Механический расчет линии электропередачи напряжением 330В
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
.
Определение расчётных климатических условий
.
Конструкции основных элементов ВЛ
.1
Определение конструктивных и физико-механических характеристик провода
.2
Выбор марки опоры и её технические характеристики
.3
Технологические характеристики фундамента
.
Механический расчёт провода и ГЗТ
.1
Определение единичных и удельных нагрузок
3.2
Определение величин критических пролетов. Первый критический пролет
3.3
Выбор исходного режима
.4
Вычисление напряжений в проводе
.5
Вычисление стрел провесов
.6
Анализ полученных величин
.7
Расчёт грозозащитного троса
.
Расчёт изоляции
.1
Определение нагрузок на поддерживающую гирлянду
.2
Комплектование поддерживающей гирлянды
.3
Определение нагрузок на натяжную гирлянду
.4
Комплектование натяжной гирлянды
.
Расчёт опоры
.1
Определение нормативных нагрузок на опору
.2
Определение расчётных нагрузок на опору в нормальном и аварийном режимах
.3
Расчёт элементов опоры
.
Расчёт основания
Список
использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Электроэнергетика является важнейшей основой
современного хозяйства России и, в значительной степени, определяет ее
развитие.
Широкое внедрение в народное хозяйство и в быт
электрической энергии, вырабатываемой на мощных электростанциях, достигается с
помощью высоковольтных линий электропередачи различного напряжения.
Воздушные линии электропередачи (ВЛ) являются
одним из основных звеньев энергосистем современной Единой энергетической
системы (ЕЭС) России и позволяют лучше использовать энергию, вырабатываемую
централизованно на крупных электростанциях, повысить надежность энергоснабжения
потребителей. В электроэнергетике функционируют 2,5 млн. км ВЛ, в том числе 447
тыс. км ВЛ напряжением выше 110 кВ.
ВЛ напряжением 110 и 150 кВ являются районными и
предназначены для распределения мощностей внутри энергосистем и предприятий
электрических сетей, электроснабжения промышленных предприятий, городов,
энергоёмких сельских потребителей, распределения мощностей внутри крупных
городов, электрификации железнодорожного транспорта.
Линии электропередачи высокого напряжения 220 кВ
и 330 кВ применяются для распределения мощности внутри крупных энергосистем,
позволяют снабжать электроэнергией крупных потребителей, удаленные от
энергосистем и электрических станций, создавать центры питания для сетей 110 и
150 кВ, выдавать электроэнергию с электростанций сравнительно небольших
мощностей.
Внедрение ВЛ 500, 750 кВ и выше позволило
создать современную
Единую энергетическую систему России, которая
является крупнейшим в мире по территории энергетически объединением.
Применение такого напряжения позволяет
передавать большие мощности на значительное расстояние, ограничить сечение
проводов экономически приемлемыми величинами, уменьшить потери электроэнергии.
Строительство ВЛ специфично в связи со
значительными объемами полевых работ, их рассредоточенностью на значительных
расстояниях, частыми перемещениями, меняющимися климатическими условиями. Все
это требует применения для ВЛ прогрессивных индустриальных конструкций,
высокопроизводительной передовой технологии введения строительно-монтажных
работ, современных средств их механизации.
1. Определение
расчетных климатических условий
Климатические условия трассы ВЛ определяется по
ПУЭ и СНиП 201.07-857- «Нагрузки и воздействия»
Повторение неблагоприятных климатических условий
принимается один раз в 25 лет.
Таблица
1.1
Характеристики расчетных климатических условий
Район
строительства
|
Волгоградская
область
|
Район
по ветру
|
Район
по гололеду
|
3
|
3
|
Скорость
ветра, U м/с
|
Ветровое
давление, W Па
|
Толщина
стенки гололеда, b
|
25
|
650
|
20
|
Расчетная
температура
|
Высшая
температура, t+ ˚С
|
Низшая
температура, t-˚С
|
Средне-годовая
температура, tc.г. ˚С
|
+35
|
-40
|
0
|
Среднегодовая
продолжительность гроз
|
40-60
|
|
|
|
|
Предварительно принимаем опору П 330-3
Принимаем W0=650 Па
Для ВЛ 110-750 кВ нормативное ветровое давление
должно приниматься не менее 500 Па.
Для ВЛ 330*750 кВ нормативная толщина стенки
гололеда должна приниматься не менее 15мм.
