МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОВОДОВ ВЛ И ПРОВЕРКА ОСНОВНЫХ ГАБАРИТОВ ВЫБРАННОЙ ТИПОВОЙ ОПОРЫ

1.4.1. Общие положения

Механический расчет проводов (тросов) ВЛ проводится в целях обеспечения в них нормативных запасов прочности и определения величин стрел провеса при работе линии в различных климатических условиях [2].

Расчет выполняется по методу допускаемых напряжений, величины которых определяются по выражениям:

; (1.44)

где – допускаемые механические напряжения в

материале провода (троса) в режимах низшей и среднегодовой температур и наибольшей механической нагрузки соответственно;

. . % – рекомендуемые по [2] значения допускаемых напряжений в процентах от предела прочности при растяжении металла провода .

Значения и % для этих режимов могут быть определены по [2, табл. 2.5.7], физико-механические характеристики проводов – по [2, табл. 2.5.8].

Следует иметь в виду, что при использовании литературных источников разных годов издания могут встретиться различные размерности величин напряжений, удельных механических нагрузок, модулей упругости.

Расчеты следует вести в системе СИ, в которой указанные величины имеют следующую размерность в соответствии с [2]:

напряжение ;

удельная механическая нагрузка ;

модуль упругости

.

В ходе проектирования выполняется механический расчет проводов одной из ВЛ района электрических сетей (по заданию). Расчетные климатические условия для местности по ветровому давлению и толщине стенки гололеда определяются по данным, указанным в задании, и по [2]:

по ветровому давлению – [2, табл. 2.5.1 и рис. 2.5.1];

по толщине стенки гололеда – [2, табл. 2.5.3 и рис. 2.5.2].

1.4.2. Определение удельных механических нагрузок проводов

Удельные механические нагрузки, , действующие на провода, определяются по выражениям:

– от действия массы (собственного веса) провода

(1.45)

где – удельная масса провода, кг/км, определяется по табл. П2.4 или по [1, табл.3.5];

– расчетное сечение провода, , определяется по табл. П2.5 или по [1, табл. 3.5],

– от действия гололеда

(1.46)

где – плотность льда;

– ускорение свободного падения;

– диаметр провода, мм;

– толщина стенки гололеда, мм, по [2,табл. 2.5.3];

– коэффициент надежности по гололедной нагрузке, равный 1,3 для районов по гололеду I и II и 1,6 – для районов по гололеду III и выше;

– коэффициент условий работы, равный 0,5.

– от массы провода и гололеда

,; (1.47)

– от действия ветра на провод, свободный от гололеда,

(1.48)

где – коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового давления по длине пролета ВЛ и принимаемый равным по табл. 1.17;

– ветровое давление (нормативное), Па, по [2, табл. 2.5.1];

– коэффициент лобового сопротивления или аэродинамический коэффициент, учитывающий условия обтекания провода воздушным потоком, величина которого составляет: 1,2 для проводов диаметром менее 20 мм и 1,1 – для проводов диаметром 20 мм и более;

– коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку, равный 1,2 при длине пролета до 50 м, 1,1 – при 100 м, 1,05 – при 150 м, 1,0 – при 250 м и более;

– ветровое давление, Па (или ), по [2 табл. 2.5.1];

– коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности, определенный по [2, табл. 2.5.2];

Таблица 1.17 Значения коэффициентов, учитывающих неравномерность ветрового давления по дине пролета ВЛ.

Ветровое давление Па	до 200								и более
	1,0	0,94	0,88	0,85	0,83	0,8	0,76	0,71	0,7

– от действия ветра на провод, покрытый гололедом,

(1.49)

– от массы провода и ветра без гололеда

(1.50)

– от массы провода, гололеда и ветра

(1.51)

1.4.3. Расчет критических пролетов и выявление исходного режима для расчета проводов

При выполнении курсового проекта механический расчет выполняется только для нормального режима работы ВЛ (провода и тросы не оборваны).

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 должен быть выбран один из следующих режимов: низшей температуры, среднегодовой температуры, наибольших механических нагрузок (при или ).

