Расчет конструктивной части ВЛ

Выполняем расчет провода АС95 двух цепной ВЛ напряжением 110 кВ, сооружаемой на стальных опорах в населенной местности типа В (низко этажная застройка). Региональный коэффициент =1,2.

Расчетные климатические условия:

ІV район по гололеду (толщина стенки гололеда C_max =25 мм);

ІІ район по ветру (ветровое давление Q_max =50 даН/м²);

минимальная температура

максимальная температура

средняя температура

 

Линия 2-3

а) выбор опоры.

На основании исходных данных (из Приложения 4 [1]) предварительно выбираем промежуточную железобетонную одноцепную опору на напряжение 110 кВ типа ПБ-110-5. Габаритный пролет для этой опоры с проводом АС240 составляет . Расчетный пролет принимаем равным .

Геометрические размеры опоры в соответствии с приложением 3:

Длина гирлянды изоляторов

б) удельные нагрузки на провод.

Из таблицы физико-механических характеристик проводов (приложение 3) необходим вес одного километра провода  и диаметр провода  провода марки АС240.

Из таблицы физико-механических характеристик проводов (Приложение 1 [1])

Рассчитываем удельные нагрузки:

Удельная нагрузка от собственного веса провода составляет:

Удельная нагрузка от веса гололеда на проводе исходя из цилиндрической формы гололедных отложений:

где  – плотность льда;

- суммарная удельная нагрузка от веса провода и гололеда

- удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу при отсутствии гололеда

- удельная нагрузка от давления ветра при наличии на проводе гололеда

- удельная нагрузка от веса провода без гололеда и ветра

- удельная нагрузка от веса провода, покрытого гололедом, и ветра

Наибольшая удельная нагрузка

 

в) определение исходного режима.

В качестве исходного режима предварительно примем режим наибольшей внешней нагрузки. Параметры этого режима .

Значение температуры гололедообразования  принято в соответствии с рекомендациями ПУЭ, значение допустимого механического напряжения  – из таблицы физико-механических характеристик проводов (Приложение 1 [1]).

где  - температурный коэффициент линейного удлинения материала провода (Приложение 1 [1]);

 – модуль упругости материала провода (Приложение 1 [1]);

  – расчетная длина пролета

Вычисляем левую часть уравнения

В правую часть уравнения состояния провода подставим параметры режима низшей температуры . Коэффициенты A и B неполного кубического уравнения будут соответственно равны

Неполное кубическое уравнение для режима низшей температуры примет вид:

Решение этого уравнения в соответствии с рекомендациями (Приложение 6 [1]) (начальное приближение ) дает величину механического напряжения в проводе в режиме низшей температуры:

В правую часть уравнения состояния подставим параметры режима среднегодовой температуры . Коэффициенты A и B неполного кубического уравнения будут соответственно равны:

Неполное кубическое уравнение для режима среднегодовой температуры примет вид:

Решение этого уравнения в соответствии с рекомендациями (Приложение 6 [1]) (начальное приближение ) дает величину механического напряжения в проводе в режиме среднегодовой температуры:

Проверим условия механической прочности провода:

В режиме наибольшей внешней нагрузки:

В режиме минимальной температуры:

В режиме среднегодовой температуры:

Условия выполняются, следовательно, исходный режим выбран правильно.

г) расчет монтажных стрел провеса провода.

 

Для двух значений температуры и величины механического напряжения в проводе вычислены выше и составляют соответственно и . Выполним расчёт механического напряжения в проводе для режима высшей температуры  .

В правую часть уравнения состояния подставим параметры режима высшей температуры . Коэффициенты A и B неполного кубического уравнения будут соответственно равны:

Неполное кубическое уравнение для режима высшей температуры примет вид:

Решение этого уравнения в соответствии с рекомендациями (Приложение 6 [1]) (начальное приближение ) дает величину механического напряжения в проводе в режиме высшей температуры:

 

Для трёх значений температур вычисляем стрелы провеса по формуле:

По полученным значениям стрел провеса строим монтажный график .

Монтажный график сталеалюминевого провода сечением 240 мм² в пролете длиной 295м

д)  проверка габарита воздушной линии.

Для проверки габарита воздушной линии необходимо знать максимальное значение стрелы провеса провода . Максимальная стрела провеса провода имеет место в одном из двух режимов: в режиме высшей температуры или в режиме максимального гололеда без ветра. Стрела провеса в режиме высшей температуры определена выше и составляет  Выполним расчет механического напряжения в проводе и его стрелы провеса для режима максимального гололеда без ветра.

В правую часть уравнения состояния провода подставим параметры этого режима . Коэффициенты A и B неполного кубического уравнения будут соответственно равны:

Стрела провеса провода в этом режиме составит:

Итак, максимальная стрела провеса провода имеет место в режиме гололеда с ветром.

Установленный ПУЭ габарит воздушной линии напряжением 110 кВ для населенной местности . Учитывая геометрические размеры предварительно выбранной опоры П110-1 и длину гирлянды изоляторов (Приложения 3 и 5 [1]), проверим условие

где  - расстояние от точки подвеса нижнего провода до земли;

 - длина гирлянды изоляторов;

 - максимальная стрела провеса провода.

Условие выполняется, следовательно, опора выбрана правильно.

 

Литература

1. В.Н. Костин, Е.В. Распопов, Е.А. Родченко. Передача и распределение электроэнергии: Учеб.пособие.- СПб.: СЗТУ, 2003.

2. Костин В.Н. Системы электроснабжения. Конструкции и механический расчёт: Учеб пособие.- СПб.: СЗТУ,2002.

3.   Электрические системы. Электрические сети:Учебник для электроэнерг.спец.вузов/ В.А. Веников, А.А. Глазунов, Л.А.Жуков и др.-М.:Высш.шк.,1998.

4. Правила устройст электроустановок. 6-е изд.- М.: Изд-во ДЕАН, 2001.

5. Электротехнический справочник: В 4 т. Т.3. производство, передача и распределение энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ.-8-е изд.-М.Издательство МЭИ.2002.