Трос
|
8,6
|
28
|
36,6
|
10,6
|
1,7
|
16,85
|
13,6
|
8,76
|
40,3
Для троса марки ТК 11, согласно [2]:
даН/мм2
мм2/даН
=42
даН/мм2
=60
даН/мм2
1/град
Определим
длины критических пролетов. Они определяется по следующим формулам:
, (3.1)
Тогда длина первого критического пролёта:
Длина
второго критического пролёта
, (3.2)
где
- наибольшая из удельных механических нагрузок, для
нашего расчёта .
Тогда
длина второго критического пролёта:
Длина
третьего критического пролёта
(3.3)
Так
как первый критический пролет оказался
мнимым, то для длин пролетов в
качестве исходного режима следует брать режим среднегодовой температуры: ,,;
а
при - режим максимальных нагрузок: , ,.
Получаем
следующие расчётные интервалы:
Дальнейший
расчёт будем вести по следующим длинам пролёта:
L1=100 м, L2=155,16
м, L3=200 м, L4=223,64 м, L5=300 м, L6= 350 м, L7=400 м, L8= Lгаб=470,3 м.
Напряжения
в материале троса определяются аналогично проводу, поэтому результаты расчета
напряжений для различных климатических условий сведем в таблицу 3.3 :
Таблица
3.3 Результаты систематического расчёта троса
Режимы
|
L1=100 м
|
L2=155,16 м
|
L3=200 м
|
L4=223,64 м
|
|
, даН/мм2, м, даН/мм2, м, даН/мм2, м, даН/мм2, м
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
35,47
|
0,303
|
35,642
|
0,726
|
35,824
|
1,2
|
35,931
|
1,495
|
2
|
52,1
|
0,206
|
51,943
|
0,498
|
51,771
|
0,83
|
51,664
|
1,04
|
3
|
42
|
0.256
|
42
|
0,616
|
42
|
1,023
|
42
|
1,279
|
4
|
44,617
|
0,382
|
45,136
|
0,909
|
45,676
|
1,492
|
45,993
|
1,853
|
5
|
48,322
|
0,947
|
52,475
|
2,099
|
56,073
|
3,265
|
57,977
|
3,948
|
6
|
49,092
|
1,026
|
53,841
|
2,253
|
57,879
|
3,482
|
60
|
4,199
|
7
|
39,83
|
0,275
|
39,897
|
0,661
|
39,97
|
1,096
|
40,013
|
1,369
|
Режимы
|
L5=300 м
|
L6=350 м
|
L7=400 м
|
L8=470,3 м
|
|
, даН/мм2, м, даН/мм2, м, даН/мм2, м, даН/мм2, м
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
26,9
|
3,594
|
22,408
|
5,873
|
19,481
|
8,824
|
17,128
|
13,874
|
2
|
39,908
|
2,423
|
32,14
|
4,095
|
25,919
|
6,634
|
20,637
|
11,515
|
3
|
31,608
|
3,059
|
25,72
|
5,117
|
21,622
|
7,95
|
18,332
|
12,963
|
4
|
37,748
|
4,063
|
33,261
|
6,277
|
29,935
|
9,109
|
26,893
|
14,016
|
5
|
57,159
|
7,206
|
56,726
|
9,882
|
56,371
|
12,989
|
55,984
|
18,08
|
6
|
60
|
7,557
|
60
|
10,286
|
60
|
13,434
|
60
|
18,571
|
7
|
30,124
|
3,271
|
24,767
|
5,416
|
21,122
|
8,294
|
18,186
|
13,317
|
Рис.3.1. Зависимость напряжения от длины
Рис.3.2. Зависимость стрелы провеса троса от длины
Определяем допустимое напряжение в материале троса:
(3,4)
где
- расстояние по вертикали между тросом и проводом на
опоре, =6 м;
-
наименьшее допустимое расстояние по вертикали между тросом и проводом в
середине пролета,
=8 м.,
согласно [2].
-
напряжение в проводе в грозовом режиме, при габаритном пролете.
Тогда
Теперь
определяем напряжение в материале троса в грозовом режиме, если в качестве m-ых
условий последовательно принимаются режимы минимальных температур,
среднегодовых условий и наибольших нагрузок:
для
режима минимальных температур
(3,5)
(3,6)
Методом
подбора вычисляем значение даН/мм2.
Аналогичным
образом для режима среднегодовых условий даН/мм2,
для режима наибольших нагрузок даН/мм2
Полученные
напряжения должны удовлетворять условиям:
(3,7)
Условия
выполняются.
Рассчитаем
допустимые токи короткого замыкания на грозозащитные тросы:
, (3.8)
где
- продолжительность прохождения тока КЗ, =0,15 с, при однократном АПВ.
4.
Расчет проводов в аварийном режиме
Под
аварийным режимом воздушной линии понимают работу при полностью или частично
оборванных проводах и тросах. Обрывы их возможны даже при правильно
спроектированной по нормальному режиму и правильно построенной линии.
Повреждения линии с обрывом проводов могут произойти при воздействии на них
внешних нагрузок, значительно превосходящих расчетные, из-за незначительного
повреждения проводов в зажимах при монтаже и вибрации проводов, при
схлестывании проводов в процессе «пляски» и т.д.
