Определение физико-механических характеристик провода.Определение погонных (единичных) и приведенных удельных нагрузок на элементы воздушных линий электропередач

расстояние между нижними точками провеса провода и троса;

[f_ПР] - допустимая стрела провеса провода;

[f_ТР] - допустимая стрела провеса троса.

[f_ПР] = h₁-l-Г-Dh =19-1,3-6-0,2=11,5 м.

3.2. Средняя высота подвеса провода .

Для опор башенного типа средняя высота подвеса проводов:

 м

Высота приведенного центра тяжести провода:

h_ПР=h_СР- ²/₃[f_ПР]=19,7 - 7,6 = 12,1 м.

4. Определение погонных (единичных) и приведенных удельных нагрузок на элементы воздушных линий электропередач

Исходные данные:

Сталеалюминевый провод АС185/43 для воздушных линий 110 кВ, ветровой район - III, район по гололеду - I.

Провод АС 185/43: общее сечение 185мм²; диаметр 19,6 мм., масса одного километра 846  кг.

Внешние нагрузки на ЛЭП можно разделить на следующие виды:

1.  Собственный вес - вертикальная нагрузка.

2.  Ветровая нагрузка - горизонтальная

3.  Гололедная нагрузка - вертикальная

4.  Комбинация перечисленных нагрузок

Погонная (единичная) нагрузка - нагрузка на 1 метр длины.

Обозначение: P_i : []

Удельная нагрузка - единичная нагрузка, приведенная на 1 мм²  сечения.

Обозначение: g_i : []

, где S - площадь фактического сечения провода.

4.1. Нагрузка от собственного веса

P₁ : g₁

Рис. 4.1. Сила веса

Провод: =  = 0,846 .

.

4.2. Единичная нагрузка от веса гололеда

                                                                                               C_мах

d

P₂

Рис. 4.2. Вес гололеда

P₂=0.9pC_max(d+C_max)*10^-3

d - диаметр провода

С_мах - максимальная толщина стенки гололеда.

Нормативная толщина стенки гололеда (в мм) для высоты 10 м. над поверхностью моря.

Таблица 4.1.

C_max=5;

.

4.3. Результирующая весовая нагрузка провода  с гололедом

Р₁

Р₂

Р₃

Рис. 4.3. Провод с гололедом

5,2*10^-3 

4.4. Ветровая нагрузка провод без гололеда

Р₄

Рис. 4.4. Ветровая нагрузка

Где: q - скоростной напор ветра

Ветровая нагрузка , V - скорость ветра

Нормативные скоростные напоры и скорости ветра для высоты до 15 м. над землей

Таблица 4.2.

Для III ветрового района: q = 50

V = 29 

F - площадь метрового сечения метрового отрезка провода  в мм²

Рис. 4.5. Продольное сечение 1 метра провода без гололеда

F = d*10^-3 м²

F ^ПР = 19,6*10^-3 м²

j - угол между направлением ветра и проводом (тросом)

j=90 ⁰ => sinj = 1

C_X - аэродинамический коэффициент (коэффициент любого сопротивления), зависит от скорости ветра, плотности воздуха, формы, протяженности и шероховатости обдуваемой поверхности. Согласно ПУЭ Сх = 1,1 - для проводов и тросов более 20 мм., для проводов и тросов диаметром менее 20 мм. Сх = 1,2, а также для проводов и тросов любого диаметра, покрытых гололедом.

a(q) - коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра.

Таблица 4.3. Значение a(q)

К_Н - коэффициент, учитывающий увеличение скоростного напора ветра по высоте (зависит от высоты приведенного центра тяжести провода)

Таблица 4.4. Зависимость К_Н от h_ЦТ^прив

Kh=1;

Промежуточные значения определяются методами линейной интерполяции.

K_{L -} коэффициент, зависящий от длины габаритного пролета.

