Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Введение

2. Опоры воздушных линий электропередачи:

2.1 Типы опор

2.2 Материал опор

2.3 Унификация опор

2.4 Расположение и тросов на опоре

3. Расчет на механическую прочность

3.1 Расчет ветровых и гололедных нагрузок

3.2 Расчет удельных нагрузок на провода и тросы

3.3 Расчетные климатические условия

3.4Уравнение состояния провода (троса)

3.5.Порядок расчета проводов на механическую прочность

Использованная литература



1. Введение

Энергетика России с момента принятия плана ГОЭЛРО в 1920г. Строилась как единое целое на плановой основе. Заложенные в Плане ГОЭЛРО энергетических мощностей, централизация управления были ведущими на все последующие семь десятилетий развития энергетики. Созданная в результате этого Единая энергосистема и сейчас успешно обслуживает народное хозяйство страны.

Линии электропередач составляют основу энергосистемы. Они состоят из воздушных линий (ВЛ) основной и распределительной сети. ВЛ основной сети обеспечивают связь между крупными электростанциями и передачу мощности от них в районы потребления электроэнергии. ВЛ распределительной сети обеспечивают передачу электроэнергии от подстанций (ПС) основной сети и электростанций к потребителям энергии.

При проектировании основной электрической сети энергосистем рекомендуется:

-намечать линии электропередачи через крупные узлы нагрузки, избегать прямых связей между электростанциями;

-производить выбор схемы присоединения электростанции и ПС к основной сети с учетом надежности питания узла электрической сети и необходимости обеспечения транзита мощности по ВЛ;

-сооружать между двумя узлами сети по одной трассе, как правило, не более двух линий электропередачи одного напряжения. При необходимости дополнительного усиления сети следует рассматривать целесообразность сооружения ВЛ по другим направлениям или выполнение электропередачи на более высоком напряжении.

Проектирование распределительной сети энергосистем осуществляется с учетом следующего:

-в районах с малым охватом территории сетями при близких значениях технико-экономических показателей вариантов развития сети рекомендуется отдавать предпочтение сооружению ВЛ по новым трассам;

-в крупных городах и промышленных районах с большой концентрированной нагрузкой по одной трассе может предусматриваться строительство двух и более ВЛ;

-при прохождении ВЛ по территории городов, промышленных районов, на подходах к электростанциям ПС, в стесненных условиях, лесных массивах и т. д. ВЛ рекомендуется выполнять на двухцепных опорах. При этом подвеска одной цепи рекомендуется в случае, когда необходимость ввода второй цепи возникает на время более трех лет после ввода первой, а также когда отключение первой цепи на время проведения работ по подвеске второй допустимо по условиям электроснабжения. Допускается подвеска на одних опорах ВЛ разных классов напряжений;

-при питании ПС с потребителями первой категории применение двух одноцепных ВЛ вместо одной двухцепной допускается при наличии обоснований.

При развитии распределительных сетей отдельных номинальных напряжений необходимо учитывать следующие рекомендации.

-При напряжении сети 220-330 кВ:

-использовать в сети одно- и двухцепные ВЛ 220-330 кВ;

-при питании ПС по одноцепной ВЛ с двухсторонним питанием общее число промежуточных ПС не должно превышать трех, а длина такой ВЛ, как правило, не должно быть больше 250 км;

-присоединять к двухцепной ВЛ 220 кВ с двухсторонним питанием до пяти промежуточных ПС. При этом присоединение ПС рекомендуется принимать по схеме «мостик» или блочной схеме (от одной или двух ВЛ 220 кВ);

-проектировать цепь 220-330 кВ внешнего электроснабжения крупных и крупнейших городов с использованием принципа кольцевой конфигурации. В системе электроснабжения таких городов рекомендуется предусматривать сооружение не менее двух ПС 220-330 к В, через которые осуществляется связь с сетью энергосистемы, а питающие ВЛ рекомендуется прокладывать по разным трассам. При присоединении сети крупных и крупнейших городов к энергосистеме рекомендуется обеспечивать минимальные транзитные перетоки мощности через городскую сеть. Общее количество и пропускная способность линий, связывающих сети таких городов с энергосистемой, рекомендуется выбирать с учетом обеспечения питания городских потребителей без ограничения двухцепной питающей ВЛ 220 кВ;

-выполнять, как правило, ПС 220-330 кВ двухтрансформаторными.

