Проектирование механической части воздушной линии (ВЛ) 35 кВ

Введение

Главной задачей проектирования механической части воздушной линии (ВЛ) 35 кВ является проектирование линии электропередачи высокой надёжности и безопасности и обеспечение её качественной работы в климатических условиях, представленных в задании.

Для выполнения всех этих условий производятся следующие расчёты: расчёт проводов и тросов на механическую прочность, расчёт удельных нагрузок на провода и трос, а так же производится расстановка опор по профилю трассы, переход через инженерное сооружение и расчёт монтажных графиков.

Напряжения в заданном проводе АС-150/24 и тросе ТК-35 не должны превышать допустимые значения при любых погодных условиях, возможных в данной местности (первый район по гололеду, второй район по ветровой нагрузке, максимальной температуре – 30С, минимальной – минус 40С, среднегодовой – минус 5С). Стрелы провеса провода и тро2са также не должны превышать допустимые значения при любом режиме. Исходя из заданных параметров, следует выбрать тип промежуточной опоры. Необходимо выбрать изоляторы и линейную арматуру с достаточным запасом прочности. Опоры требуется расставить по заданной местности с таким расчетом, чтобы выполнялись габаритные, ветровые и весовые пролеты. Также требуется расчет монтажных стрел провеса для провода и троса для минимального и максимального пролетов при всех возможных температурах.

1 Определение физико-механических характеристик провода и троса

На ВЛ напряжением 35 кВ и выше применяются многопроволочные сталеалюминиевые провода различного сечения. На рисунке 1.1 приведена конструкция сталеалюминиевого облегченного провода с номинальным сечением 173,1 мм2, на рисунке 1.2 – троса ТК-35.

У провода стальная часть (1) состоит из семи стальных проволок, алюминиевая (2) – из двух повивов алюминиевых проволок, навитых вокруг стальной части. Алюминиевая часть состоит из двадцати шести проволок. Характеристики провода марки АС-150/24 приведены в таблице 1.1, троса ТК-35 – в таблице 1.2.

Рисунок 1.1 – Провод АС-150/24

Рисунок 1.2 – Трос ТК-35

Таблица 1.1 – Физико-механические характеристики провода АС-150/24

Характеристика

Размерность

Значение

1. Сечение:

- алюминиевой части

- стальной части

- суммарное

мм 2

149

24,2

173,1

2. Диаметр провода

мм

18,8

3. Количество и диаметр проволок:

- алюминиевых

- стальных

штмм

4. Количество повивов:

- алюминиевой части

- стальной части

шт

5. Масса 1 км провода

кг

599

6. Модуль упругости

Н/мм2

7. Температурный

коэффициент линейного удлинения

град-1

8. Предел прочности при растяжении

Н/мм2

290

9. Удельная нагрузка от собственного веса

10. Допустимое напряжение:

- при среднегодовой температуре

- при низшей температуре

- при наибольшей нагрузке

Н/мм2

135

Таблица 1.2 – Физико-механические характеристики троса ТК-35

Характеристика	Размерность	Значение
1. Сечение: - номинальное - фактическое	мм2	35 38,6
2. Диаметр троса	мм	8,0
3. Количество и диаметр проволок	штмм
4. Масса 1 км троса	кг	330
5. Количество повивов	шт	2
6. Модуль упругости	Н/мм2
7. Температурный коэффициент линейного удлинения	град-1
8. Предел прочности при растяжении	Н/мм2	1200
9. Удельная нагрузка от собственного веса
10. Допустимое напряжение: - при среднегодовой температуре - при низшей температуре - при наибольшей нагрузке	Н/мм2	420 600 600

2 Выбор унифицированной опоры

В настоящее время при строительстве ВЛ используются, как правило, унифицированные опоры. Для ВЛ используются следующие типы опор: промежуточные, промежуточные угловые, анкерные угловые, анкерные концевые. Опоры изготавливаются из древесины, железобетона, стали. Так как напряжение линии 35 кВ, а район по гололеду 1, то выбирается металлическая многогранная опора типа П35-1, рассчитанная на напряжение 35 кВ, одноцепная. Она может использоваться с проводами сечением от 70 до 150 мм2, в I - IV районах по гололеду.

Конструкция опоры приведена на рисунке 2.1, ее основные размеры – в таблице 2.1, технические характеристики – в таблице 2.2.

Рисунок 2.1 – Унифицированная металлическая многогранная опора П35-1

Таблица 2.1 – Основные размеры (м) унифицированной опоры П35-1

H	h1	h2	h3	a1	a2	a3	b
21	3	14	4	2	3,3	2	1,8

Таблица 2.2 – Технические характеристики унифицированной опоры П35-1

(первый район по гололеду, провод АС-150/24)

Пролет, м	Масса, т
габаритный	ветровой	весовой	опоры
310	330	390	1,53

Длина расчетного пролета определяется следующим выражением, м:

lp=0,8310=248.