Изменение
тяжения провода в результате смещения его точки подвеса называется редукцией, а
установившееся новое тяжение - редуцированным.
Редуцированное
тяжение зависит от материала и конструкции опоры, типа изоляции, нагрузки на
провода и длины пролёта.
При
конструировании новых опор величина редуцированного тяжения служит в качестве
исходного данного. Если проектирование линии ведется с применением
унифицированных опор, то это тяжение определяют для заданных условий и затем
сравнивают его с наибольшим тяжением, по которому производился расчет
выбранного типа унифицированной опоры.
Расчёт
проводов в аварийном режиме производим для среднегодовых условий: температура °C, гололед отсутствует - , ветер
отсутствует - .
Для
определения редуцированного тяжения необходимо построить две зависимости:
-
зависимость разности тяжений на опоре от отклонения точки подвеса провода;
-
зависимость тяжения провода от изменения длины пролета;
Отклонение
точки подвеса провода определяется по формуле:
, (6.1)
где
- смещение точки подвеса провода из-за изгиба опоры;
-
смещение точки подвеса провода из-за изменения положения гирлянды.
Прогиб
промежуточной опоры, вызываемый разностью тяжений в двух смежных пролётах:
, (6.2)
где
- коэффициент гибкости опоры, принимаемый для
железобетонных опор равным 0.001 м/кгс;
-
коэффициент распределения усилий между стойками опоры (для одностоечных опор -
1.0);
Отклонение
гирлянды изоляторов из-за разности тяжений в проводах двух смежных пролётов:
, (6.3)
где
- вес провода в пролете;
- вес
гирлянды изоляторов и вес арматуры;
- длина
гирлянды изоляторов ( м, м -
высота одного изолятора).
Значит
; (6.4)
рассчитаем
при помощи программы Mathcad, исходя из этого уравнения.
Определим
величины ,, для этого уравнения:
(6.5)
даН;
(6.6)
Для
построения зависимости задаём значения в
пределах .
Зависимость
строим по уравнению:
, (6.7)
где - удельная нагрузка от собственного веса провода,
т.е. ;
-
изменение длины пролёта в результате отклонения гирлянды изоляторов;
Для
построения этой зависимости задаём значения в
пределах .
Результаты
сведем в таблицу 6.1:
Таблица
6.1
Зависимости
тяжений
, м, даН, м, даН
|
|
|
|
0
|
0
|
0.1
|
3403
|
0.2
|
127.491
|
0.2
|
2406
|
0.4
|
272
|
0.4
|
1701
|
0.6
|
433.537
|
0.6
|
1389
|
0.8
|
578.099
|
0.8
|
1203
|
1
|
765.194
|
1
|
1076
|
1.2
|
969.331
|
1.2
|
982.227
|
1.4
|
1160.741
|
1.4
|
909.366
|
1.651
|
1404.092
|
1.651
|
837.392
|
По
результатам расчетов построим зависимости и . По графикам найдем редуцированное тяжение.
.
Расчет грозозащитного троса
Расчет
грозозащитного троса проводится с целью определения пригодности выбранного
троса для условий проектируемой линии в нормальных режимах работы. В процессе
расчёта нам нужно определить допустимое напряжение в материале троса, при
котором будет соблюдаться расстояние между тросом и проводом.
Расчёт
будем вести в следующем порядке:
по
уравнению состояния провода определим напряжение в проводе, для условий
грозового режима ( определено в систематическом расчёте):
;
рассчитаем
граничное напряжение в тросе, при котором ещё соблюдается допустимое расстояние
между тросом и проводом в середине пролёта:
; (7.1)
где
- удельные нагрузки в материале троса и провода в
грозовом режиме при длине
габаритного
пролета;
- расстояние
между точками подвеса троса и провода;
-
допустимое расстояние между проводом и тросом в середине пролёта,
определяется
по ПУЭ в соответствии с длиной габаритного пролёта;
.
в
качестве исходного состояния примем грозовой режим с полученным напряжением в
тросе и по уравнению состояния провода найдем напряжение в тросе для режимов
максимальной нагрузки, низшей и среднегодовой температуры:
режим
минимальных температур:
; (7.2)
;
режим
среднегодовых условий:
; (7.3)
;
режим
наибольших нагрузок:
; (7.4)
;
сравним
полученные напряжения в этих трёх режимах с допустимыми при максимальной
нагрузке, низшей и среднегодовой температуре:
режим
минимальных температур:
;
;
режим
среднегодовых условий:
;
;
режим
наибольших нагрузок:
;
;
Найденные
напряжения не выходят за допустимые пределы, значит, выбранный трос ТК-11
пригоден для условий проектируемой линии напряжением 220 кВ в нормальных
режимах работы.
провод трос аварийный вибрация
6. Построение монтажных кривых для визируемых пролетов
Монтажные
кривые представляют собой зависимости тяжения по проводу от температуры и стрелы провеса провода от температуры . По этим зависимостям производится монтаж проводов.
Монтажные кривые строятся для визируемых пролетов, которые определяются в
зависимости от длины анкерного пролета. В данном курсовом проекте анкерный
пролет менее 3 км, поэтому визируются два промежуточных пролета (второй пролет
от анкерной опоры с обеих концов анкерного пролета).
