CC BY
22
УДК 621.316.3
Е.А. Кузнецов, Е.А. Rinnelsov ВН. Горюнов, N. V. Gorytmav Е.В. Петрова, Е. V. Peti'ona
Омский государственный технический университет, г. Омск. Россия Omit State Technical University, Qimk. Rjiiwia
ОЦЕНКА ДОС ТОВЕРНОСТИ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ПРОГРАММНЫМ КОМПЛЕКС: ОМ ОМ1
ACCURACYEVALUATION OF TRANSMISSION LINE THERMAL CALCULATION WITH OM1 PROGRAMM
В статье приветен сравнительный анализ современных методов моделирования температуры токопро-всаяших жил при различных токах нагрузи: н климатических условиях. Исследования провелены для подтверждения достоверности результатов моделирования нагрева проводов воздушных линнй комплексом nporpaini Оы1.
The paper presents a comparative analysis of conductors temperature simulation mo deru methods at a different load currents and climatic conditions. Investigations were earned out to validate the results of oyerhead lines wires heating simulation with Oml program.
Ключевые слова: потери электроэнергии, воздушные .тяни э.^елтроиервдлчи, температура провода, уравнение теплового баланса, конвективное охлаждение, солнечный нагрев
Keywords: electrical iauci, oyerhead ii'nei, conductor temperature, heai balance equation, renvei-jive cooling, solar healing
По данным Росстзга [11] в настоящее время ориентировочные фактические (отчетные) потери электроэнергии по России оцениваются в размере около 11-13 % от отпуска в сеть, как видно из рис. 1. Согласно приложению 3 к «^Энергетической стратегии до 2030 года» [10]. потери электроэнергии должны быть на уровне не более S % от отпуска в сеть к 2020 году.
Значительная доля потерь энергии в электрических сетях приходится на нагрузочные потери в воздушных линиях электропередачи. Поэтому анализ потерь в воздушных линиях электроэнергетических систем, определение путей их уменьшения н повышение точности расчетов является актуальной задачей
Однако широко используемые в настоящее время в практике расчетов потерь методы не в полной мере учитывают все многообразие факторов, воздействующих на величину потерь. Одним из принимаемых допущений является в тон или иной степени пренебрежение влиянием температуры на изменение величины сопротивления проводов воздушных линий
294
электроэнергетических систем при вариации режимов н климатических факторов. Увеличивая точность расчета температуры провода, можно более точно определить причины, оказывающие влияние на температуру провода, а воздействуя на эти причины, изменять температуру провода, от которой зависят потерн электроэнергии н передаваемая по воздушным линиям мощность. Данный вопрос был рассмотрен в работах [2, 3, 5: 8, 9.13].
Год
Рис.1. Динаникя потерь электроэнергии в распределительных сетях в Росс на та 1990-2011 годы
Цель данной работы заключается в совершенствовании методов расчета потерь электрической энергии в воздушных линиях с учетом режимных и климатических факторов.
В работе исследуется достоверность результатов тепловых расчетов программного комплекса Ом1 в сравнении с зарубежными методами расчета IEEE и CIGRE. методом конечных элементов (МКЭ), результаты тепловых расчетов которых были представлены в статье [1]. В качестве отечественных методов расчета были использованы методы № 1 (У), являющиеся усовершенствовашшм методом №1 [4], и метод .Va 4 (СИП) [7]. разработанный на кафедре ЭсПП.
Численное моделирование было проведено для провода марки 429-ALl/56-S>Tl А. результаты которого представлены в таблицах 2 — б, а условия расчетов - нз таблицы 1 [1].
Условия численного эксперимента: - провод 429-AL1/56-ST1 А (диаметр d = 28,6■ 1С"! м. Rv, = 0,0674 Ом'м): токовая нагрузка от 600 до 970 А; температурный коэффициент электрического сопротивления сг 0,00403 град"1, степень черноты поверхности провода в =0,5: поправочный коэффициент на угол атаки ветра кх = 1: температура воздуха f, = 4Q C .