3 Расчет удельных нагрузок на провод и трос

Для обеспечения надёжной работы ВЛ в естественных условиях необходимо учитывать скорость ветра, гололёдные отложения и температуры воздуха в районе, где проходит трасса ВЛ, грозовую активность. Для определения ветровых и гололедных нагрузок на элементы ВЛ принимаются климатические условия, которые повторяются хотя бы 1 раз за 25 лет.

3.1 Определение толщины стенки гололеда и скоростного напора ветра

3.1.1 Расстояние от проводов (или троса) до земли меняется по длине пролета. Поэтому для упрощения расчетов используется понятие высоты приведенного центра тяжести проводов – . Эта величина определяется по формуле, м:

, (3.1)

где средняя высота подвеса провода (или троса) на опоре, м;

максимально допустимая стрела провеса провода или троса, м.

Значение для проводов определяется по формуле:

, (3.2) (3.1.1)

где расстояние от земли до i-й траверсы опоры, м;

– количество проводов на опоре, шт;

– длина гирлянды изоляторов, м.

Предварительно для воздушной линии (ВЛ) 35 кВ =0,6 м, тогда, м:

(3.3)

Значение для троса определяется определяется по формуле, м:

(3.4)

(3.1.2)

3.1.2 Максимально допустимая стрела провеса провода, м:

(3.5)

Максимально допустимая стрела провеса троса, м:

(3.6)

где z – наименьшее допустимое расстояние по вертикали между проводом и тросом в середине пролета, м:

3.1.3 Высота расположения приведенного центра тяжести провода, м:

Высота расположения приведенного центра тяжести троса, м:

3.1.4 Максимальная толщина стенки гололеда на проводе или тросе, мм:

(3.7)

где – толщина стенки гололёда (определяется из таблицы 4.4 [1]):

– поправочный коэффициент на высоту;

– поправочный коэффициент на диаметр провода (троса).

Для провода:

Так как hпр = 10,46 < 25 (м), тогда толщина стенки гололеда на проводе берется непосредственно из таблицы 4.4 [1]:

Для троса:

Так как (м).

3.1.5 Определение ветрового давления , Па:

где – нормативное значение ветрового давления, Па (определяется из таблицы 4.2, [1]): при втором районе по ветру = 500;

– поправочный коэффициент (определяется по таблице 4.3, [1]).

, а тип местности по условию воздействия ветра – тип А, то поправочный коэффициент определяется по таблице 4.3, [1]:

Ветровое давление на провод , Па:

Для троса:

тогда поправочный коэффициент определяется методом линейной интерполяции по таблице 4.3, [1]:

Ветровое давление на трос , Па:

3.2 Определение удельных нагрузок на провод

При выполнении механического расчёта проводов и тросов используется понятие удельных нагрузок – это нагрузки, действующие на провод или трос, отнесённые к единице длины и поперечного сечения провода. Провода и тросы ВЛ испытывают действие нагрузок – вертикальных (вес провода и гололёда) и горизонтальных (давление ветра). В результате этих нагрузок в металле проводов возникают растягивающие напряжения. При расчетах на механическую прочность пользуются удельными нагрузками на провода и тросы. Под удельной нагрузкой понимают равномерно распределенную вдоль провода механическую нагрузку, отнесенную к единице длины и поперечного сечения. Как правило, удельные нагрузки выражаются в Ньютонах, отнесенные к 1 м длины првода и к 1 мм2 сечения: .

3.2.1 Удельная нагрузка от собственного веса провода (троса) – ,

(3.9)

где вес одного метра провода или троса,

фактическое сечение провода или троса, .

Значения для проводов и тросов приводятся в таблицах 1.1 и 1.2:

3.2.2 Удельная нагрузка от веса гололеда на проводе определяется исходя из условия, что гололедные отложения имеют цилиндрическую форму плотностью

(3.10)

где толщина стенки гололеда, ;

– фактическое сечение провода, ;

– диаметр провода, ;

kn – коэффициент надежности по ответственности, принимаемый равным 1,0 – для ВЛ до 220 кВ;

kp– региональный коэффициент, приминимаемый равным 1,0;

kf – коэффициент по гололедной нагрузке 1,3 для районов по гололеду с 3 и выше;

kd – коэффициент условий работы равен 0,5.