Длины визируемых пролетов, для которых строим монтажные кривые:
Монтажные кривые строятся по основному уравнению состояния провода в
пролете:
(3.1)
Решив
уравнение (3.1) относительно при
фиксированных значениях , определяем тяжение по проводу и стрелу провеса провода по формулам:
,(3.2)
,(3.3)
m-ые условия
определим в зависимости от того, в каком из интервалов между находится :
Принимаем диапазон температур от -410С до +350С.
Результаты расчетов сводим в таблицу 3.1.
Таблица 3.1- Построение монтажных кривых
Визируемый пролета
|
Параметры
|
Температура, 0С
|
|
|
-41
|
-20
|
0
|
20
|
35
|
, даН/мм212,69,8427,5755,8384,902
|
|
|
|
|
|
|
|
, м1,0171,3021,6922,1952,614
|
|
|
|
|
|
|
, даН56084380337125982182
|
|
|
|
|
|
, даН/мм27,3806,7636,2805,8785,617
|
|
|
|
|
|
|
|
, м11,61412,67513,64814,58315,261
|
|
|
|
|
|
|
, даН32853010279526162500
|
|
|
|
|
|
, даН/мм27,8737,0616,4485,9515,636
|
|
|
|
|
|
|
|
, м9,00910,04411,00011,91912,584
|
|
|
|
|
|
|
, даН3504314328702,6492509
|
|
|
|
|
|
, даН/мм28,0477,1666,5065,9755,643
|
|
|
|
|
|
|
|
, м8,3209,34310,29111,20511,865
|
|
|
|
|
|
|
, даН35823189289626602512
|
|
|
|
|
|
, даН/мм210,9138,9277,4626,3705,744
|
|
|
|
|
|
|
|
, м3,1233,8184,5675,3505,934
|
|
|
|
|
|
|
, даН48583974332228362557
|
|
|
|
|
|
, даН/мм27,6306,9146,3665,9155,627
|
|
|
|
|
|
|
|
, м10,15011,20012,16513,09213,763
|
|
|
|
|
|
|
, даН33963078283426332505
|
|
|
|
|
|
, даН/мм212,69,8397,5685,82811,891
|
|
|
|
|
|
|
|
, м1,0091,2921,6802,1812,599
|
|
|
|
|
|
|
, даН56084379336925942177
|
|
|
|
|
|
, даН/мм212,69,9537,8206,1935,300
|
|
|
|
|
|
|
|
, м1,3511,7102,1772,7493,212
|
|
|
|
|
|
|
, даН56084430348127562359
|
|
|
|
|
|
По данным таблицы 3.1 строим монтажные кривые, которые приводятся на
листе 2 графического материала.
7. Расчет переходов через инженерные сооружения
Таблица 71. Исходные данные по инженерным сооружениям
Переход
|
Длина пролёта L,
м
|
Инженерное сооружение
|
Высота сооружения hc, м
|
Ближайшее расстояние от опоры до сооружения x, м
|
Минимально допустимое расстояние от проводов ВЛ до верхней
части сооружения, м,
|
Аварийный режим
|
1
|
316,6
|
ось автодороги
|
0,23
|
86,1
|
8
|
5,5
|
2
|
285,4
|
ось автодороги
|
1,3
|
85,94
|
8
|
5,5
|
3
|
378,4
|
ВЛ 10 кВ
|
6,9
|
69,7
|
4,5
|
-
|
4
|
409,8
|
1. Кабель связи
|
0,74
|
42,4
|
4
|
2
|
|
|
2. Ось автодороги
|
1,6
|
54,4
|
8
|
5,5
|
|
|
3. ВЛ 10 кВ
|
12,1
|
67,7
|
4,7
|
-
|
|
|
4. 1-ый Тёплый Канал
|
-1
|
133,3
|
7
|
-
|
|
|
5. Пруд “Селец”
|
2
|
201,9
|
7
|
-
|
|
|
6. ВЛ 10 кВ
|
9,4
|
36
|
4
|
-
|
5
|
406,2
|
дамба
|
0,5
|
81,9
|
7
|
-
|
6
|
290
|
1. Кабель связи
|
0
|
108,1
|
4
|
2
|
|
|
2. Ось автодороги
|
0,79
|
119,8
|
8
|
5,5
|
|
|
3. 1-ый Холодный Канал
|
-0,37
|
135,7
|
7
|
-
|
|
|
4. Ось автодороги
|
-0,96
|
97,5
|
8
|
5,5
|
7
|
241,8
|
1. 2-ой Тёплый Канал
|
0,38
|
101
|
7
|
-
|
|
|
2. Ось автодороги
|
1,9
|
111
|
8
|
5,5
|
|
|
3. ВЛ 10 кВ
|
9,1
|
120,45
|
5,4
|
-
|
8
|
174,3
|
1. ВЛ 10 кВ
|
14,3
|
70,2
|
4
|
-
|
|
|
2. Ось автодороги
|
0,64
|
75,5
|
8
|
5,5
|
9
|
201,7
|
ВЛ 10 кВ
|
8,3
|
31
|
4
|
-
|
* Минус перед числом показывает нам, что инженерное сооружение
располагается ниже уровня основания опоры.