Высота расположения приведенного центра тяжести
проводов (тросов) для габаритного пролета
пр(п)=hср-2/3*fn,
hпр(п)=24,8-2/3*19,95=11,5(м)<15(м)=1,0пр(т)= h(т)-λ(т)-2/3*f(т)=37,7-0,5-2/3*20,05=37,2-13,37=23,83(м)
где: hср- среднеарифметическое
значение высоты крепления проводов (тросов) к изоляторам, отсчитываемое от
отметок земли в местах установки опор. (м)
f- стрела
провеса провода (троса) в середине пролета высшей температуре. (м)
m=
fn+ h0+ λn-z=19,95+4,2+3,2-(7+1,5/100*20)=27,35-7,3=20,05(м)0=
h- λ(т)=4,7-0,5=4,2(м)- из
геометрической схемы опор(т)+1,25+0,25/20*3,83=1,297
Толщина стенки гололеда на проводах (тросах) при
высоте расположения приведенного центра тяжести более 25 (мм)
=bэ*ki*kb(мм)= bэ=20(мм)
2. Конструкции основных элементов ВЛ
.1 Определение конструктивных и
физико-механических характеристик провода и троса
По заданию принят провод АС 300/39.
Согласно заданного напряжения ВЛ 330 кВ
принимаем трос ТК 70.
Характеристики провода и ГЗТ приведены в таблице
2.1.
Таблица
2.1
Характеристика провода и грозозащитного троса
Характеристики
|
Обозначение
|
Марка
проводов ГОСТ 839-80
|
Марка
тросов ГОСТ 3063-80
|
|
|
АС-300/39
|
ТК-70
|
Диаметр
(мм)
|
d
|
24.0
|
11.0
|
Сечение
(мм2)
|
А
|
339.6
|
72.58
|
Масса
(I кг/км)
|
Р
|
1132
|
623
|
Допускаемое
напряжение: (Н/мм2)
|
[σ]
|
|
|
При
среднегодовой температуре
|
[σэ]
|
84
|
420
|
При
наибольшей нагрузке
|
[σг]
|
126
|
600
|
При
низшей температуре
|
[σ-]
|
126
|
600
|
Температурный
коэффициент линейного удлинения 10-6 град-1
|
α
|
19.8
|
12.0
|
Модуль
упругости, 104 Н/мм2
|
Е
|
7.7
|
18.5
|
2.2 Выбор марки опоры и её
технические характеристики
Согласно заданного материала
опоры, кол-ва цепей, марки провода и района по гололеду для проектируемой линии
выбираем промежуточную опору П 330-3
Таблица 2.2
Характеристики железобетонной
опоры
Тип
опоры
|
Марка
провода
|
Район
по гололеду
|
Расчётные
пролёты, м
|
Угол
поворота
|
Масса
опоры, т
|
Кол-во
болтов
|
Н
Но, м
|
D,
м
|
|
|
|
габаритный
|
ветровой
|
весовой
|
|
|
|
|
|
ПБ
330-3
|
АС300/39
|
3
|
420
|
495
|
530
|
|
6.39
|
956
|
37.7
25.5
|
14.1
|
.3 Технологические характеристики
фундамента
Закрепление металлических опор в грунте
производим при помощи железобетонных элементов фундамента.
Тип
опоры
|
База
опоры (мм)
|
Элементы
фундамента
|
Кол-во
на одну опору
|
Вес
элемента
|
Объем
бетона
|
Глубина
установки (h) (мм)
|
|
А
|
Б
|
Наименование
|
Шифр
|
|
|
|
|
П
330-3
|
5420
|
3356
|
подножник
|
Ф-3
|
4
|
3.4
|
1.17
|
2.5
|
3. Механический расчет провода и ГЗТ
3.1 Определение единичных и удельных
нагрузок
Определение единичных нагрузок на провод
1=P*10-2=1132*10-2=11.32
H/м2=0.9πb(d+b)g*10-3=0,9*3,14*20*(24+20)*9,8*10-3=24.37
H/м3=P1+P2=11.32+24.37=35.69 H/м4=αw*cx*W0*d*10-3=0,7*1,1*650*24*10-3=12.01
H/м5= αw1*cx1*kw*Wг(d+2b)*10-3=40*1,2*1,0*160*(24+20)*10-3=12.28
H/м6=√P12+P42=√11,322+12.012=16.5
H/м7=√P32+P52=√35.692+12.282=37.74
H/м
Определение единичных нагрузок на трос
1=P*10-2=623*10-3=6,23
H/м2=0.9πb(d+b)g*10-3=0,9*3,14*20*(11+20)*9,8*
10-3=17.17 H/м3=P1+P2=6,23+17,17=23,4
H/м4=αw*cx*W0*d*10-3=0,7*1,2*1.297*650*11*10-3=7,78
H/м5= αw1*cx1*kw*Wг(d+2b)*10-3=1*1,2*1.297*160*(11+20)*
