Проектирование воздушной линии электропередачи

Проектирование воздушной линии электропередачи

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Физико-механические характеристики провода и троса

.1 Характеристики и конструкция провода

.2 Характеристики и конструкция троса

Выбор унифицированной опоры

Расчет удельных нагрузок на провода и трос

.1 Определение толщины стенки гололеда и скоростного напора ветра

.2 Определение удельных нагрузок на провод

Механический расчет проводов и троса

.1 Расчетные климатические условия

.2 Определение исходного режима

.3 Расчет напряжения в проводе и стрел провеса

.4 Расчет грозозащитного троса

Выбор изоляторов и линейной арматуры

.1 Выбор изоляторов

.2 Выбор линейной арматуры

.3 Защита проводов и троса от вибрации

Расстановка опор по профилю трассы

Расчет монтажных стрел провеса провода и троса

Заключение

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

воздушная линия электропередачи

Проектирование воздушной линии (ВЛ) электропередачи ведется на основании разработанной схемы развития энергосистемы и включает в себя широкий круг вопросов, касающихся как механической, так и электрической частей ВЛ.

В данном курсовом проекте рассматривается ВЛ напряжением 110 кВ, выполненная на одноцепных металлических опорах. При строительстве ВЛ используются провода марки АС-185/29 и грозозащитный трос марки ТК, материал изоляторов - стекло.ВЛ проходит в населенной местности со следующими климатическими условиями:

· район по ветру- II,

· район по гололеду- II,

максимальная температура- 40 °С,

минимальная температура- -15 °С,

среднегодовая температура- 5 °С,

· степень загрязнения - 4,

· тип местности по условиям

воздействия ветра на ВЛ - С.

Основные требования, предъявляемые к ВЛ, определяются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Проектирование и сооружение опор и фундаментов ВЛ как строительных конструкций производится на основании Строительных норм и правил (СНиП).

Проектирование механической части ВЛ ставит своей главной задачей обеспечение высокой надежности работы ВЛ в соответственных природных условиях.

1 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОВОДА И ТРОСА

.1 Характеристики и конструкция провода

В данном курсовом проекте рассматривается ВЛ напряжением 110 кВ. Для этой воздушной линии используется многопроволочный сталеалюминиевый провод марки АС-158/29. Буквами в марке провода обозначается материал жилы, т.е. А - алюминий, С - сталь. Цифрами обозначается номинальное сечение провода. Провод марки АС-158/29 состоит из 26 алюминиевых проволок диаметром 2,98 мм. Вокруг центральной проволоки выполнен 2 повива.

Алюминий и сталь имеют различные механические характеристики, однако формально провод считается выполненным из одного металла. Физико-механические характеристики сталеалюминиевого провода АС-158/29 приведены в таблице 1.

Таблица 1- Физико-механические характеристики провода АС-158/29

Практический расчет сталеалюминиевых проводов ведется с использованием приведенных к проводу в целом: величины модуля упругости Е, температурного коэффициента линейного удлинения a, допустимого напряжения [s].

При изготовлении провода, в целях увеличения его прочности, повив делается в противоположную сторону по отношению к предыдущему.

1.2     Характеристики и конструкция троса

В качестве грозозащитного троса на ВЛ напряжением 110 кВ используются многопроволочные стальные канаты марки ТК-50. Цифрами в маркировке обозначается номинальное сечение троса-каната.

Грозозащитный трос состоит из 19 проволок диаметром 1,8 мм. Вокруг центральной проволоки выполнено 2 повива в противоположную сторону, чтобы избежать раскручивания проволок, физико-механические характеристики грозозащитного троса ТК-50 приведено в таблице 2.

Таблица 2 - Физико-механические характеристики троса ТК-50

2 ВЫБОР УНИФИЦИРОВАННОЙ ОПОРЫ

В настоящее время при строительстве ВЛ используются, как правило, унифицированные опоры. Унификация означает объединение опор в единую систему конструкций, сокращение их типоразмеров и устанавливает для каждой опоры область применения.

В курсовом проекте для строительства воздушной линии используются опоры П 110-5 - промежуточные металлические опоры на напряжение 110 кВ, типоразмер 5 (одноцепная). Данная опора может использоваться с проводами сечением 70-240 мм2, в III и IV районах по гололеду, в I, II, III районах по ветру.

