Механический расчет ЛЭП напряжением 35 кВ

Таблица 6.

Примечание: Длина поддерживающей гирлянды изоляторов

л=для 35кв. - 0,8 м.

Рисунок 3. Опора П35-1

3. Определение высоты приведенного тяжести и троса

3.1 Определение наибольших стрел провеса провода и троса

Согласно ПУЭ наименьшее допускаемое расстояние от проводов до земли в ненаселённой местности, доступной для транспорта и сельскохозяйственных машин для напряжения до 35кВ составляет 6 м = Г-габарит. Расчёт грозозащитного троса производится из условия соблюдения расстояний между проводами и тросом в середине пролёта. Наименьшее расстояние по вершинам между тросом и проводом в середине пролёта (Zт) при температуре 15^0С без ветра требуемое ПУЭ составляет:

l = 240м Z_т(240) = 4,6м

Рисунок 4. Схема подвески проводов и троса на опорах

H-высота опоры; л-длинна гирлянды изоляторов; Г- габарит; ?h=0,2-0,3м. - поправка на неровность почвы; Zт - расстояние между нижними точками провеса провода и троса; - допустимая стрела провеса провода,-допустимая стрела провеса троса.

=h₁-л-Г-?h=15-0,8-6-0,3=7,9м,

=H-Г-?h_троса-?h_трав-Z_т=20-6-4-3-4,6=2,4м.

В дальнейших расчетах необходимо выполнение неравенств:

и

3.2 Средняя высота подвеса провода и троса.

Для одноцепных опор башенного типа средняя высота подвеса проводов:

Высота приведённого центра тяжести провода:

Высота приведённого центра тяжести троса:

4. Определение погонных и удельных нагрузок на элементы ВЛ

Исходные данные: сталеалюминевый провод АС 120/19 для воздушных линии 35кв., ветровой район III, район по гололеду III, марка грозозащитного троса ТК - 8,1.

Провод АС 120/19: общее сечение 136,8мм² , диаметр 15,2мм , масса одного километра 471кг.

Трос ТК - 8,1: общее сечение 38,46мм² , диаметр 8,1 , масса одного километра 330кг.

Внешние нагрузки на ЛЭП можно разделить на следующие виды:

Собственный вес - вертикальная нагрузка

Ветровая нагрузка - горизонтальная

Гололедная нагрузка - вертикальная

Комбинация перечисленных нагрузок

Погонная (единичная ) нагрузка - нагрузка на 1м. длинны.

Обозначается Pi:[дан/м]

Удельная нагрузка - единичная нагрузка приведенная на 1мм² сечения.

Обозначается i:[дан/м·мм²]

,

где S - площадь фактического сечения провода или троса.

4.1 Нагрузки от собственного веса

Рисунок 5. Погонная нагрузка от веса провода

Провод

Трос

4.2 Погонная нагрузка от веса гололеда

Рисунок 6. Поперечное сечение трубки льда

Вес ледяной трубки длиной 1 м с внутренним диаметром d диаметр провода (троса) и толщиной стенки C_max определяется:

P_2пр=0,9рС_max(d+C_max) · 10^-3 дан/м

P_2пр=0,9·3,14·15·(15,2+15) · 10^-3 =1,28 дан/м

P_2тр=0,9рС_max(d+C_max) · 10^-3 дан/м

P_2тр=0,9·3,14·15·(8,1+15) · 10^-3 =0,98 дан/м

Нормативная толщина стенки гололеда (в мм) для высоты 10м от поверхности земли

Таблица 7

4.3 Результирующая весовая нагрузка провода и троса с гололедом

Рисунок 7. Провод с гололедом

Погонный вес провода с гололедом:

Погонный вес троса с гололедом:

4.4 Ветровая нагрузка на провод (трос) без гололеда

Рисунок 8. Ветровая нагрузка

где: q - скоростной напор ветра (q = V²/16)

V - скорость ветра

Нормативные скоростные напоры q, дан/м², и приближенные скорости ветра v, м/с, для высоты до 15 м над поверхностью земли

Таблица 8

Для III ветрового района : q = 50 дан/м²;

V= 29м/с;

