Проектирование линии электропередачи (номинальное сечение провода (алюминий/сталь) - 240/56,3 кв.мм, диаметр провода - 22,4 мм)

изоляторов и определение длины подвесной гирлянды.

1.Определение коэффициента запаса нагрузки для ветрового режима при гололёде:

Р – гарантируемая нагрузка на изолятор, кН

g₇ – результирующая удельная нагрузка от веса провода покрытого гололёдом и ветрового напора, даН/(м×мм²);

F – площадь сечения провода, мм²;

k – число проводов фазе;

l_вес – весовой пролёт,м ( l_вес=1,25× l), l – длина пролета, м;

G^н_из – вес гирлянды изоляторов, даН,

G^н_из= n_из ×q_из;

n_из – число изоляторов в гирлянде;

q_из – вес одного изолятора, даН;

Выбираем подвесной стеклянный изолятор по ГОСТ 6490-83 — ПС-70.

Строительная высота данного изолятора Н_из=127 мм;

механическая разрушающая сила Р=70 кН;

вес одного изолятора q_из =3,5 даН;

l_вес=1,25×220=275 м;

Примем n_из=10, тогда G^н_из=10×3,5=35 даН

2. Определение коэффициента запаса нагрузки без воздействия ветра и гололёда:

g₁ –  удельная нагрузка от собственного веса провода, даН/(м×мм²);

3.Определение длины подвесной гирлянды :

l=n_из×H_из+400;

n_из – число изоляторов в гирлянде;

Н_из –  строительная высота изолятора;

400 – длина монтажного инструмента;

l=10×127+400=1270+400=1670мм=1,67м;

3.2.Определение максимальной величины провеса провода:

f_i – величина провеса, м;

g_i - удельная нагрузка расчетного режима, даН/(м×мм²);

l – длина пролёта, м;

s_i - нормальное напряжение расчетного режима, даН/мм²;

Максимальное значение величины провеса: f_max=5м.

3.3. Определение высоты опоры:

h_тр = l + f_max + h₀ + h_г,м  [5]

h₀  - опускание центра тяжести провода от обрыва в соседнем пролете, м;

h_г – габаритная высота в зависимости от напряжения, м;

h_тр – высота нижней траверсы;

h₀ =0,02×l=0,02×220=4,4м    [5];

h_г =7м (при 220кВ).

h_тр = 1,67+5+4,4+7=18,1м;

h_{тр. действ.} ³ h_{тр.расчет.}

22,5 м ³ 18,1 м;

По каталогу [3] выбираем опору П220-2.

3.4.Определение вертикальных нормативных нагрузок:

1.От собственного веса опоры.

g – вес 1м² опоры, даН/м;

Для напряжения 220 кВ g=150 даН/м;

Н – высота опоры, м;

G₀^н=150×41=6150;

2. От собственного веса гирлянды изоляторов.

3.Нагрузка от веса провода без гололеда.

4. Нагрузка от веса гололеда.

5. Монтажная нагрузка.

напряжение,кВ	330	500
Gмн, даН	150	250

3.5 Определение вертикальных расчетных нагрузок:

1. От собственного веса опоры.

2.От собственного веса гирлянды изоляторов.

3. Нагрузка от веса провода без гололёда.

4. Нагрузка от веса гололёда.

5. Монтажная нагрузка.

3.6. Определение горизонтальных нормативных нагрузок:

1.Нагрузка от ветра для свободностоящей опоры.

q_в – нормативный скоростной напор, даН/м²;

S – площадь проекции опоры, м²;

К_п – коэффициент увеличения скоростного напора на высоте Н/2, где Н – высота опоры;

b - коэффициент, учитывающий динамическое воздействие ветрового напора;

q_в =v²/16;            [5]

q_в =35²/16=76,563  даН/м²;

 

Если представить проекцию опоры в виде треугольника, то площадь проекции

К_п на высоте 20,5м равен 1,25;

b=1,4;

2.Нормативная нагрузка от ветра на провода без гололеда.

3.Нормативная нагрузка от ветра на провод, покрытый гололедом.

3.7. Определение горизонтальных расчетных нагрузок.

1.От действия ветра на опору.

2. От ветра на провода без гололёда.

3. От ветра на провод, покрытый гололёдом.

3.8.Определение реаций в опорных башмаках:

1. Составление расчетной схемы (рис. 1)

Сосредоточенные силы от веса изоляторов, проводов, гололёда, монтажных приспособлений обозначаются:

Р^р – горизонтальная,

G^р – вертикальная;

Расчетные силы от веса опоры и нагрузки, проложеные на расстоянии Н/2:

Р_о^р – горизонтальная,

G_о^р – вертикальная;

Для дальнейших расчетов принимаем наиболее опасное сочетание нагрузок, т.е. с учетом гололёда.

2.Определение горизонтальных реакций.