. Переход рассчитывается по условиям нормального режима и аварийного
режима (обрыв провода в соседнем пролете).
Для пролета пересечения должно выполняться условие :
(6.1)
где H - высота от основания опоры до точки
подвеса нижнего провода, Н=22,55 м;
- высота
сооружения.
-
расстояние по вертикали от уровня точки подвеса провода, до провода в пролете.
(6.2)
Нормальный
режим. Максимальная стрела провеса провода на данной линии имеет место в
режиме наибольших нагрузок: , (по результатам систематического расчета проводов для
режима наибольших нагрузок)
;
.
Условие
выполнено.
Аварийный
режим. Максимальная стрела провеса провода на данной линии имеет место в режиме
среднегодовых условий, при обрыве провода в соседнем пролете: , (К = 0,4
- при сечении проводов 240 мм2 и больше).
;
.
Условие
выполнено.
Расчёт
перехода проектируемой воздушной линии электропередачи 220 кВ с другими
инженерными сооружениями аналогичен. Изменяется только минимально-допустимое
расстояние от нижней части подвеса провода до верхней части инженерного
сооружения.
.
Нормальный режим.
;
.
Условие
выполнено.
Аварийный
режим.
;
.
Условие
выполнено.
3. Нормальный режим.
;
.
Условие
выполнено.
Аварийный
режим.
;
Условие
выполнено.
.
В данном пролёте, длинной L11=409,8 м
проектируемая линия осуществляет переход сразу через несколько инженерных
сооружений (нумерация сооружений идёт слева направо по направлению проектируемой
линии). Из-за тяжёлых условий трассы для выполнения условий при переходе
проектируемой ВЛ 220 кВ через инженерные сооружения возникла необходимость в
увеличении высоты подвеса провода, путём увеличения основания опоры на 8 метров
с обеих сторон пересекаемых сооружений , в связи с этим изменением, высота от
основания опоры до точки подвеса нижнего провода, Н=30,55 м.
Нормальный
режим.
Условие
выполнено.
Аварийный
режим.
Условие
выполнено.
.
Нормальный режим.
;
.
Условие
выполнено.
Аварийный
режим.
Условие
выполнено.
.
Нормальный режим.
Условие
выполнено.
Аварийный
режим.
Условие
выполнено.
.
Нормальный режим.
Условие
выполнено.
Аварийный
режим.
Условие
выполнено.
.
Нормальный режим.
Условие
выполнено.
Аварийный
режим.
Условие
выполнено.
.
Нормальный режим.
;
.
Условие
выполнено.
Аварийный
режим.
Условие
выполнено.
8. Выбор изоляции, линейной арматуры и средств защиты от вибрации
проводов и тросов
На линиях 220 кВ как правило применяются подвесные изоляторы. Количество
изоляторов может быть подсчитано по формуле:
, (4.1)
где
l - удельная длина утечки, приходящаяся на 1кВ, для
напряжения 220 кВ мм/кВ;
-
рабочее напряжение линии, для линий 220 кВ ;
- длина
пути утечки изолятора, предварительно для изолятора ПС 70-A мм.
.
Значит
количество изоляторов: =16
Принимаем
16 изоляторов ПC 70-А, масса каждого из которых составляет 3,4 кг. Теперь
проверим выбранный тип изолятора по механическим характеристикам. При
отсутствии ветра и гололеда расчётная механическая нагрузка определяется
следующим образом:
. (4.2)
А при наличии гололеда и ветра:
, (4.3)
В
аварийном режиме:
(4.4)
где 5;2,7 - коэффициент запаса прочности изоляторов в нормальных режимах;
- длина
весового пролёта;
-
количество проводов в фазе;
-
количество изоляторов;
- вес одного изолятора;
-
коэффициент, учитывающий вес линейной арматуры, для линий до 220 кВ принимается
;
-
коэффициент учитывающий долю тяжения по проводу, при обрыве провода, согласно
[1], стр. 28, табл. 1.1;
-
нормативное тяжение по проводу, даН.
даН,
даН.
даН.
Наибольшее
значение принимаем в качестве расчётной нагрузки, по значению которой выбираем
линейную арматуру. В нашем случае получается кН. У
ранее выбранного изолятора кН,
следовательно, он удовлетворяет нас по механической прочности. Далее выбираем
линейную арматуру по гарантированной механической прочности изолятора:
1) узлы крепления(для поддерживающих гирлянд) КГП-7-1 масса 0,8 кг;
) узлы крепления(для натяжных гирлянд) КГН-7-5 масса 3,07 кг;
) серьги СР-7-16 масса 0,3 кг;
) ушки У1-7-16 масса 0,76 кг;
) зажимы поддерживающие глухие ПГН-3-5 масса 0,95 кг
) гасители вибрации ГВН-5-30 масса 3,2 кг.
9. Определение расчетных нагрузок на промежуточные и анкерные
опоры в нормальных режимах
Нормативными нагрузками называют нагрузки, которые регламентированы ПУЭ,
а расчетными - нормативные нагрузки умноженные на коэффициент надежности по
нагрузке. При этом для условий нормального режима следует рассматривать два
случая направления ветра к оси линии: под углами 900 и 450.