3.2.3 Удельная нагрузка от собственноговеса провода и веса гололеда – ,

(3.11)

3.2.4 Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу при отсутствии гололеда – ,

(3.12)

где – коэффициент лобового сопротивления для всех проводов покрытых гололёдом и для проводов диаметром меньше 20 мм, свободных от гололёда;

- коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра, принимаемый по таблице 4.8 ;

– коэффициент надежности по ветровой нагрузке 1,1;

коэффициент, учитывающий влияние длины пролёта на ветровую нагрузку, принимаемый по таблице 4.7 , для м определяется с помощью метода линейной интерполяции:

3.2.5 Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно, при наличии гололеда – ,

(3.13)

где Па. Для ВЛ до 220 кВ ветровое давление при гололеде дожно приниматься не менее 200 Па. Следовательно Па.

Коэффициент определен по таблице 4.8 для Па.

3.2.6 Удельная нагрузка от давления ветра и веса провода (или троса) без гололеда – ,

(3.14)

3.2.7 Удельная нагрузка от давления ветра и веса провода (или троса), покрытого гололедом – ,

(3.15)

3.3 Определение удельных нагрузок на трос

Аналогичным образом производятся расчеты и для троса.

3.3.1 Удельная нагрузка от собственного веса троса – ,

(3.16)

3.3.2 Удельная нагрузка от веса гололеда на тросе – ,

3.3.3 Удельная нагрузка от веса провода и гололеда – ,

(3.17)

3.3.4 Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно тросу при отсутствии гололеда – ,

(3.18)

где – коэффициент лобового сопротивления, для всех тросов покрытых гололёдом и для проводов диаметром меньше 20 мм, свободных от гололёда;

- коэффициент, учитывающий влияние длины пролёта на ветровую нагрузку;

- коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра, принимаемый по таблице 4.8 , для Па определяется с помощью метода линейной интерполяции:

3.3.5 Удельная нагрузка от давления ветра при наличии гололеда,

(3.19)

где Па. Принимается не менее 200 Па для ВЛ 35 кВ.

Коэффициент определен по таблице 4.8 для Па.

3.3.6 Удельная нагрузка от ветра и веса провода без гололеда – ,

(3.20)

3.3.7 Удельная нагрузка от ветра и веса провода, покрытого гололедом – ,

(3.21)

4 Механический расчет провода и троса

4.1 Определение исходного режима

При выполнении механического расчёта проводов и троса очень важным моментом является определение исходного режима. Исходным режимом называется такой режим, при котором известны три параметра: механическое напряжение в проводе или тросе, температура и удельная нагрузка. При механическом расчёте проводов и троса в качестве исходного режима принято принимать наиболее тяжёлый режим, при котором напряжение в проводе достигает допустимого значения. Для выбора исходного режима используется понятие критических пролётов. Критическим называется граничный пролёт, при котором влияние температуры и нагрузки на напряжения в проводе оказывается равноопасным.

Условия ограничения напряжения в проводе или тросе в трех указанных выше режимах определяются три критических пролета.

Первый критический пролет – это пролёт, при котором напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры равно допустимому при среднегодовой температуре, а в режиме низшей температуры – допустимому напряжению при низшей температуре.

Второй критический пролёт – это пролёт, при котором напряжение в проводе при наибольшей нагрузке равно допустимому напряжению при наибольшей нагрузке, а в режиме низшей температуры – допустимому напряжению при низшей температуре.

Третий критический пролёт – это пролёт, при котором напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры равно допустимом у при среднегодовой температуре, а в режиме наибольшей нагрузки – допустимому напряжению при наибольшей нагрузке.

Формулы для определения критических пролетов могут быть получены из уравнения состояния провода, имеющее следующий вид:

(4.1)

где напряжение в материале провода, удельная нагрузка и температура в исходном режиме;

напряжение в материале провода, удельная нагрузка и температура в рассчитываемом режиме;

модуль упругости и температурный коэффициент линейного расширения материала провода;

расчетная длина пролета.

Относительно неизвестной величины уравнение состояния является неполным кубическим уравнением вида:

(4.2)

где ичисловые коэффициенты, полученные в результате подстановки в уравнение состояния всех известных параметров.

Для вычисления первого критического пролета необходимо в правую часть уравнения состояния провода подставить значения , а в левую – и выразить длину, м:

(4.3)

Для вычисления второго критического пролета необходимо в уравнение состояния провода подставить значения и , м:

(4.4)

Для вычисления третьего критического пролета необходимо в уравнение состояния провода подставить значения и , м:

(4.5)

Таким образом, получается, что и . Пользуясь таблицей 4.10 , определяем, что исходным является режим наибольшей нагрузки с параметрами:

4.2 Расчет напряжений в проводе и стрел провеса

Расчет напряжения в проводе ведется по уравнению состояния провода. Напряжения в проводе нужно рассчитать для грозового режима и режима высшей температуры. Остальные режимы рассчитываются на компьютере. Результаты заносятся в таблицу 4.2.