В данном дипломном проекте рассмотрено проектирование новой воздушной линии 220 кВ, которая должна обеспечить покрытие возрастающей нагрузки на севере Томской области, а также увеличить надежность и экономичность сети.



2. Опоры воздушных линий электропередачи

Опоры ВЛ предназначены для обеспечения требуемых расстояний между фазами и землей. Горизонтальное расстояние между центрами двух соседних опор одной линии называется пролетом. Различают переходный, промежуточный и анкерный пролеты. Анкерный пролет обычно состоит из нескольких промежуточных.

2.1 Типы опор

По числу цепей опоры классифицируются на одноцепные и двухцепные. ВЛ, имеющая две цепи, выполненная на двухцепных опорах, дешевле, чем две параллельные линии, выполненные на одноцепных опорах, и может быть сооружена в более короткий срок.

Опоры ВЛ делятся на две основные группы: промежуточные и анкерные. Кроме того, выделяют угловые, концевые и специальные опоры.

Промежуточные опоры устанавливают на прямых участках трассы. В нормальном режиме они воспринимают вертикальные нагрузки от массы проводов, изоляторов, арматуры и горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и опоры. При обрыве одного или нескольких проводов промежуточные опоры воспринимают дополнительную нагрузку, направленную вдоль линии, и подвергаются кручению и изгибу. Поэтому они изготавливаются с определенным запасом прочности. Число промежуточных опор на ВЛ составляет до 80 %.

Анкерные опоры устанавливают на прямых участках трассы для перехода ВЛ через инженерные сооружения или естественные препятствия. Их конструкция жестче и прочнее, так как они воспринимают продольную нагрузку от разности тяжения проводов и тросов в смежных анкерных пролетах, а при монтаже - от тяжения подвешенных с одной стороны проводов.

Угловые опоры устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ. Углом поворота линии называется угол в плане линии (рис. 2.1), дополняющий до 180⁰ внутренний угол линии. Если угол поворота трассы меньше 20⁰, устанавливают угловые промежуточные опоры, если больше 20⁰ - угловые анкерные (рис. 2.1).

Рис. 2.1. План и профиль участка ВЛ: А - анкерная опора, П - промежуточная опора, УП - угловая промежуточная опора, УА- угловая анкерная опора, КА- концевая анкерная опора

Концевые опоры являются разновидностью анкерных и устанавливаются в конце и начале линии. В нормальных условиях работы они воспринимают нагрузку от одностороннего тяжения проводов.

К специализированным относят транспозиционные опоры, конструкция которых позволяет изменить порядок расположения проводов на опоре; ответвительные - для устройства ответвления от магистральной линии и т.д.



2.2 Материал опор

линия электропередача воздушный опора

Согласно нормам технологического проектирования воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше, рекомендуются следующие области использования различных материалов для изготовления опор.

Деревянные опоры (сосна, лиственница зимней рубки, для неответственных деталей - ель, пихта) с пропиткой антисептиком применяются для одноцепных ВЛ 35 - 150 кВ там, где использование древесины экономически выгодно. Преимущество деревянных опор обусловлено их низкой стоимостью, достаточно высокой механической прочностью, высокими электроизоляционными свойствами, дешевизной. Главный недостаток - недолговечность.

Железобетонные опоры используются в условиях равнинной местности для одноцепных линий 35 - 220 кВ, на всех двухцепных линиях - 35 - 110 кВ, на ВЛ - 500 кВ, проходящей в равнинной местности, где металлические опоры экономически нецелесообразны. Железобетонные опоры не разрешается применять на ВЛ, проходящей в горной или сильно пересеченной местности. Железобетонные опоры обладают высокой механической прочностью, долговечны, дешевы в эксплуатации, изготовлении и сборке по сравнению с металлическими. Их недостатком является большая масса, что увеличивает транспортные расходы. В железобетонных опорах основные усилия при растяжении воспринимает стальная арматура, так как бетон плохо работает на растяжение, но при сжатии основные нагрузки воспринимаются бетоном.

