|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Механические нагрузки проводов и тросовСтр 1 из 2Следующая ⇒
Провода и тросы воздушных линий находятся постоянно под действием вертикальной нагрузки от собственного веса (масса провода). К этой нагрузке добавляются временная вертикальная нагрузка от гололеда (масса гололеда) и временная горизонтальная нагрузка от давления ветра. В результате действия нагрузок в металле проводов возникают напряжения на растяжения. На их величину влияет также температура окружающего воздуха, что заставляет учитывать её в расчетах. В расчетах механической прочности проводов вводят понятие удельных нагрузок Н/м3 (Н/м · мм2), то есть таких нагрузок, которые провод длиной 1м испытывает на 1 мм2 своего поперечного сечения. При проектировании линии электропередачи важно, чтобы величина габарита h не превышала допустимого значения, определяемого ПУЭ (табл 2.5.20 – 2.5.22). Поэтому для заданного пролета и выбранного типа опор определяют габарит h, затем определяют наибольшую допустимую стрелу провеса fнб. В дальнейшем при расчете режимов провода в пролете, определяют стрелу провеса в каждом режиме по формуле:
где γ и σ берутся согласно расчетного режима. И сравнивают с наибольшей допустимой стрелой провеса. Должно выполняться условие f < fнб.
3.2.1.Удельная нагрузка от массы провода:
где G0 – масса 1м провода в кГ; F – действительное сечение провода в мм2; g = 9, 81 м/с2 – ускорение свободного падения.
3.2.2. Удельная нагрузка от массы гололеда:
Рис 2. Поперечное сечение провода с гололедом.
При определении нагрузки от массы гололеда все виды обледенения приводят к чистому гололеду цилиндрической формы с объемной массой g0 = 0, 9·10-3 кГ/см3 и считают, что стенка гололеда вокруг провода диаметром d имеет повсюду одинаковую толщину с (рис 2).
где d – действительный диаметр провода в мм с – толщина стенки гололеда в мм (рис 2)
Удельная нагрузка от массы провода и гололеда
Эти нагрузки действуют в одном вертикальном направлении и поэтому складываются арифметически.
Удельная нагрузка от давления ветра
где W – ветровое давление в Н/м2; W = v2/1.6 v – скорость ветра; cx – аэродинамический коэффициент, равный 1, 1 для проводов диаметром 20 мм и более и 1, 2 – для проводов диаметром до 20 мм, а также для всех проводов, покрытых гололедом; α – коэффициент, учитывающий неравномерность скорости ветра по длине пролета; величину α принимают в зависимости от ветрового давления W
Удельная нагрузка от давления ветра на провод, покрытый гололедом
Суммарная удельная нагрузка от массы провода и Давления ветра
Данная нагрузка находится как геометрическая сумма γ 1 и γ 4
Суммарная удельная нагрузка от массы провода С гололедом и давления ветра
Данная нагрузка находится как геометрическая сумма γ 3 и γ 5
Пример 3 – 1 Определить удельные нагрузки на провод АС – 120/27. Линия расположена в Волгоградской области. По карте районирования территории России определяем, что Волгоградская область относится по толщине стенки гололеда к 4 району и ветровому давлению к 3 району. По таблице 2.5.1 [Л – 1] определяем W = 650 Н/м3 и по таблице 2.5.3 ПУЭ – с = 25 мм. Высшая температура t+ = 400C; низшая температура t– = -400C; температура образования гололеда tг = -50С; среднегодовая температура tэ = 00С. По справочнику [Л3 ] определяем: расчетное сечение провода F = 116+26.6 =142.6 мм2; расчетный диаметр d = 15.5 мм; масса провода G0 = 528 кГ/км
Удельная нагрузка от массы провода по формуле (3 – 1)
Удельная нагрузка от гололеда по формуле (3 – 2)
Удельная нагрузка от веса провода и гололеда по формуле (3 – 3)
Удельная нагрузка от давления ветра на провод без гололеда Для W = 650 Н/м3 принимаем α = 0, 75 и для провода диаметром
Удельная нагрузка от давления ветра на провод покрытый гололедом Так как для данного случая W = 0.25W, то α = 1, 0, а сх = 1, 2
Суммарная удельная нагрузка на провод от массы провода и давления ветра по формуле (3 – 6).
Суммарная удельная нагрузка на провод от массы провода с гололедом и давления ветра по формуле (3 – 7).
Расчет проводов
В настоящее время на воздушных линиях применяются многопроволочные монометаллические провода марок: алюминиевые А и стальные ПС и ПМС. Сталеалюминевые провода марок АС, АСО, АСУ. Расчет проводов производится по допускаемым напряжениям в трех исходных условиях: 1. Напряжения при наибольшей нагрузке σ г; 2. Напряжения при низшей температуре σ –; 3. Напряжения при среднегодовой температуре σ э.
