Расчет механической части ЛЭП. ВЛ 220 Расчет механической части воздушных линий электропередачи. При проектировании основной электрической сети энергосистем рекомендуется
 Скачать 0.79 Mb.
|
 - стрела провеса провода в середине пролета (рисунок 1.4); - расстояние по вертикали между точками подвеса провода и троса, оно известно из конструкции опоры; - допустимое расстояние между тросом и проводом.Определим, каким должно быть напряжение в тросе, чтобы соблюдалась эта стрела провеса. Связь между стрелами провеса и напряжениями в тросах и проводах имеет вид:  (1.25)где  - удельные нагрузки соответственно на трос и провод от собственного веса; - механические напряжения в тросе и проводе в условиях грозового режима; - длина пролета.Подставив выражения (1.25) в (1.24) и решив уравнение относительно σт, получим:  (1.26)Допустимое расстояние между тросом и проводом соблюдается, если напряжение в тросе при грозовом режиме не меньше подсчитанного по формуле (1.26). Таким образом, можно установить следующий порядок расчета троса: . По уравнению состояния провода (1.17) определяют напряжение в проводе σп для условий грозового режима. . По формуле (1.26) определяют граничное напряжение в тросе, при котором еще соблюдается допустимое расстояние между тросом и проводом в середине пролета. . В качестве исходного состояния принимают грозовой режим с полученным напряжением в тросе и по уравнению состояния провода находят напряжение в тросе для режимов максимальной нагрузки, низшей и среднегодовой температуре. . Сравнивают полученные напряжения в этих трех режимах с допустимыми при максимальной нагрузке, низшей и среднегодовой температуре. Если напряжения не превышают допустимые, можно сделать вывод о пригодности выбранного троса для условий проектируемой линии в нормальных режимах работы. В противном случае удовлетворительного решения можно добиться, приняв другое сечение троса, увеличив высоту тросостойки и др. При ровном профиле трассы в формулу (1.26) подставляют длину расчетного (габаритного) пролета линии. Если же очевидно, что после расстановки опор по профилю трассы в анкерном участке пролеты будут различной длины, то для обеспечения допустимых расстояний между тросом и проводом во всех пролетах в формулу подставляют значение  Результаты расчета напряжения в тросе при среднегодовой температуре используются для решения вопроса о необходимости его защиты от вибрации. Трос должен быть также проверен по условию аварийного режима линии. .8 Критическая температура Как следует из формулы (1.11), стрела провеса при неизменной длине пролета зависит от величины нагрузки γ и напряжения σ, которое, в свою очередь, зависит от нагрузки и температуры. Таким образом, на стрелу провеса влияет нагрузка и температура. В зависимости от отношения γ/ σ стрела провеса может получиться больше тогда, когда на провод действует дополнительная нагрузка (гололед, ветер) при относительно низкой температуре либо когда провод находится только под действием своего веса при более высокой температуре. Очевидно, существует и такая температура, при которой провод под действием только своего веса будет иметь такую же стрелу провеса, как в режиме дополнительной нагрузки. Эта температура называется критической. Выведем формулу для ее определения. Пусть провод находится под действием дополнительной нагрузки γг (гололед, ветер) при температуре tг и имеет стрелу провеса fг при напряжении σг . При критической температуре t нагрузка от собственного веса равна γ1 и стрела провеса fк. Тогда из условия fг = fк по формуле (1.11) можно записать:  Отсюда напряжение при критической температуре:  (1.27)Критическую температуру получим, подставив σ из формулы (1.27) в уравнение состояния провода (1.17)  Отсюда  (1.28).9 Расстановка опор по профилю трассы Расстановка опор - наиболее ответственный этап в проектировании линии. После ее выполнения окончательно определяются число и тип опор, количество изоляторов, линейной арматуры и др. Одна из главных задач при расстановке опор по профилю трассы - проверка расстояний от проводов до земли и до пересекаемых инженерных сооружений. Габариты должны проверяться в следующих режимах: а) в нормальном режиме линии (при необорванных проводах и тросах) по максимальной стреле провеса, получаемой из сопоставления стрел провеса в режиме высшей температуры и в режиме гололеда без ветра; б) при аварийном состоянии линии (обрыв провода в соседнем пролете) в режиме среднегодовой температуры. Если пересекаются две воздушные линии, то должны проверяться расстояния по вертикали между ближайшими