Наряду7 с величинами температуры провода в таблицах представлены значения отклонений температур, определяемые по формулам:
д^ргдыг -tnpi юо%, дtM = лгшэ =klW100o/0i (1)
?1гр,гк;кг: irrr 'лдмэ
где iTibCR£ - значение температуры провода, найденное по методу CIGRE: - значение
температуры провода, найденное по меггодуг IEEE: tmJ^B - значение температуры провода, найденное по методу МКЭ; tVJ - значение температуры провода, определяемое соответст-вующнм методом.
Таблица 1
Условия расчетов
Варианты расчетов 1 2 3 4 5
Ток. А 600 970 600 650 600
Скорость ветра. уЛг2 2 2 0,2 0,4 2
Солнечная ралнания. Ет\г 980 920 980 980 930
Высота вал уровнем моря: м 1600 1600 1600 1600 300
Таблица 2
В арнант расчета № 1
Метод Без учета солнечной ралиапни С учетом солнечной >Я 1ТГДЩПТ
( °С ■у». ^ ^сж-1'1
СЮКЕ - - - - 56.10 0 2,75 2,00 2,78
ШЕЕ - - - - 54.60 2,67 0,00 0,73 0,037
МКЭ - - - - 55.00 1.96 0,73 0.00 0,77
47,40 15,50 15,20 13.50 51.50 3.20 5,68 6.36 5,64
№4 50,20 10,50 а;об 8.73 55,70 0,71 2,02 1,27 2,05
Таблица 3
Вариант расчета №2
Метод Ее! учета солнечной радиации С учетом солнечной радиации
^ОМ:'* Д/,,%
СЮКЕ - - - - 75.00 0,00 3,73 2,74 4,69
ШЕЕ - - - - 72,30 3,60 ООО 0,96 0,92
МКЭ - - - - 73.00 2,67 097 0:00 1,90
ЗЫ{У} 60.00 20,00 17.00 17,80 64,30 14,30 11.10 11.90 10.2
№4 68.00 9,33 5,95 6.85 73.60 1.870 1,80 0,52 2,74
Таолща 4
Вариант расчета №3
Метол Без учета сопнечной радиации С учетом солнечной радиатш
Д^ % ( X ¿'на. 0/° Aíh%
СКЖЕ - - - - 78,80 0,00 0,77 1,50 1,82
ЕЕЕ - - - - 78,20 0,76 0,00 2,25 2,57
МКЭ - - - - 80,00 1,52 2,30 0:00 0,32
№100 68.60 12,90 12,30 14,30 83,50 5,96 6,78 4.38 4,04
№4 68.80 12,70 12,00 14,00 80.80 2,54 3,33 1,00 0.67
Таалща 5
В арнант расчета №4
Метод Беч учета солнечной ралиашш С учетом солнечной радиации
( , -с Пр1 Г ."С <Чз ЕРЕ- % АГ;, %
СЮКЕ - - - - 74,00 0.00 0,54 2,63 1.83
ШЕЕ - - - - 73.60 0,54 0,00 3,16 2,36
МКЭ - - - - 76.00 2,70 3^6 0,00 0.82
№100 63,70 13,90 13,50 16,20 74,50 0,68 1,22 1,97 1,17
№4 67,00 9,46 8,97 11,80 78.80 6,49 7,07 3,68 4:54
Таолица 6
В ариант расчета № J
Метод Eei уяета солнечной ралиапни С учетом солнечной )али£щнн
'„•с ^слжЛ At¡, %
CIGRE - - - - 55,70 0,00 4,50 3,15 3,57
IEEE - - - - 53,30 4,31 0.00 1,30 0,59
МКЭ - - - - 54,00 3,05 1.31 о.оо 0.41
№100 47,40 1490 11,10 12,20 51,50 7,54 3,3 s 4,63 4,24
№4 49.40 ИДО 7,32 S,52 54,40 2,33 2.06 0,74 1.15
Отклонение от среднего значения температуры f для каждого нз п вариантов расчета провода для i-ro метода определяется по формуле-:
At.J™'*** 100%, (2)
Вывода:
1. Результаты расчетов по всем методам с учетом солнечной радиации близки друг к другу7 и отличаются в среднем на 3%, что свидетельствует о возможности практического применения всех методов.