3.3.1 Расчет алюминиевых проводов
Алюминиевые провода рассчитываются для следующих условий: 1. Наибольшей внешней нагрузке (γ 7, tг); 2. Низшей температуре, ветра и гололеда нет (γ 1, t– ); 3. Среднегодовой температуре, ветра и гололеда нет (γ 1, tэ). При толщине стенки гололеда с = 10 мм и любых значениях пролетов, а также при толщине стенки гололеда 5 мм и пролетах до 180 м расчет алюминиевых проводов производится с учетом только второго критического пролета.
Для алюминиевых проводов при наибольшей нагрузке и низшей температуре допускаются одинаковые напряжения: σ доп = σ г = σ – = 0, 5 σ п , где σ п – предел прочности материала. Расчет проводов производится по уравнению состояния провода в пролете.
Для пролетов меньше критического:
Для пролетов больше критического
В уравнения (3 – 9) и (3 – 10) следует подставлять значения γ и t, соответствующие вычисляемым режимам. В расчетах алюминиевых проводов А-95 – А-185 при толщине стенки гололеда 5 мм и пролетах более 180 м необходимо вычислять значения всех трех критических пролетов. Второй критический пролет определяется по формуле (3 – 8), а первый и третий вычисляются по формулам:
Пример 3 – 2. Рассчитать провод А – 120 в пролете 80 м. Линия расположена в Волгоградской области. Решение. Характеристика провода. По табл. 8.44 [Л – 3] Расчетное сечение провода F = 117 мм2; Диаметр провода d = 14.0 мм; Масса провода G0 = 321 кГ/км; Климатические условия По таблице 2.5.1 [Л – 1] определяем W = 650 Н/м3 и по таблице 2.5.3 ПУЭ с = 25 мм. Высшая температура t+ = 400C; низшая температура t– = -400C; температура образования гололеда tг = -50С; среднегодовая температура tэ = 00С. Физико-механические свойства провода По таблице 2, 5, 7 [Л – 1] σ г = σ – = 64 Н/мм2 σ э = 51 Н/мм2 По таблице 2, 5, 8 [Л – 1] Е = 6, 3·104 Н/мм2 α = 23·10-6 град-1 Определяем удельные расчетные нагрузки
Второй критический пролет
Так как заданный пролет больше второго критического пролета Определяем напряжение в проводе для режимов согласно таблице 2 Первый режим является исходным σ = σ доп = 64 Мпа Стрела провеса для этого режима
Второй режим
Стрела провеса для второго режима
Третий режим
Стрела провеса для третьего режима
Четвертый режим
Стрела провеса для четвертого режима
Пятый режим
Стрела провеса для пятого режима
Шестой режим
Стрела провеса для шестого режима
Седьмой режим
Стрела провеса для седьмого режима
Критическая температура
Так как tкр < t+, то максимальная стрела провеса будет при высшей температуре.
3.3.2 Расчет сталеалюминевых проводов
В работе сталеалюминиевого провода участвуют два металла, обладающими различными физико-механическими свойствами и поэтому по-разному воспринимающие действие внешней силы и изменение температуры. При расчете сталеалюминиевого провода следует учитывать значения трех критических пролетов. Первый критический пролет, l1кр – пролет, в котором напряжение в проводе при низшей температуре достигает допустимого значения σ _, а при среднегодовой температуре – допускаемого значения σ э.
Второй критический пролет, l2кр – пролет, в котором напряжение в проводе при наибольшей нагрузке достигает допустимого значения σ г, а при низшей температуре – допустимого значения σ _.
Третий критический пролет, l3кр – пролет, в котором напряжение в проводе при среднегодовой температуре достигает допустимого значения σ э, а при наибольшей нагрузке достигает допустимого значения σ г.
Определим уравнения состояния провода в пролете с учетом трех критических пролетов. Предположим, что расчет ведется с учетом только второго критического пролета. В этом случае расчет в пролете меньше критического следует вести исходя из допускаемых напряжений при низшей температуре (σ _), а в пролетах больше критического – исходя из напряжений при наибольшей нагрузке (σ г). Построим соответствующие кривые (рис 3).
Рис 3. График зависимости напряжения от пролета для сталеалюминиевого провода (первый случай).