Таблица 4.4. Зависимость К_L от l_габ

K_L =1;

4.5. Зависимость нагрузки на провод  с гололедом

C_max

d

Рис. 4.6. Продольное сечение 1 метра провода с гололеда

q₅ = 0.25q = 12,5

где q - нормативный скоростной напор ветра.

a₅ = a(0,25q) = 1; C_x* = 1,2;

F_пр* = (d+2 C_max)*10^-3 = (19,6 + 2*5) =29,6*10^-3

P₅^пр = a₅K_LK_HC_X*0.25q*F_пр = 1*1*1,2*12,5*29,6*10^-3 = 0,444

4.6. Результирующая нагрузка на провод при отсутствии гололеда

Рис. 4.7. Нагрузка без гололеда

Р₆== 1,264

5,54*10^-3 

4.7. Результирующая нагрузка на провод при ветре и гололеде

    Р₅

Р₃                  Р7

Рис. 4.8. Результирующая нагрузка

Р₇ == 1,272

5,57*10^-3 

Таблица 4.6. Единичные и удельные нагрузки на провод.

Вывод: наибольшей нагрузкой на провод и трос является нагрузка P₇, g₇ , то есть при ветре и гололеде.

5. Вычисление критических пролетов. Выбор исходного режима для расчета провода

5.1. Уравнение состояния провода - зависимость напряжения в проводе от изменения нагрузки и температуры

Параметры:

g_I s_I  t_I – исходный режим

g_II s_II  t_II – состояние и климатический режим в котором находится провод.

l - расстояние между опорами,

Е - модуль упругости.

a-температурный коэффициент расширения.

5.2. Определение критических пролетов

Определение 1: Критическим пролетом называется пролет (L), вычисленный из уравнения состояния провода при заданных исходных и конечных параметрах.

( g_I s_I  t_I  g_II s_II  t_II)

Определение 2: Первым критическим пролетом называется пролет такой длины, при котором напряжение проводе в режиме среднегодовой температуры равно допускаемому напряжению в том же режиме (s_II=[s_tэ]), а в режиме наименьшей, температуры равно допускаемому напряжению при наименьшей температуре.

[s_I]= [s_tmin]

Определение 3: Вторым критическим пролетом называется пролет такой длины, при котором напряжение в проводе в режиме максимальных нагрузок и низких температур равно своим допускаемым напряжениям в этих режимах.

[s_II]=[s_max]   s_I=[s_{t min}]

Определение 4: Третьим критическим пролетом называется пролет такой длины, при которой напряжение в проводе в режиме максимальной нагрузки и среднегодовой температуры равно своим допустимым напряжениям.

[s_II]=[s_tэ]   s_I=[s_max]

5.3. Выбор исходного режима по соотношению критических пролетов.

Таблица 5.1.

Вывод: выполняется условие L _1кр > L _2кр > L _3кр, следовательно, L _2кр -  расчетный пролет

[s_tmin]; [s_max]; [s_tэ] - исходные напряжения.

6. Расчет на прочность и жесткость провода АС 185/43.

6.1. Определение напряжений и стрел провеса для расчетных режимов.

g_исх, s_исх, t_исх выбираем из таблицы 6.1. => [s_исх]=[s_max]=14,9

g_исх=g_max=g7=0,00557;   t_исх=t_Г=-5⁰C.

Рассчитаем по уравнению состояние провода s_i затем по формуле  найдем стрелы провеса провода.

Таблица 6.1. Расчетные режимы провода

Расчет режимов:

;    

I.                                                                

si  =14.9                                           

=6,57м     II.          si  =  13,86

=11,3м

III.          si  = 8,05 

=12,09м

IV.          si  = 11,68

=5,56м

V.          si  = 8,42 

=7,66м

VI.          si  = 7,63 

=8,51м

VII.          si  = 4,35 

=14,95м

Результаты расчетов сведем в таблицу

     Таблица 6.2. Напряжения и стрелы провеса в расчетных режимах

Выводы:

1.  Для всех режимов условия прочности провода выполняются.

2.  Условия жесткости не выполняются во всех режимах.

6.2. Определение критической температуры.

Критической температурой называется такая температура, при которой стрела провеса провода под действием собственного веса равна стреле провеса при наличие гололеда.

 =24,96⁰C

t max=+40⁰C;

7. Расстановка опор по профилю трассы.

7.1. построение разбивочного шаблона.

Разбивочный шаблон представляет собой 3 квадратичные параболы. С его помощью производится расстановка опор по профилю трассы.

                                                         Рис. 7.1. Параболы

1 - кривая провисания, строится по уравнению 

где К_ш - масштабный коэффициент шаблона;

где f_max = 14,95

максимальная стрела провеса провода, l_ш = l_габ = 375 метров