Навигация

 

 Меню раздела

Краткая характеристика развития электрических сетей и систем
Цели и задачи проектирования
Исходные положения проектирования электрических сетей и систем
Краткая характеристика задачи проектирования
Определение потребления электроэнергии
Прогнозирование режимов электропотребления
Средневзвешенный за сутки коэффициент мощности
Выбор источников энергии
Планирование баланса реактивных мощностей в электрической системе
Вопросы организации управления электрическими системами
Построение схем электрических сетей
Краткие сведения о конструктивном исполнении электрической сети
Выбор номинального напряжения электрической сети
Схемы понижающих подстанций
Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции
Указания по выбору вариантов электроснабжения
Баланс реактивной мощности
Общие замечания о технико-экономическом анализе
Капиталовложения и их оценка
Определение потерь мощности и энергии
Годовые эксплуатационные расходы
Приведенные затраты
Учет надежности при проектировании электрических систем и сетей
Показатели надежности и их нормирование
Выбор рационального резерва мощности в электрической системе
Определение ущерба от перерывов электроснабжения
Технико-экономический расчет
Выбор конструкции и сечения проводов электрической сети
Определение капитальных затрат на сооружение сети
Определение годовых эксплуатационных расходов электрической сети
Определение приведенных затрат электрической сети
Краткие сведения о составлении смет
Технико-экономические показатели рекомендуемого варианта
Схема замещения и параметры сети
Приведение нагрузок к высшему напряжению и составление расчетной схемы
Определение потоков мощности в сети
Расчет напряжений
Выбор ответвлений трансформаторов
Регулирование напряжения при помощи трансформаторов с РПН
Регулирование напряжения с помощью автотрансформаторов
Регулирование напряжения при помощи перераспределения потоков
Определение мощности компенсирующих устройств
Выбор ответвлений трансформаторов
Выбор дополнительных средств регулирования напряжения
Оформление результатов электрических расчетов
Расчет потокораспределения мощностей и напряжения
Уравнения узловых напряжений
Обращенная форма уравнений узловых напряжений
Определение коэффициентов уравнений узловых напряжений
Решение уравнений узловых напряжений методом итерации
Метод коэффициентов распределения
Расчет методом контурных уравнений
Расчет методом преобразования сети
Метод обобщенных контурных уравнений
Общая характеристика матричных методов расчета
Выполнение расчетов электрических режимов на ЭВМ
Проектирование средств повышения экономичности
Основные мероприятия по увеличению пропускной способности
Естественное и экономичное распределение мощностей в замкнутых сетях
Выбор параметров трансформаторов с продольно-поперечным регулированием
Применение продольной компенсации в замкнутых сетях
Общий подход к компенсации реактивной мощности в электрической системе
Компенсация реактивных нагрузок в распределительных сетях
Компенсация реактивных нагрузок в питающих сложно замкнутых электрических сетях
Учет особенностей протяженных электропередач при проэктировании
Оптимальное соотношение капиталовложений
Учет емкостных токов линий электропередачи
Выбор основных параметров линии электропередачи
Проектирование механической части воздушных линий
Изыскания трасс воздушных линий
Выбор материала и типа опор
Определение удельных нагрузок
Определение критических пролетов
Систематический расчет проводов и тросов
Выбор и расчет грозозащитного троса
Расчет проводов и тросов в аварийных режимах
Расстановка опор по профилю трассы
Расчет переходов через инженерные сооружения
Расчет монтажных стрел провеса
Защита проводов и тросов от вибрации
Элементы проектирования криогенных систем электропередач
Задачи проектирования
Конструктивное исполнение криогенных линий электропередачи
Определение технико-экономических характеристик криогенных линий
Собственный расход мощности и энергии в криогенных линиях
Расчет и оптимизация конструктивных параметров криогенных линий
Обеспечение надежности работы криогенных линий
Пропускная способность криогенных электропередач
Электрические схемы криогенных электропередач
Определение параметров рефрижераторных станций криогенных линий
Технико-экономические показатели криогенных линий электропередачи
Определение условий совместной экономичной работы
Потери энергии в проводниках при глубоком охлаждении