Сначала определим расчетные вертикальные нагрузки.
) Собственный вес провода для 1-ой и 2-ой группы предельных состояний:
(5.1)
)
Собственный вес троса для 1-ой и 2-ой группы предельных состояний:
(5.2)
)
Вес гололеда на проводе для 1-ой группы предельных состояний:
(5.3)
Вес
гололеда на проводе для 2-ой группы предельных состояний:
где
- коэффициент надежности по ответственности объекта,
согласно [3] =1;
-
региональный коэффициент, согласно [3] =1;
-
коэффициент учитывающий условия работы, согласно [3] для 1-ой группы предельных
состояний =1, для 2-ой группы - =0,5;
-
коэффициент надежности для 1-го района по гололеду =1,3, согласно [3]
4) Вес гололеда на тросе для 1-ой и 2-ой группы предельных состояний:
(5.4)
5) Вес изоляторов для 1-ой и 2-ой группы предельных состояний:
(5.5)
где
- число изоляторов;
кг - вес
одного изолятора ПС-70А;
вес
арматуры (узел крепления - 0,8 кг; серьга - 0,3 кг; ушко - 0,76 кг; гасители
вибрации - 2 по 3,2 кг каждый; зажим поддерживающий -0,95 кг,). Тогда:
кг;
кг.
)
Вес изоляторов при гололеде для 1-ой и 2-ой группы предельных состояний:
(5.6)
)
Вес монтажника для 1-ой и 2-ой группы предельных состояний:
согласно
[3] (5.7)
)
Собственный вес железобетонной опоры для 1-ой и 2-ой группы предельных
состояний:
(5.8)
где
- вес унифицированной стальной опоры П220 - 3 с
цинком, согласно [3].
Теперь
найдем горизонтальные нагрузки на опору.
)
Давление ветра на провод без гололеда для 1-ой и 2-ой группы предельных
состояний:
(5.9)
(5.10)
В случае, когда ветер направлен под углом в 450 к оси линии,
расчетную нагрузку следует уменьшить в два раза, то есть:
(5.11)
Аналогичным образом нагрузка для этого случая будет определяться и для
всех последующих вариантов, поэтому ее расчет в дальнейшем приводить не будем.
) Давление ветра на провод, покрытый гололедом для 1-ой и 2-ой группы
предельных состояний:
(5.12)
(5.13)
)
Давление ветра на трос без гололеда для 1-ой и 2-ой группы предельных
состояний:
(5.14)
(5.15)
12) Давление ветра на трос покрытый гололедом для 1-ой и 2-ой группы
предельных состояний:
(5.16)
(5.17)
13) Давление ветра на гирлянду изолятора для 1-ой и 2-ой группы
предельных состояний:
(5.18)
где
- высота гирлянды, - высота
одного изолятора, - число изоляторов;
- диаметр
тарелки изолятора, для ПС-70А, =130 мм, =255 мм.
(5.19)
14) Расчетная нагрузка от давления ветра на конструкцию опоры:
, (5.20)
где
- коэффициент динамической составляющей ветровой
нагрузки для свободностоящей металлической опоры;
(5.20)
-
аэродинамический коэффициент для металлической опоры;
-
площадь конструкции опоры, равная:
м2
где
- ширина наиболее широкой грани ствола металлической
опоры на уровне центра тяжести, расположенного на высоте 0,5Hо , Hо- высота
опоры.
(5.20)
и - ширина наиболее широкой нижней и верхней граней
ствола металлической опоры, на высоте h=0 м и h2=36,4 м .
мм
даН
даН
)В
случае, когда ветер направлен под углом в 450 к оси линии:
м2
м2
даН
даН
)
Расчетная нагрузка от давления ветра на конструкцию опоры, когда провода и
тросы покрыты гололёдом:
, (5.20)
-
коэффициент, учитывающий площадь обледенения конструкции.
даН
даН
В
случае, когда ветер направлен под углом в 450 к оси линии:
даН
даН
Теперь
сведем полученные данные в таблицу 9.1.
Таблица 9.1. Расчетные нагрузки на опору в нормальном режиме по 1-му
предельному состоянию
Наименование нагрузки
|
Значение расчетных нагрузок для режима
|
|
-5°С; qmax;
b=0
|
-5°С; 0,25qmax; bmax
|
|
Угол 90°
|
Угол 45°
|
Угол 90°
|
Угол 45°
|
Собственный вес троса
|
387,3
|
387,3
|
387,3
|
387,3
|
Вес гололеда на тросе
|
-
|
-
|
1561
|
1561
|
Собственный вес провода
|
920,4
|
920,4
|
920,4
|
920,4
|
Вес гололеда на проводе
|
-
|
-
|
1378,8
|
1378,8
|
Вес изоляторов
|
66,8
|
66,8
|
100,2
|
100,2
|
Собственный вес опоры
|
5250
|
5250
|
5250
|
5250
|
Вес монтажника
|
195
|
195
|
195
|
195
|
Давление ветра на трос
|
591
|
295,5
|
-
|
-
|
Давление ветра на трос с гололедом
|
-
|
-
|
939,6
|
469,8
|
Давление ветра на провод
|
904,8
|
452,4
|
-
|
-
|
Давление ветра на провод с гололедом
|
-
|
-
|
660
|
330
|
Давление ветра на гирлянду изоляторов
|
24,1
|
12,05
|
24,1
|
12,05
|
Давление ветра на конструкцию опоры
|
3489
|
3227,8
|
4012,3
|
3712
|
Составленные схемы приложения нагрузок на опору в нормальных режимах по
1-му предельному состоянию изображена на рисунках 5.1-5.4.
