Определение удельных нагрузок на трос

1.Удельная нагрузка от собственного веса троса:

= 80·10^-3 Н/м·мм²

2.Удельная нагрузка от веса гололеда на проводе:

= (19)

где F - фактическое сечение троса, мм²;

d - диаметр троса, мм;

g₀ - удельный вес льда, g₀=9·10^-3 Н/м·мм²

= Н/м·мм²

3.Удельная нагрузка от веса троса и гололеда:

= + (20)

= 80·10^-3 + 164,1789·10^-3 = 244,1789·10^-3 Н/м·мм²

4.Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно тросу при отсутствии гололеда:

= 10^-3 (21)

= 10^-3 = 92,166·10^-3 Н/м·мм²

5.Удельная нагрузка от давления ветра при наличии гололеда:

= 10^-3 , (22)

Так как =0,25·468,182=117.046, поэтому следует принять равным 200 Па;

= 10^-3 = 155.597∙10^-3 Н/м·мм²

6.Удельная нагрузка от ветра и веса троса без гололеда:

(23)

= 122.043·10^-3 Н/м·мм²

7.Удельная нагрузка от ветра и веса троса, покрытого гололедом:

(24)

= 289.541·10^-3 Н/м·мм²

Сравнив и устанавливаем, что наибольшая внешняя нагрузка будет обусловлена гололедом ( ).

4 Механический расчет проводов и троса

4.1 Расчетные климатические условия

Расчет ведется по методу допустимых напряжений для следующих климатических условий (режимов), установленных ПУЭ:

1) высшая температура t_max , ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка (режим высшей температуры);

2) температура –5⁰С,ветер отсутствует, провода покрыты гололедом, удельная нагрузка (режим гололеда без ветра);

3) низшая температура t_min, ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка (режим низшей температуры);

4) среднегодовая температура t_ср, ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка (режим среднегодовой температуры);

5) температура –5⁰С, максимальный напор ветра, гололед отсутствует, удельная нагрузка (режим наибольшей нагрузки);

6) температура –5⁰С, провода и трос покрыты гололедом, напор ветра q=0,25∙q_max (в районах с толщиной стенки гололеда 15 мм и более скоростной напор q=0,25∙q_max, но не менее 14 даН/м²), удельная нагрузка (режим наибольшей нагрузки);

7) температура +15⁰С ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка (грозовой режим).

4.2 Определение исходного режима

l_k1 = (25)

l_k1 = мнимый

l_k2 = , (26)

l_k2 = = 121,1445 м.

l_k3 = (27)

l_k3 = = 139.978 м.

В результате получаем следующие соотношения критических пролетов и расчетного пролета: l_k1 мнимый и l > l_k3 .Исходным режимом является режимом максимальной нагрузки с параметрами:

4.3 Расчет напряжений в проводе и стрел провеса

Расчет напряжений в проводе ведется по уравнению состояния провода:

, (28)

где , , t_и - напряжение в проводе, удельная нагрузка и температура в исходном режиме;

, ,t_р – то же в рассчитываемом режиме;

l - расчетная длина пролета;

E, - модуль упругости и температурный коэффициент линейного удлинения материала провода.

В это уравнение подставляются параметры исходного режима, значения температуры и нагрузки, отвечающие каждому из режимов, указанных в п. 4.1. В результате определяются напряжения в проводе для этих режимов.

Найдём сначала напряжение в проводе в режиме низшей температуры. Для этого подставим все известные параметры в уравнение состояния провода:

Приведем подобные в данном уравнении:

;

.

Расчеты напряжений в проводе для режимов среднегодовой температуры и наибольшей нагрузки выполним с помощью программы Mathcad. В результате получим:

; .

Далее необходимо провести проверку условий прочности провода для режимов низшей и среднегодовой температур и режима наибольшей нагрузки :

Условия выполняются – значит, механическая прочность проводов будет достаточной для условий проектируемой линии.

Далее по уравнению состояния провода выполним расчеты напряжения для режимов гололеда без ветра, высшей температуры, грозового режима. Результаты расчетов следующие:

; ;

Определим стрелы провеса проводов в режимах гололеда без ветра, высшей температуры и грозового режима по формуле:

(30)

м;

Проверка соблюдения требуемых расстояний от нижней точки провеса провода до земли

м.