4.2.1 Уравнение состояния провода для режима высшей температуры выполним «вручную». Для этого подставим все известные параметры в уравнение (3.13):

(4.6)

Приведем данное уравнение к виду, соответствующему выраженю (3.14):

Решение полученного уравнения выполняется итерационным методом касательных. В

качестве нулевого приближения принимается значение

4.2.2 Определяется поправка на первой итерации:

4.2.3 Находится новое значение напряжения:

4.2.4 Выполняется проверка окончания итерационного процесса. Для этого задается точность расчета

Следовательно, расчет необходимо продолжить, приняв в качестве нового приближения .

4.2.5 Определим поправку на второй итерации:

4.2.6 Находится новое значение напряжения:

4.2.7 Выполняется проверка:

> 0,1,

Следовательно, расчет необходимо продолжить, приняв в качестве нового приближения .

4.2.8 Определим поправку на третей итерации:

4.2.9 Находится новое значение напряжения:

4.2.10 Выполняется проверка:

> 0,1,

Следовательно, расчет необходимо продолжить, приняв в качестве нового приближения .

4.2.11 Определим поправку на третей итерации:

4.2.12 Выполняется проверка:

< 0,1,

следовательно, за искомое значение принимается

4.2.13 Аналогичные расчеты проводятся для режима максимальной нагрузки:

(4.7)

4.2.14 Результаты расчетов напряжений для режимов гололеда без ветра - , высшей температуры - , грозового режима - , среднегодовой температуры - сведены в табл. 4.2.

4.2.15 Стрелы провеса проводов в режимах гололеда без ветра, высшей температуры и грозового режима определяются по формуле, м:

. (4.8)

1) для режима гололеда без ветра, м:

(4.9)

2) для режима высшей температуры, м:

(4.10)

2) для грозового режима, м:

(4.11)

Таблица 4.2 – Параметры режимов провода

Режим	Удельная нагрузка,	Температура, 0С	Напряжение в проводе,	Стрела провеса, м
1	2	3	4	5
Высшей температуры	34,60	30	59,447	4,47
Низшей температуры	34,60	-40	117,152	2,27
Среднегодовой температуры	34,60	-5	81,433	3,27
Гололеда	63,36	-10	115,17	4,23
Максимальной нагрузки	85	-10	135	4,84
Грозовой	34,60	15	67,363	3,95

Из таблицы видно, что напряжения в проводе в режиме минимальной температуры, средней температуры, максимальной нагрузки, меньше допустимых, - значит, механическая прочность проводов будет достаточной для условий проектируемой линии:

; ; .

; ;

Также выполняется проверка требуемых расстояний от низшей точки провисания провода до земли в режимах гололеда без ветра и и максимальной температуры:

;

Условия выполняются – значит, расстояние от провода до земли будет не менее допусимого.

4.3 Расчет грозозащитного троса

4.3.1 Расчет грозозащитного троса подобен расчету провода. Для начала определяется стрела провеса для троса в грозовом режиме (исходном для троса), м:

(4.12)

где м – расстояние между низшей точкой троса и провода.

4.3.2 После определения стрелы провеса троса находится напряжение в тросе при грозовом режиме, :

(4.13)

4.3.3 Далее принимается в качестве исходного грозовой режим и находится напряжение в тросе в режиме максимальной нагрузки:

(4.14)

4.3.4 Получается уравнение:

4.3.5 Определяется поправка на первой итерации:

4.3.6 Находится новое значение напряжения:

4.3.7 Выполняется проверка окончания итерационного процесса. Для этого задается точность расчета

Следовательно, расчет необходимо продолжить, приняв в качестве нового приближения .

4.3.8 Определим поправку на второй итерации:

4.3.9 Находится новое значение напряжения:

4.3.10 Выполняется проверка:

> 0,1,

Следовательно, расчет необходимо продолжить, приняв в качестве нового приближения .

4.3.11 Определим поправку на третей итерации:

4.3.12 Выполняется проверка:

< 0,1,

следовательно, за искомое значение принимается

4.3.13 Далее расчет ведется аналогично для режимов среднегодовой и низшей температур, результаты записаны в таблице 4.3.

Таблица 4.3 – Параметры режимов грозозащитного троса

Режим

Удельная нагрузка,

Допустимое напряжение,

Н/мм2

Напряжение в

тросе,

Н/мм2

Среднегодовой температуры

420

247,157

Низшей температуры

600

309,444

Максимальной нагрузки

253,35

600

399,379

Как видно из таблицы, напряжения в тросе не превышают допустимых значений.