Конструкция металлической унифицированной опоры П 110-5 показана на рисунке 3, основные размеры и технические характеристики опоры приведены соответственно в таблицах 3 и 4.

Таблица 3 – Основные размеры и область применения опоры П 110-5

Таблица 4 – Технические характеристики опоры П 110-5

Рисунок 3 – Унифицированная промежуточная металлическая опора П 110-5

Габаритный пролет - это пролет, определяемый по условию допустимого расстояния (габарита) от проводов до земли при установке опор на идеально ровной местности. Этот пролет определяется напряжением ВЛ, высотой подвеса на опоре нижнего провода и максимальной стрелой его провеса.

Расчетная длина пролета может быть принята равной габаритному пролету. Однако опыт проектирования показывает, что после расстановки опор по трассе с соблюдением требуемого габарита средний пролет оказывается меньше габаритного. Это отличие обусловлено неровностью трассы ВЛ. Поэтому расчетную длину пролета следует принять равной:

где - габаритный пролет,

 (м).

3 РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК НА ПРОВОДА И ТРОС

3.1     Определение толщины стенки гололеда и скоростного напора ветра

Определяемые величины зависят от климатического района, для которого проектируется ВЛ, и высоты расположения проводов и троса от поверхности земли. Провода на опоре подвешиваются, как правило, на разной высоте и от проводов и троса до земли меняется по длине пролета. Поэтому в расчетах используется понятие высоты расположения приведенного центра тяжести проводов или троса. Эта величина для проводов и троса определяется по формуле:

, м(1)

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

 - максимально допустимая стрела провеса провода или троса, м.

Значение  для проводов определяется по формуле:

м(2)

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

 - количество проводов на опоре;

 - длина гирлянды изоляторов, предварительно принимается для ВЛ-110 кВ равной 1,3 м.

Значение  для троса определяется высотой опоры над землей, т.к. трос подвешивается в верхней точке опоры, для стальных опор:

Максимально допустимая стрела провеса провода определяется по формуле:

(3)

где  - расстояние от земли до траверсы нижнего провода, м;

Г - наименьшее допустимое ПУЭ расстояние от провода до земли, равно 7 м;

Максимально допустимая стрела провеса троса, м:

(4)

где  - высота подвеса троса на опоре, м;

 - расстояние между нижней и верхней траверсами опоры, м;

 - наименьшее, допустимое ПУЭ, расстояние по вертикали между верхним проводом и тросом в середине пролета, определяем методом линейной интерполяции по таблице 2 [6]

 = 3,54 м;

 - количество цепей,

Подставляя значения, полученные по формулам (2) и (3), в формулу (1) можно получить значение высоты расположения приведенного центра тяжести провода:

Подставляя значения  и  в формулу (1), можно получить значение высоты расположения центра тяжести троса:

В дальнейшем все расчетные величины будут даваться для провода без индекса, а для троса с индексом "Т".

После определения по выражению (1) высоты расположения приведенного центра тяжести проводов и троса оцениваются максимально возможные толщины стенки гололеда  и скоростного напора ветра .

Максимальные значения скоростного напора ветра (Н/м2) и толщины стенки гололеда определяются по формулам:

 (5)

(6)

где W0 - нормативное ветровое давление, принимаемое согласно ПУЭ, Па(Н/м2);

Кw- поправочный коэффициент, который вводится на величину скоростного напора ветра при высоте расположения приведенного центра тяжести проводов или троса более 15 м;

C0- нормативная толщина стенки гололеда, принимаемая согласно ПУЭ, мм;

 - поправочные коэффициенты на высоту и на диаметр провода или троса соответственно, принимаемые при высоте расположения приведенного центра тяжести проводов или троса более 25 м на нормативную величину стенки гололеда.

Для второго района по ветру принимается значение нормативного ветрового давления равным W0= 500 (Па)Н/м2.

Высота приведенного центра тяжести проводов меньше 15 м (= 12,6). Поэтому следует принять

Wmax =  Н/м2.

Высота приведенного центра тяжести троса больше 15 м (= 20,36 м), поэтому следует ввести поправочный коэффициент Кw= 0,65, определяемый методом линейной интерполяции по таблице 5 [6]. Таким образом

Высота приведенного центра тяжести проводов и троса меньше 25 м (= 12,6 м, (= 20,36 м), поэтому максимально возможная толщина стенки гололеда принимается равной нормативному значению, так как .

