, (4.12)
·10-3=6,7·10-3;
·10-3=15,3·10-3.
Удельная нагрузка на провод от давления ветра и веса провода, покрытого гололедом, даН/(м∙мм2),
(4.13)
=8,5·10-3;
=24,6·10-3.
4.3 Расчет критических пролетов
Первый критический пролет, м,
, (4.14)
где Е – модуль упругости, даН/мм2;
α – температурный коэффициент линейного удлинения материала провода, град-1;
lk1=.
Выражение под корнем меньше нуля. Первый критический пролет – мнимый.
Второй критический пролет, м,
, (4.15)
где tгол – температура гололеда, равная -5ºС;
γmax=γ7;
=80,4.
Третий критический пролет, м,
, (4.16)
=144,2.
В результате получается следующее соотношение критических пролетов и расчетного пролета: lк1 – мнимый, lр=202,5 м>lк3=144,2 м.
На основании полученных соотношений определяется исходный режим. Это режим максимальной нагрузки с параметрами: σ=[σγ.max]=13,0 даН/мм2, γ=γmax=8,5·10-3 даН/(м·мм2), t=tгол=-5°С.
4.4 Расчет напряжений в проводе
По уравнению состояния провода рассчитываются напряжения в проводе для режимов среднегодовой температуры – σtср, режима низшей температуры – σtmin и наибольшей нагрузки – σγmax.
Расчет напряжения в проводе для режима низшей температуры. В уравнение состояния провода подставляются все известные параметры.
, (4.17)
.
Полученное уравнение приводится к виду:
Решение полученного уравнения выполняется итерационным методом касательных. В качестве нулевого приближения принимается значение σ0=10 даН/мм2.
Производная полученной функции y=:
y’=3·σ2tmin-2·7,766·σtmin
Определяется поправка на первой итерации:
Δ1=y(σ0)/y’(σ0),
=0,378.
Новое значение напряжения:
σ1=σ0-Δ1,
σ1=10-0,377=9,623.
Проверка итерационного процесса. Для этого задается точность расчета ε=0,01 даН/мм2.
0,377>0,01,
следовательно расчет нужно продолжить, приняв в качестве нового приближения σ=9,623.
Поправка на второй итерации:
=0,025.
Новое значение напряжения:
σ2=9,623-0,025=9,598.
Выполняется проверка:
0,025>0,01.
Поправка на третьей итерации:
=0,00013.
Проверка:
0,00013<0,01,
следовательно за искомое выражение σtmin принимаем σ3:
σtmin=9,598 даН/мм2.
Расчеты напряжений в проводе для режимов среднегодовой температуры и наибольшей нагрузки выполняются с помощью программы «MERA2». В результате получены следующие значения:
σtср=7,987 даН/мм2;
σγmax=12,517 даН/мм2.
Выполняется проверка условий механической прочности:
σtср≤[σtср], 7,987<8,7;
σtmin≤[σtmin], 9,598<13,0;
σγmax≤[σγmax], 12,517<13,0.
Условия выполняются, значит механическая прочность проводов будет достаточной для условий проектируемой линии.
По уравнению состояния провода выполняются расчеты напряжений для режимов гололеда без ветра –σгол, высшей температуры – σtmax, грозового режима – σгр. Результаты расчетов следующие:
σtmax=5,475 даН/мм2;
σгол=12,277 даН/мм2;
σгр=7,129 даН/мм2.
4.5 Определение стрелы провеса проводов и троса
Определяются стрелы провеса проводов в режиме гололеда без ветра, высшей температуры и грозовом режиме, м,
, (4.18)
=3,24;
=3,11;
=2,49.
Проверка соблюдения требуемых расстояний от низшей точки провисания провода до земли по условию:
f≤[f]=6,2;
ftmax=3,24<6,2;
fгол=3,11<6,2.
Условия выполняются, значит расстояние от провода до земли будет не менее габаритного размера.
Стрела провеса грозозащитного троса в грозовом режиме, м,
, (4.19)
=2,79.
4.6 Определение напряжений в тросе
Напряжение в тросе в грозовом режиме, даН/мм2,
, (4.20)
=14,7.
В качестве исходного принимается грозовой режим с параметрами: σтгр, γт1, t=15°C. По уравнению состояния провода определяются напряжения в тросе для режимов максимальной нагрузки, низшей и среднегодовой температуры.
Расчет напряжения в тросе для режима среднегодовой температуры. В уравнение состояния провода подставляются все известные параметры.
.
Полученное уравнение приводится к виду:
.
В качестве нулевого приближения принимается значение σ0=16 даН/мм2.
Производная полученной функции
y=:
y’=3·σт2tср-2·6,979·σтtср
Определяется поправка на первой итерации:
Δ1=y(σ0)/y’(σ0),
=0,225.
Новое значение напряжения:
σ1=σ0-Δ1,
σ1=16-0,225=15,775.
Проверка итерационного процесса, ε=0,01 даН/мм2.
0,225>0,01,
следовательно расчет нужно продолжить, приняв в качестве нового приближения σ=15,775
Поправка на второй итерации:
=0,003.
Проверка:
0,003<0,01,
следовательно за искомое выражение σтtср принимаем σ1:
σтtср=15,775 даН/мм2.
В результате расчетов остальных режимов получены следующие значения:
σтγmax=31,476 даН/мм2;
σтtmin=17,606 даН/мм2.
Проверка условий механической прочности троса:
σтγmax=31,476 даН/мм2≤ [σтγmax]=60 даН/мм2;
σтtmin=17,606 даН/мм2≤ [σтtmin]=60 даН/мм2;
σтtср=15,775 даН/мм2≤ [σтtср]=42 даН/мм2.
Условия выполняются, значит выбранный провод пригоден для условий проектируемой линии.
5 Выбор изоляторов и линейной арматуры
Тип изолятора выбирается по механической нагрузке с учетом коэффициента запаса прочности, который представляет собой отношение разрушающей электромеханической нагрузки к нормативной нагрузке на изолятор. Согласно ПУЭ, коэффициенты запаса прочности в режиме наибольшей нагрузки должны быть не менее 2,7, а в режиме среднегодовой температуры – не менее 5,0.
В нормальных режимах поддерживающая гирлянда изоляторов воспринимает осевую нагрузку, состоящую из веса провода, гололеда и веса самой гирлянды.
Нагрузка для изоляторов поддерживающих гирлянд, даН,
2,7·(Gг+Gи)≤ Gэм,
5,0·(Gп+Gи)≤Gэм, (5.1)
где Gг – нагрузка на изолятор от веса провода, покрытого гололедом, даН,
Gг=γ7·F·lвес, (5.2)
где lвес=280 м – длина весового пролета;
F – общее фактическое сечение провода, мм2;
Gи – нагрузка на изолятор от веса гирлянды, даН, предварительно Gи=50 даН;
Gп – нагрузка на изолятор от веса провода, даН,
Gп=γ1·F·lвес, (5.3)
Тогда
2,7·( γ7·F·lвес+ Gи)=2,7·(8,5·10-3·173,2·280+50)=1248;
5,0·( γ1·F·lвес+ Gи)=5,0·(3,46·10-3·173,2·280+50)=1089.
Выбирается изолятор с такой разрушающей электромеханической нагрузкой, чтобы выполнялись условия (5.1). Выбирается изолятор ПФ70-В с разрушающей электромеханической нагрузкой 7500 даН:
1248<7500;
1089<7500,
т.е. условия выполняются.
Определяется число изоляторов в поддерживающей гирлянде,
n≥, (5.4)
где λэф – нормированная удельная эффективная длина пути утечки. Для степени загрязненности атмосферы I λэф=13 мм/кВ;
Uнаиб=1,15·Uном;
lэф – эффективная длина пути утечки, мм,
lэф=lут/k, (5.5)
где lут =355 мм для выбранного изолятора;
k – поправочный коэффициент,
k=, (5.6)
где D – диаметр тарелки изолятора, D=270 мм;
k==1,157;
lэф=355/1,157=306,8;
n≥=5,4.
Полученное значение округляется до шести и увеличивается на один. В итоге число изоляторов в поддерживающей гирлянде равно семи.
При выборе изоляторов натяжных гирлянд в условия (5.1) добавляется величина тяжения провода.
Нагрузка на изолятор натяжной гирлянды, даН,
, (5.7)
=5894,
=6949.
Выбирается изолятор ПФ70-В с разрушающей электромеханической нагрузкой 7500 даН:
5894<7500;
6949<7500,
т.е. условия выполняются.
Число изоляторов в натяжной гирлянде принимается на один больше, чем в поддерживающей, т.е. восемь штук. Выбор арматуры аналогичен выбору изоляторов. Коэффициент запаса прочности для условий гололеда должен быть не менее 2,5. Нагрузка на арматуру поддерживающей гирлянды, даН,
2,5·(Gг+Gи)≤ Gр, (5.8)
2,5·(8,5·10-3·173,2·280+50)=1156.
Выбирается узел крепления гирлянды к траверсе опоры КГП-7-1, серьгу СР-7-16, ушко У1-7-16 с разрушающей минимальной нагрузкой 70 кН; глухой поддерживающий зажим ПГН-3-5 с минимальной разрушающей нагрузкой 25 кН.
Нагрузка на арматуру натяжной гирлянды, даН,
, (5.9)
=5457.
Для натяжной гирлянды выбирается та же арматура что и для поддерживающей. Для натяжной гирлянды выбираем болтовой зажим.
Изолятор и линейная арматура изображены на рисунках 5.1-5.5.
Рисунок 5.1 – Изолятор ПФ70-В
Рисунок 5.2 – Узел крепления КГП-7-1
D=16 мм; А=17 мм; d=16 мм; L=80 мм; Н1=32 мм; Н=82 мм
Рисунок 5.3 – Зажим поддерживающий ПГН-3-5
L=220 мм; А=20 мм; Н=66 мм
Рисунок 5.4 – Серьга СР-7-16
D=17 мм; d=16 мм; А=65 мм; b=16 мм
Рисунок 5.5 – Ушко У1-7-16
D=17 мм;D1=19,2 мм; b=16 мм; Н=104 мм
Фактический вес поддерживающей гирлянды, даН,
, (5.10)
где Gиз – вес одного изолятора, даН;
Gарм – суммарный вес элементов арматуры, даН;
=37,81.
Фактическая длина поддерживающей гирлянды, м,
, (5.11)
где Низ – высота одного изолятора, м;
Нарм – суммарная высота элементов арматуры, м;
=1,339.
Получили λгир.ф =1,339 больше, чем принятое в расчетах λ=1,3.
Проверка соблюдения габарита.
Пересчитанная допустимая стрела провеса, м,
,
=6,161.
Проверка соблюдения требуемых расстояний от низшей точки провисания провода до земли по условию:
f≤[f]=6,161,
ftmax=3,24<6,161.
Условие соблюдается, т.е. такая длина гирлянды допустима.
