатации четырехпроводных систем обладают энергетики Калининградской области, куда провод поступает из Польши с маркировкой AsXn и AsXsn. В Финляндии подобный провод выпускается под маркой АМК-Т. По российской терминологии четырехпроводная система обозначается как СИП-4, СИПс-4, СИПн-4, СИП-2АF или четырехпроводная система.

Система, известная у нас как французская система Torsada (производитель NEXANS), или АМКА-Т, по европейскому гармонизированному стандарту HD 626, или как СИП-2А по российской терминологии, возникла, когда появилась необходимость защитить «голый» несущий провод от влияния корродирующих элементов в воздухе. Это актуально на побережье соленых морей, на территориях с тропическим или близким к нему климатом. В России применение этой системы необходимо лишь на побережье Черного моря. Защита несущего провода в этой системе достигнута тем же изоляционным слоем, что и на фазных проводах.

СИП-2А характеризуется тем, что вокруг изолированного несущего нулевого провода скручены изолированные фазные провода. Несущий трос выполнен из алюминиевого сплава высокой прочности. Изоляция выполнена из силанольно-сшитого полиэтилена. Ее температурные характеристики: 90 ^оС в долговременном режиме, 130 ^оС в режиме длительной перегрузки (до 8 часов в сутки) и 250 ^оС в режиме токов КЗ. Высокие температурные параметры изоляции действительно говорят в пользу этого провода. Нагрузить линию в номинальном режиме сложно даже до температуры в 70 ^оС, но высокий уровень токов КЗ действительно важен при перегрузках. Поэтому обязательно нужно выяснить необходимость высокого уровня изоляции для конкретной линии и соотнести с ценовой характеристикой системы.

Но для несущего изолированного провода существует наиболее важная и очень сложная проблема — подвеска такого провода на опорах. Дело в том, что вся механическая нагрузка линии ложится на этот самый изоляционный слой.

К примеру, несущий провод 70 мм² в СИП 3×50+70 имеет разрывную прочность около 20 кН. Соответственно, если нагрузить линию так же, как нагружают «голый» несущий провод, изоляция может разорваться, особенно при монтаже прокалывающих герметичных зажимов с режущими ножевыми зубьями. Понимая это, разработчики проектов вынуждены предусматривать достаточно короткие анкерные пролеты в линиях, причем сами подвесные элементы выполнять значительно меньшей, но нормированной разрывной прочности. При этом, во-первых, линия оказывается перенасыщенной достаточно дорогими анкерными зажимами, а во-вторых, даже при незначительной механической перегрузке или воздействии на провод арматура разрушается, причем на нескольких опорах разом.

СИП-4 — провод без несущего троса, в котором 4 проводника из уплотненных алюминиевых жил равного сечения. Изоляцией в этих проводах является термопластичный атмосферостойкий полиэтилен высокого давления (ПЭВД). Все изолированные проводники скручены между собой, в отличие от СИП-1 и СИП-2, в которых фазные провода скручены вокруг несущего троса. Крепление такого провода осуществляется как в анкерных, так и в поддерживающих зажимах сразу за все 4 провода, поэтому и суммарная разрывная прочность и суммарная допустимая нагрузка в этом проводе больше, чем в несущем тросе проводов СИП -1А и СИП-2А равного сечения. Цена на этот провод меньше, чем на аналогичный провод СИП-1А и СИП-2А за счет того, что цена на алюминий ниже цены на алюминиевый сплав. Упрощается и процесс изготовления провода, т.к. отпадает потребность длительной термической обработке проволок из алюминиевого сплава.

Очевидно, что от внедрения провода СИП-4 выиграет как производитель, так и потребитель.

Следует отметить, что при скрутке проводов СИП-4 используется новая технология, обеспечивающая самосброс налипшего мокрого снега и гололеда. Принцип сбрасывания снега основан на нарушении состояния неустойчивого равновесия под действием дополнительной нагрузки от мокрого снега.

Кроме СИП-4 выпускаются совершенно новые марки:

СИПс-4 с изоляцией из сшитого полиэтилена.