3.2     Определение удельных нагрузок на провод

При выполнении механического расчета проводов и троса удобно пользоваться удельными нагрузками, т.е. нагрузками, приведенными к единице длины 1 м и единице сечения 1 мм2 провода и троса. Следовательно, размерность удельных нагрузок Н/м.мм2 .

Удельная нагрузка от собственного веса провода (троса)  приводится в таблицах 1 и 2:

Удельная нагрузка от веса гололеда на проводе (тросе), исходя из цилиндрической формы гололедных отложений:

(7)

где  - фактическое сечение провода, мм2;

 - диаметр провода (троса) мм;

 - удельный вес льда, = 0,9×10-3 Н/м×мм2

Удельная нагрузка от веса провода (троса) и гололеда:

(8)

Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу (тросу) при отсутствии гололеда:

(9)

где - ветровое давление, Па=Н/м2;

 - коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку, для расч = 292,5 м принимается равным 1,0;

 - коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра по пролету,  = 1,0 ,  = 0,98;

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

Удельная нагрузка от давления ветра при наличии гололеда:

(10)

где  (но не менее 200 Па) - для ВЛ до 220кВ. При определении  значение коэффициента КН берется для скоростного напора ветраW, т.е. .

Удельная нагрузки от ветра и веса провода (троса) без гололеда:

(11)

Удельная нагрузка от ветра и веса провода (троса), покрытого гололедом:

(12)

4 МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОВОДОВ И ТРОСА

4.1     Расчетные климатические условия

Механический расчет проводов и троса ВЛ заключается в определении напряжений в проводах и тросе и их стрел провеса во всех возможных в эксплуатации режимах. Расчет ведется по методу допустимых напряжений для следующих сочетаний климатических условий (режимов), установленных ПУЭ:

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

высшая температура -5 °С, ветер отсутствует, провода покрыты гололедом, удельная нагрузка  (режим гололеда без ветра);

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

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

температура -5 °С, максимальное ветровое давление, гололед отсутствует, удельная нагрузка (ветровой режим);

температура -5 °С, провода и трос покрыты гололедом, ветровое давление , удельная нагрузка  (режим гололеда с ветром);

температура +15 °С, ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка от собственного веса провода (троса)  (грозовой режим).

4.2     Определение исходного режима

Важным моментом механического расчета проводов является определение наиболее тяжелого режима, т.е. такого режима, при котором напряжение в проводе в пролете длиной  достигает допустимого значения, а в остальных режимах - напряжения в проводе меньше допустимых. Этот наиболее тяжелый режим называется исходным режимом.

Выбор исходного режима определяется соотношением длины расчетного пролета и пролетов , называемых соответственно первым, вторым и третьим критическими пролетами.

Первый критический пролет - это пролет такой длины, при котором напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры равно допустимому при среднегодовой температуре, а в режиме низшей температуры равно допустимому напряжению при низшей температуре. Первый критический пролет определяется по формуле, м:

(13)

где Е - модуль упругости, ;

- температурный коэффициент линейного удлинения, град-1;

 - среднегодовая температура, °С;

 - минимальная температура, °С;

 - допустимое напряжение при среднегодовой температуре, ;

- допустимое напряжение при низшей температуре,.

Допустимые напряжения находятся по формулам:

(14)

(15)

где  - предел прочности, .

Второй критический пролет - это пролет такой длины, при котором напряжение в проводе при наибольшей нагрузке равно допустимому при наибольшей нагрузке, а в режиме низшей температуры равно допустимому напряжению при низшей температуре, находится по формуле, м:

(16)

где tГ - температура гололеда, °С;

 - допустимое напряжение при наибольшей нагрузке, .

Третий критический пролет - это пролет такой длины, при котором напряжение равно допустимому при среднегодовой температуре, а в режиме наибольшей нагрузки равно допустимому напряжению в режиме наибольшей нагрузки, определяется по формуле, м:

(17)

Из соотношения пролетов  выбирается исходный режим мнимый и . Из этих условий следует принять за исходный режим - режим наибольшей нагрузки, который характеризуется:

наибольшей удельной нагрузкой  = 80,24×10-3 ,

температурой гололеда  = -5 °С,

допустимым напряжением при наибольшей нагрузке  = 116 .

