Электрификация крупных потребителей (стр. 3 из 5)

3. Среднегодовая температура ύс.г. ; ветра и гололеда нет.

4. Наибольшая расчетная скорость ветра ύнб при температуре ύв гололеда нет.

По ПУЭ скорость ветра ύнб – для линий Iпринимается не более 25 м/сек. Температура воздуха при наибольшем расчетном ветре можно принимать равной – 5 0С.

В большинстве случаев температура воздуха, при которой происходят гололедно - изморозевые отложения, принимается - 5 0С.

II. Аварийные режимы работы линии.

1. Провода и тросы покрыты гололедом, ветра нет, температура воздуха ύг . При расчетах промежуточных опор предполагается обрыв одного провода или одного троса. Расчет анкерных опор ведется в предположении обрыва двух проводов или одного троса.

2. Провода свободны от гололеда, температура воздуха равна низшей расчетной температуре ύнз . При расчетах проводов и тросов предполагается, что ветер направлен горизонтально и перпендикулярно трассе линии.

Расчет механической части воздушных линий следует производить по данным о климатических условиях, полученным при достаточно продолжительных наблюдениях на температурой воздуха, скоростью ветра, интенсивностью и объемным весом гололеда в районе сооружения линии.

Провода и тросы воздушных линий периодически подвергаются действию внешних нагрузок (гололед и ветер), изменяется температура окружающего воздуха, в результате чего тяжения по проводам не остаются постоянными.

Внешние нагрузки распределены вдоль проводов неравномерно. Поскольку обычно неравномерность нагрузки невелика и учет неравномерности нагрузки практически неосуществим, расчет проводов ведется в предположении равномерного распределения внешних нагрузок по длине пролета. Наиболее удобной формой выражения нагрузок для расчета проводов являются удельные нагрузки – нагрузки, отнесенные к единице поперечного сечения его.

1. Собственный вес провода. Удельная нагрузка от веса провода γ1 зависит от материала и конструкции его. Для однопроволочного провода она равна весу в килограммах провода, длинной 1м с поперечным сечением 1 мм2. Удельная нагрузка от веса многопроволочного провода из-за скрутки его из нескольких проволок больше на 2-3 % удельной нагрузки однопроволочного провода того же сечения.

Удельная нагрузка от веса провода равна:

γ1 = G/F(кГ /м*мм2) (3.2),

где G– вес 1 метра провода, кг;

F- действительное, а не номинальное сечение провода, мм2.

Механический расчет проводов ведется по их действительным сечениям.

2. Гололед. При определении нагрузки от гололеда считается, что провод покрыт цилиндрическим слоем гололеда с одинаковой толщиной стенки вдоль всего пролета.

γ2 = (0,00238·b·(d + b)) /F(кГ /м*мм2) (3.3),

где d – диаметр провода, мм;

b – толщина стенки льда, мм.

Нагрузка от веса провода и гололеда. Эта нагрузка, поскольку обе ее составляющие направлены вертикально вниз, равна:

γ3= γ1+ γ2 (кГ /м*мм2) (3.4),

3.Нагрузка от давления ветра на провод. Давление ветра на провода и опоры определяется по скоростному напору ветра, равному:

q = υ2/16 (кГ/м2) (3.5).

Ветровая нагрузка Р на провода и опоры определяется по формуле:

P = α · CX · S·(υ2/16) (3.6),

где α- коэффициент неравномерности ветра, учитывающий, что на длине пролета средняя скорость ветра меньше наибольшей;

CX – аэродинамический коэффициент, зависящий от формы поверхности, на которую давит ветер, диаметра проволки и т.д.;

S – проекция поверхности рассчитываемого элемента на плоскость, нормальную к направлению ветра, м2.

Коэффициент α неравномерности распределения ветра по пролету по ПУЭ принимается зависимым от скорости ветра и равным: при скорости ветра до 20 м/сек –1,0, при 25 м/сек – 0,85, при 30 м/сек – 0,75 и при 35 м/сек и более – 0,7.