10-3=12.27 H/м6=√P12+P42=√6.232+7.782=9.97
H/м
P7=√P32+P52=√23,42+12,72=26.62
H/м
Удельные нагрузки на провод
γ1=
P1/Aпр=11,32/339,6=33,33*10-3 H/м*мм2
γ3=
P3/Aпр=35,69/339,6=105,9*10-3 H/м*мм2
γ6=P6/Aпр=16,5/339,6=48,58*10-3
H/м*мм2
γ7=P7/Aпр=37,74/339,6=111,13*10-3
H/м*мм2
Удельные нагрузки на трос
γ1=
P1/Aтр=6,23/72,58=85.83*10-3 H/м*мм2
γ3=
P3/Aтр=23,4/72,58=322,4*10-3 H/м*мм2
γ6=P6/Aтр=9,97/72,58=137,36*10-3
H/м*мм2
γ7=P7/Aтр=26,62/72,58=366,76*10-3
H/м*мм2
Таблица
3.1
Сводная таблица единичных и удельных нагрузок на
провод и трос
Марка
|
P1
|
P2
|
P3
|
P4
|
P5
|
P6
|
P7
|
γ1
|
γ3
|
γ6
|
γ7
|
|
н/м
|
н/м*мм2
|
АС
300/39
|
11.32
|
24.37
|
35.69
|
12.01
|
12.28
|
16.5
|
37.74
|
33.33*10-3
|
105.9
*10-3
|
48.58*10-3
|
111.13*10-3
|
ТК
70
|
6.23
|
17.17
|
23.4
|
7.78
|
12.27
|
9.97
|
26.62
|
85.83*10-3
|
322.4*10-3
|
137.36*10-3
|
366.36*10-3
|
3.2 Определение величин критических
пролетов. Первый критический пролет
αE=19.8*106*7.7*104=1.52
0.333[δ-]=0.333*126=41.95
крl=4,38[δ-]/γ1*√(αE(tэ-t-)-0.333[δ-])/E=(4,38*126/33.33*10-3)*
*√(1.52 (0+40)-41.95)/ 7.7*104=259
м
Второй критический пролет
кр2 =
4,9[δ-]*√(α((tг-t-))/
(γ72-
γ12)
= 4.9 * 126 * √(19,8 * 10-6 (-5 + 40)) /
(111.13 * 10-3)2 -
(33.33*10-3)2) = 153,3 м
Третий критический пролет
кр3=4,9[δ-]/γ1*√(0,333[δг]+αE(tг-tэ))/(E(γ7/γ1)2-2.25)=4.9*126/(33.33*10-3)*
*√(41.95+1.52*(5-0))/(7.7*104(111.13*10-3/33,33*10-3)2-2,25)=131м
3.3 Выбор исходного режима
крl=259м>1кр2=153м>1кр3=131м
второй случай.
= 0.9lгаб=0,9*420 = 378 м>1кр2
-третий исходный режим; третье уравнение
δ-(γ2El2/24δ2)
= [δг]-(γ72El2/24[δг])-αE(t-5)
El2/24
αE = 19,8*10-6*7,7*104=1,52
3.4 Вычисление напряжений в проводе
Первый режим. γl,
tmax
δ-((33,33*10-3)2*458,41*106)/δ2
=
27.45-1,52*(35+5)
δ-184832/ δ2
=
-35.75
δ1 =
37,13 H/м*мм2
Второй режим. γl,
t-
δ-((33,33*10-3)2*458,41*106)/δ2=
27.45-1,52*(-40+5)
δ-184832/ δ2=-34.17
δ2=51,383
H/м*мм2
Третий режим. γl,
tэ
δ-((33,33*10-3)2*458,41*106)/δ2=
27.45-1,52*(0+5)
δ-184832/ δ2=19.55
δ3=42,343
H/м*мм2
Четвертый режим. γ3,
tг
δ-((105,09*10-3)2*458,41*106)/
δ2= 27.45-1,52*(-5+5)
δ-158401/ δ2=27.45
δ4=121,225
H/м*мм2
Пятый режим. γ6,
tг
δ-((48,58*10-3)2*458,41*106)/δ2=
27.45-1,52*(-5+5)
δ-406254/ δ2=27.45
δ5=
93,221 H/м*мм2
Шестой режим. γ7,
tг
δ-((111,13*10-3)2*458,41*106)/δ2=
27.45-1,52*(-5+5)
δ-1960015/ δ2=27.45
δ6=126
H/м*мм2
Седьмой режим. γl,
t=15˚С
δ-(33,33*10-3)2*458,41*106)/δ2=
27.45-1,52*(15+5)
δ-184832/ δ2=-4.15
δ7=123,925
H/м*мм2
3.5 Вычисление стрел провесов
Режим I:
1=γll2/8δ1=(33,33*10-3*3782)/(8*37,13)=9,06
м
Режим II:
2=γll2/8δ2=(33,33*10-3*3782)/(8*51,383)=6,54
м
Режим III:
3=γll2/8δ3=(33,33*10-3*3782)/(8*42,343)=7,95
м
Режим IV:
4=γ3l2/8δ4=(105,09*10-3*3782)/(8*121,225)=9,54
м
Режим V:
5=γ6l2/8δ5=(48,58*10-3*3782)/(8*93,221)=5,36
м
Режим VI:
6=γ7l2/8δ6=(111,13*10-3*3782)/(8*126)=16
м
Режим VII:
7=γll2/8δ7=(33,33*10-3*3782)/(8*123,925)=4,8
м
3.6 Анализ полученных величин
Критическая температура
кр =
-5 + ([δг]/αE)(1-
γ1/γ3)
= -5 + (126/1,52) * (1-(33.33*10-3 / 105.09*10-
)) = 51.36 ˚Скр = 51.36˚С
> tmax=35˚С
Максимальная стрела провеса при максимальной
температуре в шестом режиме.
Действительно fmax= f6=16
м
δ2<δ-
111,13 <126
δ6=δг
126=126
δ3<δэ
42,343 <84
3.7 Расчет грозозащитного троса
Рассчитываем hп для троса
=5,5+(1.5/100)*7,8=6.67м
fтр=fn+h0+
λn-z=15+4,2+3,2-6.67=15.73м
где fn-стрела провеса провода в
середине пролета (в режиме №7)
δт7=γll2/8fт=(85.83*10-3*3782)/(8*15)=102.2
H/мм2
Упрощение уравнения состояния троса
α*Е=12*106*18.5*104=2.22
(Е*l2)/24 = (18.5*104*3782)/24=1101,4*106
Уравнение состояния троса:
Второй режим:
γl=85.94*10-3,
t-= - 40
δ-((85.94*10-3)2*1101,4*106/δ2)=674.6-2,22*(-40-15)
δ-8113781/ δ2
=-552,5
σ2=110,616
H/мм2
Третий режим:
γl=85.94*10-3,
t-= 0
δ-((85.94*10-3)2*1101,4*106/δ2)=
674.6 -2.22*(0-15)
δ-8113781/ δ2=-641.3
δ3=104,317H/мм2
Шестой режим
γ7=366,76*10-3,
tг= - 5
δ-((366,76*10-3)2*1101,4*106/δ2)=
674.6-2.22 *(-5-15)
δ-148152.505/δ2
=-630,2 H/мм2
δ6=328.97
Н/мм2
Седьмой режим. γl=85.94*10-3,
t-= +15
δ- ((85.94*10-3)2*1101,4*106/δ2)=
674.6-2.22 *(15-15)
δ-8113781/ δ2=-674.6
δ7
=102,2 H/мм2
Анализ полученных величин
δ2=110.616
H/мм2≤[ δ-]=600
H/мм2;
δ3=104.317
H/мм2≥[ δэ]=420
H/мм2;
δ6=382.487
H/мм2≤[ δг]=600
H/мм2;
Следовательно, трос полностью соответствует
заданным условиям эксплуатации.
конструктивный линия электропередач
напряжение
4. Расчет изоляции
.1 Определение нагрузок на
поддерживающую гирлянду
Изоляторы поддерживающих гирлянд выбираем по
величине электромеханической разрушающей нагрузки Pэл, которая
должна быть не меньше нагрузок, действующих на изолятор, при среднегодовой
температуре Qэ и при максимальных нагрузках Qг то есть
должны выполняться условия с учётом коэффициента запаса прочности,
регламентированных ПУЭэл≥5*Qээл≥2.5*Qг
Где n- число проводов в фазе
гир.=1700;
n=2 для U=330 кВ.эл≥5(Gгир.+n*P1*lвес.)*10-3
Pэл≥2.5(Gгир.+n*P7*lвес.)*10-3
Pэл≥5(1700+2*11.32*530)*10-3
=68.5 кНэл≥2.5(1700+2*37.74*530)*10-3 =104.3
кН
Выбираем изолятор ПС 120 Б у которого
электромеханическая разрушающая нагрузка Pэл=120кН>104.3кН
4.2 Комплектование поддерживающей
гирлянды
Таблица
4.1
Поддерживающая гирлянда 1*19 ПС 120 Б для
провода АС 300… АС 500
Поз.
|
Обозначение
|
Наименование
|
Кол-во
|
|
|
|
|
1шт.