СИПн-4 с изоляцией из полимерной композиции не распространяющей горение.

Применяемый материал изоляции определяет и свойства проводов и область их применения. Так провода с изоляцией из сшитого полиэтилена марки СИПс-4 обладают большей допустимой температурой на жиле, по отношению к проводам СИП-4 и СИПн-4, что позволяет передавать по ним и большую мощность (примерно на 30%). Более высокая допустимая температура на жиле при коротком замыкании обеспечивают и большую устойчивость проводов СИПс-4 при режиме короткого замыкания.

5. Основные электротехнические параметры СИП (на примере СИП «Торсада»)

Эти провода изготавливаются французской фирмой «Cableris de lens» и совместным российско-французским предприятием «Элсика».

В электросетевом строительстве применяются 2 вида проводов «Торсада»: один — для магистральных участков линий электропередач, проложенный в сельской местности или в районах с малой плотностью потребления электроэнергии, другой — для ответвлений, отходящих от магистральных участков и подключаемых к абонентам электросети.

Провод «Торсада», используемый для магистральных участков электросети, состоит из несущего нулевого провода, вокруг которого скручен в жгут три фазных алюминиевых провода и (при необходимости) контрольные провода и провода наружного освещения. Провод «Торсада», применяемый для ответвлений и прокладки по фасадам зданий, состоит их фазных проводов и (при необходимости) проводов управления, скрученных в жгут. Каждый из проводов, включая несущий, защищен изоляционной оболочкой сшитого экструзиционного полиэтилена черного цвета.

Изоляция проводов «Торсада» устойчива к воздействию ультрафиолетового излучения и озона в течение всего срока службы, составляющего не менее 25 лет, а также в различных климатических условиях. Провода обладают механической и электрической стойкостью в диапазоне температур от -45^оС до +85^оС, влагонепроницаемостью, не поддерживают горение.

Провода «Торсада» подвешиваются на опорах воздушных линий электропередачи и прокладываются по фасадам зданий.

Фазные провода «Торсада» изготавливаются из алюминиевых жил; несущий нулевой провод из сплава «альмелек», по прочности не уступающего стали (разрывное усилие 324 Н/мм²). В целях оптимизации количество соединительной арматуры сечение нулевого провода принято 54,6 мм² для фазных проводов всех сечений.

В последние годы начали выпускать фазные алюминиевые провода сечением 150 мм². Кроме того, разработана конструкция несущего провода сечением 70 мм² для подвески фазных проводов сечением 150 мм², а также однофазных ответвлений на токи до 90А (с учетом их развития).

Основные технические параметры проводов «Торсада», прокладываемых на магистральных участках трассы (три фазных провода, несущий нулевой провод, провода наружного освещения), приведены в таблице 1.

Для проводов «Торсада» испытательное напряжение переменного тока составляет 4 кВ, испытательное напряжение ударной волны 1,2/50 мкс положительной и отрицательной полярности — 20 кВ.

Маркировка проводов «Торсада» выполняется следующим образом: на изоляции фазных проводов по всей их длине с интервалом в 1 метр выдавливаются и заливаются белой краской цифры 1,2 или 3; на проводе наружного освещения выдавливается «Ер1» или «Ер2», на нулевом проводе — RITILENS 286 и номер французского стандарта NEC 33−209, в соответствии с которым изготовлен провод.

Провода «Торсада» комплектуются арматурой. Комплект включает анкерную и поддерживающую арматуру, соединительную арматуру для магистральных проводов, зажимы для проводов ответвлений.

Таблица 1 — Технические характеристики изолированных проводов 0,4 кВ «Торсада».

Выбор сечения токопроводящих жил СИП по длительности допустимому току выполняют с учетом требований, указанных в таблице 2, которые относятся и в ВЛИ до 1 кВ с неизолированными проводами, выбор сечения проводников по нагреву, по экономической плотности тока.

Необходимо иметь ввиду, что неизолированные провода ВЛН 0,4 кВ охлаждаются воздухом эффективнее, чем изолированные. Для сравнения приведем допустимые длительные токи нагрузки для неизолированных проводов марок, А и АС (таб. 2).