Так как существует внутренняя статическая неопредилимость фермы, то на основании опыта принимаем:

Определение вертикальных реакций:

составляем уравнения:

Из уравнения равновесия моментов относительно точки В найдем V_А:

Из уравнения равновесия моментов относительно точки А найдем V_В:

Размеры: a₁, a₂, a₃, b₁, b₂, b₃, d₁, d₂,d₃,C₁ принимаем из каталога для опоры П 220-2;

a₁=b₁=4,2м;       d₁=22,5м;

a₂=b₂=6,4м;       d₂=29м;

a₃=b₃=3,5м;       d₃=35,5м;

С₁=5,3м;            H/2=20,5м;

V_A=(9957,329×20,5+2×649,503(22,5+29+35,5)-6765×(5,3/2)-2191,811×3×5,3)/(2×

×5,3)=24939,785даН;

V_B=(9957,329×20,5+2×649,503(22,5+29+35,5)+6765×(5,3/2)+

+2191,811×3×5,3)/(2×5,3)=34897,718даН;

Проверка:

 6×2191,811+6765=2×34897,718-2×24939,785

19915,866=19915,866;

Проверка подтвердила правильность расчета.

3.9.Определение расчетных усилий в раскосах опорной секции:

1.Составление расчетной схемы опорной секции:

С=(0,75...0,5)С₁, м;    [5]

h=(0,25...0,4)Н, м;      [5]

l₁£(0,8...1)м;                [5]

h=0,3×41=12,3м,

С=0,66×5,3=3,5м, построим в масштабе опорную секцию и определим l₁:

l₁ получилось равным 0,82м.

2. Определение расчетных усилий, действующих в точке А.

Вырезаем узел секции. Направление внутренних усилий в стержнях пока неизвестно, направляем их произвольно.

 

   SР_х=-Н_А+ N₁×cosa+ N₂×cosb=0,

SР_y=-V_А+ N₁×sina+ N₂×sinb=0;

Углы a и b измеряем транспортиром на опорной секции a=86° , b=70°;

3. Определение рачетных усилий, действующих в точке В.

Вырезаем угол секции В.

 

     SР_х=-Н_В+ N₃×cosb- N₄×cosa=0,

SР_y=V_B+ N₃×sinb+ N₄×sina=0;

Найденные усилия можно проверить путем построения силовых многоугольников для каждого из узлов.

Проверка путём построения силовых многоугольников.

Проверка путём построения силовых многоугольников подтвердила расчёты.

4. составление таблицы расчетных усилий.

наименование	усилие	Значение, даН
Наружные раскосы	N1	22680,577
	N4	-27951,956
Внутренние раскосы	N2	2462,995
	N3	-7463,985

Максимальная растягивающая нагрузка:

N_max⁽⁺⁾=22680,577 даН;

Максимальная сжимающая нагрузка:

N_max^(-)=-27951,956 даН;

3.10. Подбор сечения стержней опорной секции.

1. Расчет на сжатие с учётом продольного изгиба.

 Задаёмся гибкостью l₁=80, j ₁= 0,65для стали СТ 10Г2С1,

j - коэффициент уменьшения сжимающих напряжений;

l	110	85	55
j	0,4	0,6	0,08

Определяем величину минимального радиуса инерции:

r_min1=l₁/l₁=0,82×10²/80=1,03см.         [5]

Определяем по каталогу [6] номер уголка и соответствующую площадь сечения:

уголок № 5, F₁=2,96см².

Проверяем действующее напряжение:

[R] – расчетное сопротивление стали.

Так как перегрузка больше 5% уточняем сечение согласно каталогу [6]

r_min2=1,57см, F₂=12,3см², уголок №8.

2. Расчёт на сжатие с учётом ослабления сечения.

0,8 – коэффициент ослабления,связан с дырками под болты.

[s] = [R] = 2900даН/см²;

По каталогу [6] выбираем уголок №8.

3. Расчёт на напряжение с учётом ослабления сечения.

По каталогу [6]  выбираем уголок №7,5.

На основании приведенных расчётов принимаем максимальный размер уголка №8.

4. Подбор сечения стержня внутренней решетки опорной секции.

l₃ – максимальный размер внутренней решетки, l₃=2,1м.

Принимаем для внутреннего нерабочего стержня l₃ предельную гибкость - l_пр=200;

Определяем r_min= l₃/l_пр=2,1×10²/200=1,1см,

r_min – минимальный радиус инерции.

В соответствии с данными по r_min покаталогу [6] подбираем уголок №5,6.

4. Расчёт конструирование узлов опорной секции.

4.1. Характеристика узлов опорной секции.

 

1 – центральный  узел (выполняется в болтовом варианте);

2 – верхние опорные  узлы     (выполняются в болтовом варианте);

3 – нижние опорные узлы (выполняются сварными);

4.2. Расчёт цетрального узла опорной секции.

В центральном узле опорной секции появляются внутренние уравновешивающиеся силы: R_л, R_п.

 

	N3

 

1. Определение уравновешивающие силы можно определить аналитически и графически. Аналитически по теореме косинусов:

Графическое определение уравновешивающей силы R:

2. Расчёт болтового соединения на срез.

[t] =500даН/см² – касательное напряжение на срез;

d_бол  – диаметр болта,

d_бол =24мм =2,4см.

3. Определение количества болтов из условия на смятие.

d_min – минимальная толщина фасонки;

d_min = 10мм =1см;

[s]_см – нормальное напряжение на смятие;

[s]_см =1200даН/см²;

С учётом расчета на срез и смятие принимаем 4 болта для центрального узла опорной секции.

4. Расчет сварного соединения для нижнего опорного узла.

a^п – коэффициент, учитывающий распределение усилий на сварные швы;