Расчет на механическую прочность сталеалюминиевого провода сечением в расчетном пролете воздушной линии электропередачи

Министерство ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО образования

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Студент:   БЛАГОДАРОВ ВИТАЛИЙ ЛЕОНИДОВИЧ

Шифр:       81-1116

Курс:         6

Факультет:           энергетический

Специальность:   (1004) электроснабжение промышленных предприятий

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2001

Задание на контрольную работу.

Выполнить расчет на механическую прочность сталеалюминиевого провода сечением F в расчетном пролете L_p  воздушной линии электропередачи для района с заданными климатическими условиями:

• максимальная толщина стенки гололеда – C_max;
• максимальный скоростной напор ветра – Q_max;
• максимальная t_max, минимальная t_min и среднегодовая t_ср температуры.

Проверить допустимое ПУЭ расстояние от проводов линии до земли и наземных сооружений.

Данные:

tmax = 25°C	Lp = 200м	Qmax = 50 даН/м.мм2
tmin = –25°C	fд = 5м	F = 95 мм2
tср = 0°C	Cmax = 10мм	d = 14мм

Допустимое напряжение при среднегодовой температуре	8.7	Sд tср, даН/мм2
Допустимое напряжение при минимальной температуре	11.6	Sд tmin, даН/мм2
Допустимое напряжение при максимальной нагрузке	11.6	Sд pmax, даН/мм2
Температурный коэффициент линейного удлинения	19.2.10-6	a, 1/°C
Модуль упругости материала провода	8.25.103	E, даН/мм2
Температура гололедообразования	-5	tгол, °С
Температура при максимальном напоре ветра	-5	tветр, °С

Решение:

Расчет удельных нагрузок.

При выполнении механического расчета провода воспользуемся удельными нагрузками, т.е. нагрузками, приведенными к единице длины 1м и к единице сечения 1мм² провода. Поэтому размерность удельной нагрузки есть даН/м^.мм².

1. Удельная нагрузка р₁ от собственной массы провода – 3.5^.10^-3 даН/м^.мм² ;
2. Удельная нагрузка от массы гололеда исходя из цилиндрической формы гололедных отложений:

 даН/м^.мм²

3. Удельная нагрузка от собственной массы провода, покрытого гололедом:

 даН/м^.мм²

4. Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу при отсутствии гололеда:

 даН/м^.мм²

5. Удельная нагрузка от давления ветра на провод, покрытый гололедом:

 даН/м^.мм²

6. Удельная нагрузка от ветра и массы провода без гололеда:

 даН/м^.мм²

7. Удельная нагрузка от ветра и веса провода, покрытого гололедом:

 даН/м^.мм²

Расчет критических пролетов и выбор исходного режима.

Механическое напряжение в проводе меняется в зависимости от температуры и удельной нагрузки. Общая зависимость между напряжениями в проводе в пролете L при изменении удельной нагрузки и температуры выражается уравнением состояния провода, имеющим следующий вид:

Согласно ПУЭ, механические напряжения в проводе ограничены допустимыми значениями для трех режимов:

в режиме максимальной нагрузки	Sд pmax	11.6
в режиме минимальной температуры	Sд tmin	11.6
в режиме среднегодовой температуры	Sд tср	8.7

Определение исходного режима сводится к вычислению трех критических пролетов L_k1, L_k2 и L_k3 и сравнению этих пролетов с расчетным L_р.

L_k1 – мнимый;    L_р > L_k3;    исходный режим–максимальной нагрузки.

p_max=p₇=12.64^.10^-3 ;       параметры исходного режима: -5°С, p_max, S_{д pmax}.

Расчет механических напряжений S в проводе в режимах минимальной температуры, среднегодовой температуры и максимальной нагрузки.

Расчет механических напряжений в проводе ведем по уравнению состояния провода. В это уравнение подставляем параметры исходного режима и температуру t и удельную нагрузку p рассчитываемого режима. В результате математических преобразований получаем неполное кубическое уравнение:

 

А                                     В

Это уравнение решаем методом касательных, в качестве первого приближения S₁ принимаем величину допустимого напряжения S₁=S_д рассчитываемого режима.

Следующее значение искомого напряжения S_i+1 находим по итерационному выражению:

Здесь, для решения уравнения целесообразно применить программу, написанную на VB:

Private Sub Command_Click()

Dim s(1000)