Совместная работа бетона и стали обусловлена следующими их свойствами. Бетон при твердении прочно скрепляется с арматурой за счет склеивания и трения, вызванного усадкой бетона при твердении, в результате чего происходит обжатие стержней арматуры бетоном. Вследствие этого при воздействии внешних усилий оба материала работают совместно, смежные участки бетона и стали получают одинаковые деформации. Сталь и бетон имеют примерно одинаковые коэффициенты линейного расширения, что исключает появление внутренних напряжений в железобетоне при изменениях наружной температуры. Бетон надежно защищает арматуру от коррозии и при скачках температуры воспринимает сжимающее напряжение. Недостаток железобетона - образование в нем трещин, особенно в местах соприкосновения с грунтом. Для повышения трещиностойкости применяют предварительное напряжение арматуры, которое создает дополнительное обжатие бетона. Основными элементами железобетонных опор являются стойки, траверсы, тросостойки и ригели. На железобетонных заводах стойки изготавливают либо на центрифугах, выполняющих формовку и уплотнение бетона, либо способом вибрирования, уплотняя бетонную смесь вибраторами. Способом центрифугирования изготавливают круглые полые конические и цилиндрические стойки, способом вибрирования - прямоугольные (ГОСТ 22387,0-85). Для двухцепных ВЛ напряжением более 35 кВ и выше используют центрифугированные стойки, имеющие маркировку СК (стойки конические) и СЦ (стойки цилиндрические). Стойки СК применяют на ВЛ 35-750 кВ двух типов: длиной 22,6 м и 26 м с соответственно верхним и нижним диаметрами 440/650 мм и 416/650 мм, изготовленные в одной унифицированной опалубке. Стойки СЦ изготавливают длиной 20 м и диаметром 800 мм. Для ВЛ 35 кВ используют вибростойки СВ длиной 16,4 м.

Металлические опоры применяются на двухцепных ВЛ 35-500 кВ, на одноцепных ВЛ 110, 220, 330 кВ, где невозможно или нецелесообразно применение железобетонных опор, на ВЛ 750 кВ. Основные конструкции металлических опор изготавливают из стали Ст3, наиболее напряженные узлы опор - из низколегированных сталей. Части опор подвергают заводской горячей оцинковке. Сборка опор производится с помощью болтовых соединений. Их преимущество перед железобетонными в том, что они позволяют создавать конструкции, рассчитанные на большие нагрузки и любые климатические условия, обладают высокой механической прочностью при относительно небольшой массе. Однако они достаточно дороги и подвержены коррозии. Стальные опоры могут быть по конструкции одностоечными (башенными) и портальными, а по способу закрепления на фундаментах - свободностоящими или с оттяжками.

2.3 Унификация опор

По результатам многолетней практики строительства и эксплуатации ВЛ определяются наиболее целесообразные и экономичные типы и конструкции опор и систематически проводится их унификация, которая позволяет использовать единую удобную систему обозначений и классификаций. Унификация позволяет сократить общее количество типов опор, количество типоразмеров деталей опор, подобрать при необходимости рациональную замену опор или их деталей, организовать их массовое производство на специализированных заводах. Согласно унификации, для каждого типа опоры установлены условия применения: напряжение ВЛ, число цепей, район по гололеду, максимальная скорость ветра, диапазоны марок проводов, марки тросов. Последняя унификация для стальных опор проводилась в 1995-96 гг., согласно ей, расширен диапазон применяемых сечений проводов, что позволяет обеспечить оптимальную плотность тока, унифицированы длины гирлянд изоляторов, выработаны рекомендации по учету степени загрязнения атмосферы при выборе изоляторов, внесены изменения в конструкции опор, изменены названия типов опор. По этим условиям в справочниках выбирается соответствующий тип опоры, в наименовании которого отражены следующие признаки:

1) вид опоры: П - промежуточная, У - угловая (промежуточная или анкерная), С - специализированная;

2) материал опор: Д - дерево, Б - железобетон, для металлических опор буквенное обозначение отсутствует;

3) номинальное напряжение ВЛ;

4) типоразмер - это цифра, отражающая прочностные свойства опоры: четная цифра присвоена двуцепной опоре, нечетная - одноцепной.

Например, ПБ35-3 - промежуточная железобетонная одноцепная опора для ВЛ напряжением 35 кВ (предназначена для строительства ВЛ в III-IV районах по гололеду, скорости ветра до 30 м/с, с проводами АС95/16-АС150/24 и тросом ТК-35).