проводами и тросами в грозовых условиях (температура воздуха +15 °C, ветер и гололед отсутствуют). Основные габариты линий приведены в ПУЭ [3]. На заданном профиле трассы расстановка опор производится с помощью специальных шаблонов (рисунок 1.5), построенные в виде парабол для режима, при котором возникает максимальная стрела провеса (при высшей температуре или гололеде без ветра). Режим максимальной стрелы провеса находится из систематического расчета для габаритного пролета. Под ним понимается пролет, длина которого определяется нормативным габаритом до земли от низшей точки провода при установке опор на ровной местности. Режим максимальной стрелы провеса может быть также определен вычислением критической температуры, при которой стрела провеса провода при отсутствии гололеда и ветра достигает такого же значения, как при гололеде без ветра. Если  , то наибольшая стрела провеса будет возникать при  , а в случае  - при гололеде без ветра.Кривая 1 шаблона строится на основе формулы стрелы провеса (1.12). Подставив в нее l=2x , получим:  (1.29)где  Удельная нагрузка γ и напряжение провода σ принимаются для режима, соответствующего максимальной стреле провеса. Напряжение находится по результатам систематического расчета проводов для длины пролета  , т.е. несколько меньшей, чем расчетная длина пролета. Из опыта проектирования установлено, что средний пролет после расстановки опор примерно на 10% меньше, чем расчетный, за счет наличия ограничений по трассе (дороги, реки, углы и т.п.). Задавая различные значения х , по формуле (1.29) находят соответствующие значения у.Кривую 2, называемую габаритной, строят параллельно первой, отложив от нее по вертикали расстояние  , равное допустимому габариту от провода до земли. Аналогично строят кривую 3, называемую земляной. Расстояние по вертикали от кривой 2 до кривой 3 принимают равным максимальной стреле провеса  .Шаблон выполняют в тех же масштабах, что и продольный профиль трассы. До расстановки опор всю трассу разбивают на участки, ограниченные анкерными опорами. Расстановка промежуточных опор производится на каждом анкерном участке независимо от других анкерных участков. Шаблон накладывается на профиль трассы так, чтобы кривая 3 пересекала профиль в месте установки первой анкерной опоры, а кривая 2 касалась его. При этом ось у должна находиться в вертикальном положении. Тогда другая точка пересечения кривой 3 с профилем будет соответствовать месту установки первой промежуточной опоры. При таком положении шаблона во всех точках пролета габарит до земли будет не меньше допустимого. Затем шаблон продвигают и аналогичным образом находят положение следующей опоры. Длина последнего пролета в конце анкерного участка может оказаться малой. В этом случае ее следует увеличить, уменьшая соответственно ряд длин соседних пролетов и стремясь сделать их примерно одинаковыми. С помощью шаблона следует произвести дополнительную проверку и убедиться, что при перемещении опор габариты остаются не меньше допустимых. При массовых расчетах расстановку опор производят с применением ЭВМ. После расстановки опор определяют значение приведенного пролета  .Его физический смысл заключается в том, что после монтажа провода в анкерном пролете с помощью подвесных изоляторов по всему анкерному участку произойдет выравнивание напряжения провода, которое будет соответствовать какому-то условному пролету. В дальнейших расчетах напряжение провода в анкерном участке определяют по приведенному пролету. Приведенный пролет вычисляют как квадратный корень из суммы кубов пролетов, которые входят в анкерный пролет (между двумя соседними анкерными опорами), деленной на длину анкерного участка  (1.30)Приведенный пролет для разных анкерных участков в общем случае различен. Если приведенный пролет оказался близким к расчетному l' , которому был построен шаблон, то расстановку опор можно считать удовлетворительной. При  или  следует найти по результатам систематического расчета напряжение провода, соответствующего , и сравнить его с напряжением, которое принималось при построении шаблона. При существенном различии этих напряжений нужно построить шаблон для нового напряжения и произвести перерастановку опор. Необходимость этого вызывается тем, что при меньшем полученном напряжении будут возникать большие стрелы провеса, при которых может возникнуть нарушение значений габаритов до земли.