F - площадь метрового сечения метрового отрезка провода ( троса) в мм²

Рисунок 9. Продольное сечение 1 метра провода без гололеда

F = d · 10^-3 м² ; d - диаметр провода в мм;

F_пр = 15,2 ·10^-3м²;

F_тр = 8,1 ·10^-3м²;

ц - угол между направлением ветра и проводом ( тросом )

ц= 90⁰ ; sinц = 1;

C_Х - аэродинамический коэффициент ( коэффициент лобового сопротивления) зависит от скорости ветра , плотности воздуха , формы протяжённости и шероховатости обдуваемой поверхности. Согласно ПУЭ С_Х = 1,1 для проводов и тросов диаметром более 20мм.; для проводов и тросов диаметром менее 20мм С_Х =1,2, а также для проводов и тросов любого диаметра, покрытых гололёдом.

б(q) - коэффициент учитывающий неравномерность скоростного напора ветра.

Таблица 9. Значение б(q)

K_H - коэффициент учитывающий увеличение скоростного напора ветра по высоте (зависит от высоты приведённого центра тяжести провода и троса)

Таблица 10. Зависимость K_H от h_цт^прив

Промежуточные значения определяются методами линейной интерполяции.

K_L- коэффициент зависящий от длинны габаритного пролёта.

Таблица 11. Зависимость K_L от l_габ

4.5 Ветровая нагрузка на провод (трос) с гололедом

Рисунок 10. Продольное сечение 1 метра провода с гололедом

q₅ = 0.25q = 0,25·50=12,5 дан/м где q - нормативный скоростной напор ветра.

₅ = (0,25q) = 1; C_x* = 1,2;

F_пр* = (d+2 C_max)*10^-3

F_пр* = (15,2+2·15)·10^-3 =45,2·10^-3

P₅^пр = ₅K_LK_HC_X*0.25qF_пр*

P₅^пр = 1·1·1·1,2·0.25·12,5·45,2·10^-3 = 0,169 дан/м

F_тр* = (d+2 C_max)*10^-3

F_тр* = (8,1+2·15)·10^-3 =38,1·10^-3

P₅^тр = ₅K_LK_HC_X*0.25qF_тр*

P₅^тр = 1·1·1,17·1,2·0.25·12,5·38,1·10^-3 = 0,167 дан/м

4.6. Результирующая нагрузка на провод (трос) при отсутствии гололеда

Рисунок 11. Нагрузка без гололеда

4.7 Результирующая нагрузка на провод (трос) при ветре и гололеде

Рисунок 12. Результирующая нагрузка

Таблица 12. Единичные и удельные нагрузки на провод

Вывод: наибольшей нагрузкой на провод и трос является нагрузка P₇, ₇, то есть при ветре и гололеде.

5. Вычисление критических пролетов. Выбор исходного режима

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

Параметры:

_{I I} t_I - исходный режим

_{II II} t_II - состояние и климатический режим в котором находится провод.

l - расстояние между опорами,

Е - модуль упругости.

-температурный коэффициент расширения.

5.2 Определение критических пролетов

Определение: критическим пролётом, называется пролёт (L) вычисленный из уравнения состояния провода при заданных исходных и конечных параметрах

Определение 1.

Первым критическим пролётом называется пролёт такой длинны, при котором напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры равно допускаемому напряжению в том же режиме (у = [у_tэ],t = t_э), а в режиме наименьшей температуры равно допускаемому напряжению при наименьшей температуре (у₀ = [у_tmin] = [у_max],t₀ = t_min).

Для АС 120 и выше при

[у_г] = [у_tmin] = [у_max] = 0,45у_в; [у_tэ] = 0,3у_в

Определение 2: Вторым критическим пролётом называется пролёт такой длинны, при котором напряжение в проводе в режиме максимальных нагрузок и низких температур равно своим допускаемым напряжениям в этих режимах.

у_II = [у_max], t = t_г; г = г_max; у₀ = [у_max]; t₀ = t_min; г₀ = г₁

Определение 3: Третьим критическим пролётом называется пролёт называется пролёт такой длинны при которой напряжение в проводе в режиме максимальной нагрузки и среднегодовой температуры равно своим допустимым напряжениям:

у_II = [у_max], у_I = [у_tэ]

5.3 Выбор исходного режима по соотношению критических пролетов

Таблица 13

Вывод: выполняется условие L _1кр> L _2кр> L _3кр, следовательно-расчётный пролёт ;- исходные напряжения.