На ВЛИ все виды механических нагрузок и воздействий на СИП воспринимает несущий нулевой провод.

Допустимые механические нагрузки в несущем проводе СИП «при этих условиях приведены в таблице 3. В механических расчетах несущего провода принимают, например, физическо-механические характеристики по технической информации на СИП, указанной в таб 4.

Таблица 2 — Допустимый длительный ток для неизолированных проводов по ГОСТ 839–80.

Таблица 3 — Допустимое механическое напряжение в несущем нулевом проводе СИП.

По условиям механической прочности от расчетной толщины стенки гололеда на магистралях ВЛИ до 1 кВ и на ответвлениях в вводам применяются СИП с сечением жил несущего нулевого провода, не менее приведенных в таблице 5.

Таблица 4 — Расчетное ветровое давление на высоте 10 м над поверхностью земли.

Таблица 5 — Расчетная толщина стенки гололеда для высоты 10 м над поверхностью земли.

Таблица 6 — Расчетная линейная механическая нагрузка от давления ветра на провод, покрытый гололедом.

Таблица 7 — Расчетные механические сопротивления проводов ВЛИ до 1 кВ.

Таблица 8 — Минимально допустимые сечения изолированных проводов.

6. Основные технические требования к ВЛИ до 1 кВ

Воздушной линией напряжения до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами (ВЛИ) называется устройство, предназначенное для передачи электроэнергии по изолированным проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи крюков, кронштейнов и другой линейной арматуры к опорам, к стенам зданий и сооружений. Участок проводов от распределительного устройства 0,4 кВ трансформаторной подстанции до первой опоры относится к данной ВЛИ.

Ответвлением от ВЛИ до 1 кВ к вводу называется участок проводов от опоры магистрали ВЛИ, на которой выполнено ответвление, до крепления этих проводов к стене здания (сооружения), в которое осуществляется ввод, или до крепления проводов к трубостойке, через которую осуществляется ввод в здание или сооружение.

Нормальным режимом ВЛИ до 1 кВ называется состояние ВЛИ при необорванном несущем тросе (нулевом проводе).

Аварийным режимом ВЛИ до 1 кВ называется состояние ВЛИ при оборванном несущем проводе.

Габариты, пересечения и сближения ВЛИ 0,4 кВ:

Расстояние от изолированных проводов ВЛИ до 1 кВ при наибольшей стреле провеса до поверхности земли и проезжей части улиц и дорог должно быть не менее 5,5 м., а расстояние до поверхности непроезжей части улиц при наибольшей стреле провеса СИП — не менее 4,0 м.

Расстояние от СИП до поверхности земли может быть уменьшено в труднодоступной местности до 2,5 м. и в недоступной местности (склоны гор, скалы, утесы и т. п.) — до 0,5 м.

При пересечении непроезжей части улиц ответвлениями от ВЛИ к вводам расстояние от СИП до тротуаров и пешеходных дорожек допускается уменьшить до 3,5 м.

Расстояние от поверхности земли до СИП перед вводом должно быть не менее 2,5 м.

Прохождение ВЛИ до 1 кВ над зданиями и строениями не допускается, за исключением ответвлений от ВЛИ к вводам в здания и сооружения. При этом допускается прохождение ВЛИ над крышами промышленных зданий и сооружений (кроме зданий, расположенных в пожароопасных и взрывоопасных зонах). При этом расстояние от них до СИП предусмотрено не менее 2,5 м. Расстояние в свету от СИП до крыш зданий небольшой высоты (торговые павильоны, палатки, киоски, будки, фургоны и т. п.), на крышах которых исключено пребывание людей, допускается не менее 0,5 м.

При пересечении ВЛИ с несудоходными реками и другими водоемами наименьшее расстояние от СИП до наибольшего уровня высоких вол при наивысшей расчетной температуре воздуха допускается не менее 2 м, а до уровня льда при температуре -5°С и расчетной стенке гололеда — не менее 4,5 м.

