Мех. расчет. Механический расчет проводов воздушной линии электропередачи. Выбор опоры и проверка ее габаритов

• Название: Механический расчет проводов воздушной линии электропередачи. Выбор опоры и проверка ее габаритов
• Дата: 08.06.2022
• Размер: 153.52 Kb.
• Имя файла: Мех. расчет.docx
• Тип: Документы; #577084

Механический расчет проводов воздушной линии электропередачи. Выбор опоры и проверка ее габаритов

Механический расчет проводов проводится с целью обеспечения в них нормативных запасов прочности и определение величин стрел провеса при работе линии в различных климатических условиях.
4.1 Расчет удельных механических нагрузок
Расчет проводится по методу допускаемых напряжений, величины которых определяются по выражениям:
; (4.1)
; (4.2)
; (4.3)
где , , - соответственно, допускаемые механические напряжения в материале провода в режимах низшей и среднегодовой температур и наибольшей механической нагрузки, по [3]

, , - значения допускаемых напряжений в процентах от предела прочности при растяжении металла провода по [3].

Значения величин , и выбираются из соотношения алюминиевой и стальной частей провода. Т.к. расчет ведётся для провода АС-240/32, определяется соотношение , следовательно:






По формулам (4.1 – 4.3) расчитываются допускаемые напряжения в проводе:







В процессе расчета проводов должен быть определен исходный режим, т.е. наиболее тяжелый режим работы проводов ВЛ, при котором в металле возникнут наибольшие механические напряжения. В качестве исходного режима должен быть выбран один из следующих режимов:

• 
  низшей температуры;
  
• 
  среднегодовой температуры;
  
• 
  наибольших механических нагрузок.
  

Исходный режим определяется путем сопоставления величины расчетного пролета ВЛ со значениями критических пролетов, определяемых для комбинированных проводов по выражениям

; (4.4)

; (4.5)

; (4.6)

где , - коэффициенты температурного расширения и упругого удлинения комбинированного провода;

, , - низшая температура, температура, соответствующая режиму гололеда или режиму наибольшей нагрузки и среднегодовая температура;

- коэффициенты температурного расширения и упругого удлинения комбинированного провода.

- является величиной, обратной модулю упругости и определяется:

, по [3]

, по [3]

, по [3]



Определяются удельные механические нагрузки, действующие на провода.

1. 
   Нагрузка от действия массы провода:
   

; (4.7)

где - масса провода длиной 1 км. Для ВЛ АС – 240/32 , по [1]

- фактическое сечение провода. Для ВЛ АС – 240/32 , по [1]

2. 
   Нагрузка от действия гололеда:
   

; (4.8)

где - нормативная толщина стенки гололеда. Для I района по гололеду , по [3]

- диаметр провода. Для АС – 240/32 .

3. 
   Нагрузка от действия массы провода и гололеда:
   

; (4.9)

4. 
   Нагрузка от действия ветра на провод, свободный от гололеда
   

; (4.10)

где - нормативный скоростной напор ветра в рассматриваемом режиме.

Для ВЛ – 220 кВ скоростной напор ветра определяется, исходя из его повторяемости:

1 раз в 10 лет. , по [3]

- коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра по длине

пролета ВЛ. При , , по [3]

- коэффициент, лобового сопротивления. Для проводов диаметром 20 мм и более,свободных от гололёда: по [3].

5. 
   Нагрузка от действия ветра на провод, покрытый гололедом:
   

; (4.10)

6. 
   Результирующая нагрузка, действующая на провод, свободный от гололеда:
   

; (4.11)

7. 
   Результирующая нагрузка на провод, покрытый гололедом
   

; (4.12)



4.2 Расчет критических пролётов и определение исходного режима
По формулам (4.6 – 4.8) рассчитываются значения критических пролетов






Выбираем длину пролета равную 400 метров.

По соотношению длин критических пролётов исходным режимом будет являться режим наибольшей механической нагрузки т.к. l_1k2_k3_k и l_1k3_k

По основному уравнению состояния определив исходный режим для расчета, можно рассчитать величину напряжения в любом другом режиме работы ВЛ:

; (4.13)

где: , , - соответственно допускаемое напряжение, удельная механическая нагрузка и температура в исходном режиме;

, , - напряжение, удельная механическая нагрузка и температура в расчетном режиме.







Расчет максимальной стрелы провеса и определение

высоты типовой опоры

Для правильного выбора высоты типовой опоры необходимо определить максимальную стрелу провеса провода, которая может возникнуть в одном из двух расчетных режимов работы:

• 
  в режиме наибольшей температуры;
  
• 
  в режиме гололеда без ветра.
  

Решение основного уравнения состояния провода для этих двух режимов работы ВЛ дает значения напряжений в металле провода.

1. 
   Режим наибольшей температуры.
   

; (4.14)

где: ;

.

Решая уравнение (4.14) относительно , получаем:


Находится стрела провеса:

; ( 5 )


Наименьшее расстояние от проводов ВЛ-220 кВ, при нормальном режиме работы, до поверхности земли составляет 7 - 8м..

По этим условиям рассчитывается наименьшее допустимое расстояние от поверхности земли до нижней траверсы опоры.

где: - высота опоры до нижней части траверсы

- стрела провеса провода;

- высота гирлянды;

2. 
   Режим гололеда без ветра.
   

Для этого режима в основном уравнении состояния провода меняются расчетные данные.

Данные для расчёта уравнения (4.14) следующие:







По формуле (4.15) находится стрела провеса



По формуле (4.16) рассчитывается наименьшее допустимое расстояние от поверхности земли до нижней траверсы опоры



По рассчитанным двум режимам, режиму наибольшей температуры и режиму гололеда без ветра, получим два минимальных допустимых значения расстояния от поверхности земли до нижней траверсы опоры.

1. 
   Режим наибольшей температуры: .
   
2. 
   Режим гололёда без ветра .
   

Выберем из этих значений максимальное, и по нему выберем опоры ВЛ-220 кВ, отходящие от подстанции 1. По результатам расчетов для ВЛ-220 кВ выбираем опору П220 – 2.Параметры споры:

-пролет 470 – 345 метров;

-высота опоры 41 метр;

-высота до нижней траверсы 22,5 метра;

-масса 6,21 тонна.

Выбираем изоляторы ПФ70 – 8, количество изоляторов 13 штук, а длина гирлянды с учетом арматуры λг=2,2 метра.