Важнейшими характеристиками ВЛ, зависящими от типа опоры, являются понятия габарита и габаритного пролета. Габаритом Г называется наименьшее, допустимое ПУЭ, расстояние по вертикали между низшей точкой провисания провода до пересекаемых инженерных сооружений или поверхности земли, либо воды. Значения габарита определены из соображений безопасной эксплуатации ВЛ (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Характер местности	Расстояние от провода до земли (габарит), м, при номинальном напряжении ВЛ
	до 35 кВ	110 кВ	220 кВ	330 кВ	500 кВ
Ненаселенная	6,0	6,0	7,0	7,5	8,0
Населенная	7,0	7,0	8,0	8,0	8,0
Труднодоступная	5,0	5,0	6,0	6,5	7,0

Габаритный пролет - это пролет, определяемый по условию допустимого расстояния от проводов до земли при условии установки опор на идеально ровной поверхности. Значения габаритных пролетов указываются в технических характеристиках опор.

При механическом расчете проводов и тросов используется величина расчетного расстояния между двумя соседними опорами, так называемый расчетный пролет. Длина расчетного пролета определяется выражением:



,

где - длина габаритного пролета, м.

- коэффициент, значение которого рекомендуется определять в соответствии с местностью, для которой проектируется участок ВЛ: для населенной местности, - для ненаселенной.

При расстановке опор на идеально ровной поверхности , то есть . Опыт проектирования показывает, что усредненное значение пролета вследствие неровности местности меньше габаритного.

2.4 Расположение проводов и тросов на опоре

При выборе типа опоры необходимо наметить желаемое расположение проводов на опоре. С точки зрения электрических процессов в ВЛ провода желательно располагать симметрично в углах равностороннего треугольника. Но на практике при таком расположении вероятно схлестывание проводов, закрепленных в гирляндах подвесных изоляторов. Удобно использовать опоры портального типа с горизонтальным расположением проводов в одной плоскости, но эти опоры дороги. Поэтому наиболее распространенным является размещение проводов в углах неравностороннего треугольника на одноцепных опорах (рис. 2.2а) и на двуцепных - в виде «бочки» (рис. 2.2б), «прямой елки» (рис. 2.2в), «обратной елки» (рис. 2.2г). В особых районах по гололеду и районах с частой пляской проводов, а также на ВЛ 500 кВ и выше провода располагают горизонтально.



Рис. 2.2. Расположение проводов на опоре

Согласно ПУЭ, воздушные линии напряжением 110 кВ и выше на металлических и железобетонных опорах должны быть защищены по всей длине грозозащитными тросами. Линии 35 кВ защищаются тросами только на подходах к подстанциям (на участках протяженностью 1 - 2 км). Линии 220 кВ на подходах к подстанциям (до 2-х км) защищаются двумя тросами.

Линии с расположением проводов согласно рис. 2.2, защищаются одним тросом (рис. 2.3а), линии с горизонтальным расположением проводов - двумя тросами (рис. 2.3б). Линии 220 и 330 кВ на опорах высотой 35-45 м иногда защищаются двумя тросами на подходах к подстанциям, а в отдельных случаях (в районах с сильной грозовой деятельностью) - по всей длине.

При одном грозозащитном тросе защитный угол должен быть не более 30⁰, а при двух тросах - не более 20⁰.

Рис. 2.3. Расположение тросов на опоре



Наименьшие расстояния между проводом и тросом в середине пролета указаны в табл. 3.1.

Конструкции железобетонных и стальных унифицированных опор в одноцепном и двуцепном исполнении приведены на рисунке В1 приложения В. Основные размеры опор, область их применения и характеристики в табл. В1 приложения В.



3. Расчет на механическую прочность

3.1 Расчет ветровых и гололедных нагрузок

Для обеспечения надежной работы ВЛ в естественных условиях необходимо учитывать скорость ветра, гололедно-изморозевые отложения и температуры воздуха в районе, где проходит трасса ВЛ. Для определения нагрузок на элементы ВЛ, согласно ПУЭ, принимаются наиболее неблагоприятные сочетания климатических условий, наблюдаемых не реже одного раза в пять лет для линий напряжением до 3 кВ, одного раза в 10 лет для линий напряжением 6-330 кВ и одного раза в 15 лет для линий напряжением 500 кВ и выше. Увеличение периодов повторяемости с ростом напряжения ВЛ объясняется большей ответственностью линий более высокого напряжения.