5 Выбор изоляторов и линейной арматуры

5.1 Выбор изоляторов

На промежуточных опорах ВЛ 150 кВ и выше применяются поддерживающие гирлянды подвесных изоляторов, прикрепленные к траверсам опор с помощью линейной арматуры. Гирлянда комплектуется из отдельных изоляторов. Согласно ПУЭ, коэффициенты запаса прочности в режиме наибольшей нагрузки должны быть не менее 2,5, а в режиме среднегодовой температуры – не менее 5,0.

В нормальных режимах поддерживающая гирлянда изоляторов воспринимает осевую нагрузку, состоящую из веса провода , гололеда и самой гирлянды . Вес гирлянды предварительно принимается по таблице 6.1 .

5.1.1 Расчетные условия для выбора типа изоляторов в подвесной гирлянде имеет вид:

((5.1)5.1)

где нагрузка на изолятор от веса провода, покрытого гололедом;

нагрузка на изолятор от веса гирлянды;

нагрузка на изолятор от веса провода;

разрушающая электромеханическая нагрузка.

5.1.2 Нормативная нагрузка на изолятор от веса провода без гололеда, :

((5.2)

(5.2.1)

5.1.3 Нормативная нагрузка от веса провода, покрытого гололедом при ветре, :

((5.3)

(5.2.2)

5.1.4 Определяется нагрузка на изоляторы поддерживающих гирлянд, :

5.1.5 Для поддерживающей гирлянды из таблицы Приложения Д [2] выбирается изолятор ПС-70Е с характеристиками, приведенными в таблице 5.1, с разрушающей электромеханической нагрузкой

14845 < 70000,

12680 < 70000,

т.е. условия выполняются.

Таблица 5.1 – Технические характеристики изолятора ПС-70Е

Механическая разрушающая сила при растяжении, не менее, кН

Диаметр изоляционной детали, D, мм

Строительная высота Н, мм

Длина пути утечки, мм

Сферическое соединение, d, мм

Выдерживаемое напряжение 50 Гц

(под дождем), кВ

Масса, кг,

не более

255

127

303

3,4

5.1.6 Определяется число изоляторов в поддерживающей гирлянде по формуле:

где ((5.4)

((5.5)

– нормированная удельная длина пути утечки, определяется по табл. 6.3:

– эффективная длина пути утечки расчитывается по формуле:

где ((5.6)

– поправочный коэффициент(коэффициент эффективности изолятора).

, где ((5.7)

– длина пути утечки;

– диаметр тарелки изоляторов.

Полученное значение округляется до трех. Таким образом, число изоляторов в подддерживающей гирлянде составит три штуки.

5.1.7 Нагрузка на изолятор натяжной гирлянды изоляторов производится по следующим формулам, :

((5.8)

5.1.8 Для натяжной гирлянды из таблицы Приложения Д [2] выбирается изолятор

ПС-120Б с характеристиками, приведенными в таблице 5.2, с разрушающей электромеханической нагрузкой :

58461 < 120000,

84974 < 120000,

т.е. условия выполняются.

Таблица 5.2 – Технические характеристики изолятора ПС-120Б

Механическая разрушающая сила при растяжении, не менее, кН

Диаметр изоляционной детали, D, мм

Строительная высота Н, мм

Длина пути утечки, мм

Сферическое соединение, d, мм

Выдерживаемое напряжение 50 Гц

(под дождем), кВ

Масса, кг,

не более

120

255

127

320

3,9

5.1.9 Определяем число изоляторов в натяжной гирлянде:

Полученное значение округляется до трех. Таким образом, число изоляторов в натяжной гирлянде составит три штуки.

5.2 Выбор линейной арматуры

Линейная арматура предназначена для крепления гирлянды изоляторов к траверсе опоры и для крепления провода к гирлянде.

Арматура делится на следующие разновидности:

• зажимы, которые служат для крепления проводов;

• сцепная арматура – служит для крепления верхнего изолятора к траверсе и нижнего изолятора к зажиму;

• соединительная арматура – служит для соединения отдельных кусков провода друг с другом;

• распорки – служат для поддержания необходимой конфигурации проводов в расщеплённой фазе.

Для крепления провода к гирлянде применяются, как правило, поддерживающие глухие зажимы типа ПГ и ПГН и ушки типа УI. Для крепления гирлянды к траверсе используются узлы типа КГП и серьги типа СР.

Для выбора элементов арматуры используют коэффициент запаса прочности в нормальном режиме в условиях гололеда и ветра равный 2,5.

5.2.1 Выбор арматуры для поддерживающей гирлянды осуществляется по выражению, :

(5.9)

5.2.2 Используя таблицам приложения Е, И , выбирается соответствующая арматура для поддерживающей гирлянды, параметры которой представлены в таблицах 5.3, 5.4, 5.5, 5.6.

