Расчет механических нагрузок на проводники воздушной линии электропередач

При выборе сечения проводников воздушных линий осуществляется проверка проводников на механическую прочность под воздействием различных погодных факторов. Наиболее существенное влияние на механические напряжения, возникающие в проводе, оказывают ветер и отложение корки льда при отрицательных температурах. При комплексном проектировании воздушной линии производится также оценка механических напряжений в изоляторах и опорах ЛЭП при различных сочетаниях погодных факторов в нормальном, послеаварийном и аварийном режимах работы. Учитываются такие явления как пляска и вибрация проводников.

Предварительная оценка сечений проводников, грозозащитных и несущих тросов ВЛ с учетом минимального допустимого сечения по механической прочности, данных в таблицах 2.4.1, 2.4.2, 2.5.5, а также в пунктах 2.4.16, 2.5.80 ПУЭ [1]. В дальнейшем должен быть произведен расчет воздушной линии по методу допускаемых напряжений для различных сочетаний погодных условий.

Критерии прохождения проверки проводников по допустимой механической нагрузке изложены в таблицах 2.4.3 (для проводников линий напряжением до 1000 В) и

2.5.7 (для проводников линий напряжением выше 1000 В) ПУЭ [1]. Физико-механические свойства проводников приведены в табл. 2.5.8 ПУЭ [1].

Справочные материалы, содержащие перечисленные в данном разделе таблицы из ПУЭ [1], приводятся в Приложении 7.

Проверка по механической нагрузке в данной работе производится для 2-х сочетаний погодных факторов – при максимальной ветровой нагрузке на провода с

отложением гололеда и при максимальной ветровой нагрузке без гололеда. Для расчета необходимо задаться следующими исходными данными: 1) номера районов по ветру и

гололеду (определяются по картам районирования, приведенных в ПУЭ [

]) или

нормативная ветровая нагрузка и отложение гололеда для данной местности по данным метеонаблюдений; 2) угол между преобладающим ветром и направлением линии (в задаче принимается равным 90°); 3) тип местности для определения поправки в нормативную ветровую нагрузку kw; 4) высота расположения центра тяжести провода над уровнем земли (определяется при выборе опоры и рассчитывается по пункту 2.5.44 ПУЭ [1]. Для всех вариантов принимаем равным 15 м); 5) длина пролета (задаем в диапазоне 150 – 200 м).

Расчет производится в следующем порядке.

1. Определяем погонную (на 1 метр длины провода) механическую нагрузку по отложению гололеда, Н/м:

Р = Р

-3

ГП Г

×пw×Р ×f ×d , (26)

где

Г =  × ki× kd× bэ× (d + ki× kd× bэ) ×  × g ×10

– нормативная расчетная нагрузка;

kiи kd– коэффициенты учитывающие изменение толщины стенки гололеда, принимаем по табл. 2.5.4 ПУЭ [1] (приведена в Приложении 7);

bэ – толщина стенки гололеда. Принимается по табл. 2.5.3 ПУЭ [1] (приведена в Приложении 7);

 - плотность льда, 0,9 г/см3;

d – диаметр провода, мм;

g = 9,8 м/с2– ускорение свободного падения;

 пw

 Р

 f

- коэффициент надежности по степени ответственности линии, для линий напряжением менее 220 кВ принимается равным 1;

- региональный коэффициент, принимаем равным 1,3 для всех вариантов;

- коэффициент надежности по гололеду, равный 1,3 для районов по гололеду I и II; 1,6 — для районов по гололеду III и выше;

 d - коэффициент по условиям работы, равен 0,5

2. Определяем ветровую нагрузку на провод в пролете, длиной l, Н:

WП W пw Р f

Р = РН× ××, (27)

где

н = awKlKwCxWFsin2j, – нормативная расчетная ветровая нагрузка;

W – нормативное ветровое давление, принимается по табл. 2.5.1 ПУЭ [1] (приведена в Приложении 7), Па. При гололеде рассчитывается и округляется до ближайшего большего значения в соответствии с п. 2.5.43 ПУЭ [1] по выражению 0,25×W0, где W0– нормативное ветровое давление по табл. 2.5.1 в соответствии с картой районирования. В отсутствие отложения гололеда принимается равным W0;

w – коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового давления по пролету

ВЛ, принимаемый равным:

Ветровое давление, Па	До 200	240 280 300 320 360 400 500	580 и более
Коэффициент aw		0,94 0,88 0,85 0,83 0,80 0,76 0,71	0,70

Промежуточные значения awопределяются линейной интерполяцией;

Kl– 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 (промежуточные значения Klопределяются интерполяцией);

Kw– коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности, определяемый по табл. 2.5.2 ПУЭ [1] (приведена в Приложении 7);

Cx– коэффициент лобового сопротивления, принимаемый равным: 1,1 - для проводов и тросов, свободных от гололеда, диаметром 20 мм и более; 1,2 - для всех проводов и тросов, покрытых гололедом, и для всех проводов и тросов, свободных от гололеда, диаметром менее 20 мм;

F = (d + 2KiKdbу)l·10-3– площадь продольного сечения провода;

 - угол между направлением ветра и осью воздушной линии, (принимаем 900);

bу – условная толщина стенки гололеда, мм, принимается равной bэ;

nw– коэффициент надежности по ответственности, принимаемый равным: 1,0 - для ВЛ до 220 кВ; 1,1 - для ВЛ 330-750 кВ и ВЛ, сооружаемых на двухцепных и

многоцепных опорах независимо от напряжения, а также для отдельных особо ответственных одноцепных ВЛ до 220 кВ при наличии обоснования;

p – региональный коэффициент, принимаемый от 1 до 1,3. Значение коэффициента принимается на основании опыта эксплуатации и указывается в задании на проектирование ВЛ;

f – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,1.

3. Определяем массу проводника в пролете:

m = Sal× l × al+ Sст× l × ст , (28)

где

Sal Sст

и al

и ст

- соответственно сечение и плотность алюминиевых жил;

- сечение и плотность жил стального сердечника провода.

4. Определяем механическое напряжение в проводах:

o = PГП × l + РWП + m × g

p S

p , (29)

где

Sp= Sal+ Sст

– суммарное сечение провода в мм2.

Полученное значение механической нагрузки сравниваем с допустимым значением, приведенным в табл. 2.5.7 ПУЭ [1] (приведена в Приложении 7)

⇐ Предыдущая 7 8 9 101112 13 14 15 16 Следующая ⇒