Стрелы провеса в режимах наибольшей нагрузки и гололеда без ветра удовлетворяют условию.

4.4 Расчет грозозащитного троса

Стрела провеса троса в грозовом режиме определяется по выражению:

, (31)

где - стрела провеса провода в грозовом режиме;

- длина гирлянды изоляторов;

- расстояние от точки подвеса гирлянды верхнего провода до точки подвеса троса.

м.

Далее определяем напряжение в тросе при грозовом режиме по выражению:

, (32)

Н/мм²

Для дальнейшего расчета в качестве исходного режима принимаем грозовой режим ( и t=15⁰С), по уравнению состояния определяется напряжение в тросе в режиме среднегодовой температуры.

Найдём сначала напряжение в проводе в режиме низшей температуры. Для этого подставим все известные параметры в уравнение состояния провода:

(33)

Следовательно, за искомое значение принимаем :

.

Расчеты напряжений в тросе для режимов среднегодовой температуры и наибольшей нагрузки выполним с помощью программы Mathcad. В результате получим:

Определим стрелу провеса троса в режиме максимальной нагрузки:

, (34)

.

Используя программу “Meran2”, получаем результаты для оставшихся режимов.

Таблица 5 – Расчеты напряжений для троса

Режим	Удельная нагрузка, Н/м мм2	Температура, 0С	Напряже-ние в тросе, Н/мм2	Допусти-мое напряже-ние, Н/мм2	Стрела провеса, м
Низшей температуры	80∙10-3	-25	268,8313		1,548
Среднегодовой температуры	80∙10-3		225,35114		1,847
Наибольшая нагрузка	289,541∙10-3	-5	381,14565		3,952

Напряжения в тросе удовлетворяют значениям допустимых напряжений.

5 Выбор изоляторов и линейной арматуры

5.1 Выбор изоляторов

Основным назначением гирлянд изоляторов является поддержка провода и изоляция его от элементов опоры. Выбор типа изоляторов осуществляется по разрушающей электромеханической нагрузке с учетом коэффициентов запаса прочности.

В нормальных режимах поддерживающая гирлянда изоляторов воспринимает осевую нагрузку А, состоящую из веса провода G_п, гололеда G_г, и самой гирлянды G_и. Вес гирлянды предварительно принимается для линии напряжением 35 кВ равным 200 Н.

Длина весового пролета 320 м,

Кдельные нагрузки на провод: = 33,60 ∙10^-3 Н/м·мм²

=112,1318·10^-3 Н/м·мм²

Фактическое сечение провода: 173,1 мм²

Напряжение в проводе в режиме максимальной нагрузки

Напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры

Нормативная нагрузка на изолятор от веса провода без гололеда:

, (35)

где F - фактическое сечение провода, мм²;

- весовой пролет, м, приведенный в технической характеристике опоры

Н

Нормативная нагрузка на изолятор от веса провода, покрытого гололедом при ветре:

(36)

Н.

Выбор изоляторов производится с учетом коэффициента запаса прочности:

5,0- при работе ВЛ при среднегодовой температуре и отсутствии ветра и гололеда;

2,5- при наличии ветра и гололеда

(37)

(38)

где - разрушающая электромеханическая нагрузка на изоляторы, приводимая в его технических характеристиках.

Расчетные условия для выбора изоляторов имеют вид:

2.5∙( + 200) = 16028,0118 Н

5.0∙( + 200) = 10305,856 Н

Выбор изолятора производится по принципу: разрушающая электромеханическая нагрузка на изолятор должна быть больше или равна наибольшему из значений, полученных выше, также учитывается материал, из которого изготавливается изолятор. Выбираем фарфоровый изолятор ПС70Е-А. Технические характеристики приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Технические характеристики фарфорового изолятора ПФ 70Д

Электромеханическая нагрузка Gэм, Н 103	Масса, кг	Высота, мм	Длина пути утечки, мм	Диаметр D, мм	Диаметр d, мм
	4,50				-

Найдём число изоляторов в поддерживающей гирлянде:

Выберем натяжной изолятор. Натяжной изолятор выбирается по условию:

(39)

Электромеханическая нагрузка Gэм, Н 103	Масса, кг	Высота, мм	Длина пути утечки, мм	Диаметр D, мм	Диаметр d, мм
	3,90

Найдём число изоляторов в поддерживающей гирлянде:

Выбираем стеклянный изолятор ПС-120Б. Технические характеристики приведены в таблице 6.