Выбирается арматура: узел крепления гирлянды к траверсе опоры КГП-7-1, серьга СР-7-16, глухой поддерживающий зажим ПГН-3-5, ушко У1-7-16.

Таблица 5.3 – Поддерживающий зажим ПГН-3-5

L, мм

H, мм

H1, мм

мм

Вес, кг

Разрушающая

нагрузка,

220

111

1,1

29,4

Таблица 5.4 – Узел крепления гирлянд к траверсам опор КГП-7-1

мм

D1,

мм

Вес,

кг

Разрушающая

нагрузка, кН

135

0,8

Таблица 5.5 – Серьга СР-7-16

мм

D1,

мм

Вес,

кг

Разрушающая

нагрузка, кН

99,4

0,3

Таблица 5.6 – Ушко У1-7-16

B1, мм

B2, мм

b, мм

D, мм

D1, мм

H, мм

H1, мм

Вес, кг

Разрушающая

нагрузка, кН

19,2

96,5

123

0,67

5.2.3 Нагрузка на арматуру натяжной гирлянды, :

(5.10)

5.2.4 Для натяжной гирлянды изоляторов можно выбрать ту же арматуру, что и для поддерживающей. Только вместо поддерживающего зажима ПГН-3-5 выбирается натяжной зажим

НБ-3-6Б технические характеристики которого представлены в таблице 5.7.

Таблица 5.7 – Технические характеристики натяжного зажима НБ-3-6Б

Размеры, мм	Прочность заделки провода, кН, не менее	Масса, кг	Разрушающая нагрузка Р, кН
B	B1	B2	L	L1
23	51	81	186	247	47	4,14	88,2

5.2.5 Фактические вес и длина поддерживающей гирлянды:

(5.11)

, вес одного изолятора и суммарный вес элементов арматуры;

, высота одного изолятора и суммарная высота элемнтов арматуры.

Н;

Сравним полученное значение со значением , заложенным в расчеты допустимой стрелы провеса провода : Следовательно, необходимо пересчитать по формуле (3.5), с учетом изменившегося значения :

Сравним полученное значение со значениями стрел провеса провода в соответствующих режимах:

5.2.6 При воздействии ветра в проводах и тросах воздушных линий электропередач могут возникать колебательные процессы – вибрации. Длительное воздействие вибраций на провод и трос может привести к поломке отдельных проволок в местах его крепления к зажиму и, в конечном счёте, вызовет его обрыв.

В соответствии с табл. 6.4 и 6.5 устанавливается, что для проводов рассматриваемой ЛЭП требуется защита от вибраций. Выбор гасителя вибрации осуществляется по таблицам приложения К, учитывая марку и сечение провода. Выбирается гаситель вибрации ГПГ-1,6-11-400/20, который может быть установлен на провод.

5.2.7 Расстояние от зажима до места крепления виброгасителя по выражению, мм:

(5.12)

5.2.8 Аналогично выбирается арматура для троса. Рассчитывается нагрузка на арматуру поддерживающей гирлянды:

5.2.9 Выбирается соответствующая арматура для троса, такая же как и для поддерживающей гирлянды провода. Но в качестве зажима используется поддерживающий глухой зажим ПГ-2-10, параметры которого представлены в таблице 5.8.

Таблица 5.8 – Технические характеристики поддерживающего зажима ПГ-2-10

Размеры, мм	Диаметр канатов по ГОСТ, мм	Масса, кг	Разрушающая нагрузка Р, кН
L	H
240	17	8,0-13,0	1,94	30

6 Расстановка опор по профилю трассы

Предварительная расстановка опор осуществляется по продольному профилю трассы. Профиль представляет собой разрез поверхности земли вдоль линии трассы.

При расстановке опор по профилю трассы должны выполняться два основных условия:

• расстояние от проводов до земли и до пересекаемых инженерных сооружений не должна быть меньше допускаемых ПУЭ, [1];

• нагрузки, воспринимаемые опорами, не должны превышать значений установленных для данного типа опор.

6.1 Построение шаблона

Расстановку опор по профилю трассы производят с помощью специальных шаблонов. Шаблон представляет собой три кривые провисания провода, сдвинутые относительно друг друга, построенные в виде парабол для режима, при котором стрела провеса будет максимальной. Такими режимами могут быть либо режим гололёда без ветра, либо режим максимальной температуры. Режим максимальной стрелы провеса определяется из анализа результатов механического расчёта провода. Он может быть так же определён вычислением критической температуры, при которой стрела провеса провода при отсутствии гололёда и ветра достигает такого же значения, как и при гололёде без ветра. Из анализа механического расчёта стрела провеса провода максимальна при гололёде без ветра.