Пересечения и сближения ВЛИ до 1 кВ с ВЛН 0,4−110 кВ:

Угол пересечения ВЛИ до 1 кВ с различными сооружениями, а также с улицами и площадями населенных пунктов не нормируется.

При пересечении ВЛИ с ВЛН напряжением выше 1 кВ расстояния от проводов пересекающей ВЛН до СИП пересекаемых ВЛИ или ВЛН должны быть не менее указанных в таблице 9.

При параллельном прохождении и сближении ВЛН выше 1 кВ и ВЛИ до 1 кВ расстояния между ними по горизонтали должно быть не менее, указанных в табл.10. На участках параллельного следования ВЛИ до I кВ с ВЛН 10 кВ следует рассматривать целесообразность применения общих опор для совместной подвески на них проводов этих линий электропередачи.

В местах пересечения ВЛИ до 1 кВ между собой или с ВЛН до I кВ могут применяться промежуточные опоры и опоры анкерного типа.

Таблица 9 — Наименьшее расстояние между проводами или между проводами и тросами пересекающихся ВЛ на металлических и железобетонных опорах, а также на деревянных опорах при наличии грозозащитных устройств.

При пересечении ВЛИ до 1 кВ между собой или с ВЛН до 1 кВ в пролете место пересечения следует выбирать возможно ближе к опоре верхней пересекающей ВЛИ. При этом расстояние по горизонтали от опор ВЛИ до проводов ВЛН при наибольшем их отклонении должно быть не менее 1,5 м. Для взаимопересекающихся ВЛИ это расстояние должно быть не менее 1 м.

Таблица 10 — Наименьшее расстояние по горизонтали между ВЛН 6−10 кВ и ВЛН (ВЛИ) ВЛИ до 1 кВ при их параллельном прохождении и сближении.

При совместной подвеске на общих опорах неизолированных проводов ВЛН до 1 кВ и СИП ВЛИ до 1 кВ расстояние по вертикали между на опоре и в пролете при температуре окружающего воздуха + 15 °C ветра должно быть не менее 0,4 м.

При совместной подвеске на общих опорах двух и более ВЛИ до 1 кВ расстояние по вертикали между ними не нормируется. Расстояние по горизонтали должно быть не менее 0,3 м.

При применении на ВЛ 6−10 (20) кВ изолированных проводов расстояние по вертикали от ближайшего из них до проводов ВЛИ до 1 кВ на общей опоре, а также в пролёте при температуре окружающего воздуха +15 °С без ветра должно быть не менее 0,3 м.

Пересечение ВЛИ до 1 кВ между собой или с ВЛИ напряжением до 1 кВ рекомендуется выполнять на перекрёстных опорах; допускается также пересечение в пролёте. Расстояние по вертикали на опоре между пересекающимися ВЛИ должны быть не менее 0,3 м.

При пересечении ВЛИ до 1 кВ между собой или с ВЛН до 1 кВ в пролёте о пересечения следует выбирать возможно ближе к опоре верхней пересекающей ВЛИ (ВЛН), при этом расстояние по горизонтали от опор ВЛИ до проводов ВЛН при наибольшем их отклонении должно быть не менее 1,5 м.

Крюки и арматура стоек железобетонных опор ВЛИ, ограничивающих пролет пересечения, а также опор, на которых производится совместная подвеска, должны быть заземлены. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом.

Пересечения и сближения ВЛИ с железными и автомобильными дорогами.

Пересечения ВЛИ с автодорогами I и II категории рекомендуется, а железными дорогами следует выполнять при помощи кабельных вставок во ВЛИ. Кабельные вставки во ВЛИ должны выполняться в соответствии с требованиями главы 2.3 ПУЭ.

При пересечении ВЛИ с автодорогами расстояние по вертикали от СИП ВЛИ до поверхности проезжей части дорог при наибольшей стреле провеса СИП, должно быть в нормальном режиме работы ВЛИ не менее:

7 м — для автодорог I и II категории,.

6 м — для автодорог III и IV категории.