Аэродинамический коэффициент берется: для проводов, свободных от гололеда, с диаметром 20 мм и более – 1,1, для проводов свободных от гололеда, с диаметром до 20 мм и для всех проводов, покрытых гололедом, - 1,2, для цилиндрических элементов опор с диаметром 15 см и более – 0,7, для плоских элементов – 1,5.

Удельная нагрузка от ветра на провод, свободный от гололеда,

γ4(ν) = (α · CX·d·υ2)/(16·F0·1000) (кГ /м*мм2) (3.7),

Индекс (ν) при γ4 показывает, для какой скорости ветра определяется нагрузка.

У проводов, покрытых гололедом, поверхность, на которую давит ветер, увеличивается. Удельная нагрузка от ветра:

γ5(ν) = (α · CX ·(d+2b)·υ2)/(16·F0·1000) (кГ /м*мм2) (3.8).

5. Результирующие нагрузки. Результирующие нагрузки на провод слагаются из вертикальных нагрузок (вес провода, гололеда) и горизонтальных нагрузок ветра.

Удельная нагрузка от веса провода и давления ветра на провод, свободный от гололеда,

γ6(ν) = (γ12 + γ4(ν)2)0,5 (кГ /м*мм2) (3.9).

Удельная нагрузка от веса провода и гололеда и давления ветра на обледенелый провод,

γ7(ν) = (γ32 + γ5(ν)2)0,5 (кГ /м*мм2) (3.10).

Ниже будет приведен расчет проводов и тросов по указанным выше формулам для всех участков схемы энергоснабжения, для удобства сведем все необходимые данные в таблицу:

Таблица .Данные для механического расчета проводов ВЛ.

Обозначение участка	Марка провода	Длинна участков ВЛ, км.	Рас-четное сечение,мм2	Расчетный диаметр провода, мм2	Расчетный вес провода, кг /км
РЭС-1	А - 240	29	239	20	656
1-3	А - 95	41	93,3	12,4	257
3-4	А-25	39	24,7	6.4	68
РЭС-2	А-500	59	501	29,1	1376
2-5	А-150	47,5	148	15,8	407

Проведем механический расчет для участка РЭС – 1.

Определим удельную нагрузка от веса провода по формуле (3.2):

γ1 = G/F = 0,656/239=0,00274 (кГ /м*мм2) (3.11).

Рассчитаем нагрузку от гололеда при условии, что провод покрыт цилиндрическим слоем гололеда с одинаковой толщиной стенки вдоль всего пролета по формуле (3.3):

γ2=(0,00238·b·(d + b))/F=(0,00238·10·(20+10))/239=0,00355 (кГ/м*мм2) (3.12).

Определим нагрузку от веса провода и гололеда по формуле (3.4):

γ3 = γ1+ γ2 = 0,00355 + 0,00274= 0,00629 (кГ /м*мм2) (3.13).

Удельная нагрузка от ветра на провод, свободный от гололеда, от давления ветра со скоростью 25м/сек определяется по формуле (3.5):

γ4(25)=(α · CX ·d·υ2)/(16·F0·1000)=(1,2 · 0,85 ·20·252)/(16·239·1000) = = 0,003334 (кГ /м*мм2) (3.14).

Удельная нагрузка от ветра на провод покрытый льдом, от давления ветра со скоростью 12,5 м/cек, определяется по формуле (3.8):

γ5(25)=(α · CX · (d + 2b) · υ2)/(16·F0·1000))=

=(1,2·0,85·(20+2·10)·252)/(16·239·1000)=0.00196 (кГ /м*мм2) (3.15).

Удельная нагрузка от веса провода и давления ветра на провод, свободный от гололеда определим по формуле (3.9):

γ6(25) = (γ12 + γ4(25)2)0,5 = (0,002742 + 0,0033342)0,5= 0,00431 (кГ /м*мм2) (3.16).