Вначале наносим исходные напряжения. Для пролетов меньше l2кр это σ _, а для пролетов больше критического это σ г. Построим также кривую σ э = f(l) и проведем горизонтальную прямую АВ с ординатой 0, 25σ п. Если прямая АВ пересечет кривую σ э = f(l), то абсциссы точек пересечения С и D определяют значения критических пролетов l1кр и l3кр. В точке С напряжения достигают допускаемых значений при среднегодовой и низшей температурах, а в точке D – при среднегодовой температуре и при наибольшей нагрузке. На участке CD значения σ э превышают значения 0, 25σ п, т.е. не удовлетворяют требованиям. Поэтому в диапазоне пролетов l1кр > l > l3кр следует принимать в качестве исходного значения σ э = 0, 25σ п и определять из этого σ _ и σ г. Откорректированные значения σ _ и σ г показаны на рис 2 штрихом. Следовательно, уравнения состояния провода в пролете с учетом трех критических пролетов имеют вид: Для пролетов l < l1кр
Для пролетов l1кр < l < l3кр
Для пролетов l > l3кр
Соотношение критических пролетов при котором l1кр < l2кр < l3кр, является лишь одним (первым) из возможных случаев. Во втором возможном случае кривая σ э лежит ниже прямой АВ (рис4)
Рис 4. График зависимости напряжения от пролета для сталеалюминиевого провода (второй случай).
В этом случае значения σ э вычисленные на основании σ _ и σ г не превышают допускаемых: поэтому расчет провода можно вести исходя из σ _ и σ г, с разграничением по второму критическому пролету. Как следует из рис 3 при l1кр > l2кр > l3кр, пролеты l1кр и l3кр являются фиктивными; в расчете надо учитывать только второй критический пролет. При l < l2кр расчет провода ведется по уравнению (3 – 16) При l > l2кр расчет провода ведется по уравнению (3 – 18) В третьем возможном случае левая ветвь кривой σ э вообще не пересекается с прямой АВ (рис 5).
Рис 5. График зависимости напряжения от пролета для сталеалюминиевого провода (третий случай).
Этому случаю соответствует мнимое значение l1кр и фиктивное l2кр. В данном случае следует учитывать только значение пролета l3кр. При l < l3кр расчет провода ведется по уравнению (3 – 17) При l > l3кр расчет провода ведется по уравнению (3 – 18) В четвертом случае правая ветвь кривой σ э не пересекает прямой АВ (рис6)
Рис 6. График зависимости напряжения от пролета для сталеалюминиевого провода (четвертый случай).
Этому случаю соответствует мнимое значение l3кр и фиктивное l2кр. В данном случае следует учитывать только значение пролета l1кр. При l < l1кр расчет провода ведется по уравнению (3 – 16) При l > l1кр расчет провода ведется по уравнению (3 – 17) Полученные соотношения сводим в таблицу. Таблица 1 Соотношения, определяющие исходные условия для расчета проводов
В расчетах монометаллических и сталеалюминиевых проводов принимают следующие режимы (таблица 2) Таблица 2 Расчетные режимы проводов
Сравнивая наибольшее полученные значения напряжения с допускаемым напряжением для рассчитываемого провода, делается вывод о пригодности (непригодности) данного провода по условиям механической прочности.
Критическая температура
Температура, при которой стрела провеса провода f1 вызываемая только его собственной массой, будет равна стреле провеса в условиях гололеда без ветра f3 называется критической температурой
Где σ 3 напряжение в проводе при гололеде без ветра (режим 2 по тал2). Если tкр < t+, то наибольшая стрела провеса будет при наибольшей температуре. Если tкр > t+, то наибольшая стрела провеса будет при гололеде без ветра.
Задача 3 – 3. По данным задачи 3 – 1 рассчитать провод АС – 120/27 в пролетах l = 50 м и l = 150 м. Решение. Определяем физико-механические свойства провода. По таблице 2, 5, 7 [Л – 1] σ г = σ – = 153 Н/мм2 σ э = 102 Н/мм2 По таблице 2, 5, 8 [Л – 1] Е = 8, 9·104 Н/мм2 α = 18, 3·10-6 град-1 По формулам 3 –13 — 3 – 15 определяем критические пролеты Первый критический пролет
Второй критический пролет
Третий критический пролет
Получилось l1кр > l2кр > l3кр Данное соотношение пролетов соответствует второму случаю В качестве примера приведем расчет провода в пролете l = 150 м Уравнение состояния провода в пролете для данного случая имеет вид:
Расчет ведем для режимов по таблице 2 Первый режим является исходным
Стрела провеса для этого режима
Второй режим
Стрела провеса для этого режима
Третий режим
Стрела провеса для этого режима
Четвертый режим
Стрела провеса для этого режима
Пятый режим
Стрела провеса для этого режима
Шестой режим
Стрела провеса для этого режима
Седьмой режим
Стрела провеса для этого режима
Критическая температура
Так как tкр > t+, то наибольшая стрела провеса будет при гололеде без ветра. Во всех режимах напряжение в проводе и стрела провеса находятся в допустимых пределах.
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-11; Просмотров: 1416; Нарушение авторского права страницы
, 
, 
, 
.
, 
, 