Расстояние от проводов (или троса) до земли меняется по длине пролета. Поэтому в расчетах используется понятие высоты приведенного центра тяжести проводов (или троса) - . Величина , м, определяется по формуле:

,(3.1)

где - средняя высота подвеса проводов (или троса) на опоре, м;

- допустимая стрела провеса провода (или троса), м.

Значение , м, для проводов определяется по формуле:



,

где - расстояние от земли до i-й траверсы опоры, м;

m - количество проводов на опоре;

- длина гирлянды изоляторов, м.

Для предварительных расчетов длины гирлянд изоляторов могут быть приняты следующими: для ВЛ 35 кВ - 0,6 м; для ВЛ 110 кВ - 1,3 м; для ВЛ 220 кВ - 2,4 м.

Значение для троса определяется высотой подвеса троса:

,

где h₂, h₃, h₁ - расстояния по рисунку В1 приложения, м;

n - число цепей.

Допустимая стрела провеса провода, м, определяется по формуле:

,(3.2)

где h₂ - расстояние от земли до нижней траверсы, м;

- длина гирлянды изоляторов, м;

Г - габаритный размер, м, значения габаритного размера приведены в табл. 2.1.

Допустимая стрела провеса троса, м, определяется по формуле:

,(3.3)



где z - наименьшее допустимое расстояние по вертикали между проводом и тросом в середине пролета, м.

Расстояние z определяется ПУЭ в зависимости от расчетной длины пролета (табл. 3.1). Промежуточные значения определяются путем линейной интерполяции.

Таблица 3.1

Длина пролета , м	100	150	200	300	400	500	600
Расстояние z, м	2,0	3,2	4,0	5,5	7,0	8,5	10,0

При определении ветровых нагрузок на провода и тросы ВЛ принято использовать не скорость ветра V, а скоростной напор ветра , который определяется по формуле:

.

Скоростной напор ветра представляет собой давление воздуха, движущегося со скоростью V, на один квадратный метр. По величине скоростного напора ветра вся территория бывшего СССР разделена на семь ветровых районов. Для каждого из них в ПУЭ указаны нормативные значения скоростного напора на высоте 15 м от поверхности земли (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Район по ветру	Нормативное значение q, даН/м2, при повторяемости	Поскольку скорость ветра увеличивается с увеличением высоты, то для м значения берутся непосредственно из табл. 3.2. При м вводится поправочный коэффициент . Значения этого коэффициента приведены в ПУЭ и табл. 3.3.
	1 раз в 5 лет	1 раз в 10 лет
1	27	40
2	35	40
3	45	50
4	55	65
5	70	80
6	85	100
7	100	125

Таблица 3.3

Высота , м	до 15	20	40	60	100	200	350 и выше
Коэффициент	1,0	1,25	1,55	1,75	2,1	2,6	3,1

Таким образом, максимальное значение скоростного напора ветра определяется так:

,(3.4)

где - нормативный скоростной напор ветра из табл. 3.2.

Отложения гололеда, изморози и мокрого снега на проводах и тросах ВЛ имеют различную форму (рис. 3.1а). Эти отложения регистрируются на метеостанциях, взвешиваются и приводятся к эквивалентной массе гололеда круглой цилиндрической формы с плотностью 900 кг/м³ (рис. 3.1б). Толщина стенки С этого цилиндра является исходной величиной для определения интенсивности гололедообразования в данном районе.

По толщине стенки гололеда вся территория бывшего СССР разделена на четыре района и особый район. В ПУЭ и табл. 3.4 приведены значения нормативной толщины стенки гололеда С для различных районов.



Таблица 3.4

Район по гололеду	Нормативное значение С, мм, при повторяемости	Для м значения С берутся непосредственно из табл. 3.4. При м вводятся поправочные коэффициенты на высоту (табл. 3.5) и диаметр провода (или троса) (табл. 3.6).
	1 раз в 5 лет	1 раз в 10 лет
1	5	5
2	5	10
3	10	15
4	15	20
особый	20 и более	более 22

Таблица 3.5

Высота hПР, м	до 25	30	50	70	100	200
Коэффициент kГ1	1,0	1,4	1,6	1,8	2,0	3,0

Таблица 3.6

Диаметр провода (или троса) d, мм	5	10	20	30	50	70
Коэффициент kГ2	1,1	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6

Таким образом, максимальное значение толщины стенки гололеда при м определяется так:

.(3.5)

Для определения значений , из соответствующих таблиц используется метод линейной интерполяции.