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

,

(1.52)

,

,

где – коэффициенты температурного линейного удлинения и упругого удлинения комбинированного провода, определяемые по [2, табл. 2.5.8] ( где – модуль упругости, );

– низшая температура; температура, соответствующая режиму гололеда или режиму небольшой механической нагрузки (принимается равной минус 5 С) и среднегодовая температура;

– механическое напряжение в материале провода, .

При выполнении механического расчета принимается условно, что участок линии сооружается на идеально ровной поверхности земли и имеет равные по величине пролеты между смежными опорами. Величиной пролета необходимо задаться, исходя из диапазона пролетов, соответствующих конкретному типу унифицированной опоры, имея в виду, что ВЛ в зависимости от сечения проводов имеет наибольший допустимый пролет [9, табл. 2.5.5 или табл.П5].

Определение исходного режима определяется с помощью табл. 1.18.

Таблица 1.18. Выбор исходного режима

Соотношение между кри- тическими пролетами	Исходный режим
	При - режим низшей температуры ( ), при - режим среднегодовой температуры , при - режим наибольшей механической нагрузки ( )
	При - режим низшей температуры ( ), при - - режим наибольшей механической нагрузки ( )
- мнимый,	При - режим среднегодовой температуры ( ), при - режим наибольшей механической нагрузки ( )
- мнимый   - мнимый	При - режим низшей температуры ( ), при - режим среднегодовой температуры ( ); для всех расчетных проектов – режим среднегодовой температуры ( )

1.4.4. Определение напряжений в материале проводов

и максимальной стрелы провеса проводов

Определив исходный режим для расчета провода, получаем возможность рассчитать величину напряжения в любом ином режиме работы ВЛ с помощью основного уравнения состояния, которое имеет вид

, (1.53)

где n и m – обозначения (индексы) двух режимов (состояний) провода.

Присвоим исходному режиму индекс n, тогда величина напряжения в проводе в любом другом (расчетном) режиме может быть определена по уравнению (1.53), записанному в следующем виде:

(1.54)

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

– напряжение, удельная механическая нагрузка и температура в расчетном режиме соответственно.

В уравнении (1.54) известны величины, характеризующие исходный режим ( ), а также параметры расчетного режима и . Поэтому, решая уравнение (1.54), найдем величину , а затем и стрелу провеса провода в расчетном режиме:

. (1.55)

Для правильного выбора высоты типовой опоры по [9] необходимо определить максимальную стрелу провеса провода, которая может возникнуть на ВЛ в одном из двух расчетных режимов работы:

– в режиме наибольшей температуры ( );

– в режиме гололеда без ветра ( ).

Напряжения в металлах проводов в этих режимах определяются путем решения основного уравнения состояния провода для этих двух режимов работы ВЛ:

,

(1.56)

,

где – напряжения в режимах наибольшей температуры и гололеда без ветра соответственно.

Определив по (1.56) величины и , найдем стрелы провеса в этих режимах, одна из которых будет наибольшей (максимальной):

, . (1.57)

Провода и тросы ВЛ будут работать в соответствии с выполненными проектными расчетами при условии, что в процессе строительства ВЛ и их подвески на опоры будут обеспечены необходимые значения монтажных стрел провеса .

Величина монтажной стрелы, которая должна быть обеспечена в ходе монтажа провода, может быть рассчитана для конкретных погодных условий, при которых ведется подвеска с помощью уравнения (1.59).

Решив основное уравнение состояния провода, записанное в виде

, (1.58)

определим величину , а затем :

. (1.59)

В выражениях (1.58), (1.59) обычно принимается, что , т.к. при подвеске на опоры провода свободны от гололеда.

Механический расчет проводов и тросов ВЛ может выполняться на ПЭВМ по программе «Мехрасчет».

1.4.5. Выбор типовой опоры и проверка ее габаритов

Типовая опора выбирается по табл. П.2.19-П2-20 или по [9].

Расчетная высота опоры до нижней траверсы определяется по выражению

(1.60)

где – допустимый габарит приближения провода к земле, определяется по [2, табл.2.5.20, 2.5.22] в зависимости от характера местности, где сооружается ВЛ;

– максимальная стрела провеса, определяемая по (1.57);

– длина гирлянды изоляторов (полимерных), определяется по табл.П.2.21- или по [9].

Выбрав по [9] принципиальную схему опоры, необходимо определить, удовлетворяют ли габариты типовой опоры условиям работы проектируемой ВЛ.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 784; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!