Расчет механической части воздушных линий электропередачи
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
ют после проведения соответствующих расчетов проводов и тросов для проектной расстановки опор по трассе линии.
Рассмотрим кратко отдельные этапы расчета и проектирования. Заметим, что все рассуждения справедливы как для проводов, так и для тросов.
.2 Климатические условия и их нормирование
Функционирование воздушной линии электропередачи происходит в условиях воздействия на них окружающей температуры, ветра, гололеда, образующегося на проводах и тросах, грозовых явлений.
Величина температуры воздуха оказывает прямое влияние на степень натяжения и провисания проводов и тросов. При этом наибольшее значение имеют высшая, низшая и среднегодовая температуры. Кроме того, на работу ВЛ влияет температура, при которой происходит процесс образования гололеда. Ветер оказывает давление на провода, тросы и опоры. Возникающая поперечная нагрузка на провода и тросы увеличивает их натяжение.
Обычно максимальная скорость ветра не совпадает во времени ни с низшей температурой, ни с процессами образования гололеда. Это обстоятельство учитывается при выборе расчетных сочетаний климатических условий.
При проектировании конкретной ВЛ выбор расчетных климатических условий производится в соответствии с картами климатического районирования [3], которые предполагают разделение всей территории СНГ на семь районов по ветру (от І до VІІ) и пять районов по гололеду (от І до ІV и особого). Каждый район по ветру характеризуется скоростным напором ветра (скорость ветра) на высоте 10 м от земли, а по гололеду - толщиной стенки гололеда в зависимости от срока их повторяемости. Скоростной напор ветра q (Па) связан со скоростью ветра V (м/с) соотношением:
(1.1)
Повторяемость максимальной скорости ветра и наибольшей толщины гололеда принимают в зависимости от важности ВЛ, которая в данном случае характеризуется номинальным напряжением, т.е. при более высоком напряжении учитываются менее вероятные значения скорости ветра и толщины гололеда. В соответствии с [3], максимальные нормативные скорость ветра и толщину гололедно-изморозевых отложений определяют исходя из их повторяемости: для ВЛ 500кВ и выше - 1 раз в 15 лет, для ВЛ 6-330 кВ - 1 раз в 10 лет, для ВЛ 3 кВ и ниже - 1 раз в 5 лет.
Таким образом, зная район сооружения ВЛ, принимают районы по ветру и гололеду с соответствующими скоростью ветра и толщиной гололеда.
Расчеты и проектирование ВЛ ведут по расчетным сочетаниям климатических условий, которые составлены на основе наиболее вероятного одновременного появления определенной скорости ветра, гололеда и определенной температуры. В ПУЭ [3] сочетания климатических условий задаются для расчетов нормального, аварийного, монтажного режимов, а также для расчетов приближений токоведущих частей к элементам опор ВЛ и сооружений.
.3 Определение удельных нагрузок на провода и тросы
Провода и тросы воздушных линий испытывают действие нагрузок - вертикальных (вес провода и гололеда) и горизонтальных (давление ветра). В результате этого возникают растягивающие напряжения.
При расчетах удобно пользоваться удельными (приведенными) нагрузками, которые относятся к 1 м длины линии и 1 мм2 сечения провода (троса). Удельные нагрузки рассчитывают исходя из условия, что нагрузка по длине провода в пролете распределяется равномерно и порывы ветра отсутствуют.
При проектировании следует учитывать, что линия имеет большую длину, то ее отдельные участки могут оказаться в неодинаковых климатических условиях. Такое положение наиболее часто возникает при прохождении трассы по горам, мимо широких рек и больших водоемов. Для разных частей такой линии расчетные климатические условия могут приниматься различными.
Следует заметить, что удельные нагрузки определяются и вводятся в расчеты не произвольно, а для определенных технически обоснованных расчетных сочетаний климатических условий (таблица 1.1). Например, нагрузку от ветра и гололеда вычисляют не при максимальной скорости ветра и гололеде, а при гололеде и скоростном напоре ветра 0,25 qнб.
.4 Основные уравнения, характеризующие состояние провода в пролете
Пусть на провод действует только вертикальная равномерно распределенная по длине нагрузка, например нагрузка от собственного веса провода. Под действием нагрузки провод провиснет, подобно гибкой нити (рисунок 1.1). Идеальная гибкая нить, не обладающая жесткостью на изгиб, при такой загрузке принимает очертание цепной линии. Кривая провисания провода за счет наличия некоторой жесткости лишь приближается по форме к цепной линии. При этом напряжение в проводе будет обусловлено не только растяжением, но и отчасти изгибом. Однако напряжение в проводе из-за изгиба обычно не превышает 0.01 напряжения от растяжения. Поэтому можно считать, что напряжение в проводе возникает только за счет растягивающего усилия, направленного в каждой точке по касательной к кривой провисания. Оно определяется по формуле
(1.2)
Где Т - тяжение по проводу сечением F.
Для одного пролета линии уравнение провисания провода в виде цепной линии можно представить:
(1.3)
Где h0 - расстояние низшей точки провода до оси х.
Если полагать, что в точке А провод закреплен жестко, то для обеспечения состояния равновесия в точке В необходимо приложить соответствующую нагрузку. Сделаем это путем подвески провода через блок. При идеальном блоке нагрузка за ним должна быть равна тяжению по проводу:
<