4.3     Расчет напряжения в проводе и стрел провеса

Расчет напряжения в проводе ведется по уравнению состояния провода:

(18)

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

 - то же в рассчитываемом режиме;

 - расчетная длина пролета;

 - модуль упругости и температурный коэффициент линейного удлинения материала провода.

В это уравнение подставляются параметры исходного режима - режима наибольшей нагрузки и значения температуры и нагрузки, отвечающие каждому из режимов, указанных в п. 4.1. В результате определяются напряжения в проводе для этих режимов.

В данном курсовом проекте "вручную" выполняется расчет напряжений в режимах высшей температуры и грозовом для провода. Расчет остальных режимов выполняется на ПЭВМ по программе "MERA".

Расчет режима низшей температуры.

Эти величины подставляем в уравнение провода и выражаем :

После приведения общих слагаемых получается уравнение следующего вида:

Для того, чтобы получить наибольший действительный корень данного кубического уравнения, воспользуемся методом касательных. За исходное приближение корня данного уравнения примем допустимое напряжение в проводе в режиме наибольшей внешней нагрузки .

Расчет повторяем до тех пор, пока погрешность не будет меньше 1 %.

Погрешность в вычислениях получилась меньше допустимой, поэтому следует принять расчетное напряжение равным , т.е. .

Аналогичные вычисления производятся и для режима грозы. В результате решения кубического уравнения получается корень .

Остальные режимы рассчитываются на ПЭВМ. Данные, полученные с помощью программы "MERA", сведены в таблицу 5.

Таблица 5.

Из таблицы видно, что напряжения в проводе не превышают допустимых значений напряжения. Стрелы провеса также не превышают допустимого значения. Следовательно механический расчет провода можно считать правильным, т.е. его можно использовать при строительстве ВЛ.

4.4     Расчет грозозащитного троса

Расчет грозозащитного троса во многом аналогичен расчету провода. Однако порядок расчета троса определяется наименьшим расстоянием Z по вертикали между тросом и проводом в середине пролета в условиях грозового режима.

Стрела провеса троса в грозовом режиме определяется по выражению:

(19)

где  - стрела провеса провода в грозовом режиме;

 - длина гирлянды изоляторов;

 - расстояние от точки подвеса гирлянды верхнего провода до точки подвеса троса.

Напряжение в тросе при грозовом режиме вычисляется по выражению:

(20)

где  - удельная нагрузка на трос от собственного веса,

Для троса исходным режимом является грозовой режим. По уравнению состояния (18) определяется "вручную" напряжение в тросе в режиме среднегодовой температуры. В режимах низшей температуры и режиме наибольшей нагрузки напряжения вычисляются на ПЭВМ по программе "MERA".

Расчет напряжения в режиме среднегодовой температуры:

Эти величины подставляем в уравнение состояния (18) и выражаем из него :

После приведения общих слагаемых получается уравнение следующего вида:

Решение данного кубического уравнения произведем аналогично п. 4.3.

Расчет повторяем до тех пор, пока погрешность не будет меньше 1 %.

Погрешность в вычислениях получилась меньше допустимой, поэтому следует принять расчетное напряжение равным , т.е. .

Остальные режимы рассчитываются на ПЭВМ. Данные, полученные с помощью программы "MERA", сведены в таблицу 6.

Таблица 6

Из таблицы видно, что напряжения в тросе не превышают допустимых значений, поэтому расчет троса следует считать выполненным правильно. На этом расчет троса завершается.

5 ВЫБОР ИЗОЛЯТОРОВ И ЛИНЕЙНОЙ АРМАТУРЫ

5.1     Выбор изоляторов

На промежуточных опорах ВЛ 110 кВ применяются поддерживающие гирлянды подвесных изоляторов, прикрепленные к траверсам опор с помощью линейной арматуры. Гирлянда комплектуется из отдельных изоляторов. Каждый изолятор имеет в верхней части гнездо для пестика, а в нижней части - стержень с пестиком. Сцепление изоляторов друг с другом осуществляется фиксацией пестика одного изолятора в гнезде другого.

Основным назначением гирлянды изоляторов является поддержка провода и изоляция его от элементов опоры. Расчет изоляторов производится по методу разрушающих нагрузок.

В нормальных режимах поддерживающая гирлянда изоляторов воспринимает осевую нагрузку А, состоящую из веса провода GП, гололеда GГ и самой гирлянды GИ. Вес гирлянды предварительно принимается GИ = 50 даН.