6.1.1 Критическая температура определяется по формуле, :

(6.1)

Так как , то режим максимальной стрелы провеса провода будет при гололёде без ветра.

6.1.2 Кривая 1 – кривая провисания нижнего провода – строится на основе формулы стрелы провеса:

6.1.3 Для построения шаблона указанное выражение необходимо представить в виде уравнения:

где тогда

Так при расчетной длине пролета м достаточно для построения кривой 1 в 1-м квадранте декартовой системы координат выполнить пять расчетов значений y, представляя их в виде таблицы 6.1.

Таблица 6.1 – Построение шаблона

l, м	41	82	124	165	207	248	290	330
x, м	20,5	41	62	82,5	103,5	124	145	165
хш, мм	2,73	5,47	8,27	11	13,8	16,53	19,33	22
у, м	0,12	0,49	1,12	1,98	3,12	4,47	6,12	7,92
уш, мм	0,24	0,98	2,24	3,96	6,24	8,94	12,24	15,84

6.1.4 Кривая 2, называемая габаритной, сдвинута по вертикали вниз от кривой 1 на расстояние требуемого габарита от земли Г. Кривая 3, называемая земляной, сдвинута от кривой 1 вниз на расстояние, равное высоте подвеса нижнего провода над землей. Это расстояние определяется формулой:

(6.2)

где фактическая длина гирлянды изоляторов,

расстояние от земли до нижней траверсы опоры.

картовой системы координат выполнить пять расчетов значений

Далее производится расстановка опор по профилю трассы, используя шаблон, который имеет вид, представленный на рис. А1 (Приложение А).

6.1.5 В анкерном участке после монтажа провода происходит выравнивание напряжения в проводе, которое будет соответствовать какому-то условному пролёту. Этот пролёт называется приведённым и его длина определяется выражением, м:

(6.3)

где фактическая длина i-го пролета в анкерном участке, м;

количество пролетов в анкерном участке.

м.

Отличие от м пролета составляет 4,92% < 5%, поэтому расстановку опор по профилю трассы можно считать удовлетворительной.

6.2 Проверка опор на прочность

Проверка опор на прочность выполняется после расстановки опор по профилю трассы. Проверим опоры на прочность, для этого нужно сравнить ветровые () и весовые () пролеты с фактическими значениями этих пролетов, которые определены непосредственно по рисунку профиля трассы и записаны в таблице 6.2.

Таблица 6.2 – Значения и в зависимости от значений пролетов

Номер опоры п/п.	lвес, м	lветр, м
1	240	256,875
2	232,5	260,625
3	266,25	266,25
4	300	260,625
5	247,5	255

Как видно из таблицы 6.2 для каждой опоры выполняются соотношения:

6.3 Проверка опор на вырывание

При расстановке опор необходимо следить за тем, чтобы точки установки опор не попали на неудобные места - болота, поймы рек, грунтовые дороги, крутые склоны и т.д. При расстановке опор на пересеченной местности может оказаться так, что отметка расположения какой-либо опоры будет значительно ниже отметок двух соседних опор, что при определенных условиях может привести к вырыванию опоры из грунта. Принято решение не проводить расчет этого этапа, так как профиль трассы не имеет сложного рельефа (не имеется крутых подъемов и спусков).

6.4 Расчет перехода ВЛ через инженерное сооружение

Под переходами через инженерные сооружения понимают пересечения проектируемой ВЛ с железными и шоссейными дорогами, другими линиями электропередачи, линиями связи, радиорелейными линиями, трубопроводами.

ПУЭ нормируются следующие показатели:

допустимые расстояния по вертикали от проводов пересекающей воздушной линии до пересекаемого объекта;
допустимые расстояния по горизонтали от опор пересекающей воздушной линии до пересекаемого объекта;
допустимые углы пересечения воздушной линии с трассой пересекаемого объекта;
типы и марки опор, изоляторов и зажимов, устанавливаемые в пролете пересечения.

В данном курсовом проете на профиле трассы нет инженерных сооружений, поэтому решения этого пункта не проводится.

7 Расчет монтажных стрел провеса провода и троса

Монтаж ВЛ не выполняется при гололёде или при сильном ветре. При любых других условиях монтаж можно выполнять. Задача монтажа - обеспечение в монтажных условиях такого напряжения в проводе, чтобы во всех условиях эксплуатации напряжение в проводе не превышало допустимого. Монтажный расчёт, в отличие от механического расчёта провода, проводится для режимов, которые характеризуются удельной нагрузкой и температурой монтажа tм. Результатами монтажных расчётов являются зависимости напряжения, тяжения и стрелы провеса в пролёте известной длины от температуры окружающей среды от tmin до tmax.