Удельная нагрузка от веса провода и гололеда и давления ветра на обледенелый провод определим по формуле (3.10):

γ7(12,5)=(γ32+γ5(12,5)2)0,5=(0,006292+0,001962)0,5 = 0,00659 (кГ/м*мм2) (3.17).

Для определения наиболее тяжелых условий выбранного провода найдем критический пролет:

LK = [δ]·((24· α·(ΰг – ΰиз)) / ( γ2нб + γ12)) (м) (3.18).

Подставив известные величины получаем:

LK = 7.5·((24· 23·10-6· (-5 – (-40))) / ( 0,006592 + 0,002742))=173.827 (м).

На основании результата, полученного из выражения (3.18) можно сделать вывод о том, что коитический пролет меньше заданного (200) и потому большее напряжение материала провода будет при ΰг – 5 С, гололеде и ветре.

Для определения атмосферных условий, при которых будет наибольшая стрела провеса провода при вертикальном его положении, найдем приближенное значение критической температуры:

ΰпк = ΰг + [δ]·(β/α)·(1-(γ1/γ3)) (3.19)

ΰпк = -5 + 7.5·(0.000158/23·10-6)·(1-(0,00274/0,00629))=24,198 C (3.20)

Приближенная критическая температура ниже высшей температуры провода (воздуха). Наибольшая вертикальная стрела провеса, следовательно, будет не при проводе, покрытом гололедом, а при температуре + 40 С.

Определим стрелу провеса при ΰг = + 40 С, воспользовавшись уравнением состояния провода:

(3.21).

Исходными условиями для расчета провода являются: провод покрыт гололедом, ветер со скоростью 12.5 м/сек, температура – 5 С, при которых напряжение в проводе равно допускаемому [δ] =7.5 кГ/мм2. Произведя подстановку известных данных получим:

(3.22)

После упрощений выходит уравнение вида:

δ1- 316,47/δ21-18,45=0 (3.23)

Подбором находим δ1 = 2.9345 кГ/мм2.

Стрела провеса провода при + 40 С и нагрузке провода только собственным весом:

f1= ( l2·γ1) / 8 · δ1 = ( 2002·0,00274) / 8 · 2.9345 = 4,617 (м) (3.24).

Длина провода в пролете при температуре + 40 С:

L = l +(8/3) ·(f12/l) = 200 + (8/3) ·(4,6172/200) = 200,284 (м) (3.25).

Длина провода в пролете больше длины пролета на 0,1 %, т.е. на очень незначительную величину.

Проведем механический расчет для участка 1-3.

Определим удельную нагрузка от веса провода по формуле (3.2):

γ1 = G/F = 0,236/93,3=0,00257 (кГ /м*мм2) (3.26).

γ2=(0,00238·b·(d +b ))/F=(0,00238·10·(12,4+10))/93,3 = 0,00679 (кГ/м*мм2) (3.27).

Определим нагрузку от веса провода и гололеда по формуле (3.4):

γ3 = γ1+ γ2 = 0,00257 + 0,00679 = 0,00932 (кГ /м*мм2) (3.28).

γ4(25)=(α · CX ·d·υ2)/(16·F0·1000)=(1,2 · 0,85 ·12.4·252)/(16·93,3·1000) = = 0,00529 (кГ /м*мм2) (3.29).

γ5(25)=(α · CX · (d + 2b) · υ2)/(16·F0·1000))=

=(1,2·0,85·(12.4+2·10)·252)/(16·93.3·1000)=0.00406 (кГ/м*мм2) (3.30).

Удельная нагрузка от веса провода и давления ветра на провод, свободный от гололеда определим по формуле (3.9):

γ6(25) = (γ12 + γ4(25)2)0,5 = (0,002572 + 0,005292)0,5= 0,00586 (кГ /м*мм2) (3.31).