|
общее
|
1
|
КГП-12-1
|
Узел
крепления подвески к опоре
|
1
|
2,0
|
2,0
|
2
|
ПРП-12-1
|
Промежуточное
звено трехлапчатое
|
1
|
1,145
|
1,145
|
3
|
ПТМ-12-2
|
Промежуточное
звено монтажное
|
1
|
2,1
|
2,1
|
4
|
СР-12-16
|
Зажим
поддерживающий
|
1
|
0,41
|
0,41
|
5
|
ПС
120-Б
|
Изолятор
|
19
|
4,43
|
84,17
|
6
|
У-12-16
|
Ушко
укороченное
|
1
|
1,19
|
1,19
|
7
|
2ПГН-5-7
|
Зажим
поддерживающий
|
1
|
19,3
|
19,3
|
Масса
арматуры
|
26,15
|
Масса
подвески
|
110,32
|
4.3 Определение нагрузки на натяжную
гирлянду
эл≥6*
Qээл≥2.5* Qг
Pэл≥6√(Gгир.+0,5*P1*lвес.)2+(
δ3*Aпр)2*10-3эл≥2.5√(Gгир.+0,5*P7*lвес.)2+(
δ6*Aпр)2*10-3
Pэл≥2,5√(1700+0,5*37.74*530)2+(126*339,6)2*10-3=111
кНэл≥6√(1700+0,5*11.32*530)2+(42,313*339,6)2*10-3=90.7
кН
Выбираем изолятор ПС 120 Б у которого
электромеханическая разрушающая нагрузка Pэл=120кН>111кН
4.4 Комплектование натяжной гирлянды
Таблица
4.2
Натяжная гирлянда 2*19 ПС120-Б для провода АС300;АС
330/43
Поз
|
Обозначение
|
Наименование
|
Кол
|
Масса
, кг
|
|
|
|
|
1шт
|
общая
|
1
|
КГН-16-5
|
Узел
крепления Подвесок
|
2
|
6,0
|
12,0
|
2
|
СК-16-1А
|
Скоба
|
4
|
1,22
|
4,88
|
3
|
СК-12-1А
|
Скоба
|
4
|
1,13
|
4,52
|
4
|
ПРР-12-1
|
Звено
промежуточное регулирующее
|
2
|
4,05
|
8,1
|
5
|
ПТМ-12-2
|
Звено
промежуточное монтажное
|
2
|
2,1
|
4,2
|
6
|
СР-12-16
|
Серьга
|
2
|
0,41
|
0,82
|
7
|
ПС
120-Б
|
Изолятор
|
38
|
4,43
|
168,34
|
8
|
У1-12-16
|
Ушко
однолапчатое
|
2
|
1,4
|
2,8
|
9
|
2КЛ-16-1
|
Коромысло
|
1
|
26,0
|
26,0
|
10
|
ПРР-16-1
|
Звено
промежуточное регулирующее
|
4
|
5,0
|
20,0
|
11
|
СКТ-16-1
|
Скоба
трехлапчатая
|
2
|
1,52
|
3,04
|
12
|
ПТМ-16-2
|
Промежуточное
звено монтажное
|
2
|
2,55
|
5,1
|
13
|
ПРП-12-1
|
Промежуточное
звено переходное
|
2
|
1,7
|
3,4
|
14
|
НАС-330-1
|
Зажим
натяжной
|
2
|
2,23
|
4,46
|
15
|
НКЗ-1-1Б
|
Кольцо
защитное
|
2
|
4,2
|
8,4
|
Масса
арматуры для АС 300/39 Масса гирлянды
|
107,72
276,1
|
5. Расчет опоры
.1 Определение нормативных нагрузок
на провода
Вертикальные нагрузки
. От собственного веса опоры
опн=6.39*104=63900
Н
. От веса гирлянды
гирн=110.32*104=1103
Н
. От веса провода (троса) без гололеда
прн=P1пр*
lвес=11,32*530=6000 Нтрн=P1тр* lвес=6,23*530=3302
Н
. От веса гололеда на проводе (тросе)
гол.(пр)н=P2пр*
lвес= 24,37*530=12916 Нгол.(тр)н=P2тр*
lвес= 17,17*530=9100 Н
. От веса провода (троса) с гололеда
пр(гол)н=Gпрн+Gгол.(пр)н=6000+12916=18916
Нтр(гол)н=Gтрн+Gгол.(тр)н=3302+9100=12402
Н
Горизонтальные нагрузки
. От давления ветра на провод (трос) без
гололедаl=1+(0.05/100)*10=1.005 Нпрн=kl*P4пр*lветр=1*12,01*495=5945
Нтрн=kl*P4тр*lветр=1*47,789*495=
3856Н
. От давления ветра на провод (трос) с гололеда
пр(гол)н=kl*P5пр*lветр=1*12,28*495=6079
Нтр(гол)н= kl*P5тр*lветр=1*12,27*495=6074
Н
. Нагрузка на опору ВЛ от тяжения при обрыве
провода (троса)
прн=α*γ*δ3*Aпр=0,8*0,4*42,343*339,6=4602
Нтрн=α*δ3*Aпр=0,5*104,317*72,58=3786
Н
5.2 Определение расчётных нагрузок
на опору в нормальном и аварийном режимах
№
|
Наименование
нагрузок
|
Обозначение
|
Нормативные
нагрузки Н
|
Коэффициент
надежности по отв. γn
|
Коэффициент
надежности по нагрузки γf
|
Коэффициент
условий работы γd
|
Региональный
коэффициент γp
|
Расчетные
нагрузки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нормальный
режим
|
Аварийный
режим
|
|
|
|
|
|
|
|
|
без
гололеда
|
при
гололеде
|
обрыв
провода
|
обрыв
троса
|
1
|
Вес
опоры
|
GК
|
63900