Нормативная нагрузка на изолятор от веса провода без гололеда, даН:

(21)

где F - фактическое сечение провода, мм2;

- весовой пролет, м.

Нормативная нагрузка на изолятор от веса провода, покрытого гололедом при ветре, даН:

(22)

Расчетные условия для выбора изоляторов имеют вид:

,(23)

где GЭМ - разрушающая электромеханическая нагрузка на изоляторы.

Исходя из расчетного условия для ВЛ 110 кВ выбирается изолятор марки ПС70-Д - подвесной изолятор, стеклянный, разрушающая электромеханическая нагрузка 7000 даН, типоразмер Д. Технические характеристики данного изолятора приведены в таблице 7, а конструкция - на рисунке 4.

Таблица 7. Технические характеристики изолятора

5.2     Выбор линейной арматуры

Линейная арматура гирлянды изоляторов предназначена для ее крепления к траверсе опоры и для крепления провода к гирлянде.

Для крепления провода к гирлянде применяются поддерживающие глухие зажимы типа ПГ и ПГН и ушки типа У1. Для крепления гирлянды к траверсам используются узлы типа КГП и серьги типа СР.

Расчет арматуры производится по методу разрушающих нагрузок. Коэффициент запаса прочности в нормальном режиме в условиях гололеда и ветра принимается равным 2,5.

Выбор арматуры для провода осуществляется по выражению:

(24)

для троса:

(25)

где Gразр - минимальная разрушающая нагрузка, даН;

GИ - вес гирлянды изоляторов;

GГ () - нагрузка на арматуру от веса провода (троса), покрытого гололедом при ветре, даН.

Для провода:

Для троса по формуле (22)

Исходя из этих данных выбираем линейную арматуру. Для провода и троса арматура выбирается одинаковая.

Узел крепления гирлянд к траверсам опор принимаем из конструктивных соображений. Технические характеристики узла КГП-6-2 приведены в таблице 8, а конструктивное исполнение - на рисунке 5.

Таблица 8

Сцепная арматура - серьга СР-6-16 и ушко У1-6-16, технические характеристики которых приведены в таблице 9, конструктивное исполнение - на рисунках 6 и 7 соответственно.

Таблица 9

Для крепления провода к гирлянде изоляторов применяется глухой поддерживающий зажим ПГН-2-6. Технические характеристики зажима ПГН-2-6 приведены в таблице 10, а конструктивное исполнение - на рисунке 8. Для крепления троса также применяется глухой поддерживающий зажим ПГН-2-6.

Таблица 10

Рисунок 4 - Конструкция изолятора ПС70-Д

Рисунок 5 - Конструкция узла крепления КГП-6-2

Рисунок 6 - Конструкция серьги СР-6-16

Рисунок 7 - Конструкция ушка У1-6-16

Рисунок 8 - Конструкция зажима ПГН-2-6

После выбора типа и количества изоляторов в гирлянде и арматуры определяются фактические вес и длина гирлянды изоляторов:

(26)

где n - количество изоляторов в гирлянде;

G1, H1 - вес и строительная высота одного изолятора;

Gарм, hарм - суммарные вес и строительная высота элементов арматуры.

5.3     Защита проводов и троса от вибрации

При воздействии ветра в проводах и тросах ВЛ могут возникать колебательные процессы - вибрации. Длительное воздействие вибрации на провод может привести в места его крепления к гирлянде изоляторов к поломке отдельных проволок провода и в конечном счете при вибрации вызовет его обрыв.

Опасные явления при вибрации возникают при определенных значениях длины пролета и напряжения в проводе (тросе) в режиме среднегодовой температуры.

На рассчитываемой ВЛ нет необходимости устанавливать виброгасители ни на провод, ни на трос, так как вибрации не достигнут опасных значений.

6 РАССТАНОВКА ОПОР ПО ПРОФИЛЮ ТРАССЫ

При проектной расстановке опор по профилю трассы должны выполняться два основных условия:

1 расстояния от проводов до поверхности земли должны быть не меньше требуемых,

2 нагрузки, воспринимаемые опорами, не должны превышать значений, установленных для опор данного типа.

Расстановка опор производится с помощью шаблона, который представляет собой кривые провисания провода в режиме, при котором возникает наибольшая стрела провеса.

Таким режимом является режим гололеда без ветра.

