e.einitabar
27th April 2011, 01:49 PM
پروژه طراحی خطوط انتقال
استادراهنما : آقای مهندس محمدی
گردآورنده : سجاد نجفی ,احسان عینی تبار
زمستان 88
فهرست :
مشخصات هادي انتخابي.................................... ...............................3
محاسبه حداكثر توان عبوري از خط.............................................. .......3
محاسبه افت ولتاژ........................................ ...................................4
محاسبه جريان اتصال كوتاه قابل تحمل هادي ..........................................4
محاسبه جريان مجاز هادي باتوجه به ظرفيت حرارتي آن ............................5
پارامتر های کرونا .................................................. .....................6
محاسبات ايزولاسيون .................................................. ....................8
مشخصات هادي انتخابي :
سيم هادي انتخاب شده براي پروژه سيم "ACSR LYNX" بوده و مشخصات اين سيم بشرح ذيل مي‌باشد.
قطر خارجي (ميليمتر) :................................................. ............ 53.19
سطح مقطع (ميليمتر مربع) :................................................. ...... 2.226
نسبت آلومينيوم به فولاد :................................................. .......... 7.30
وزن واحد طول (كيلوگرم بر متر) :............................................... 842.0
مقاومت DC درºC20 (اهم بر كيلومتر) :...................................... 1576.0
حد گسيختگي (كيلوگرم) :................................................. .......... 8137
مدول الاستيك اوليه (كيلوگرم به ميليمتر مربع) :............................... 6320
مدول الاستيك نهايي (كيلوگرم بر ميليمتر مربع) :.............................. 8137
ضريب انبساط طولي (بر درجه سانتيگراد) : ................................... 0000178.0
دماي معادل پيري (درجه سانتيگراد) : ........................................... 15
محاسبه حداكثر توان عبوري از خط:
جریان عبوری از هادی لینکس 549 آمپر میباشد پس داریم :
ضریب توان را برابر 0.85 در نظر می گیریم پس :
Ф = 31.788
پس در خط دو مداره توان عبوری از خط برابر است با :
P=2*48.45=97 MW
محاسبه افت ولتاژ:
كه در آن VS ولتاژ ابتدا و VRولتاژ انتهاي خط (ولتاژ فاز به زمين) ، I جريان عبوري ، Z امپدانس خط دومداره مي‌باشد.
برای طول 22 کیلو متر داریم :
امپدانس کل برابر است با :
افت ولتاژ برابر است با :
ZI=5.6087*549=3.0791 Kv
محاسبه جريان اتصال كوتاه قابل تحمل هادي :
حداكثر جريان اتصال كوتاه قابل تحمل سيم هادي LYNX طبق رابطه ذيل محاسبه مي‌گردد :
جريان اتصال كوتاه قابل تحمل سيم هادي (آمپر)................. .Isc
ضريب ثابت كه براي سيم ACSR كه معادل 85 مي‌باشد.... ..K
سطح مقطع هادي (ميليمتر مربع) ................................. ...A
زمان رفع خطا كه بستگي به سيستم حفاظتي پست دارد (ثانيه) …t
با در نظر گرفتن t=0.3 ثانيه خواهيم داشت :
محاسبه جريان مجاز هادي باتوجه به ظرفيت حرارتي آن :
الف ) حرارت دفع شده از طریق تشعع :
Wr=36.8×E
E :ضریب تشعع که برابر 0.5 است .
Wr=36.8×0.5
Tc=80+273=353K
To=40+273=313K
ب ) حرارت دفع شده از طریق جابجایی :
Wc=
Tav=333
A=d
R=0.1581
V=60=600
d=19.53mm
Wc=
حداکثر جریان مجاز با توجه به حرارت :
I=
پارامتر های کرونا :
ولتاژ بحرانی شروع کرونا از رابطه زیر به دست می آید :
VCr: ولتاژ بحراني شروع كرونا (كيلوولت)
m: ضريبي است متناسب با سطح هادي و براي هاديهاي رشته‌اي برابر 0.85 است.
: ضريب چگالي هوا
P: فشار هوا برحسب سانتيمتر جيوه كه 68.4 مي‌باشد.
t: درجه حرارت محيط سانتيگراد كه 40 در نظر گرفته شده است.
تلفات كرونا:
در سطح ولتاژ 63 كيلوولت تلفات مجاز كرونا كمتر از0.03 مي‌باشد. تلفات كرونا با استفاده از فرمول تجربي پترسون (Peterson) بدست مي‌آيد :
f: فركانس (هرتز)
VPh : ولتاژ فاز(كيلوولت)
r: شعاع هادي (سانتيمتر) که 0.74 سانتی متر در نظر گرفته شدن است .
GMD: فاصله هندسي متوسط فازها (سانتيمتر) که 4 متر در نظر گرفته شده است .
F: ضريب ثابت كه به نسبت VPh/VCr بستگي دارد:
VCr: ولتاژ بحراني شروع كرونا (كيلوولت)
m: ضريبي است متناسب با سطح هادي و براي هاديهاي رشته‌اي برابر 0.85 است.
: ضريب چگالي هوا
P: فشار هوا برحسب سانتيمتر جيوه كه 68.4 مي‌باشد.
t: درجه حرارت محيط سانتيگراد كه 40 در نظر گرفته شده است.
محاسبات ايزولاسيون :
محاسبات ايزولاسيون براي تعيين سطح ايزولاسيون بصورت فاصله هوائي و تعداد مقره در شرايط مختلف كار سيستم انتقال و اضافه ولتاژهاي غيرعادي داخلي يا خارجي در سيستم ايجاد مي‌شود، انجام مي‌گيرد.
بطوركلي اضافه ولتاژهاي ايجادشده در سيستم‌هاي قدرت را مي‌توان به سه گروه زير تقسيم نمود:
1- اضافه ولتاژهاي موقتي(Temporary – Over Voltage) كه فركانس آنها مساوي يا نزديك به فركانس شبكه بوده و در هنگام كاهش بار زياد ناگهاني، خطاي انتقال زمين و غيره رخ مي‌دهد.
2- اضافه ولتاژ ناشي از سوئيچينگ(Switching – Over Voltage) كه در هنگام كليدزني در شبكه رخ مي‌دهد.
3- اضافه ولتاژ ناشي از برخورد صاعقه به خط(Lightning – Over Voltage) به گونه‌‌اي است كه پس از اصابت صاعقه به خط، در نقطه اصابت، در عرض چند ميكروثانيه ولتاژ به چند صد يا چند هزار كيلوولت مي‌رسد.
الف ) محاسبه اضافه ولتاژ صاعقه :
يكي از پارامترهاي تعيين كننده در طراحي سطح ايزولاسيون در برابر صاعقه آمار تعداد روزهاي رعد و برق در سال (IKL=ISOKERAUNIC LEVEL) مي‌باشد.
IKL = 18 Days/Year
تعداد قطعي ناشي از اصابت صاعقه:
Line Performance = 2 Outages / 100Km/Year
اگر ارتفاع استاندارد برج 5.26 متر باشد تعداد كل صاعقه بر روي خط در سال از رابطه زير بدست مي‌آيد:
m: تعداد اصابت صاعقه در هر 100 كيلومتر در سال
h:ارتفاع متوسط برج (متر)
IKL: تعداد روزهاي رعد و برق در سال
با فرض اينكه 50% تعداد صاعقه‌هائي كه به خط برخورد مي‌كند به برج اصابت كرده و باعث عبور جريان از برج و متعاقباً موجب قطعي خط گردد خواهيم داشت :
درصد احتمال جرقه از رابطه زیر محاسبه می شود:
:F تعداد قطعي‌هاي ناشي از اصابت صاعقه در هر 100 كيلومتر در سال
با مراجعه به منحني مقدار جريان صاعقه بدست مي‌آيد:
ولتاژ ايجاد شده (V50%) در دو سر زنجيره مقره در اثر جريان بدست آمده از رابطه زير قابل محاسبه مي‌باشد :
V50% :ولتاژ% 50 جرقه (KV)
K : ضريب تصحيح شكل موج استاندارد (31.1)
C : ضريب كوپلينگ بين هادي و سيم محافظ (3.0)
K : ضريب تصحيح جهت توزيع پتانسيل نوك برج به پتانسيل كراس آرم(9.0)
a : ضريب تصحيح ارتفاع (1.1)
Z t : امپدانس موجي برج(30W).
Em : ولتاژ نهایی شبكه (72.5 كيلوولت)
H : ارتفاع از سطح دريا (متوسط 1400 متر)
فاصله لازم بين برقگيرهاي زنجيره :
با در نظر گرفتن فاصله هوايي استاندارد 146 ميلي متر تعداد مقره ها برابر خواهد بود:
پس تعداد مقره های مورد نیاز 5 عدد می باشد .
