Подбор типа и количества изоляторов

Введение

Проектирование ВЛЭП – наиболее важный и трудоемкий этап, который закладывает основу для строительства, ремонта или реконструкции воздушных линий электропередач. В процессе разработки проекта ВЛЭП учитывается целый ряд экономических, технических, геологических и геодезических факторов, а также требования ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) и СНиП (Строительные Нормы и Правила). И от того, насколько правильно будет выполнено проектирование воздушных линий электропередач, во многом, зависит надежность будущей сети и расходы на проведение строительно-монтажных работ.

В данной комплексной задаче необходимо рассмотреть основные этапы проектирования механической части воздушных ЛЭП таких как: выбор промежуточных опор, механический расчет проводов, выбор линейной арматуры, произвести расстановку опор по профилю трассы и рассчитать монтажные стрелы провеса.

Класс напряжения данной линии 10 кВ, так же она проходит в ненаселенной местности со следующими климатическими условиями:

¨ район по ветру ‒ Y

¨ район по гололеду ‒ I,

¨ максимальная температура ‒ 30 °С,

¨ минимальная температура ‒ ‒45 °С,

¨ среднегодовая температура ‒ -7.5 °С.

Проектирование механической части ВЛ ставит своей главной задачей обеспечение высокой надежности работы ВЛ в соответствующих природных условиях.

Исходные данные

Таблица 1

Исходные данные к комплексной задаче

№ варианта
Класс напряжения линии, кВ
Количество цепей ЛЭП
Марка провода	А-35
Ветровой район	Y
Район по гололёдности	I
Низшая температура, ˚С	-45
Высшая температура, ˚С
Расчётная скорость ветра при гололёде, м/сек
Температура гололёдообразования, ˚С	-5
Среднегодовая температура	-7.5

Профиль заданного участка ВЛ представлен в прил.1 [1].

1. Физико‒механические характеристики провода

Провод алюминиевый А 35 состоит из алюминиевых проволок, скрученных правильной скруткой с направлением скрутки соседних повивов в противоположные стороны, причем наружный повив имеет правое направление скрутки.

2.

Рисунок 1 - Конструктивное исполнение провода марки А-50

Технические характеристики провода А 35:

· Длительно допустимая температура проводов при эксплуатации не должна превышать: +90°С

· Гарантийный срок эксплуатации: 4 года с момента ввода проводов в эксплуатацию Срок службы проводов: не менее 45 лет

Таблица 2

Характеристика	А-35
1. Сечение, мм2 -алюминиевой части -стальной части -всего провода	34,3 - 34,3
2. Диаметр провода, мм	7,5
3. Кол-во и диаметр проволок, шт мм -алюминиевых -стальных	7х2,5 -
4. Кол-во повивов, шт -алюминиевых проволок -стальных проволок	-
5. Вес провода, кг/км
6. Модуль упругости, 103 даН/ мм2	6,3
7. Темп.коэффициент линейного удлинения, 10-6 град-1
8. Предел прочности при растяжении, даН/ мм2
9. Удельная нагрузка от собственного веса, 10-3 даН/м* мм2	2,75
Допустимое напряжение, даН/ мм2 -при средней температуре -при низшей температуре -при наибольшей нагрузке	4,8 5,6 5,6

Выбор типа опор

При сооружении воздушных линий электропередачи применяются железобетонные, стальные (металлические) и деревянные опоры. По назначению опоры подразделяются на промежуточные, анкерные, угловые, концевые и специальные, а по числу цепей − на одноцепные и двухцепные.

В работе необходимо подобрать анкерные и промежуточные опоры, отдавая предпочтение железобетонным стойкам [1].

Анкерные опоры предназначены для удержания веса провода и создания механического напряжения в анкерном участке.

Промежуточные опоры предназначены для поддержания проводов и тросов.

Рис.2.1. Эскиз промежуточной стальной опоры ПС10П.07

Рис.2.2. Эскиз стальной анкерной опоры АУС10П-1.

Согласно заданной марке провода и классу напряжения ЛЭП по справочнику произведем выбор унифицированных стальных опор:

· в качестве промежуточной стальной опоры будет использована опора, с условным обозначением ПС10П.07 (рис. 2.1).

· в качестве анкерной стальной опоры будет использована опора с условным обозначением АУС10П-1, с углом поворота не более 60 градусов, при угле поворота от 60 до 90 градусов устанавливаются изолирующие распорки (рис 2.2)

Подбор типа и количества изоляторов

Исходными данными для выбора изоляторов при проектировании являются:

1) напряжение воздушной линии;

2) район прохождения трассы линии (особое внимание уделяют высоте над уровнем моря, наличию или отсутствию участков с загрязненной атмосферой);

3) материал и тип опор;

4) нормативные механические нагрузки на изоляторы.

К установке принимаем подвесные тарельчатые изоляторы, выполненные из стекла.

Крепление проводов к подвесным изоляторам производится при по­мощи поддерживающих или натяжных зажимов. Подвесные изоляторы комплектуются в гирлянды с помощью линейной сцепной арматуры.

Таким образом, учитывая что трасса ВЛ 10 кВ на значительном протяжении проходит в условиях сложных для эксплуатации произведем выбор изолятора марки ПС-40, который применяется на ВЛЭП напряжением 6-35кВ, при нагрузках не превышающих нормированную 40 кН. Внешний вид и конструкция изолятора показаны на рис.3.1.

Рис.3.1. Подвесной стеклянный тарельчатый изолятор ПС‒40, где

1 ‒ тело изолятора (тарелка, изолирующая деталь);

2 – чугунная шапка;

3 – стальной стержень;

4 - цементная связка (замазка);

5 - компенсирующая прокладка;

6 - замок

Технические характеристики выбранных изоляторов занесены в табл. 5.

Таблица 5

Технические характеристики изоляторов ПС‒40

Тип	Нормиру-емая мех. разрушаю-щая сила при изгибе, кН, не менее	Длина пути утечки, мм	Напряжение, кВ, не менее	Масса, кг, не более
Пробивное в изоляционной среде	Выдерживаемое ипульсное	Выдерживаемое частотой 50 Гц
В сухом состоянии	Под дождем
ПС‒40			70/70				1,7

Расчет количества изоляторов в гирлянде производится согласно методике, изложенной в [3].

Длина пути утечки L (см) изоляторов и изоляционных конструкций из стекла и фарфора должна определяться по формуле

(3.1)

k ‒ поправочный коэффициент (коэффициент эффективности изолятора) [5].

Поправочный коэффициент k изоляционных конструкций тарельчатого типа можно определить по эмпирической формуле:

(3.2)

где D – диаметр тарелки изолятора.

Для проектирования воздушных ЛЭП установлена классификация местностей по степени загрязнения атмосферы и нормированы минимально допустимые удельные эффективные длины пути утечки, представляющие собой отношения эффективной длины пути утечки к наибольшему рабочему напряжению линии:

‒ наибольшее рабочее междуфазное напряжение, кВ (по ГОСТ 721),

= 12 кВ;

Поправочный коэффициент длины пути утечки k будет равен:

.

Эффективная длина пути утечки после подстановки в формулу (3.1) всех данных равна:

Допустима удельная эффективная длина пути утечки будет равной:

Для надежной эксплуатации при рабочем напряжении эффективная длина пути утечки изоляторов должна быть не ниже нормированного значения, т.е. должно выполняться условие:

или количество изоляторов в гирлянде должно составлять: