Проектирование элементов систем электроснабжения сельского хозяйства (стр. 7 из 9)

Для механического расчета выбранных сечений проводов, определения допустимых пролетов ВЛ необходимо знать климатические условия: толщину стенки гололеда, максимальную скорость ветра, высшую, низшую и среднегодовую температуру.

С целью сокращения объема курсового проекта, механический расчет ВЛ-110 кВ выполняется для линии, соединяющей две узловые точки (1-5).

2.1 Выбор материала и типа опор ВЛ-110 кВ

Опоры воздушных линий поддерживают провода на необходимом расстоянии от поверхности земли, проводов других линий, крыш зданий и т.п. Опоры должны быть достаточно механически прочными в различных метеорологических условиях (ветер, гололед и пр).

Рис.5. Промежуточная двухцепная опора ВЛ 110 кВ

В качестве материала для опор на сельских линиях широко применяют древесину деревьев хвойных пород, в первую очередь сосны и лиственницы, а затем пихты и ели (для линий напряжением 35 кВ и ниже). Для траверс и приставок опор ель и пихту применять нельзя.

Все большее распространение получают железобетонные опоры, изготавливаемые на специальных предприятиях. для напряжений не более 35 кВ линии изготавливают на вибрированных стойках, на двухцепных линиях (рис.5) 35 и 110 кВ - также на центрифугированных стойках. Их срок службы в среднем в два раза выше, чем на деревянных, хорошо пропитанных опорах. Отпадает необходимость в использовании древесины, повышается надежность электроснабжения. Железобетонные конструкции обладают высокой механической прочностью и долговечностью, но недостатком их является большая масса.

Отсутствие высокопрочных сталей и бетона соответствующих марок долгое время не позволяло применять железобетонные опоры в строительстве высоковольтных линий, для которого транспортабельность конструкции играет решающую роль.

Таким образом, принимаем к установке железобетонные двухцепные опоры.

2.2 Определение удельных нагрузок на провода

Удельные нагрузки, т.е. нагрузки, возникающие в 1 м длины линии и 1 мм² сечения провода от веса провода, гололеда и давления ветра, рассчитывают исходя из условия:

нагрузка по длине провода в пролете распределяется равномерно;

порывы ветра отсутствуют.

По начальным условиям из справочной литературы [1,2,5] выписываем все необходимые данные (для провода АС 70/11):

скорость напора ветра:

даН/м²;

толщина стенки гололеда:

мм;

модуль упругости:

даН/мм²;

температурный коэффициент линейного удлинения:

1/С⁰;

предельная нагрузка:

даН/мм²;

суммарная площадь поперечного сечения:

мм²;

диаметр провода:

мм;

масса провода:

кг/км;

напряжение при наибольшей нагрузке и низшей температуре:

;

напряжение при среднегодовой температуре:

даН/мм².

Рассчитываем нагрузку от собственной массы провода:

,

где

м/с² - ускорение свободного падения.

Нагрузка от массы гололеда с учетом условия, что гололедные отложения имеют цилиндрическую форму плотностью

г/см³:

.

Нагрузка от собственной массы и массы гололеда:

.

Нагрузка от давления ветра при отсутствии гололеда:

,

где

- угол между направлением ветра и проводами линии;

- коэффициент, которым учитывается неравномерность скорости

ветра по длине пролета;

- аэродинамический коэффициент.

Нагрузка от давления ветра при наличии гололеда:

,

здесь

- 25% от первоначальной.

Суммарная нагрузка от собственной массы проводов и от давления ветра (при отсутствии с гололеда):

.

Суммарная нагрузка от собственной массы провода, от гололеда и давления ветра:

.

2.3 Определение критических пролетов

Для каждой марки провода существует предел прочности. У проводов и тросов ВЛ должен быть определенный запас механической прочности. При выборе его величины необходимо учитывать погрешности в заданных температурах и нагрузок, а также изменения ряда допущений. Поэтому должен быть запас прочности, согласно ПУЭ, в виде допустимых напряжений, в проводах в процентах от предела прочности провода

для следующих условий: а) наибольшей внешней нагрузки; б) низшей температуре при отсутствии внешних нагрузок; в) среднегодовой температуры при отсутствии внешних нагрузок.

Ограничения напряжений при наибольшей нагрузке (

) и низшей ( ) необходимы для проверки провода на статическое растяжение при наиболее тяжелых режимах. Эти ограничения могут оказаться недостаточными при возникающих из-за вибрации проводов динамических нагрузках, которые могут привести к уменьшению прочности провода в местах его закрепления. Поэтому при расчете проводов необходимо вводить также ограничение по среднеэксплуатационному напряжению .

Влияния изменений нагрузки и температуры проявляются в большей или меньшей степени в зависимости от длины пролета. При малых пролетах на напряжение в проводе значительное влияние оказывает температура, при больших пролетах - нагрузка. Граничный пролет, при котором влияние температуры и нагрузки на напряжение в проводе оказывается равноопасным, называется критическим.