Число изоляторов в натяжной гирлянде примем n=4

5.2 Выбор линейной арматуры

Расчет арматуры производится по методу разрушающих нагрузок. Выбор арматуры для провода осуществляется по выражению:

(40)

Выберем узел крепления КГП-7-1, серьгу СР-7-16, ушко У1-7-16 и поддерживающий зажим ПГН-5-3.

Для натяжного изолятора:

Выберем узел крепления гирлянды к траверсе опоры КГП-7-1, серьгу СР-7-16, ушко У1-7-16 и зажим ПГН-3-5.

Таблица 7 – Технические характеристики узлов крепления

Таблица 8 – Технические характеристики поддерживающих зажимов

Таблица 9 – Технические характеристики серёжек

Таблица 10 – Технические характеристики ушек

Определим фактические вес и длину поддерживающей гирлянды:

5.3 Защита проводов и тросов от вибрации

При воздействии ветра в проводах и тросах ВЛ могут возникнуть колебательные процессы - вибрации. Длительное воздействие вибрации на провод может привести в местах его крепления к гирлянде изоляторов к поломке отдельных проволок провода и в конечном счете вызовет его обрыв.

Для предотвращения обрыва на проводах и тросах устанавливают гасители вибрации при выполнении условий.

Для сталеалюминевых проводов сечением более 120-240 мм², с длиной пролета более 120 м и σ_tср больше 45 Н/мм² необходима защита от вибрации.

Таблица 12 - Технические характеристики гасителей вибрации

Выберем виброгаситель ГПГ-1,6-11-400/20

На промежуточных опорах виброгасители устанавливаются по обе стороны от поддерживающей гирлянды изоляторов. Расстояние от места крепления провода до места крепления виброгасителя рассчитывается по формуле:

(46)

6 Расстановка опор по профилю трассы

При расстановке опор по профилю трассы должны быть выполнены два основных условия:

a) расстояния от проводов до земли и до пересекаемых инженерных сооружений не должно быть меньше допускаемых ПУЭ;

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

На заданном профиле трассы расстановка опор производится с помощью специальных шаблонов. Шаблон представляет собой три кривые провисания провода, сдвинутые относительно друг друга, построенные в виде парабол для режима, при котором возникает наибольшая стрела провеса. Кривая 1 – кривая провисания нижнего провода – строится на основе формулы стрелы провеса:

; (47)

Для построения шаблона указанное выражение представим в виде уравнения, сделав замену:

Учитывая масштаб, 1:7500 по горизонтали и 1:500 по вертикали составим таблицу и построим шаблон (рис. 8).

Таблица 13 – Данные для построения шаблона

Кривая 2, называемая габаритной, сдвинута по вертикали вниз от кривой 1 на расстояние требуемого габарита от земли Г = 7 м.

Кривая 3, называемая земляной, сдвинута от кривой 1 на расстояние ,равное высоте подвеса нижнего провода над землей, где - фактическая длина гирлянды, h₂ - расстояние от земли до нижней траверсы.

= 14,15- 0,8185 = 13,332 м

Рисунок 4 – Шаблон

В анкерном участке с различными пролетами между промежуточными опорами происходит выравнивание напряжения в проводе во всех пролетах. Это напряжение соответствует так называемому приведенному пролету, который определяется по выражению:

(49)

где l_i - длина i-го пролета в анкерном участке;

k - количество пролетов в анкерном участке.

м.

Так как длина приведенного пролета близка к расчетному (отличие меньше 5%), то механический расчет проводов и тросов можно считать удовлетворительным.

Поиск по сайту: