метеостанции фиксируются значения при максимальной скорости ветра, интенсивном гололедообразовании, грозе, определяется среднегодовая температура, которая равна:
;
;
;
При проектировании воздушной линии особое место уделяется расчету проводов на механическую прочность.
Расчет опор и других элементов воздушной линии, таких как изоляторов и арматуры, как правило не производиться.
Для ВЛ-110 кВ выбираем унифицированные железобетонные опоры
ПБ-110-6.
При расчете проводов на механическую прочность определяют механическое напряжение в проводах и тросах воздушной линии при различных сочетаниях климатических условий и сопоставление этих напряжений с допустимыми значениями.
Основные факторы влияющие на механическое напряжение в проводах являются:
- температура окружающего воздуха;
- гололедные нагрузки;
- ветровые нагрузки.
При изменении температуры воздуха меняется внутреннее механическое напряжение в проводе за счет изменения длины провода в пролете. Гололед и ветер влияют на механическое напряжение в проводе за счет внешнего механического воздействия.
В инженерных расчетах для сталеалюминиевых проводов сечением
q = 120 мм² используются следующие эквивалентные приведенные к данному проводу параметры:
- модуль упругости Е = 8,9• 103 даН/ мм²;
- температурное удлинение a = 18,3•10-6 1/град ;
- механическое напряжение s.
ПУЭ устанавливают допустимые механические напряжения в проводе для трех следующих режимов:
- режима низшей температуры [s min,t] = 13,0 даН/мм²;
- режима среднегодовой температуры [sср.t] =8.7даН/мм²;
- режима наибольшей внешней нагрузки [sp,max].
Основной задачей механического расчета провода являются определение таких условий его монтажа, чтобы в процессе эксплуатации линии механические напряжения в проводе в режимах низшей температуры s min,t, среднегодовой температуры
sср.t и наиболее внешней нагрузки sp,max не превышали допустимых значений.
Условия проверки провода на механическую прочность имеют следующий вид:
s min,t ≤ [s min,t] ; sср.t ≤ [sср.t] ; sp,max ≤ [sp,max].
Кроме указанных трех режимов ПУЭ устанавливают и другие расчетные режимы, которые рассмотрены ниже.
5.1. Удельные нагрузки на провод
При механическом расчете проводов ВЛ 110 кВ и сечением
q = 70 мм² при длине пролета Iпрол. целесообразно пользоваться удельными механическими нагрузками на провод, то есть нагрузками приведенными к 1м длины пролета и 1 мм² сечения провода, где Iпрол. 0,9 •Iг =0,9 • 135 =121,5м ;
Iг = 135м – габаритный пролет.
Удельная нагрузка на провод от собственного веса провода определяется через вес 1 км. провода и его сечение, как
даН/м · мм².
Удельная нагрузка от веса гололеда на проводе, исходя из цилиндрической формы гололедных отложений, составляет:
Р2 = p •qо •С max (q + C max ) / q, где qо = 0,9•103 даН/м3 = 0,9•10-3 даН/м•мм² - плотность льда;
Сmax = 10мм – максимальная толщина стенки гололеда ;
d = 15,2мм – диаметр провода.
Тогда получим:
Р2 = 
даН/м•мм².
Суммарная удельная нагрузка Р3 от веса провода и гололеда определяется суммированием нагрузок Р1 и Р2, поскольку обе эти нагрузки имеют одинаковое вертикальное направление.
Таким образом,
Р3 = Р1 + Р2 = 4,1•10-3 + 5,9•10-3 = 10 · 10-3 даН/м•мм².
Ветровая нагрузка действует на провод в горизонтальном направлении.
При расчете удельной нагрузки от воздействия ветра, учитываем максимальный скоростной напор ветра:
Qmax = 55 даН/м · мм².
Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу, при отсутствии гололеда составляет:
даН/м•мм².
Удельная нагрузка от давления ветра при наличии на проводе гололеда составляет:
даН/м•мм², где qвет.=0,25• Qmax – при расчете удельной нагрузки Р5
считается невозможным одновременное воздействие на провод и максимального напора ветра и максимального гололеда, поэтому принимаем напор ветра qвет.=0,25• Qmax.
Удельная нагрузка от ветра и веса провода без учета гололеда с учётом, что ветровая и весовая нагрузки направлены соответственно горизонтально и вертикально, составляет:
даН/м•мм².
Удельная нагрузка Pmax выбирается из двух расчетных нагрузок P6 и P7, а так как
даН/м•мм².
и 
даН/м•мм² > P6 = 8,1 даН/м•мм², то в расчетах принимаем:
Pmax = даН/м•мм².
5.2. Уравнение состояния провода и определение
исходного режима
Для режима «i» и режима «j» характеризующихся удельными нагрузками Рi и Рj и температурами ti и tj, связь между механическими напряжениями в проводе si и sj в этих режимах выражается уравнением состояния провода.