Конструктивное исполнение криогенных линий электропередачи

Основным элементом криогенной линии, оказывающим решающее влияние на возможности передачи заданной мощности, является криогенный кабель. В настоящее время разработано много конструкций сверхпроводящих и криорезистивных кабелей переменного и постоянного тока. Конструкция кабеля в основном зависит от выбранной конструкции токопроводящей системы, вида электро и теплоизоляции.
Сверхпроводники позволяют иметь очень высокие рабочие плотности тока (несколько тысяч А/мм2). Поэтому их сечение может быть малым. Для обеспечения механической прочности токопроводящей системы сверхпроводник сочленяют со специальной подложкой из нормального металла высокой проводимости. Эта подложка одновременно выполняет очень важную роль стабилизатора сверхпроводника в аварийных режимах, при которых сверхпроводник переходит в нормальное состояние и ток вытесняется в подложку. Варианты конструкций сверхпроводников приведены на рис. 11.1.
Для электрической изоляции в криогенных кабелях могут применяться: твердые диэлектрики (тефлон, полиэтилен, лавсан), сжиженные газы и вакуумные полости. Твердые диэлектрики должны обладать достаточной механической прочностью и
эластичностью, температурные коэффициенты линейного расширения диэлектриков и материалов токопроводов должны быть соизмеримы. В качестве сжиженных газов используются хладагенты, предназначенные для охлаждения токопроводов кабеля. На электрическую прочность хладагентов большое влияние оказывает чистота жидкости. Вакуумные полости целесообразно использовать одновременно для электро- и теплоизоляции. Электрическая прочность вакуума в значительной степени зависит от материала электродов и чистоты их обработки. Наиболее слабым местом в вакуумной изоляции являются опоры из твердого диэлектрика, предназначенные для обеспечения заданных расстояний между элементами кабеля. Достоинство вакуумной изоляции заключается в дешевом производстве, недостаток — в ее относительной ненадежности.
В целях поддержания низких температур в зоне расположения токопроводов применяют специальную теплоизоляцию. Для криогенных кабелей пригодны следующие виды теплоизоляции: высоковакуумная (10~4—10~® мм рт. ст.), порошково-вакуумная, многослойно-вакуумная (суперизоляция). Свойства и методы расчета различных видов теплоизоляции подробно описаны в специальной литературе по криогенной технике.
Для трехфазных сверхпроводящих кабелей переменного тока известны следующие принципиальные конструкции токопроводящей системы: бифилярная, полностью коаксиальная, пофазно коаксиальная.
Бифилярная конструкция характерна тем, что каждая фаза расщеплена на ряд проводников. Проводники каждой группы располагаются в углах равностороннего треугольника. Такая конструкция позволяет создать гибкую токопроводящую систему. Один из основных недостатков бифилярной конструкции заключается в том, что каждый проводник должен иметь изоляцию на линейное напряжение.
Полностью коаксиальная конструкция предполагает соосное расположение всех фаз, которые выполняются в виде цилиндрических труб, причем одна из фаз для обеспечения сдвига токов на 120° состоит из пары соосных труб, а каждая из двух других фаз содержит по одной трубе. Цилиндрическое исполнение фаз позволяет использовать их для прокачки хладагента. Такая конструкция отличается малыми геометрическими размерами, однако она имеет ряд существенных недостатков: неполная компенсация электромагнитного поля внутри кабеля при несимметричных нагрузках фаз, появление больших электродинамических усилий и др.
В пофазно коаксиальной конструкции каждая фаза выполнена в виде двух соосных труб. Такое расположение проводников фазы приводит к тому, что при противоположном направлении .токов в них электромагнитное поле расположено только между проводниками коаксиала. Возможны также варианты этой конструкции с общим экраном на все фазы.
В настоящее время «при проектировании сверхпроводящих электропередач большее предпочтение отдают пофазно коаксиальной конструкции. Поэтому в дальнейшем, если нельзя применить общий подход, задачи проектирования рассматриваются применительно к пофазно коаксиальной конструкции.
Во всех рассмотренных конструкциях криогенная оболочка с токопроводящей системой помещается в теплоизоляционную оболочку. В сверхпроводящих кабелях с рабочей температурой до 20 К токопроводов охлаждаемых основным хладагентом 2, в теплоизоляционной оболочке экономически Целесообразно оказывается применение промежуточного температурного экрана 5, который охлаждается промежуточным хладагентом (например, жидким азотом). В качестве теплоизоляции между основной криогенной оболочкой 3 и температурным экраном 5 обычно используют вакуум 4> а теплоизоляция температурного экрана осуществляется с помощью суперизоляции 6. Для фиксации отдельных оболочек друг относительно друга применяются опорные элементы 7.
Аналогичную конструкцию имеют и однофазные сверхпроводящие кабели переменного тока. Разница заключается лишь в том, что в криогенную оболочку вместо трех фаз помещают одну фазу.
В криорезистивных кабелях промежуточный температурный внешней среды только одним слоем теплоизоляции. Токопроводящая система может выполняться с пофазным экранированием либо с общим электрическим экраном.