ب ) محاسبه اضافه ولتاژ كليدزني :
حداكثر مقدار ولتاژ كليدزني (KV)................................. Em
ولتاژنهایی شبكه (KV) ............................................. Vm
اضافه ولتاژ كليدزني ................................................. K1
ضريب اضافه ولتاژ .................................................. K2
با اعمال ضرائب تصحيح براي شرايط آب و هوائي خاص منطقه به شرح زير مقدار CFO در شرايط واقعي بدست خواهد آمد.
- افزايش مقدار CFO به ميزان 4% براي تاثير رطوبت
- تغييرات چگالي نسبي هوا در گرمترين ساعات روز به ميزان 3% ايزولاسيون را كاهش مي‌دهد.
- اثر ارتفاع و چگالي نسبي (RAD, Relative Air Density)
- با فرض s=5% داريم :
RAD : چگالي نسبي هوا
H : ارتفاع از سطح دريا (كيلومتر )
S : فاصله هوايي (متر)
با اعمال روش سعي و خطا يعني با فرض S و بدست آوردن CFO,n و مقدار جديد S بدست مي‌آيد كه با تكرار آن فاصله هوايي مجاز حاصل مي‌گردد :
n = 1.042856
CFO = 310 KV
S = 643 mm
با در نظر گرفتن فاصله هوايي استاندارد 146 ميلي متر تعداد مقره ها برابر خواهد بود:
(5 مقره)
كه در آن S فاصله هوايي و h ارتفاع مقره است.
ج ) بررسي آلودگي مقره :
بطور كلي چهار نوع آلودگي مقره كلاسه بندي شده است كه عبارتند از :
1- بدون آلودگی ← فاصله خزشی مورد نیاز (2-2.5 Cm/Kv)
2- سبک ← فاصله خزشی مورد نیاز (3-3.5 Cm/Kv)
3- سنگین ← فاصله خزشی مورد نیاز (4-4.5 Cm/Kv)
4- فوق سنگین ← فاصله خزشی مورد نیاز (6 Cm/Kv)
جهت طراحي رده آلودگي منطقه از رده سنگین ( 40mm/kv ) در محاسبات منظور گرديده است.
VL-L=63 Kv → Vm=72.5 kv → Vph= 72.5/1.73=41.85 Kv
41.85*40=1674 mmفاصله خزشی
با در نظر گرفتن فاصله هوايي استاندارد 146 ميلي متر تعداد مقره ها برابر خواهد بود:
(6 مقره)
استادراهنما : آقای مهندس محمدی
گردآورنده : سجاد نجفی ,احسان عینی تبار
زمستان 88
فهرست :
مشخصات هادي انتخابي.................................... ...............................3
محاسبه حداكثر توان عبوري از خط.............................................. .......3
محاسبه افت ولتاژ........................................ ...................................4
محاسبه جريان اتصال كوتاه قابل تحمل هادي ..........................................4
محاسبه جريان مجاز هادي باتوجه به ظرفيت حرارتي آن ............................5
پارامتر های کرونا .................................................. .....................6
محاسبات ايزولاسيون .................................................. ....................8
مشخصات هادي انتخابي :
سيم هادي انتخاب شده براي پروژه سيم "ACSR LYNX" بوده و مشخصات اين سيم بشرح ذيل مي‌باشد.
قطر خارجي (ميليمتر) :................................................. ............ 53.19
سطح مقطع (ميليمتر مربع) :................................................. ...... 2.226
نسبت آلومينيوم به فولاد :................................................. .......... 7.30
وزن واحد طول (كيلوگرم بر متر) :............................................... 842.0
مقاومت DC درºC20 (اهم بر كيلومتر) :...................................... 1576.0
حد گسيختگي (كيلوگرم) :................................................. .......... 8137
مدول الاستيك اوليه (كيلوگرم به ميليمتر مربع) :............................... 6320
مدول الاستيك نهايي (كيلوگرم بر ميليمتر مربع) :.............................. 8137
ضريب انبساط طولي (بر درجه سانتيگراد) : ................................... 0000178.0
دماي معادل پيري (درجه سانتيگراد) : ........................................... 15
محاسبه حداكثر توان عبوري از خط:
جریان عبوری از هادی لینکس 549 آمپر میباشد پس داریم :
ضریب توان را برابر 0.85 در نظر می گیریم پس :
Ф = 31.788
پس در خط دو مداره توان عبوری از خط برابر است با :
P=2*48.45=97 MW
محاسبه افت ولتاژ:
كه در آن VS ولتاژ ابتدا و VRولتاژ انتهاي خط (ولتاژ فاز به زمين) ، I جريان عبوري ، Z امپدانس خط دومداره مي‌باشد.