Это уравнение имеет следующий вид:
si + α•Е•ti – Р2i •I2•Е / 24· s2i = sj + α•Е•tj – Р2j •I2•Е / 24 ·s2j, где α – температурный коэффициент линейного удлинения материала провода 1/0С.
Для расчета механической прочности провода выберем метод определения режима. Исходный режим – режим наибольшей внешней нагрузки с параметрами
Рmax = 10,8•10-3 даН/м•мм² и tг = -5оС. Подставив параметры исходного режима в левую часть уравнения состояния провода, вычислим значение:
С = [sр.max] + sj + α•Е•tr – Р2мах•I2•Е / 24 [sр.max]2 =
=13.0+18,3•10-6•8,9•103•(-5)-(10,8•10-3)2•1202•8,9•103/24•13,02
=8,52 даН/м · мм².
В правую часть уравнения подставим параметры режима низшей температуры Р1 и tmin. Уравнение сведется к неполному кубическому уравнению вида:
s3t.min + A•s2t.min + B = 0, где А = α•Е•tmin – C ;
В = Р2i•I2г•Е / 24 , таким образом:
А = 18,3•10-6•8,9•103•(-20) – 8,25 = - 11,78 ;
В = (4,1•10-3)2•1202•8,9•103/24 = + 89,8 ;
s3t.min – 11,78•s2t.min – 89,8 = 0;
st.min=13,0-(13,03+89,8+13,02•(-11,78)/(3•13,0 3+2•(-11,78)•13,0)=
= 1,5 даН/м · мм².
Решение кубического уравнения выполняем методом касательных.
В качестве начального приближения принимаем допустимое напряжение, то есть sо = [s].
При выполнении условия si+j - si £ 0,1 расчет следует прекратить, поскольку требуемая точность достигнута.
st.min = 1,5 ≤ 13,0 – условия выполняются, расчет прекращаем.
Далее, в правую часть уравнения подставляем параметры режима среднегодовой температуры Р1 и tср:
s3t,ср + Аs2t,ср + В = 0, где А = - 7,7;
В = - 89.8 ;
st.ср = 3,9 даН/м · мм² < 8,7 даН/м · мм² – условия выполняются, исходный режим выбран верно.
5.3. Расчет монтажных стрел провеса
Основной задачей механического расчета провода является определение таких условий его монтажа, чтобы в процессе эксплуатации линии механические напряжения в проводе в режимах низшей температуры, среднегодовой температуры и наибольшей внешней нагрузки не превышали допустимых значений.
Монтаж провода осуществляется при отсутствии гололеда, сильного ветра, но при любой температуре.
Следовательно, монтажный режим характеризуется удельной нагрузкой Р1 и температурой монтажа tм.
Температура монтажа может изменяться в пределах:
tм.min < tм < tм.max, где tм.max – высшая температура, установленная на основе метеорологических наблюдений и округленная с точностью до 5оС.
Выбираем:
tм.1 = -20оС;
tм.2 = 0оС;
tм.3 = +10оС;
tм.4 = +20оС;
tм.5 = +40оС;
tм.6 = +70оС.
При этом шаг изменения температуры применяем
Dtм. = 10оС.
Для решения сравнения состояния провода воспользуемся параметрами исходного режима [σисх.], Рисх., tисх..
Сводим уравнение к неполному кубическому:
s3м+ A•s2м + B = 0, где А = -11,78 ;
В = -89,8 ;
sм = 1,5.
Так же выполняем расчет sм для всех температур монтажа.
По полученным расчетным данным строится монтажный график sм=f(tм) для сечения провода q = 120 мм² и длины пролета
I = 120м.
Пользоваться зависимостью sм=f(tм) при монтаже провода неудобно, поэтому от механического напряжения в проводе переходят к его стреле провеса, которая вычисляется по выражению:
¦n1 = Р1•I2г / 8•sм1 = 4,1•10-3•1202 / 8•1,5 = 4,9м.
Расчет сводим в табл. №
Таблица №
|
tм,оС |
-20 |
-10 |
0,0 |
+10 |
+20 |
+40 |
+70 |
|
sм |
7,9 |
6,8 |
5,8 |
5 |
4,4 |
3,5 |
2,7 |
|
¦м |
0,9 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
2 |
2,6 |
Следовательно, при монтаже провода его стрелу провеса следует устанавливать в соответствии с зависимостью sм=f(tм).
Следует отметить, что зависимость имеет линейный характер, представленный на рис.
Рис. Монтажный график провода.
5.4. Проверка габарита воздушных линий
ПУЭ [ ] устанавливают наименьшее допустимое расстояние от низшей точки провисания провода до земли или подъемных
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.