Если же напряжение окажется выше расчетного, для которого строился шаблон, то будут создаваться излишние запасы в габаритах, что приведет к перерасходу опор. На участках трассы с сильно пересеченным профилем необходима проверка опор на вырывание, которое может наблюдаться в случае, когда отметка расположения опоры находится значительно ниже отметок двух соседних опор. Проверка на вырывание производится с помощью шаблона, представляющего кривую провисания провода при минимальной стреле провеса. Шаблон рассчитывается по формуле (1.29), куда подставляются удельная нагрузка от собственного веса провода и напряжение в режиме низшей температуры. Тогда Шаблон, соответствующий минимальной стреле провеса накладывают на профиль так, чтобы кривая проходила через вершины опор 1 и 3. Если при этом кривая шаблона окажется выше точки а, то опора 2 будет испытывать силу, действующую вертикально вверх. Для ее устранения могут быть осуществлены следующие мероприятия: перестановка опоры 2 на более высокую отметку, ликвидация опоры 2, применение повышенной опоры 2, установка анкерной опоры 2 вместо промежуточной, подвеска компенсирующих грузов. При расстановке опор на профиле трассы все они должны быть проверены на нагрузки, которые будут возникать в реальных условиях. Вертикальные нагрузки, действующие на опору, определяются собственным весом проводов и гололеда, а горизонтальные - действием ветра на провода линии. Проверку производят путем вычисления для каждой опоры весового и ветрового пролетов и сравнения их с соответствующими расчетными. Весовой пролет соответствует вертикальной нагрузке на опору и определяется суммой двух смежных эквивалентных полупролетов, прилегающих к данной опоре.  (1.31)Эквивалентный пролет - это условный пролет с подвеской провода на одинаковых высотах, вычисляемый по формулам: а) первый (большой) эквивалентный пролет  (1.32)б) второй (малый) эквивалентный пролет  (1.33)где l - действительная длина пролета; h - разность между высотами точек подвеса провода. Так, для опоры 2 (рисунок 1.8):  ,  Где γ - удельная нагрузка от собственного веса провода и гололеда; σ - напряжение провода в режиме гололеда без ветра, взятое для приведенного пролета данного анкерного участка; l1 и l2 - длины пролетов, которые берутся с профиля трассы. Смежными эквивалентными пролетами для данной опоры не всегда будут один большой и один малый. Возможны случаи, когда к опоре прилегают два больших или два малых эквивалентных пролета. В этих случаях формула (1.31) принимает вид или  (1.34)Очевидно, что при подвеске провода на одинаковой высоте h=0 и весовой пролет равен полусумме действительных пролетов.  (1.35)На опору действует вертикальная нагрузка, не выше расчетной, если  . Расчетный пролет обычно известен из технических данных унифицированных опор.Проверку горизонтальной нагрузки от действия ветра производят путем вычисления ветрового пролета и сравнения его с расчетным. В инженерных расчетах с достаточной точностью ветровой пролет можно вычислить как полусумму смежных пролетов:  (1.36)Для каждой опоры должно соблюдаться условие . Расчетный ветровой пролет указывается в паспортных данных унифицированных опор. Если весовой или ветровой пролет для какой-либо опоры оказался выше расчетного, то должна быть произведена соответствующая перерастановка опор на профиле трассы.В населенной местности габариты до земли должны соблюдаться не только в нормальном, но и в аварийном режимах линии. Проверка аварийного режима производится при среднегодовой температуре и отсутствии гололеда и ветра. Габарит до земли определяется на основании вычисления стрелы провеса:  где γ - удельная нагрузка от собственного веса провода; l -длина пролета (при неодинаковой высоте точек подвеса провода в формулу подставляется соответствующая длина эквивалентного пролета); σ - напряжение провода, найденное по результатам расчета аварийного режима. .10 Расчет переходов через инженерные сооружения Под переходами через инженерные сооружения понимают пересечения проектируемой линии с железнодорожными и шоссейными дорогами, линиями электропередач, линиями связи и сигнализации. Цель расчета заключается в определении расстояний от проводов линии до пересекаемого сооружения и сравнения их с допустимыми. Действительное расстояние от нижнего провода до инженерного сооружения.  . (1.37)где h0 - высотная отметка точки подвеса нижнего провода на профиле трассы, определяемая отметкой в месте установки опоры и размерами отдельных элементов опоры; hс - высотная отметка верхней части инженерного сооружения на профиле трассы; f1 - стрела провеса провода в месте пересечения, отстоящего на расстояние ln от опоры с большей отметкой точки подвеса провода. Стрела провеса провода в нормальном режиме: |