2. Результаты расчетов по методам № 1(У) и № 4 без учета солнечной радиации отличаются от результатов CIGRE. IEEE и МКЭ (с учетом солнечной радиации) в среднем на 12%.
3. Разница в результатах расчета с учетом и без учета солнечной радиации по методам № 1(У) и № 4 для скорости ветра у=2 м/с (табл. 3. 4 и 7) составляет порядка 4 - 5°С. При более низких скоростях (и = 02-0,4 м/с. табл. 5, 6) разница увеличивается н достигает 11 ,SaC (табл. б), 14,9°С (табл. 5). Интерес имеет и объяснение значительных отклонений температуры. найденных по методу № 1 (У) (табл. 4) от всех других методов.
Библиографический список
1. Numerical study of die thermal behaviour of bare overhead conductors in electrical power lines. F. Alvarez Gomez. J. M. Garcia De Maria, D. Garcia Puertas, A. Bairi. R. Granizo Aiiabe // World Scientific and Engineering Academy and Society, p 143 - 153, Spain 201L.
2. Алгоритм расчета потерь в изолированных проводах линий электропередачи с учетом температуры токопроводящих жил / ЕЛ. Петрова. В.Н. Горюнов. Н.В. Кириченко [и др.] // Россия молодая: передовые технологии - в промышленность - Омск : ОмГТУ, 2013. - №1. -С. 306-308.
3. Алгоритм расчета потерь в неизолированных проводах линии электропередачи с учетом температуры токопроводящих жил / Е.В. Петрова. В.Н. Горюнов, Н.В. Кириченко [н др.] // Россия молодая: передовые технологии - в промышленность - Омск : Qui ТУ, 2013. -№1. - С. 308-312.
4. Воротницкий В. Э. Оценка погрешностей расчета потерь электроэнергии в В Л из-за неучёта метеоусловий ! В.!Э. Воротницкий. О. В. Туркина // Электрические станции. - 2008. -№10-С 42-49
5. Гиршин С.С. Учет температуры элементов сети при выборе мероприятий по сниже-
нию потерь энергии на примере компенсации реактивной мощности / С. С. Гиршин П Омский
научный вестник. -2013. - № 1 (117). - С. 137-142.
6. Исследование достоверности расчетов температуры проводников воздушных лввш комплексом программ Ом1 / Е.В. Петрова, В.Н. Горюнов. С.С. Гнршин [и др.] // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2013. — № 1. - С. 291-296.
7. Математическая модель расчета потерь мощности в изолированных проводах с учетом температуры / С.С. Гнршин [и др.] И Омский научный вестник. - 2009. - № 3 (83). - С. 17Ö-179.
8. Петрова Е.В. Оценка достоверности результатов моделирования комплексом программ для расчета потерь в воздушных линиях электроэнергетических систем с учетом температуры токопроводящих жил / Е. В. Петрова. С. С. Гирпшн. Н. В. Кириченко И Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2011. - № 2. - С. 302—306.
9. Расчет погрешностей определения потерь электрической энергии в проводах повышенной пропускной способности из-за неучета атмосферных н режимных факторов / Е.В. Петрова. А.Я. Бнгун В.Н. Горюнов [и др.] ff Омский научный вестник. - 2013. - .Ys 2. - С. 191-197
10. Российская Федерация. Распоряжения. Об утверждении Энергетической стратегии России на период до 2030 года : распоряжение Правительства РФ от 13 ноября 2009 г. И Российская газета. -2009. - 15 ноября.
11. Федеральная служба государственной статистики: официальный сайт. URL: http: ''Ауту, gks.ni. (дата обращения: 01.00.2014)
12. Совершенствование методов расчета потерь электроэнергии в линиях электропередачи на основе математических моделей, учитывающих температуру проводов А. А. Бубенчиков, В. Н. Горюнов, Е. В. Петрова [и др.] : Ом. гос. техн. ун-т. - Омск, 2009. -19 с. -Деп. в ВИНИТИ 30.09 09. № 609-В2009
13. Учет температурной зависимости сопротивления неизолированного провода при выборе мероприятий по снижению потерь энергии на примере компенсации реактивной мощности / Е.В. Петрова. С.С. Гирпшн. В.Н. Горюнов [и др.] // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2013. - № 1 - С. 284-291.