Шаблон представляет собой три кривые провисания провода 1,2 и 3, изображенные на рисунке 9. Эти кривые строятся по выражению:

(28)

где - удельная нагрузка в режиме, отвечающем наибольшей стреле провеса;

- напряжение в проводе, отвечающее режиму наибольшей стрелы провеса.

Кривая 1 представляет собой кривую провисания нижнего провода. Кривая 2, называемая габаритной, сдвинута по вертикали вниз от кривой 1 на расстояние требуемого габарита от земли Г. Кривая 3, называемая земляной, сдвинута от кривой 1 на расстояние , равное высоте подвеса нижнего провода над землей, где  - фактическая длина гирлянды,  - расстояние от земли до нижней траверсы.

Расстановка опор производится на каждом анкерном участке, т.е. участке, ограниченном анкерными опорами. Шаблон накладывается на профиль трассы так, чтобы кривая 3 пересекала профиль в месте установки первой анкерной опоры, а кривая 2 касалась профиля.

Ось "у" должна быть в вертикальном положении. Другая точка пересечения кривой 3 с профилем укажет место установки первой промежуточной опоры. Затем шаблон передвигают и аналогично находят место установки второй промежуточной опоры и так далее, до конца анкерного пролета.

В анкерном участке с различными пролетами между промежуточными опорами происходит выравнивание напряжения в проводе во всех пролетах. Это напряжение соответствует так называемому приведенному пролету, который определяется по выражению:

,(29)

где - длина i-го пролета в анкерном участке,

k - количество пролетов в анкерном участке.

В результате предварительной расстановки опор по профилю трассы согласно описанной выше методике отличие  от расч составило 16,4 %, что не допустимо. В связи с этим было принято решение уменьшить 4-ый пролет, что привело к необходимости установки дополнительной промежуточной опоры. Окончательный вариант расстановки опор приведен на рисунке 10.

 отличается от расч на 1,4 %, поэтому расстановка опор считается удовлетворительной.

После расстановки промежуточных опор по профилю трассы производится их проверка на прочность путем вычисления для каждой опоры фактических ветрового и весового пролетов и сопоставления их с ветровым и весовым пролетами, указанными в технических характеристиках опоры (таблица 4).

Весовой пролет - это такой пролет, при котором весовая нагрузка от проводов, тросов и гололеда не превышает допустимую для данного типа опоры. Фактический весовой пролет равен расстоянию между низшими точками кривых провисания провода в пролетах, примыкающих к рассматриваемой опоре.

Ветровой пролет - это такой пролет, при котором ветровая нагрузка с проводов и тросов на опору не превышает допустимую для данного типа опоры. Фактический ветровой пролет равен полусумме длин пролетов по обе стороны от опоры.

Условиями нормальной работы будут:

(30)

где  - фактические ветровой и весовой пролеты,

 - ветровой и весовой пролеты, приведенные в табл. 4.

Все пролеты удовлетворяют условиям прочности.

Рисунок 10

7 РАСЧЕТ МОНТАЖНЫХ СТРЕЛ ПРОВЕСА ПРОВОДА И ТРОСА

Монтаж проводов производится, как правило, при отсутствии ветра и гололеда, но при любой температуре, т.е. монтажный режим характеризуется удельной нагрузкой  и температурой монтажа . Основная задача этого раздела заключается в том, чтобы в условиях монтажа обеспечить такую стрелу провеса провода, чтобы напряжение в проводе не превышало допустимого значения.

Из сопоставления величин приведенных критических пролетов определяется исходный режим провода, т.е. . По уравнению состояния провода

(31)

при изменении температуры монтажа  определяется напряжение в проводе  в условиях монтажа. Это напряжение одинаково для всех пролетов анкерного участка, т.е. отвечает приведенному пролету.

В курсовом проекте рассчитываются стрелы провеса для пролетов наибольшей и наименьшей длины в анкерном участке.

При рассчитанном напряжении  стрела провеса fр в реальном пролете длиной  определится по выражению:

,(32)

где  - длина реального пролета.

Напряжения в проводе и монтажные стрелы провеса выполняются "вручную" в режимах низшей и высшей температур.

Режим низшей температуры.

Составляется уравнение относительно  и решается аналогично п. 4.3.

В результате решения кубического уравнения получается корень .

По формуле (32) для = 125 м:

По формуле (32) для = 190 м:

Режим высшей температуры.

По аналогии с решением уравнения по п. 4.3 получается корень .