Таблица
9.2. Расчетные нагрузки на опору в нормальном режиме по 2-му предельному
состоянию
Наименование нагрузки
|
Значение расчетных нагрузок для режима
|
|
-5°С; qmax;
b=0
|
-5°С; 0,25qmax; bmax
|
|
Угол 90°
|
Угол 45°
|
Угол 90°
|
Угол 45°
|
Собственный вес троса
|
387,3
|
387,3
|
387,3
|
387,3
|
Вес гололеда на тросе
|
-
|
-
|
780,5
|
780,5
|
Собственный вес провода
|
920,4
|
920,4
|
920,4
|
920,4
|
Вес гололеда на проводе
|
-
|
-
|
688,9
|
688,9
|
Вес изоляторов
|
66,8
|
66,8
|
100,2
|
100,2
|
Собственный вес опоры
|
5250
|
5250
|
5250
|
5250
|
Вес монтажника
|
195
|
195
|
195
|
195
|
Давление ветра на трос
|
500
|
250
|
-
|
-
|
Давление ветра на трос с гололедом
|
-
|
-
|
795
|
397,5
|
Давление ветра на провод
|
765,2
|
382,6
|
-
|
-
|
Давление ветра на провод с гололедом
|
-
|
-
|
558,4
|
279,2
|
Давление ветра на гирлянду изоляторов
|
20,4
|
10,2
|
20,4
|
10,2
|
Давление ветра на конструкцию опоры
|
2952
|
2731,2
|
3394,8
|
3140,9
|
Составленные схемы приложения нагрузок на опору в нормальных режимах по
1-му предельному состоянию изображена на рисунках 5.5-5.8.
Определяем
изгибающие моменты, действующие на стойку опоры в различных режимах с целью
выбора наибольшего изгибающего момента, по которому далее определяются размеры
металлической опоры.
Расчет
приведем для расчетных нагрузок режима с максимальным ветром, а остальные
расчеты сведем в таблицу 6.2.
(5.21)
Таблица
9.3 Изгибающие моменты
|
Значения расчетных моментов по 1-му предельному состоянию
|
Значения расчетных моментов по 2-му предельному состоянию
|
|
-5°С; q; b=0
|
-5°С; 0,25q;
bmax
|
-5°С; q; b=0
|
-5°С; 0,25q;
bmax
|
Угол 90°
|
167363,2
|
177589,92
|
142612,78
|
148693,33
|
Угол 45°
|
114046,93
|
127290,07
|
97520,3
|
106046,19
|
Расчетные вертикальные нагрузки, действующие на анкерные
опоры в нормальном режиме, такие же, как и на промежуточные опоры за исключением массы гирлянд
изоляторов:
вертикальная нагрузка от веса монтажника с инструментами:
даН,
|
вертикальная нагрузка от веса изоляторов:
; (5,22)
где
кг,
=3,07 -
масса узла для крепления натяжных гирлянд изоляторов
даН
Вес изоляторов при гололеде для 1-ой и 2-ой группы предельных состояний:
На анкерную опору на прямых участках будет действовать нагрузка:
На провода:
даН (при
-5˚C; qmax; 0).
даН (при
-5˚C; 0,25qmax; bmax).
На
тросы:
даН (при
-5˚C; qmax; 0).
даН (при
-5˚C; 0,25qmax; bmax).
Составленные схемы приложения нагрузок на опору в нормальных режимах
изображена на рисунках 5.9-5.12 и определяем изгибающие моменты:
.
10. Определение нормативных и расчетных нагрузок на
промежуточные и анкерные опоры в аварийном режиме
Нагрузки в аварийном режиме считаются для среднегодовых условий.
Расчетная горизонтальная нагрузка от тяжения по проводу, передающаяся на
промежуточную опору от редуцированного тяжения (обрыв провода или троса):
, (6.1)
где
- наибольшее напряжение в материале провода( - для троса);
-
коэффициент зависящий от материала опор, площади поперечного сечения и проводов
в фазе (для троса ).
=1,3 -
коэффициент перегрузки;
даН
Расчетная
горизонтальная нагрузка от тяжения по тросу:
даН.
(6.2)
даН.
(6.3)
Составим схемы приложения расчетных нагрузок в аварийном режиме приведены
на рисунках 6.1-6.2.
Определяем изгибающие моменты, действующие на стойку опоры в аварийном
режиме при а)обрыве проводов двух фаз и при б)обрыве троса.
а) (6.4)
б) (6.5)
Составим
схемы приложения расчетных нагрузок в аварийном режиме
случай:
обрыв провода одной фазы. 2 случай: обрыв троса.