Температура окружающей среды сказывается на работе ВЛ путем прямого влияния на степень натяжения и провисания проводов и тросов. При расчетах проводов и тросов на механическую прочность принимаются во внимание следующие температуры:

1) высшая температура - , при которой провод может иметь максимальное удлинение и, следовательно, максимальную стрелу провеса;

2) низшая температура - , при которой провод имеет наименьшую длину, а температурные напряжения могут достигать наибольших значений;

3) среднегодовая температура , при которой провод работает наиболее длительное время;

4) температура гололеда - , при наибольшей скорости ветра и при гололеде, как правило, эта температура принимается равной -5⁰С;

5) температура грозы - , при которой определяется надежность защиты всех элементов ВЛ тросом в условиях грозового режима, равная +15⁰С.

3.2 Расчет удельных нагрузок на провода и тросы

Провода и тросы ВЛ испытывают действие нагрузок - вертикальных (вес провода и гололеда) и горизонтальных (давление ветра). В результате этих нагрузок в металле проводов возникают растягивающие напряжения. При расчетах на механическую прочность пользуются удельными нагрузками на провода и тросы. Под удельной нагрузкой понимают равномерно распределенную вдоль провода механическую нагрузку, отнесенную к единице длины и поперечного сечения. Как правило, удельные нагрузки выражаются в даН, отнесенных к 1м длины провода и к 1 мм² сечения: , где 1даН = 10 Н 1 кг.

Рассмотрим, как определяются удельные нагрузки.

1. Удельная нагрузка от собственного веса провода (троса) - (рис. 3.2).



Рис. 3.2.

,(3.6)

где - вес одного метра провода или троса, даН;

F - фактическое сечение провода или троса, мм².

Значения для проводов и тросов приводятся в приложениях А и Б.

2. Удельная нагрузка от веса гололеда определяется исходя из условия, что гололедные отложения имеют цилиндрическую форму плотностью :

,(3.7)

где - толщина стенки гололеда, мм;

d - диаметр провода или троса, мм;

F - фактическое сечение провода или троса, мм².

Рис. 3.3



3. Удельная нагрузка от собственного веса провода (троса) и веса гололеда - (рис. 3.4):

.(3.8)

Рис. 3.4.

4. Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу, при отсутствии гололеда - (рис. 3.5):

Рис. 3.5.

,(3.9)

где - скоростной напор ветра, ;

- коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку (табл. 3.7);

- коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра по пролету (табл. 3.8);

- коэффициент лобового сопротивления, равный 1,1 - для проводов диаметром 20 мм и более, свободных от гололеда; 1,2 - для всех проводов, покрытых гололедом, и для проводов диаметром меньше 20 мм, свободных от гололеда.

5. Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу, при наличии гололеда - (рис. 3.6):

,(3.10)

где - для районов с толщиной стенки гололеда до Рис. 3.615 мм;

, но не менее 14 - для районов с толщиной стенки гололеда более 15 мм.

При определении значение коэффициента берется из табл. 3.8 для скоростного напора .

6. Удельная нагрузка от давления ветра и веса провода (или троса) без гололеда - (рис. 3.7):



Рис. 3.7

.(3.11)

7. Удельная нагрузка от давления ветра и веса провода (или троса), покрытого гололедом - (рис. 3.8):

Рис. 3.8

.(3.12)

Таблица 3.7

Длина пролета, м	до 50	100	150	250 и более
Коэффициент	1,2	1,1	1,05	1,0

Таблица 3.8

Скоростной напор ветра, даН/м2	до 27	40	55	76 и выше
Коэффициент	1,0	0,85	0,75	0,7



3.3 Расчетные климатические условия

При расчетах проводов и тросов ВЛ на механическую прочность необходимо определять напряжения в проводах (тросах) и стрелы провесов при всех возможных эксплуатационных сочетаниях климатических условий. Поскольку таких сочетаний может быть большое количество, то ПУЭ устанавливают следующие расчетные сочетания климатических условий (режимов):

1) высшая температура (), ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка - (режим высшей температуры);

2) температура минус 5⁰С, ветер отсутствует, провода (тросы) покрыты гололедом, удельная нагрузка - (режим гололеда без ветра);

3) низшая температура (), ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка - (режим низшей температуры);

4) среднегодовая температура (), ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка - (режим среднегодовой температуры);

5) температура минус 5⁰С, максимальный напор ветра, гололед отсутствует, удельная нагрузка - (режим наибольшей нагрузки);

6) температура минус 5⁰С, провода и тросы покрыты гололедом, напор ветра , удельная нагрузка - (режим наибольшей нагрузки);

7) температура плюс 15⁰С, ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка - (грозовой режим).