Опоры, ограничивающие пролет пересечения ВЛИ с автодорогами, в зависимости от категории автодороги, должны быть:

анкерного типа, металлические или железобетонные — на пересечениях с автодорогами I и II категории;

промежуточного или анкерного типа, металлические, железобетонные или деревянные на железобетонных приставках — на пересечениях с автодорогами, III и IV категории.

Сечение нулевой жилы СИП в пролете пересечения ВЛИ с автодорогами, в зависимости от категории автодороги должно быть не менее:

95 мм' — с автодорогами I и II категории;

50 мм² — с автодорогами III и IV категории.

Крепление СИП на опорах, ограничивающих пролет пересечения ВЛИ с автодорогами, в зависимости от автодороги, должно быть:

— анкерное — на пересечениях с автодорогами I и II категории;

— поддерживающее или анкерное — на пересечениях с автодорогами III и IV категории.

К пересечениям ВЛИ с автодорогами V категории предъявляются такие же требования, как к ВЛИ при их прохождении в населенной и в ненаселенной местности При пересечении ВЛИ до 1 кВ с автодорогами, расстояние по вертикали от СИП до поверхности проезжей части дорог при наибольшей стреле провеса проводов в нормальном режиме работы ВЛИ должно быть не менее приведенных в таблице 11.

При сближении ВЛИ с автомобильными дорогами расстояние от СИП ВЛИ до дорожных знаков и несущих их тросов должно быть не менее 0,5 м. Заземление тросов, несущих дорожные знаки, не требуется.

Таблица 11 — Наименьшее расстояние при пересечении и сближении ВЛИ до 1 кВ с автомобильными дорогами.

Ответвления от ВЛИ до 1 кВ к вводам в здания и сооружения.

Длина пролета ответвления от магистрали ВЛИ к каждому вводу в здание или сооружение определяется расчетом в зависимости от прочности опоры, на которой выполняется ответвление, габаритов подвески проводов ответвления на опоре и на вводе, количества и сечения жил СИП ответвления, а также климатических условий (гололёдно-ветровых нагрузок) района, в котором работает данная ВЛИ.

На железобетонных опорах ВЛИ до 1 кВ необходимо для предотвращения появления напряжения не симметрии токов нагрузки в фазах вводов в здания заземлять несущий трос (нулевой провод) на каждой опоре, соединяя трос с арматурой в верхней части стойки.

На ВЛИ до 1 кВ с деревянными опорами несущий трос (нулевой провод) СИП «АМКА» необходимо крепить на изоляторе типа НФ-18, ТФ-20, установленном на стене здания, сооружения или на трубостойке, так как в противном случае появление на нулевом проводе напряжения токов несимметрии нагрузок в сети может вызвать пожар или электротравмы людей и животных.

На ответвлениях к вводу, выполняемых изолированными проводами, скрученными в жгут без несущего провода, механические нагрузки и воздействия воспринимаются каждым проводом жгута.

СИП, проложенные по стенам зданий и сооружений, должны крепиться к крюкам и кронштейнам с помощью анкерных зажимов, а между зажимами — с помощью специальных элементов, устанавливаемых на расстоянии не более 6 м. между ними.

Расстояние в свету между СИП и стеной здания (сооружения) должно быть не менее 0,1 м.

Крепление СИП, проложенных по стенам зданий или сооружений, должны осуществляться с помощью специальных крепёжных элементов, устанавливаемых на расстоянии 0,7 м. между ними при горизонтальной прокладке и 1,0 м. при вертикальной прокладке. Расстояние в свету между СИП и стеной здания или сооружения должно быть не менее 0,06 м.

При натяжке или прокладке по стенам зданий или сооружений минимальные расстояние от СИП должно быть:

ѕ при горизонтальной прокладке над окном, входной дверью — 0,3 м;

ѕ под балконом, окном, карнизом — 0,5 м;

ѕ до земли — 2,5 м;

ѕ при вертикальной подвеске: до окон, входной двери — 0,5 м;

ѕ до балкона — 1,0 м.

Допомлнительно к изложенному выше следует руководствоваться требованияи, изложенными в ПУЭ [1, главы 2.4.94, 2.4.104, 2.4.105 и 2.4.106].