Определяем
изгибающие моменты, действующие на стойку опоры в аварийном режиме при а)обрыве
проводов двух фаз и при б)обрыве троса.
а) (6.4)
б) (6.5)
На
анкерную опору при обрыве провода в режиме при -5˚С; q=0;
bmax будет
действовать тяжение: , где =0,9
коэффициент сочетаний.
даН,
При
обрыве троса будет действовать тяжение:
даН
Расчетная
вертикальная нагрузка от веса гололеда на проводах:
даН,
Расчетная
вертикальная нагрузка от веса гололеда на тросе:
даН.
Вертикальные
расчетные нагрузки от собственного веса опоры, проводов, тросов, изоляторов,
электромонтера были определены выше.
На
анкерную опору на прямых участках будет действовать нагрузка:
На провода:
даН (при
-5˚C; qmax; 0).
На
трос:
даН (при
-5˚C; qmax; 0).
Составим схемы приложения расчетных нагрузок в аварийном режиме
случай: обрыв провода одной фазы. 2 случай: обрыв троса.
11.
Определение расчетных нагрузок на промежуточные и анкерные опоры в нормальном и
аварийном режимах
Различают
вертикальные и горизонтальные нагрузки на опоры. Вертикальные нагрузки - это
нагрузки от веса проводов и троса, от веса гололеда, а также от веса самой
опоры. Горизонтальные нагрузки - это нагрузки от давления ветра на провода,
трос и на конструкцию опоры, а также нагрузки аварийного режима.
1) Нормальный режим
а) Промежуточная опора
Определим вертикальные нагрузки на опору:
1. Нагрузка от собственного веса провода:
даН
(8.1)
.
Нагрузка от веса гололеда на проводе:
даН
(8.2)
.
Нагрузка от веса изоляторов:
даН
(8.3)
.
Нагрузка от собственного веса троса:
даН
(8.4)
5.
Нагрузка от веса гололеда на тросе:
(8.5)
.
Нагрузка от веса монтажника:
даН
(8.6)
Здесь
даН - нормативный вес монтажника для линии
напряжением 220 кВ.
.
Нагрузка от собственного веса опоры:
даН
(8.7)
Здесь
даН - нормативный вес опоры для проектируемой линии
напряжением 220 кВ.
Определим
горизонтальные нагрузки на опору:
1.
Нагрузка от действия ветра на провода, не покрытые гололедом:
(8.8)
.
Нагрузка от действия ветра на трос, не покрытый гололедом:
даН (8.9)
3.
Нагрузка от действия ветра на провода, покрытые гололедом:
(8.10)
.
Нагрузка от действия ветра на трос, покрытый гололедом:
(8.11)
Нагрузки
от ветра на провода и трос, прикладываемые к опоре, при направлении ветра под
углом 45 градусов к оси линии, уменьшаются в 2 раза.
5. Нагрузка действия ветра на конструкцию опоры, не покрытую
гололедом:
6.
- под
углом 90 градусов к оси линии (8.12)
- под
углом 45 градусов к оси линии (8.13)
Здесь:
- коэффициент, учитывающий порывы ветра (для свободностоящих
железобетонных опор );
-
коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте (для высоты
приложения ветровых нагрузок м );
- аэродинамический
коэффициент, ;
-
площади, ограниченные контуром опоры.
Найдем
значения площадей :
(8.14)
м2
(8.15)
м2
(8.16)
м2
(8.17)
Тогда:
даН;
даН.
.
Нагрузка действия ветра на конструкцию опоры, покрытую гололедом:
даН
(8.18)
даН
(8.19)
б)
Анкерная опора
Определим
вертикальные нагрузки на опору:
Величины
этих нагрузок совпадают с величиной нагрузок на промежуточную опору, кроме
нагрузки от веса гирлянды изоляторов и веса монтажника.
Нагрузка
от веса изоляторов:
даН
(8.20)
Нагрузка
от веса монтажника:
даН
(8.21)
Здесь
даН - нормативный вес монтажника для анкерной опоры.
Определим
горизонтальные нагрузки на опору:
Принимаем
следующие расчетные условия: °C,
максимальный ветер, гололеда нет, ветер направлен под углом 90 градусов к оси
линии - расчетный режим №4. При таких условиях на анкерную опору действуют все
горизонтальные нагрузки, действующие на промежуточные опоры, кроме нагрузок с
гололедом. Также на опору действует неуравновешенное горизонтальное тяжение,
связанное с неодинаковым тяжением проводов и троса по обе стороны опоры.
Ориентировочное значение этого тяжения для проводов и троса можно определить:
даН
(8.22)
даН
(8.23)
)
Аварийный режим
а)
Промежуточная опора
Определим
вертикальные нагрузки на опору:
Расчетным
режимом для промежуточных опор является режим среднегодовых условий.
На
промежуточную опору в таком режиме не действуют вертикальные нагрузки от веса
гололеда на проводе и тросе. Значения остальных нагрузок умножаются на
коэффициент сочетаний .
.
Нагрузка от собственного веса провода:
даН;
.
Нагрузка от веса гололеда на проводе:
даН;
.
