Определение механических нагрузок на провода

Механический расчет проводов и тросов ВЛ производим по методу допускаемых напряжений, расчет изоляторов и арматуры – по методу разрушающих нагрузок

Механические нагрузки, действующие на провода и тросы ВЛ, определяются собственным весом провода, величиной ветрового напора и дополнительной нагрузкой, обусловленной гололедом. Рассчитываются единичные нагрузки, обозначаемые Р, и удельные нагрузки, обозначаемые g.

Проверяем на механические нагрузки провод марки АС-300/39. Воздушная линия имеет номинальное напряжение 110 кВ, расположена в населенной местности типа В, относящейся ко II району по гололеду и ко II ветровому району, длина пролета L=200м. Основные значения температур: t ₊= +35°C, t _-= -35°C , t_Э = 10°C.

Для расчета из табл.1(Приложения А) данного методического пособия выбираются следующие справочные данные:

· расчетное сечение провода F= 339,6 мм²( суммарное сечение алюминиевой и стальной части провода);

· расчетный диаметр провода d = 24мм;

· масса провода (без смазки) m = 1132кг/ км.

Единичная нагрузка, вызванная собственным весом провода Р₁, Н/м, определится по формуле

Р₁ = g × m × 10^-3, (2.1)

где g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²;

m – погонная масса провода , кг/км, определяется по табл.1 Приложение А , [6].

Р₁ = 9,8 × 1132 × 10^-3 = 11,1 Н/м

Единичная нормативная линейная гололедная нагрузка Р_НГ , Н/м, определится по формуле

Р_НГ= p K_i ×K_d×b_Э (d + K_i K_d b_Э) g× r × 10^-3 , (2.2)

где K_i и K_d - коэффициенты, учитывающие изменение толщины стенки гололеда по высоте и в зависимости от диаметра провода, принимаемые по табл.2[пр.А];

K_i = 1,0 (для высоты приведенного центра тяжести h_пр = 15м, табл.9[пр.А])

K_d = 0,85

b_Э-нормативная толщина стенки гололеда, мм, принимается по табл.3[пр.А] ;

b_Э = 15мм (для II гололедного района);

d – диаметр провода, мм; d = 24мм;

g – ускорение свободного падения , принимаемое равным 9,8 м/с²;

r - плотность льда, принимаемая 0,9 г/см³.

Р_НГ= 3,14×1,0 ×0,85×15 (24 + 1,0×0,85 ×15) 9,8× 0,9 × 10^-3= 13 Н/м

Единичная расчетная линейная гололедная нагрузка Р₂ , Н/м, определится по формуле

Р₂ = Р_НГ×g _nw ×g_p ×g_f ×g_d, (2.3)

где Р_НГ- нормативная линейная гололедная нагрузка, Н/м;

g _nw - коэффициент надежности по ответственности, принимаемый для линий напряжением до 220кВ равным 1,0 ;

g_p- региональный коэффициент, принимаемый равным от 1,0 до 1,5 на основании опыта эксплуатации , g_p= 1,0;

g_f - коэффициент надежности по гололедной нагрузке, g_f = 1,3 ( для II района по гололеду );

g_d – коэффициент условий работы, g_d= 0,5 ,[1].

Р₂ = 13 ×1 ×1 ×1,3 ×0,5 = 8,4 Н/м

Нагрузка, обусловленная весом провода и гололедом определится по формуле

Р₃ = Р₁ +Р₂ (2.4)

Р₃ = 11,1 + 8,4 = 19,5 Н/м

Нормативная ветровая нагрузка на провода Р’_НВ, Н, без гололеда определится по формуле

Р’_НВ = a_W× K_l× K_W×C_X×W₀× F₀× sin²j , (2.5)

где a_W- коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового давления по пролету ВЛ, принимаемый по табл. 4[пр.А] в зависимости от ветрового давления W, [1 ]

Определение механических нагрузок на провода - student2.ru W = 500 Па a_W=0,71(табл.4[пр.А])

K_l - коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку, принимаемый из таблицы: K_l = 1,02

Длина пролета , м	£ 50			³ 250
Коэффициент K_l	1,2	1,1	1,05	1,0

Промежуточное значение K_l определяется линейной интерполяцией.

K_W - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности, определяемый по табл. 5[пр.А] ;

для h_пр = 15м и местности типа В K_W = 0,65;

C_X - коэффициент лобового сопротивления, принимаемый C_X = 1,1

– для проводов, свободных от гололеда, диаметром 20мм и более, т.к d = 24мм;

W₀ – нормативное ветровое давление, соответствующее 10-минутному интервалу осреднения скорости ветра (n₀), на высоте 10м над поверхностью земли и принимаемый в соответствии с картой районирования территории России по ветровому давлению, принимается по табл.6 , Па; W₀= 500 Па

F₀ - площадь продольного диаметрального сечения провода, м²;

j - угол между направлением ветра и осью ВЛ (ветер следует принимать направленным под углом 90° к оси ВЛ).

Ветровое давление на провода определяется по высоте расположения приведенного центра тяжести всех проводов.

Поскольку на данном этапе расчетов еще не определена стрела провеса провода и профиль трассы, то можно принять ориентировочно в качестве h_срнормативное расстояние до нижней траверсы h_пр = 15м ( табл 9[пр.А]).

Площадь продольного диаметрального сечения провода без гололеда F₀, м², определяется по формуле

F₀ = d × L × 10^-3 , (2.6)

где d – диаметр провода, мм; d = 24мм

L = 200м

F₀ = 24 × 200 × 10^-3= 4,8м²

Р’_НВ =0,71 × 1,02 × 0,65 ×1,1 ×500 × 4,8 = 1242,7 Н

Единичная нагрузка , Н/м, определится

Рнв = Р’_НВ/ L = 1242,7 / 200 = 6,2 Н/м

Нормативная ветровая нагрузка на провода Р’_НВГ, Н, с гололедом определится по формуле

Р_НВГ = a_W× K_l× K_W×C_X×W_Г× F_Г× sin²j , (2.7)

где C_X - коэффициент лобового сопротивления, принимаемый равным 1,2 ;

W_Г- нормативное ветровое давление при гололеде с повторяемостью один раз в 25лет, принимается W_Г= 0,25 W₀ = 0,25 × 500= 125 Па; выбираем 120 Па[1,c.45].

F_Г - площадь продольного диаметрального сечения провода, м²(при гололеде с учетом условной толщины стенки гололеда b_у );

Площадь продольного диаметрального сечения провода Fг, м², определяется по формуле

Fг = ( d + 2K_i K_d b_У )L × 10^-3, (2.8)

где d – диаметр провода, мм;

K_i и K_d - коэффициенты, учитывающие изменение толщины стенки гололеда по высоте и в зависимости от диаметра провода, определяются по табл.2 [пр.А];

b_У - условная толщина стенки гололеда , мм, принимается равной нормативной толщине b_Эпо табл. 3; b_Э = b_У =15мм

L = 200 м.

Fг = ( 24 + 2 ×1 ×0,9 ×15 )200 × 10^-3= 10,2 м²

Р’_НВГ =0,71 × 1,02 × 0,65 ×1,2 ×120 × 10,2 = 691,4 Н

Р_НВГ = Р’_НВГ / L = 691,4 / 200 = 3,5 Н/м

Единичная расчетная ветровая нагрузка на провода без гололеда Р₄, Н/м, определится по формуле

Р₄ = Р_НВ ×g_Н× g_Р× g_f , (2.9)