6. Расчет на прочность и жесткость провода АС 120/19

6.1. Определение напряжений и стрел провеса для расчетных режимов

_исх, _исх, t_исх выбираем из таблицы 14

=> [_исх]=[_max]=13

_исх=_max=7=0,0129; t_исх= t_Г = -5⁰C.

Рассчитаем по уравнению состояние провода _i затем по формуле

найдем стрелы провеса провода.

Таблица 14

Расчет режимов

Режим I:

является исходным ₁=[_max]=13 дан/мм²

Режим II:

Режим III:

Режим IV:

Режим V:

Режим VI:

Режим VII:

Результаты расчётов сведём в таблицу

Таблица 15. Напряжения и стрелы провеса провода в расчётных режимах

Выводы:

1) Для всех режимов условие прочности провода выполняются.

2) Условия жесткости 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.

t_max = + 35⁰C;

Т.к. t_max <, то наибольшая стрела провеса будет при гололеде.

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.

Рисунок 13. Параболы

I - кривая провисания, строится по уравнению

где: К_ш - масштабный коэффициент шаблона

где: = 7,9 м

- максимальная стрела провеса провода, l_ш = l_габ = 240 метров => К_ш = 5,49

II - габаритная кривая

h_габ = Г+h =6+0,3=6,3 м

III - земляная кривая

h₀ = h₁- = 15-0,8=14,2 м

Таблица 16. Данные для построения параболы шаблона

7.2 Правила расстановки опор

1. Профиль трассы строится произвольно. Расстановка опор производится по длине анкерованного участка и место установки первой анкерной опоры выбирается произвольно.

2. Шаблон устанавливается строго вертикально.

3. Левая ветвь земляной кривой 3 пересекает точку установки первой промежуточной опоры.

4. Шаблон устанавливается так, чтобы габаритная кривая 2 касалась профиля трассы, тогда точка пересечения правой ветви земляной кривой (3) будет местом установки следующей опоры.

7.3 Проверка правильности расстановки опор по профилю

Определение 1: Габаритный пролет при расстановке опор на идеально ровной местности возможная наибольшая длина пролета может быть определена от максимальной стрелы провеса f, которую можно допустить при заданной высоте подвеса провода на опоре Н и минимальном габарите от провода до земли Г, требуемое ПУЭ, для линии данного напряжения.

Рисунок 14. Габаритный пролет

Определение 2: Пролет, равный полусумме пролетов, прилегающих к одной опоре называется ветровым: l_ветр240 м = [l_ветр];

Определение 3: Расстояние по горизонтали между нижними точками провеса в соседних пролетах называется весовым пролетом.

Рисунок 15. Рельеф местности

При различных значениях пролета в пределах анкерного участка линии в проводах устанавливается напряжение, соответствующее значению так называемого приведенного пролета, определяемого по формуле:

Длина приведенного пролета должна отличаться от l_ш=l_габ=240 м, не более чем на 10 %.

Если условие не выполняется, то расстановка опор проводится заново, принимая l_ш = l_пр

Заключение

В ходе выполненного курсового проекта были проведены проверочные расчеты на прочность и жесткость одноцепной воздушной линии электропередачи напряжением 35 кВ, проходящей по ненаселенной местности. ВЛ спроектирована на промежуточных опорах типа П-35-1 с использованием провода марки АС-120/19. Длина габаритного пролета составила 240 м. С помощью разбивочного шаблона произведена разметка профиля трассы ЛЭП и расстановка опор.

Список используемой литературы

1. Крюков К.П., Новогородцев Б.П. «Конструирование и механический расчет ЛЭП», «Энергия», 1979 г.

2. «ПУЭ», 2002 г.

3. Справочник по электротехническим установкам высокого напряжения, под редакцией Баунштейна и Бажанова, Москва, «Энергоатомиздат», 1989 г.

4. Справочник по сооружению ЛЭП напряжением 37-750 кВ, под редакцией Реута М.А., Москва, «Энергоатомиздат», 1990 г.

Размещено на Allbest.ru