7.1 Расчет напряжения при монтаже осуществляется с помощью уравнения:

(7.1)

7.2 Стрела провеса провода в интересующем пролете определяется из выражения:

(7.2)

где длина фактического пролета, полученного в результате расстановки опор по трассе, м.

Тяжение в проводе рассчитывается по формуле:

(7.3)

Для :

для :

7.3 Определяется стрела провеса провода в габаритном пролёте при грозовом режиме, м:

7.4 Расчёт монтажных стрел провеса грозозащитного троса выполняется по условию требуемой защиты элементов ВЛ тросом в грозовом режиме. ПУЭ, [2], допускает выполнение расстояния z (расстояния по вертикали в середине пролёта между проводом и тросом) для пролёта, длина которого равна lгаб. В этом случае обеспечивается удовлетворительная защита проводов во всех пролётах анкерного участка.

Определяется стрела провеса троса в габаритном пролёте при грозовом режиме, м:

где z – наименьшее допустимое расстояние по вертикали между проводом и тросом в середине пролета, м:

7.5 По стреле провеса троса вычисляется напряжение в тросе в грозовом режиме, :

7.6 Находится напряжение в тросе в режиме наименьшей температуры, считая исходным грозовой режим.

7.7 Стрелы провеса троса в пролетах наименьшей и наибольшей длины:

при :

7.8 Остальные расчеты выполняются для провода и троса с помошью компьютера, в результате получены следующие значения, представленные в виде монтажных таблиц 7.1 и 7.2.

Таблица 7.1 – Монтажная таблица провода

Температура,	Напряжение, Н/мм2	Тяжение, Н	Стрела провеса, м

-40	112,335	19445,19	2,96	2,29
-30	101,473	17565,15	3,28	2,53
-20	91,705	15874,14	3,63	2,80
-10	83,090	14382,88	4,01	3,09
0	75,619	13089,65	4,40	3,40
10	69,214	11980,94	4,81	3,71
20	63,756	11036,16	5,22	4,03
30	59,111	10232,11	5,63	4,35

Таблица 7.2 – Монтажная таблица троса

Температура,	Напряжение, Н/мм2	Тяжение, Н	Стрела провеса, м

-40	310,402	11981,52	2,48	1,91
-30	292,560	11292,82	2,63	2,03
-20	275,380	10629,67	2,80	2,16
-10	258,948	9995,39	2,97	2,29
0	243,342	9393,00	3,17	2,44
10	228,633	8825,23	3,37	2,60
20	214,876	8294,21	3,58	2,77
30	202,106	7801,29	3,81	2,94

7.9. Далее строятся графики зависимостей напряжения, тяжения, стрелы провеса провода и троса от температуры окружающей среды, представленные на рисунках 7.1 и 7.2.

Рисунок 7.1 – Монтажные графики провода

Рисунок 7.2 – Монтажные графики троса

Заключение

В результате расчёта данного курсового проекта выяснилось, что в данном анкерном пролёте (приведённый пролёт 260,2 м) при использовании металлической опоры П35-1 и провода АС-150/24 (район по ветру второй, по гололёду первый) напряжения в проводе и в тросе ТК-35 не превышают допустимых во всех режимах. Стрелы провеса также не превышают допустимых во всех режимах.

Выбраны изоляторы и линейная арматура с учётом их прочности и степени загрязненности атмосферы. Произведена расстановка опор по профилю трассы с таким расчётом, чтобы расстояние от провода до земли (габарит) в режиме максимальной нагрузки не превышало допустимого ПУЭ в данной местности и при данном напряжении 35 кВ. Из сравнения реальных ветровых и весовых пролётов с допустимыми можно сделать вывод, что прочность опоры достаточна.

В проекте использован метод касательных и программа «MathCad» для решения кубических уравнений. Применялась программа «Excel» для построения монтажных графиков провода и троса.

Приложение А

Рисунок А1 – Шаблон для расстановки опор по профилю трассы

Приложение В

(справочное)

Библиографический список

1. Проектирование механической части ЛЭП: учебное пособие. Спец. 140205 / ВятГУ, ЭТФ, каф. ЭЭС; сост.А.П. Вихарев, А.В. Вычегжанин, Н.Г. Репкина. – Киров, 2009. – 140 с.

2. Правила устройства электроустановок [Текст]:утв. Госэнергонадзором Рос. Федерации 01.01.1999: ввод в действие с 17.03.1999. – СПб: ДЕАН, 2001. – 928 с.

(3.8)

Проектирование механической части воздушной линии (ВЛ) 35 кВ