|
-
|
1,05
|
-
|
-
|
67095
|
67095
|
67095
|
67095
|
2
|
Вес
поддерживающей гирлянды
|
Gгир
|
1103
|
-
|
1,05
|
-
|
-
|
1158
|
1158
|
1158
|
1158
|
3
|
Вес
провода
|
Gп
|
6000
|
-
|
1,05
|
-
|
-
|
6300
|
6300
|
-
|
-
|
4
|
Вес
троса
|
Gт
|
3302
|
-
|
1,05
|
-
|
-
|
3467
|
3467
|
-
|
-
|
5
|
Вес
гололеда на проводе
|
Gгол(п)
|
12916
|
1,3
|
1,3
|
1,0
|
1,0
|
-
|
21828
|
-
|
-
|
6
|
Вес
гололеда на тросе
|
Gгол(т)
|
9100
|
1,3
|
1,3
|
1,0
|
1,0
|
-
|
15379
|
-
|
-
|
7
|
Вес
провода с гололедом
|
Gп(гол)
|
18916
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
28128
|
-
|
-
|
8
|
Вес
троса с гололедом
|
Gт(гол)
|
12402
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
18846
|
-
|
-
|
9
|
Давление
ветра на провод
|
Рп
|
5945
|
1,1
|
1,3
|
1,0
|
-
|
8501
|
-
|
-
|
-
|
10
|
Давление
ветра на трос
|
Рт
|
3856
|
1,1
|
1,3
|
1,0
|
-
|
5514
|
-
|
-
|
-
|
11
|
Давление
ветра на провод с гололедом
|
Рп(гол)
|
6079
|
1,1
|
1,3
|
1,0
|
-
|
-
|
8693
|
-
|
-
|
12
|
Давление
ветра на трос с гололедом
|
Рт(гол)
|
6074
|
1,1
|
1,3
|
1,0
|
-
|
-
|
8686
|
-
|
-
|
13
|
Тяжение
при обрыве провода
|
Тп
|
4602
|
-
|
1,3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
5983
|
-
|
14
|
Тяжение
при обрыве троса
|
Тт
|
3786
|
1,3
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
4922
|
Расчетные схемы
1. Нормальный режим с W; без гололеда
2. Нормальный режим с W=0.25; с гололедом
. Аварийный режим при обрыве провода
. Аварийный режим при обрыве троса
5.3 Расчет элементов опоры
Определяем угол наклона поясного уголка
γ = arctg(B*b/2*h)
γ =
arctg(3,356*0,2-1/2*37,7)=2,41 = B-2*h1*tgγ1
= 3,356-2*17,7*0,042=1,8692 м;2
= B-2h2*tgγ
b2 = 3,356-2*0,042=1,0292м;
h1=37,7 м; h2=33,5 м; h3=33
м; h4=32,7 м; h5=26,3 м; h6=25,5 м; h7=22,7
м;h8=8,85 м;
Наименование
элементов
|
Эскизы
средняя отметка
|
Нормативное
ветровое давление W Па
|
Коэффициент
по высоте Kw
|
Ветровое
давление W Па
|
Площадь
элементов fi м2
|
Площадь
контуров элементов А м2
|
Коэффициент
заполнения фермы φ
|
Аэродинамический
коэффициент плоской фермы Сф
|
Коэффициент
η
|
Аэродинамический
коэффициент пространственной фермы Спр
|
Норматив-ная
ветровая нагрузка Н
|
Расчетная
ветровая нагрузка Н
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С
гололедом
|
Без
гололеда
|
С
гололедом
|
Без
гололеда
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
Верхняя
траверса
|
|
650
|
1,4
|
910
|
0,6
|
2,4
|
0,25
|
0,35
|
0,75
|
0,61
|
899
|
225
|
1088
|
272
|
Средняя
траверса левая
|
|
650
|
1,3
|
845
|
1,16
|
4,64
|
0,25
|
0,35
|
0,75
|
0,61
|
1614
|
404
|
1953
|
489
|
Средняя
траверса правая
|
|
650
|
1,3
|
845
|
1,66
|
6,64
|
0,25
|
0,35
|
0,75
|
0,61
|
2310
|
578
|
2795
|
699
|
Верхняя
секция
|
|
650
|
1,4
|
910
|
1,54
|
6,15
|
0,25
|
0,35
|
0,75
|
0,61
|
2304
|
576
|
2788
|
697
|
Средняя
секция
|
|
650
|
2,7
|
1755
|
3,66
|
14,65
|
0,18
|
0,25
|
0,86
|
0,47
|
8157
|
2039
|
9870
|
2467
|
Нижняя
секция
|
|
650
|
1
|
650
|
11,6
|
46,51
|
0,15
|
0,21
|
0,92
|
0,4
|
8162
|
2041
|
9877
|
2470
|
Расчёт ветровых нагрузок на элементы опоры
Усилия в поясном уголке. Нормальный режим,
гололёда нет
ΣМр0
= Ррт*h1 + Ppтp1*h2
+ Ppnp*h3 + Ppc1*h4
+ (Рртр2 + Рртр3)*h5 +
2*Ррпр*h6 +
+ Ррc2*h7 + Ppc3*h8
+ (Gгир + Gп)l (H*м)
ΣМр0=5514*37,7+1088*33,5+8501*33+2788*32,7+(1953+2795)*26,3+850
*25,5*2+9870*22,7+9877*8,85+(1158+6300)*8,3=1547811,65
(Н*м).
Нормальный режим, b=0,w, гололёда нет
ΣGp =
Gpт + 3*(Gpгир + Gpпр)
+ Gpk (H)
ΣGp =
3467 + 3*(1158 + 6300)+67095 = 92936 (H)
Нормальный режим, гололёд есть
ΣМр0(гол)
= Ррт(гол) * h1 + Ppтр1(гол)
* h2 + Ppnp(гол) * h3 + Ppc1(гол)*h4
+ (Pртр2(гол) +
+ Рртр3(гол)) * h5 +
2 * Ppnp(гол) * h6 + Ррc2(гол)*h7
+ Ррc3(гол) * h8 + (Gргир(гол)
+ рп(гол)) * l (Н*м)
ΣМр0
= 8686*37,7 + 272*33,5+8693*33+697*32,7+(489+699)*26,3
+8693*25,5*2+2467*22,7+2470*8,85+(1158+6300)*8,3=1260584,3
(Н*м)
Нормальный режим, w=0,25w, гололёд есть.
ΣGp(гол)=Gpтр(гол)+3*(Gpгир+Gpпр(гол))+Gpk
(H)
ΣGp(гол)=18846+3*(1158+28128)+67095=18846
(Н)
Нормальный режим w=0,25w; гололёд нет
Условие в поясных уголках нижней секции
= (ΣМр0
/ 2*В*cosγ) + (ΣGp/4*cosγ)
= (1547811,65 / (2*3,356*cos2,4) +
(4*cos2,4) = 254060,5 (кH)
Нормальный режим w=0,25w; гололёд есть
(гол) =
(ΣМр0(гол)
/ 2*В*cosγ) + (ΣGp(гол)/4*cosγ)
= 192691,06 (кН)
Так как U=254060,5(кН)>U(гол)=192691,06(кН),
в дальнейших расчётах будем использовать один режим: нормальный режим w,
гололёда нет.
.3.4 Усилия в раскосах
= Dт+Dm (H)т =
Tpnp*b0*cosγ/(bm*cos(γ+β));
Dт
=
5983*1*cos2,4/(5,42*cos(30,4))=4194,17 (H)m = (Mkp*cosγ)/(2*bm*cos(γ+β));m
= (49658,9*0,99912283)/(2*5,42*cos(30,4))=5306,65 (H)kp = Tnp*l;
Mkp = 5983*8,3=49659 (Н*м);= Dт +
Dm = 5306,65 + 4194,17 = 9500,82 (H)
.3.5 Подбор сечения поясного уголка:
σ=(U/φ*F)≤[R]=21000
(Н/см2);
F≥(U/(φ*[R]));
F≥(254060,5/0,7*21000); F≥17,28 см2.
Выбираем равнобокий уголок №10; F=19,2 см2;
ix=3,05 см.
λ≤[λ]. Гибкость
λ = (Mn*ln)/ix
= (1,14*120)/3,05=44,85<120; φ=0,82.
σ=254060,5/(0,82*19,2)=16136,97
уголок недогружен, выбираем уголок меньшего
сечения.
№10; F=15,6; ix=3,07
λ
=(1,14*120)/3,07=44,56<120.
σ=254060,5/(0,82*15,6)=19860,89<21000 (H/см2).
Окончательно выбираем уголок №4; F=3,08 см2
8
Подбор сечения нижнего раскоса:
Раскос выбираем из условия прочности на изгиб
Σ = (D/m*φ*F)≤[R]
= 21000(Н/см2).≥ (D/m*φ*[R])
= (9500,82/(21000*0,3*0,75))=2,01 cм2.
№3,6; F=2,1 cм2; imin=0,71.
λ≤[λ]=180.
Λ
= (Mp*lp/imin).→(l0p/imin)
= (220/1)=220p=220; lpp=0,8*lp =
0,8*220=176.p=(0,94+0,88)/2 = 0,7.
Λ = (0,96*220/1) =
216,9<180→φ=0,2.
F = 9500,82/(0,75*0,2*21000)=3,02 cм2
Выбираю уголок №4 F=3,08 cм2
Выбранный раскос по продольному
изгибу необходимо проверить на растяжение и сжатие в ослабленном сечении:
σ=D/F|≤[R]=21000(H/см2)|=F-Sотв=3,08-0,76=2,32
(см2)отв=d*b=1,9*0,4=0,76 (см2)
σ=9500,82/2,32=4095,2(H/см2)<[R]=21000(H/см2)
4
6. Расчет основания
Исходные данные для расчета закрепления
металлической опоры П 330-3
) Тип грунта: супеси.