برای طول 22 کیلو متر داریم :
امپدانس کل برابر است با :
افت ولتاژ برابر است با :
ZI=5.6087*549=3.0791 Kv
محاسبه جريان اتصال كوتاه قابل تحمل هادي :
حداكثر جريان اتصال كوتاه قابل تحمل سيم هادي LYNX طبق رابطه ذيل محاسبه مي‌گردد :
جريان اتصال كوتاه قابل تحمل سيم هادي (آمپر)................. .Isc
ضريب ثابت كه براي سيم ACSR كه معادل 85 مي‌باشد.... ..K
سطح مقطع هادي (ميليمتر مربع) ................................. ...A
زمان رفع خطا كه بستگي به سيستم حفاظتي پست دارد (ثانيه) …t
با در نظر گرفتن t=0.3 ثانيه خواهيم داشت :
محاسبه جريان مجاز هادي باتوجه به ظرفيت حرارتي آن :
الف ) حرارت دفع شده از طریق تشعع :
Wr=36.8×E
E :ضریب تشعع که برابر 0.5 است .
Wr=36.8×0.5
Tc=80+273=353K
To=40+273=313K
ب ) حرارت دفع شده از طریق جابجایی :
Wc=
Tav=333
A=d
R=0.1581
V=60=600
d=19.53mm
Wc=
حداکثر جریان مجاز با توجه به حرارت :
I=
پارامتر های کرونا :
ولتاژ بحرانی شروع کرونا از رابطه زیر به دست می آید :
VCr: ولتاژ بحراني شروع كرونا (كيلوولت)
m: ضريبي است متناسب با سطح هادي و براي هاديهاي رشته‌اي برابر 0.85 است.
: ضريب چگالي هوا
P: فشار هوا برحسب سانتيمتر جيوه كه 68.4 مي‌باشد.
t: درجه حرارت محيط سانتيگراد كه 40 در نظر گرفته شده است.
تلفات كرونا:
در سطح ولتاژ 63 كيلوولت تلفات مجاز كرونا كمتر از0.03 مي‌باشد. تلفات كرونا با استفاده از فرمول تجربي پترسون (Peterson) بدست مي‌آيد :
f: فركانس (هرتز)
VPh : ولتاژ فاز(كيلوولت)
r: شعاع هادي (سانتيمتر) که 0.74 سانتی متر در نظر گرفته شدن است .
GMD: فاصله هندسي متوسط فازها (سانتيمتر) که 4 متر در نظر گرفته شده است .
F: ضريب ثابت كه به نسبت VPh/VCr بستگي دارد:
VCr: ولتاژ بحراني شروع كرونا (كيلوولت)
m: ضريبي است متناسب با سطح هادي و براي هاديهاي رشته‌اي برابر 0.85 است.
: ضريب چگالي هوا
P: فشار هوا برحسب سانتيمتر جيوه كه 68.4 مي‌باشد.
t: درجه حرارت محيط سانتيگراد كه 40 در نظر گرفته شده است.
محاسبات ايزولاسيون :
محاسبات ايزولاسيون براي تعيين سطح ايزولاسيون بصورت فاصله هوائي و تعداد مقره در شرايط مختلف كار سيستم انتقال و اضافه ولتاژهاي غيرعادي داخلي يا خارجي در سيستم ايجاد مي‌شود، انجام مي‌گيرد.
بطوركلي اضافه ولتاژهاي ايجادشده در سيستم‌هاي قدرت را مي‌توان به سه گروه زير تقسيم نمود:
1- اضافه ولتاژهاي موقتي(Temporary – Over Voltage) كه فركانس آنها مساوي يا نزديك به فركانس شبكه بوده و در هنگام كاهش بار زياد ناگهاني، خطاي انتقال زمين و غيره رخ مي‌دهد.
2- اضافه ولتاژ ناشي از سوئيچينگ(Switching – Over Voltage) كه در هنگام كليدزني در شبكه رخ مي‌دهد.
3- اضافه ولتاژ ناشي از برخورد صاعقه به خط(Lightning – Over Voltage) به گونه‌‌اي است كه پس از اصابت صاعقه به خط، در نقطه اصابت، در عرض چند ميكروثانيه ولتاژ به چند صد يا چند هزار كيلوولت مي‌رسد.
الف ) محاسبه اضافه ولتاژ صاعقه :
يكي از پارامترهاي تعيين كننده در طراحي سطح ايزولاسيون در برابر صاعقه آمار تعداد روزهاي رعد و برق در سال (IKL=ISOKERAUNIC LEVEL) مي‌باشد.
IKL = 18 Days/Year
تعداد قطعي ناشي از اصابت صاعقه:
Line Performance = 2 Outages / 100Km/Year
اگر ارتفاع استاندارد برج 5.26 متر باشد تعداد كل صاعقه بر روي خط در سال از رابطه زير بدست مي‌آيد:
m: تعداد اصابت صاعقه در هر 100 كيلومتر در سال
h:ارتفاع متوسط برج (متر)
IKL: تعداد روزهاي رعد و برق در سال
با فرض اينكه 50% تعداد صاعقه‌هائي كه به خط برخورد مي‌كند به برج اصابت كرده و باعث عبور جريان از برج و متعاقباً موجب قطعي خط گردد خواهيم داشت :
درصد احتمال جرقه از رابطه زیر محاسبه می شود:
:F تعداد قطعي‌هاي ناشي از اصابت صاعقه در هر 100 كيلومتر در سال
با مراجعه به منحني مقدار جريان صاعقه بدست مي‌آيد:
ولتاژ ايجاد شده (V50%) در دو سر زنجيره مقره در اثر جريان بدست آمده از رابطه زير قابل محاسبه مي‌باشد :
V50% :ولتاژ% 50 جرقه (KV)
K : ضريب تصحيح شكل موج استاندارد (31.1)
C : ضريب كوپلينگ بين هادي و سيم محافظ (3.0)
K : ضريب تصحيح جهت توزيع پتانسيل نوك برج به پتانسيل كراس آرم(9.0)
a : ضريب تصحيح ارتفاع (1.1)
Z t : امپدانس موجي برج(30W).
Em : ولتاژ نهایی شبكه (72.5 كيلوولت)
H : ارتفاع از سطح دريا (متوسط 1400 متر)
فاصله لازم بين برقگيرهاي زنجيره :
با در نظر گرفتن فاصله هوايي استاندارد 146 ميلي متر تعداد مقره ها برابر خواهد بود:
پس تعداد مقره های مورد نیاز 5 عدد می باشد .
ب ) محاسبه اضافه ولتاژ كليدزني :
حداكثر مقدار ولتاژ كليدزني (KV)................................. Em
ولتاژنهایی شبكه (KV) ............................................. Vm
اضافه ولتاژ كليدزني ................................................. K1
ضريب اضافه ولتاژ .................................................. K2
با اعمال ضرائب تصحيح براي شرايط آب و هوائي خاص منطقه به شرح زير مقدار CFO در شرايط واقعي بدست خواهد آمد.
- افزايش مقدار CFO به ميزان 4% براي تاثير رطوبت
- تغييرات چگالي نسبي هوا در گرمترين ساعات روز به ميزان 3% ايزولاسيون را كاهش مي‌دهد.
- اثر ارتفاع و چگالي نسبي (RAD, Relative Air Density)
- با فرض s=5% داريم :
RAD : چگالي نسبي هوا
H : ارتفاع از سطح دريا (كيلومتر )
S : فاصله هوايي (متر)
با اعمال روش سعي و خطا يعني با فرض S و بدست آوردن CFO,n و مقدار جديد S بدست مي‌آيد كه با تكرار آن فاصله هوايي مجاز حاصل مي‌گردد :
n = 1.042856
CFO = 310 KV
S = 643 mm
با در نظر گرفتن فاصله هوايي استاندارد 146 ميلي متر تعداد مقره ها برابر خواهد بود:
(5 مقره)
كه در آن S فاصله هوايي و h ارتفاع مقره است.
ج ) بررسي آلودگي مقره :
بطور كلي چهار نوع آلودگي مقره كلاسه بندي شده است كه عبارتند از :
1- بدون آلودگی ← فاصله خزشی مورد نیاز (2-2.5 Cm/Kv)
2- سبک ← فاصله خزشی مورد نیاز (3-3.5 Cm/Kv)
3- سنگین ← فاصله خزشی مورد نیاز (4-4.5 Cm/Kv)
4- فوق سنگین ← فاصله خزشی مورد نیاز (6 Cm/Kv)
جهت طراحي رده آلودگي منطقه از رده سنگین ( 40mm/kv ) در محاسبات منظور گرديده است.
VL-L=63 Kv → Vm=72.5 kv → Vph= 72.5/1.73=41.85 Kv
41.85*40=1674 mmفاصله خزشی
با در نظر گرفتن فاصله هوايي استاندارد 146 ميلي متر تعداد مقره ها برابر خواهد بود:
(6 مقره)