В районах со среднегодовой температурой минус 5⁰С и ниже температуры для режимов 5 и 6 следует принимать минус 10⁰С. Режимы 1 и 2 определяют наибольшую вертикальную стрелу провеса, которая может быть при высшей температуре или при гололеде без ветра. В режимах 3,4,5 и 6 выполняется проверка проводов и тросов по допустимому напряжению в условиях низшей и среднегодовой температуры и в условиях наибольшей внешней нагрузки . При наибольшая внешняя нагрузка будет обусловлена гололедом (режим 6), при ветром (режим 5). Режим 7 необходим для проверки условий защиты элементов ВЛ тросом во время грозы.

3.4 Уравнение состояния провода (троса)

Расчет проводов и тросов ВЛ на механическую прочность включает в себя определение напряжений при различных условиях работы. При изменении климатических условий меняются удельные нагрузки, температура провода и напряжение в его материале. Для определения напряжений в материале провода при разных климатических условиях используют уравнение состояния провода, которое имеет следующий вид:

,(3.13)

где - напряжение в материале провода, удельная нагрузка и температура в исходном режиме;

- напряжение в материале провода, удельная нагрузка и температура в рассчитываемом режиме;

Е, - модуль упругости и температурный коэффициент линейного удлинения материала провода;

- расчетная длина пролета.

Уравнение состояния связывает указанные выше параметры двух разных режимов. С помощью этого уравнения можно по заданным исходным условиям определить напряжение в материале провода при новых изменившихся условиях .

Относительно неизвестной величины уравнение состояния является неполным кубическим уравнением вида:

,(3.14)

где В и D - числовые коэффициенты, полученные в результате подстановки в уравнение состояния всех известных параметров.

3.5 Порядок расчета проводов на механическую прочность

В расчетно-пояснительной записке к курсовому или дипломному проекту рекомендуется выполнять расчет проводов ВЛ на механическую прочность в следующем порядке:

1. Определить удельные нагрузки на провода и тросы по формулам 3.6 - 3.12.

2. Рассчитать критические пролеты по выражениям (3.15), (3.16), (3.17). По соотношению критических пролетов и расчетного пролета с помощью табл. 3.10 определить исходный режим для расчета провода.

3. По уравнению состояния провода (3.13) рассчитать напряжения в проводе для режимов среднегодовой температуры - , режима низшей температуры - , наибольшей нагрузки - .

4. Проверить условия механической прочности проводов:



; ; .(3.18)

Если условия выполняются, то механическая прочность проводов будет достаточной.

5. По уравнению состояния провода (3.13) рассчитать напряжения в проводе для режимов гололеда без ветра - , высшей температуры - , грозового режима - .

6. Определить стрелы провеса проводов в режимах, указанных в пункте 5 по формуле:

,(3.19)

где и - удельная нагрузка и напряжение в проводе в соответствующем режиме.

7. Проверить соблюдение требуемых расстояний от низшей точки провисания провода до земли по условию:

;,(3.20)

где - допустимая стрела провеса провода, определяемая по формуле (3.2).

Если условия выполняются, то расстояние от нижнего провода до земли будет не менее габаритного размера.

8. Для усвоения методики расчета необходимо выполнить “вручную” вычисления напряжений и стрел провеса в режимах низшей температуры и грозовом режиме. Все остальные расчеты выполняются с помощью ПК по разработанной на кафедре «Электроэнергетические системы» ВятГТУ программе.



Литература

1)Вихарев А.П., Вычегжанин А.В., Репкина Н.Г Методические указания по проектированию механической части воздушных ЛЭП

2) сеть поисковых систем https://www.google.ru

3)электронный сайт https://twirpx.com

Размещено на Allbest.ru

...