Нагрузка от веса изоляторов:
даН;
.
Нагрузка от собственного веса троса:
даН;
.
Нагрузка от веса гололеда на проводе:
даН;
.
Нагрузка от веса монтажника:
даН;
.
Нагрузка от собственного веса опоры:
При
этом при оборванном проводе или при оборванном тросе соответственно нагрузки:
даН;
даН.
Определим
горизонтальные нагрузки на опору:
Горизонтальные
нагрузки на опору от ветра при среднегодовых условиях (расчетный режим №3) не
действуют. Из горизонтальных нагрузок действуют только редуцированные тяжения,
обусловленные обрывов провода или троса. Это тяжение рассчитывается для провода
и для троса при среднегодовых условиях:
даН
(8.24)
даН
(8.25)
б)
Анкерная опора
Определим
вертикальные нагрузки на опору:
Расчетным
режимом для анкерных опор является режим: температура °C, максимальная толщина стенки гололеда, ветер
отсутствует (расчетный режим №5).
Значения
нагрузок нормального режима умножаются на коэффициент сочетаний .
.
Нагрузка от собственного веса провода:
даН;
.
Нагрузка от веса гололеда на проводе:
даН;
.
Нагрузка от веса изоляторов:
даН;
.
Нагрузка от собственного веса троса:
даН;
.
Нагрузка от веса гололеда на проводе:
даН;
.
Нагрузка от веса монтажника:
даН;
.
Нагрузка от собственного веса опоры:
даН.
При
этом при оборванном проводе или при оборванном тросе соответственно нагрузки:
даН;
даН;
даН;
даН.
Определим
горизонтальные нагрузки на опору:
При
таких условиях на анкерную опору не действуют горизонтальные ветровые нагрузки
кроме. На опору действует неуравновешенное горизонтальное тяжение и
редуцированное тяжение. Значения этих тяжений можно определить:
даН
(8.26)
даН
(8.27)
даН
(8.28)
даН
(8.29)
Здесь
необходимо учитывать, что при оборванном проводе или тросе соответственно на
оборванный провод или трос действует только редуцированное тяжение, а
неуравновешенное тяжение не действует.
12. Определение стоимости воздушной линии и продолжительности
строительства
Капитальные затраты на сооружение всей линии:
, (8.1)
где
=19,4 тыс.у.д.е./км- стоимость сооружения 1 км линии,
по [4] таблица IV.3
= 6,180
км- суммарная длина линии.
Годовые
эксплуатационные расходы:
, (8.2)
, (8.3)
гдеи -
стоимость 1 кВт∙ч потерь электроэнергии на корону и нагрузочных,
= 0,0175
у.д.е/кВт∙ч, = 0,025 у.д.е/ кВт∙ч, - допустимый ток линии,,
, =3500 ч -
время наибольших потерь,
=0,1375
Ом/км - удельное сопротивление линии, =2,7
кВт/км
Приведенные
затраты:
(8.4)
где Е - норма дисконта, принимаемая равной 0,23
Себестоимость электроэнергии:
(8.5)
(8.6)
где = 0,9, =5000 ч
Удельная
стоимость передачи 1 кВт мощности:
(8.7)
Продолжительность
строительства линии по [3] с.15-20]:
дней;
(8.8)
где
месяца - нормативная продолжительность строительства
линии длиной км;
- число
рабочих дней в месяце.
Таблица 12.1-
Технико-экономические показатели
№ п.п
|
Показатель
|
Значение показателя
|
1
|
Капитальные затраты на сооружение линии
|
|
2
|
Удельные капитальные затраты
|
|
3
|
Годовые эксплуатационные расходы, при
|
|
4
|
Годовые эксплуатационные расходы, при
|
|
5
|
Приведенные затраты, при
|
|
6
|
Приведенные затраты, при
|
|
7
|
Себестоимость электроэнергии, при
|
|
8
|
Себестоимость электроэнергии, при
|
|
9
|
Продолжительность строительства
|
34 дней
|
Выводы
Исходя из проведенных расчетов, для выбранного типа опоры и данного
сечения проводов нужно 13 подвесных изоляторов.
Наибольшая стрела провеса провода наблюдается в расчетном режиме № 6.
Грозозащитный трос ТК-11 в результате произведенных расчетов выбран
правильно, так как напряжение в материале троса по полученным результатам лежит
в допустимых пределах.
Следовательно, можно сделать вывод о том, что рассчитанная воздушная
линия электропередачи напряжением 220 кВ обеспечит надежное электроснабжение.
Список использованных источников
1.
Короткевич М.А.
Конспект лекций по дисциплине «Проектирование механической части линий
электропередачи»- Мн.: БНТУ, 2006/07 учебный год.
2.
Правила
устройства электроустановок. - М.: Энергия, 1986.
3.
«Справочник по
электрическим установкам высокого напряжения» под редакцией И.А. Баумштейна,
С.А. Бажанова- М.: Энергоатомиздат, 1989.
4.
Г. Е. Поспелов,
В.Т. Федин, П.В. Лычев. «Электрические системы и цепи»- Мн: Технопринт, 2004.
Похожие работы на - Механическая часть воздушной линии электропередачи напряжением 220 кВ
|