) Показатель консистенции: J1=0,29
) Пористость грунта: e=0,45
) Нормативное удельное сцепление грунта: Сн=13
кН/м2
) Нормативное значение модуля деформации грунта:
Еn=32000Н/м
) Нормативный угол внутреннего трения: φн=28
град
Расчетные значения:
При расчетах по прочности:
φI =
φн/Кг = 28/1,1 = 25,5
град
СI = Сн/Кг = 1,3/3,3 =
3,94 кН/м2
ЕI = Ен/Кг = 32000/1 =
32000 кН/м2
При расчетах по деформации грунта:
φII=
φн =28 град
СII=Сн =1,3 кН/м2
ЕII=Ен =32000 кН/м2
Расчетная сжимающая сила, действующая на один
подножник:
сжр = ∑Mp/2Bcosγ-∑Gp/4cosγ
Nсжр = 256.03[n.53,U]
Расчетная вырывающая сила, действующая на один
подножник:
Nвырр = ∑Mp/2Bcosγ-∑Gp/4cosγ
Nвырр =
(1547811,65/2*3,356*cos2,4)-(92936/4* cos2,4)=207,6 кН
Расчетная поперечная сила, действующая на один
подножник:
р=0,25(Ртр+
Ркр +6 Рпр)р=0,25(5514+28371+6*8501)=21222,7
Н=21,2 кНрн=0,25(Ртр+ Ркр +6 Рпр)рн=0,25(5945+23447+6*3856)=13132
Н=13,1 кН
Расчет закрепления опоры
вырн ≤ m*R3*Fo+Gфн=1,2*60*3,08+34=255,8/a=2,5/1,8=1,4
R3=60 [по таб. 6.4]
m = mгр*mo*mc
= 1,0-1,2-1,0=1,2= a2-b2=1,82-0,42=3,08гр
= 1,0= 1,2= 1,0вырн
= 207,6 кН<255,8
Условие выполняется.
Нормативная вырывающая нагрузка:
без гололеда
∑Мн= Ртн *h1+( Ртp1н)*h2+
Ртн+ Рc1н*h4+( Ртp2н+ Ртp3н)*h5+2Рnн*h6+
Рc2н*h7+ Рc3н*h8
∑Мн=3856*37,7+(899)*33,5+3856+2304*32,7+(1614+2310)*26,3+2*5945
*25,5+8157*22,7+8163*8,85=918487,15
без гололеда
∑Gн= Gmн+ Gkн+6(Gnн+
Gгирн)
∑Gн=3302+63900+6(6000+1103)=109820вырн
=207,6 кН*R3*Fo+ Gфн=255.8 кН
,6<255,8
Условие выполняется
Проверка прочности грунта под пятой подножника
на центральное сжатие.
Должно выполняется условие:
= Ncн/F+φ3H*h≤Rs=164,4/3,24+17*2,5≤382
,4<382
-среднее напряжение в грунте по подошве
фундамента
Условие выполняется.=a2=1,82=3,24
м2
Rs=382 kH/ м2
Условие по деформации грунта на внецентровое
сжатие:
= Gcp+(QH*H)/W≤1,2*Rs
1,2*382=458,4
=a3/6=1,83/6=0,972 м3-
момент сопротивления опорной плиты
Н - высота подножника = 2,7=
169,4+(13,1*2,7)/0,972=205,8<458,4
Условие выполняется.
Расчет по прочности
1) γ3н=17
2) ψо=0,8γ1=0,825,5=20,4град
где γ1=
γн/Кг
) Со=0,6с1=0,6*394=2,364 где с1=сн/Кг
Условие прочности:
вырн ≤1/Кн*No+Gфн*nвырн
≤1/1*339,6+29*1,1=371,5
Кн=1,0=γ3*Vr=Co*ω*cos
ψо=17*19*63+2,364*2,65*cos20,4=339,6г=V-Vф=20,8-1,17=19,63
ω=2*(1,8+3,5)*0,25=2,65=(h/3)*(a2+a12+a+a1)=(2,5/3)*(1,82+3,52+1,8+3,5)=20,8
м3
а1=а+2ho*tg ψо=1,8+2-2,3*tg20,4=3,5
м
1/Кн*No+Gфн*n=1/1*339,6+29*1,1=371,5
кН=
h-d=2,4-0,1=2,3
Проверяем условие прочности:вырн=207,6<371,5
кН
Условие выполняется.
Выбранный подножник Ф3 и заданный тип грунта полностью
обеспечивают надежную работу закрепления.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Крюков К.П., Новгородцев Б.П. « Конструкции и механический расчёт линий
электропередачи». Энергия 1979 г.
.
Правила устройства электроустановок. НЦ ЭНАС 2003 г.
.
Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. Под редакцией И.А.
Баумштейна и М.В. Хомякова. Энергоатомиздат 1981 г.
.
Каталог унифицированных опор фундамента. Институт энергосетьпроект
.
Каталог изоляторов и арматуры. Институт энергосетьпроект
.
Монтажные таблицы. Высшая школа 1974 г.
.
Методическое пособие по практическим работам. НЭТ