Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Физико-механические характеристики провода и тросаСтр 1 из 5Следующая ⇒
ВВЕДЕНИЕ Воздушные линии электропередач (ВЛ) предназначены для передачи электроэнергии на расстояния. Основными элементами воздушных линий являются провода и тросы, опоры, изоляторы, линейная арматура и т.д. В курсовом проекте необходимо произвести расчет одноцепной воздушной линии электропередач 110 кВ в анкерном пролете на механическую прочность. Напряжения в проводе АС-70/11 и тросе ТК-50 не должны превышать допустимых при любых погодных условиях, возможных в данной местности (II -й район по гололеду, II-й район по ветровой нагрузке, высшая температура 40°С, низшая –15°С, среднегодовая 5°С). Стрелы провеса провода и троса также не должны превышать допустимых значений в любом режиме. Проектирование механической части воздушных ЛЭП ставит своей главной задачей обеспечение высокой надежности работы ВЛ в естественных природных условиях. Проектирование включает следующие основные этапы: - выбор элементов ВЛ (унифицированной опоры, изоляторов и линейной арматуры) - определение физико механических характеристик провода и троса - расчет удельных нагрузок на провод и трос - механический расчет провода и троса - расстановка опор по профилю трассы - расчет монтажных стрел провеса провода и троса Целью выполнения курсового проекта является получение основ проектирования механической части ВЛ.
Физико-механические характеристики провода и троса
На воздушных линиях электропередач применяются неизолированные алюминиевые и сталеалюминевые провода, состоящие из одной или нескольких проволок. Сталеалюминевые провода – это многопроволочные провода, состоящие из алюминиевых и стальных проволок. Стальные проволоки придают проводу достаточную механическую прочность, алюминиевые – обладают высокой электрической проводимостью. На рисунке 1.1 приведена конструкция сталеалюминевого провода АС-70/11. Стальная часть 1 выполнена однопроволочным стальным сердечником, а алюминиевая 2 – из одного повива алюминиевых проволок.
Рисунок 1.1 – Поперечное сечение провода марки АС – 70/11
Таблица 1 – Физико-механические характеристики провода АС-70/11
В качестве грозозащитных тросов на ВЛ применяются стальные канаты, изготовленные из оцинкованных стальных проволок. Грозозащитный трос служит для защиты ВЛ от ударов молнии. Выбор сечения троса определяется в зависимости от напряжения ВЛ, различных пересечений, района по гололеду. Так как ВЛ напряжением 110 кВ, то трос будет сечением 50 мм². На рисунке 1.2 приведена конструкция стального многопроволочного каната марки ТК-50, выполняющего роль грозозащитного троса. Рисунок 1.2 – Поперечное сечение грозозащитного троса марки ТК – 50
Таблица 2 – Физико-механические характеристики троса ТК-50
Выбор унифицированной опоры При выборе опоры учитываем район по гололеду (II), марку провода (АС-70/11), напряжение ВЛ (110 кВ), материал из которого изготовляется опора (металлическая), а также учитываем, что опора должна быть одноцепной. В результате рассмотрения выше перечисленных условий выбираем опору П110-5, изображенную на рисунке 2.1. Ее технические характеристики представлены в таблице 3.
Рисунок 2.1 – Унифицированная металлическая опора П110-5.
Таблица 3 – Технические характеристики опоры П220-2
Расчетный пролет вычисляется по формуле: l р= а∙ lгаб, (2.1)
где а-коэффициент в соответствии с местностью, lгаб - длина габаритного пролета в метрах
lр= 0, 8∙ 225=180 м
Расчет грозозащитного троса
Стрела провеса троса в грозовом режиме определяется по выражению:
, (4.3.5)
, (4.3.6)
где - стрела провеса провода в грозовом режиме; - длина гирлянды изоляторов; - расстояние от точки подвеса гирлянды верхнего провода до точки подвеса троса.
Далее определяется напряжение в тросе при грозовом режиме по выражению:
, (4.3.7)
Для дальнейших расчетов в качестве исходного принимается грозовой режим ( и t=150С), по уравнению состояния определяется напряжение в тросе в режиме низшей температуры, среднегодовой температуры и в режиме наибольшей нагрузки:
Найдём напряжение в тросе в режиме низшей температуры:
Решение кубического уравнения в программной среде «Mathcad 15»:
Напряжение в тросе в режиме низшей температуры: Н/мм2
Найдём напряжение в тросе в режиме средней температуры:
Решение кубического уравнения в программной среде «Mathcad 15»: Напряжение в тросе в режиме средней температуры: Н/мм2
Найдём напряжение в тросе в режиме наибольшей нагрузки:
Решение кубического уравнения в программной среде «Mathcad 15»:
Напряжение в тросе в режиме наибольшей нагрузки: Н/мм2 Найдём напряжение в тросе в грозовом режиме:
Решение кубического уравнения в программной среде «Mathcad 15»: Напряжение в тросе в грозовом режиме: Н/мм2.
Таблица 5 - Результаты расчетов для троса
По результатам расчетов производится проверка:
, (4.3.8)
Условие (4.3.8) выполняется, значит трос пригоден для условий проектируемой линии в нормальных режимах работы.
5 Выбор изоляторов и линейной арматуры Выбор линейной арматуры Расчет арматуры производится по разрушающей нагрузке. Выбор арматуры для поддерживающей гирлянды осуществляется по выражению:
2, 5× (Gг+Gи)≤ Gр ; (5.3.1)
2, 5(4234, 3+500)=11835, 75 Н;
Выберем узел крепления гирлянды к траверсе опоры КГП-7-1 (рисунок 5.2) и поддерживающий зажим ПГН-3-5 с разрушающей нагрузкой 70 кН (рисунок 5.3).
Таблица 7 – Технические характеристики узла крепления к траверсе опоры КГП-7-1
Рисунок 5.2 – Узел крепления гирлянды к траверсе КГП-7-1 и привязочные размеры
Таблица 8 - Технические характеристики поддерживающего зажима ПГН-3-5
Рисунок 5.3 – Зажим поддерживающий ПГН-3-5
В соответствии с размерами креплений выберем ушко У1-7-16 (рисунок 5.4) и серьга СР-7-16 (рисунок 5.5) с разрушающей нагрузкой 70 кН.
Рисунок 5.4 – Ушко У1-7-16
Таблица 9 - Технические характеристики ушко У1-7-16
Рисунок 5.4 – Серьга СР-7-16
Таблица 9 - Технические характеристики Серьга СР-7-16
Для натяжной гирлянды:
, (5.2.2)
Выбирается аналогичная арматура, что и для поддерживающей гирлянды. В качестве зажима выбирается натяжной болтовый зажим типа НБ-2-6 (рисунок 5.5)
Рисунок 5.5 – натяжной болтовый зажим НБ-2-6
Таблица 10 - Технические характеристики натяжного зажима НБ-2-6
После выбора изолятора и арматуры определяются фактические вес и длина гирлянды:
(5.2.3)
(5.2.4)
где , - вес одного изолятора и суммарный вес элементов арматуры; , - высота одного изолятора и суммарная высота элементов арматуры; n- количество изоляторов в гирлянде;
Расстановка опор При расстановке опор по профилю трассы должны быть выполнены два основных условия: а) расстояние от проводов до земли и до пересекаемых инженерных сооружений не должно быть меньше допускаемых ПУЭ; б) 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. Режим максимальной стрелы провеса определяется вычислением критической температуры, при которой стрела провеса провода при отсутствии гололеда и ветра достигает такого же значения, как и при гололеде без ветра: , 0С, (6.1.1)
Т.к. < , то наибольшая стрела провеса будет возникать в режиме максимальных температур.
Кривая 1 – кривая провисания нижнего провода строится на основе формулы стрелы провеса: , (6.1.2) где - удельная нагрузка и напряжение в проводе в режиме, отвечающем наибольшей стреле провеса (режим максимальных температур).
Для построения шаблона выражение (6.1.2) представляется в виде квадратного уравнения: , (6.1.3) где , тогда . Коэффициент , выраженный из (6.2) с учётом (6.3)
Уравнение (6.3) принимает вид:
Учитывая масштаб, 1: 5500 по горизонтали и 1: 500 по вертикали составим таблицу и построим шаблон.
Для расстановки опор по профилю трассы необходимо построить шаблон. Шаблон определяет собой три кривые провисания. Эти кривые строятся по выражению:
Данные, необходимые для построения шаблона, оформим в виде таблицы (таблица 11).
Таблица 11– Данные, необходимые для построения шаблона
Кривая 2, называемая габаритной, сдвинута по вертикали вниз от кривой 1 на минимально допустимое расстояние от проводов до поверхности земли Г = 7 м. В масштабе 14 мм. Кривая 3, называемая земляной, сдвинута от кривой 1 вниз на расстояние, равное высоте подвеса нижнего провода над землей:
, (6.1.4) где - фактическая длина гирлянды изоляторов, h2 - расстояние от земли до нижней траверсы опоры.
В масштабе сдвиг будет равен 34 мм.
Рисунок 6.1 – 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:
(6.1.5) где li - длина i-го пролета в анкерном участке; k - количество пролетов в анкерном участке.
В результате выполненной расстановки, мы получили приведенный пролет, близко равным расчетному.
Проверка опор на прочность Весовой пролет равен расстоянию между низшими точками кривых провисания провода в пролетах, примыкающих к рассматриваемой опоре. Ветровой пролет равен полусумме длин пролетов по обе стороны от опор. lветр=225 м.
, (6.2.1)
По рисунку 6.2:
lветр.ф1= lветр.ф2= lветр.ф3= lветр.ф4=
Таким образом, условие lветр.ф lветр выполняется.
Проверка опор на прочность по весовому пролету lвес=470 м.
По рисунку 6.2
lвес.ф1=170, 5 м; lвес.ф2=170, 5 м; lвес.ф3=176 м; lвес.ф4= 170, 5 м;
Условие lвес.ф lвес. выполняется.
Так как условия по весовому и ветровому пролетам выполняются и приведенный пролет близок к расчетному, то расстановку опор по трассе можно считать удовлетворительной.
Заключение В данном курсовом проекте спроектирована механическая часть одноцепной воздушной ЛЭП номинального напряжения 110 кВ, проходящей в ненаселённой местности. В результате расчётов выяснилось, что в данном анкерном пролёте [приведённый пролёт 179, 7 м] при использовании унифицированной металлической опоры П110-5 и провода АС – 70/11 (район по ветру второй, по гололёду – второй) напряжения в проводе и грозозащитном тросе ТК-50 не превышают допустимых во всех режимах. Стрелы провеса также не превышают допустимых во всех режимах. Также были выбраны изоляторы и линейная арматура с учётом их прочности. Была произведена расстановка опор по профилю трассы с таким расчётом, чтобы расстояние от провода до земли (габарит) в режиме максимальных нагрузок не превышало допустимого ПУЭ в данной местности и при данном напряжении. Из сравнения реальных ветровых пролётов с допустимыми можно сделать вывод, что прочность опоры достаточна. Произведён расчёт монтажных стрел провеса для высококачественного монтажа проводов и троса в любом пролёте данного анкерного пролёта при любой температуре. Библиографический список 1. Вихарев А.П. Проектирование механической части воздушной ЛЭП [Текст]: учебное пособие/ А.П. Вихарев, А.В. Вычегжанин, Н.Г. Репкина. –Киров: Изд. ВятГУ, 2009. – 140 с. 2. Правила устройства электроустановок [Текст]/ под ред. А.М. Меламед – 7-е изд., перераб. и доп. - М.: НЦ ЭНАС, 2011. – 552 с.
ВВЕДЕНИЕ Воздушные линии электропередач (ВЛ) предназначены для передачи электроэнергии на расстояния. Основными элементами воздушных линий являются провода и тросы, опоры, изоляторы, линейная арматура и т.д. В курсовом проекте необходимо произвести расчет одноцепной воздушной линии электропередач 110 кВ в анкерном пролете на механическую прочность. Напряжения в проводе АС-70/11 и тросе ТК-50 не должны превышать допустимых при любых погодных условиях, возможных в данной местности (II -й район по гололеду, II-й район по ветровой нагрузке, высшая температура 40°С, низшая –15°С, среднегодовая 5°С). Стрелы провеса провода и троса также не должны превышать допустимых значений в любом режиме. Проектирование механической части воздушных ЛЭП ставит своей главной задачей обеспечение высокой надежности работы ВЛ в естественных природных условиях. Проектирование включает следующие основные этапы: - выбор элементов ВЛ (унифицированной опоры, изоляторов и линейной арматуры) - определение физико механических характеристик провода и троса - расчет удельных нагрузок на провод и трос - механический расчет провода и троса - расстановка опор по профилю трассы - расчет монтажных стрел провеса провода и троса Целью выполнения курсового проекта является получение основ проектирования механической части ВЛ.
Физико-механические характеристики провода и троса
На воздушных линиях электропередач применяются неизолированные алюминиевые и сталеалюминевые провода, состоящие из одной или нескольких проволок. Сталеалюминевые провода – это многопроволочные провода, состоящие из алюминиевых и стальных проволок. Стальные проволоки придают проводу достаточную механическую прочность, алюминиевые – обладают высокой электрической проводимостью. На рисунке 1.1 приведена конструкция сталеалюминевого провода АС-70/11. Стальная часть 1 выполнена однопроволочным стальным сердечником, а алюминиевая 2 – из одного повива алюминиевых проволок.
Рисунок 1.1 – Поперечное сечение провода марки АС – 70/11
Таблица 1 – Физико-механические характеристики провода АС-70/11
В качестве грозозащитных тросов на ВЛ применяются стальные канаты, изготовленные из оцинкованных стальных проволок. Грозозащитный трос служит для защиты ВЛ от ударов молнии. Выбор сечения троса определяется в зависимости от напряжения ВЛ, различных пересечений, района по гололеду. Так как ВЛ напряжением 110 кВ, то трос будет сечением 50 мм². На рисунке 1.2 приведена конструкция стального многопроволочного каната марки ТК-50, выполняющего роль грозозащитного троса. Рисунок 1.2 – Поперечное сечение грозозащитного троса марки ТК – 50
Таблица 2 – Физико-механические характеристики троса ТК-50
Выбор унифицированной опоры При выборе опоры учитываем район по гололеду (II), марку провода (АС-70/11), напряжение ВЛ (110 кВ), материал из которого изготовляется опора (металлическая), а также учитываем, что опора должна быть одноцепной. В результате рассмотрения выше перечисленных условий выбираем опору П110-5, изображенную на рисунке 2.1. Ее технические характеристики представлены в таблице 3.
Рисунок 2.1 – Унифицированная металлическая опора П110-5.
Таблица 3 – Технические характеристики опоры П220-2
Расчетный пролет вычисляется по формуле: l р= а∙ lгаб, (2.1)
где а-коэффициент в соответствии с местностью, lгаб - длина габаритного пролета в метрах
lр= 0, 8∙ 225=180 м
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 3890; Нарушение авторского права страницы