7. Характеристика сетей Калачинского РЭС

Калачинский район электрических сетей: подразделение Восточных электрических сетей филиала ОАО «МРСК Сибири" — «Омскэнерго» организован в 1976 году.

На сегодняшний день в состав РЭС входят:

Пять участков по эксплуатации распределительных сетей, ЭТЛ-10 и ОДГ.

Количество работающих, чел: 53.

Площадь обслуживания, тыс. кв. км: 2,815.

Объем обслуживания, у.е.: 5508,6.

В обслуживании и эксплуатации находятся:

Трансформаторные подстанции:

110/35/10 кВ — 2 шт.

35/10кВ 10 шт.

КТП-10/0,4кВ — 395 шт Воздушные линии:

ВЛ-10кВ 661,479 км.

ВЛ-0,4кВ 511,739 км.

Уличное освещение (отдельное) 12,1 км Кабельные линии:

КЛ-10 кВ 5,32 км КЛ-0,4 кВ 4,08 км В настоящее время в эксплуатации Калачинского РЭС находится 511,739 км.

ВЛ-0,4 кВ.

Протяженность ВЛИ-0,4 кВ, выполненных самонесущим изолированным проводом, составляет 26,879 км или 5,25%.

В удовлетворительном состоянии на 01.01.2012 находится 417,98 км ВЛ-0,4 кВ или 81,67%, из них 55,513км ВЛ 0,4 кВ расположены в г. Калачинске.

7.1 Состояние сетей заводского микрорайона г. Калачинска

В настоящее время существующие сети 0,4 кВ выполнены на деревянных стойках с деревянными, железобетонными и железными (рельс) приставками проводом марки А-16, А- 25, и проходят по улицам Заводская и проф. Площадка.

Питание осуществляется по двум ВЛ-0,4кВ от ведомственной ТП № 1 Механического завода.

Год постройки ВЛ — 0,4 кВ:

Фидер № 1- 1969 год.

Фидер № 2- 1971 год.

Потребители электроэнергии относятся к коммунально-бытовым.

Согласно перспективного плана развития города Калачинска на ближайшие 5 лет, прирост нагрузок коммунально-бытового назначения по ТП№ 64 ф-1 не планируется, на ф-2 возможно строительство жилых домов в малоэтажном исполнении.

Все потребители района относятся к III категории надежности.

Электроснабжение потребителей коммунально-бытового сектора осуществляется по воздушным линиям ВЛ-0,4 кВ, которые присоединены к ведомственной трансформаторной подстанции ТП 10/0,4 кВ № 1 расположенной на территории ОАО «Механический завод Калачинский». Мощность силового трансформатора — 630 кВА. Число отходящих линий от ТП№ 1 — 7 шт., из них:

— КЛ-0,4кВ (5шт.) используются для электроснабжения производственных цехов с повторно-кратковременной нагрузкой.

— ВЛ-0,4кВ (2шт.) для электроснабжения социально-бытовых объектов, когда-то принадлежащих Механическому заводу. К каждому жилому дому от ВЛ 0,4 кВ выполнено ответвление проводом А-16, до траверс зданий. Внутридомовые вводные кабели трех этажных домов выполнены АВВГ 3*25+1*25.

Для выполнения проекта необходимо произвести демонтаж существующих фидеров 1 и 2 от ТП 10/0,4 кВ № 1 ОАО «Механический завод Калачинский»; демонтировать существующие опоры (12 одностоечных деревянных опор, 6 двухстоечных деревянных опор); 2400 м (600×4) неизолированного провода. Смонтировать ВЛИ-0,4 самонесущим изолированным проводом СИП 2А на железобетонных опорах. (3 трёх стоечные опоры, 8 двух стоечных опор, 4 одностоечные опоры).

Питание потребителей осуществить от существующей подстанции 10/0,4кВ ТП№ 64, принадлежащей и находящейся на балансе Калачинского РЭС Восточных электрических сетей филиала ОАО"МРСК Сибири"-«Омскэнерго». Для возможности монтажа уличного освещения магистраль выполнить пяти проводным СИП. В РУ-0,4кВ ТП № 64 установить автоматические выключатели типа ВА57−35 ф-1 I _н =250А, ф-2 I _н =80А.

8. Расчет проекта реконструкции ВЛ 0,4 кВ от ТП № 64, ф1, ф2

8.1 Электротехнические решения

В качестве электрических расчетов необходимых для реконструкции проведено следующее:

— определены существующие и перспективные электрические нагрузки;

— выбрана оптимальная конфигурация электрической сети 0,4 кВ и схемы электроснабжения потребителей, обеспечивающей достаточную надежность;

— выбор сечения проводов ВЛ, обеспечивающую необходимую пропускную способность сети при требуемом качестве электроэнергии;

— проведена проверка принятого сечения по условиям нагрева и допустимые отклонения напряжения;

— проверка проводов на термическую стойкость от токов КЗ;

— проведен расчет потерь мощности в сети после ее реконструкции.

8.2 Строительные решения

Районные климатические условия:

— по гололеду II.

— по ветру II.

Среднегодовая продолжительность гроз от 40 до 60 часов.

Трасса проходит по населенной местности.

В проекте применен самонесущий изолированный провод из алюминиевого сплава с защитной изоляцией из сшитого полиэтилена СИП2А.

Для возможности монтажа уличного освещения магистраль выполнить пяти проводным СИП.

Проектом предусматривается применение линейной арматуры для проводов фирмы НИЛЕД.

Расстояние от изолированных проводов до зеленых насаждений должно быть не менее 0,5 метра (ПУЭ7 2.4.8).

Расстояние от вертикали от проводов ВЛИ до поверхности земли в населенной и ненаселенной местности до земли и проезжей части улиц должны быть не менее 5 м. (ПУЭ7 2.4.55.).

Расстояние от СИП и изолированных проводов до поверхности земли на ответвлениях к вводу должны быть не менее 2,5 м. (ПУЭ7 2.4.55.).

Расстояние по вертикали от проводов или подвесных кабелей ЛС и ЛПВ в пролете пересечения при наибольшей стреле провеса провода ВЛ должно быть: от СИП и изолированных проводов — не менее 1 м. (ПУЭ7 2.4.72.).

Расстояние по вертикали от проводов ВЛ до 1 кВ до проводов или подвесных кабелей ЛС или ЛПВ при пересечении на общей опоре должно быть: между СИП и ЛС или ЛПВ — не менее 0,5 м. (ПУЭ7 2.4.72.).

Снабжение объекта строительными материалами и изделиями предусматривается со склада цех «Восточный» ОАО «Омскэлектросетьремонт» автомобильным транспортом по городу Калачинску.

Проектируемая линия ВЛ-0,4кВ проходит в основном по существующей трассе ВЛ-0,4 кВ, за исключением питающей стороны от ТП № 64, принадлежащей и находящейся на балансе Калачинского РЭС Восточных электрических сетей филиала ОАО"МРСК Сибири"-«Омскэнерго».

8.3 Расчетные электрические нагрузки

В основу метода определения нагрузок при расчете электрических сетей сельскохозяйственного назначения положено суммирование расчетных нагрузок, на вводах потребителей или на шинах трансформаторной подстанции. Расчетную нагрузку групповых сетей освещения общедомовых помещений жилых зданий (лестничных клеток, вестибюлей, технических этажей и подполий, подвалов, чердаков, колясочных и т. д.), а также жилых помещений общежитий следует определять по светотехническому расчету с коэффициентом спроса, равным 1.

Расчетная нагрузка питающих линий, вводов и на шинах РУ-0,4 кВ ТП от электроприемников квартир (Р _КВ) определяется по формуле, кВт, Р _КВ = Р_КВ.УД * n, (1).

Q =Р_КВ * tg (2).

где Р_КВ.УД — удельная нагрузка электроприемников квартир, принимаемая по табл. 6.1. [12] в зависимости от числа n квартир присоединенных к линии (ТП), типа кухонных плит, кВт/квартиру, Qреактивная мощность группы потребителей.