По формуле (32) для = 125 м:

 м.

По формуле (32) для = 190 м:

 м.

В реальных условиях измерения стрел провеса проводов может оказаться затруднительным. В таких случаях с помощью динамометра измеряют тяжение провода. Расчетное значение тяжения при температуре монтажа  определяется по формуле:

,(33)

где  - фактическое сечение провода, мм2;

 - напряжение в проводе при температуре монтажа, .

Режим низшей температуры.

 даН.

Режим высшей температуры.

 даН.

Полный расчет монтажных стрел провеса провода выполняется на ПЭВМ по программе "MERA". Данные расчетов приведены в таблице 12, графики представлены на рисунке 11.

Таблица 12

Рисунок 11

Расчет монтажных стрел провеса грозозащитного троса выполняется по условию требуемой защиты проводов тросом в грозовом режиме (= 15 °С). Пролеты в анкерном участке имеют различную длину, поэтому в каждом пролете требуется обеспечить свое расстояние по вертикали  между проводом и тросом в середине пролета [6, таблица 2]. Этот факт существенно усложняет условия монтажа троса. ПУЭ допускают, чтобы требуемое расстояние  соблюдалось для пролета, длина которого равна габаритному пролету . В этом случае обеспечивается удовлетворительная защита провода тросом во всех пролетах анкерного участка.

Стрела провеса провода в габаритном пролете при грозовом режиме (= 15 °С) определяется по формуле:

,(34)

где - напряжение в проводе в приведенном пролете при = 15 °С, из таблицы 12 = 1,542 ,

 м.

Стрела провеса троса в габаритном пролете при грозовом режиме определяется, исходя из требуемого расстояния  для габаритного пролета:

,(35)

где - фактическая длина гирлянды.

 м.

По стреле провеса троса вычисляется напряжение в тросе в грозовом режиме:

,(34)

 .

Это напряжение будет одинаковым для всех пролетов анкерного участка, так как оно соответствует приведенному пролету .

Принимая в качестве исходного грозовой режим ( и = 15 °С), по уравнению состояния троса

 (35)

определим напряжение в тросе  при изменении температуры монтажа .

Стрела провеса троса  в реальном пролете длиной  при известном напряжении  определяется по формуле:

. (36)

Расчет монтажных стрел провеса троса в курсовом проекте выполняется для пролетов наибольшей и наименьшей длины в анкерном участке.

При наименьшей температуре  = 3,523 :

стрела провеса троса в пролете длиной = 125 м по (36):

 м.

стрела провеса троса в пролете длиной = 190 м по (36):

 м.

При наибольшей температуре  = 3,384 :

стрела провеса троса в пролете длиной = 125 м по (36):

 м.

стрела провеса троса в пролете длиной = 190 м по (36):

 м.

Полный расчет монтажных стрел провеса троса выполняется на ПЭВМ по программе "MERA". Данные расчетов приведены в таблице 13, графики представлены на рисунке 12.

Таблица 13

Рисунок 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте приведен расчет ВЛ электропередачи напряжением 110 кВ, проходящей по ненаселенной местности со следующими условиями:

· район по ветру- III,

· район по гололеду- IV,

максимальная температура- 35 °С,

минимальная температура- -10 °С,

среднегодовая температура- 0 °С.

ВЛ выполнена на одноцепных металлических опорах проводом марки АС-70 с использованием грозозащитного троса ТК-50.

По результатам выполненного механического расчета можно говорить о достаточной механической прочности применяемых проводов и троса. Все элементы ВЛ удовлетворяют требованиям ПУЭ в отношении механической прочности.

В проекте приведены материалы, необходимые для выполнения монтажа анкерного участка.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.

2 Справочник по проектированию линий электропередачи/ Под ред. М.А. Реута и С.С. Рокотяна. - М.: Энергия, 1980. - 296 с.

3 Электротехнический справочник. Т. 3. Производство и распределение электрической энергии. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 880 с.

4 Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Проектирование электрических сетей и систем. - Минск: Высшая школа, 1978. - 302 с.

5 Крюков К.П., Новгородцев Б.П. Конструкции и механический расчет линий электропередач. - Л.: Энергия, 1979. - 310 с.

6 Вихарев А.П., Вычегжанин А.В., Репкина Н.Г. Проектирование механической части воздушных ЛЭП.Пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Киров: изд. ВятГТУ, 2000. - 98 с.