Определение нагрузок на провода

Трасса сооружаемой 2-х цепной воздушной линии на номинальное напряжение 220 кВ проходит по г. Киеву, относящемуся к 2-му району по гололеду и 2-му ветровому району. На унифицированных стальных свободностоящих опорах П220−2 будут смонтированы сталеалюминевые провода марки АС-240/32 нормальной конструкции. Рассчитаем механические нагрузки на провод линии.

В соответствии со справочником [3. табл. 1.52] провод АС-240/32 состоит из стального сердечника свитого из 7 стальных проволок Ш2,4 мм и проводниковой части из 24 алюминиевых проволок Ш3,6 мм.

Технические характеристики провода приведены в табл. 2.

Таблица 2 Технические характеристики провода.

Выбираем интенсивность внешних воздействий на конструктивные элементы воздушной линии исходя из частоты повторяемости наибольших гололедной и ветровой нагрузок 1 раз в 25 лет[1,п.2.5.40], при этом нормативное ветровое давление W0 на высоте 10 м над поверхностью земли принимают во II ветровом районе 500 Па [1 табл. 2.5.1.], а нормативная толщина стенки гололеда вэ во втором гололедном р-не составляет 15 мм [1, табл. 2.5.3].

Таблица 3 Нормативные скоростные напоры q Н/кв.м и приближенные скорости ветра v м/сек для высоты до 15 м над поверхностью земли.

Постоянно действующая нагрузка от собственной массы провода.

Находим постоянно действующую нагрузку от собственной массы провода.

Н/м.

• — расчетный вес провода в кг/км;
• -ускорение свободного падения = 9,8 м/с2
• — для получения единичной нагрузки от собственного веса в килограммах на один метр следует разделить на 1000 вес, указанный в стандарте.

(Н/м).

(Н/м * кв. мм).

(Н/м х кв. мм).

= 275,7 — площадь поперечного сечения, кв. мм;

Нормативная гололедная нагрузка определяется по формуле.

Где: Kd; Кi — коэффициенты учитывающие изменения толщины стенки гололеда на высоте и в зависимости от диаметра [1, табл. 2.5.4].

вэ — толщина стенки гололеда.

dn — диаметр провода с — плотность льда 0.9г/см3.

Найдем высоту расположения приведенного центра тяжести проводов над поверхностью земли по формуле:

где.

hср — среднее арифметическое значение высоты крепления проводов, м.

f — стрела провисания при высшей температуре или гололеде без ветра, м На данном этапе выразим среднее арифметическое значение высоты крепления проводов выразим через высоты крепления всех проводов подвешенных на опоре.

где.

n — число зон отсчитываемых от поверхности земли, в месте установки опоры, n=3, т.к. опора двухцепная.

Нтр — высота крепления провода на траверсе.

Для двухцепной опоры:

— высота крепления проводов к нижней траверсе, — 22,5 м;

— высота крепления проводов к средней траверсе, — 29 м;

— высота крепления проводов к нижней траверсе, — 35,5 м;

м;

Рисунок 1 Промежуточная двухцепная опора линии 220 кВ типа П220−2.

Определение стрелы провисания На данном этапе определим стрелу провисания при средних эксплуатационных условиях работы:

Согласно c таблицей 2 провод АС-240/32 FА=244мм2, FC=31,7 мм²;

Отношение FА/ FC=244/31,7=7,71.

В соответствии с [1, табл. 2.5.7.] для проводов марки АС 185 и более при FА/ FC=7,71 допускаемое напряжение при t среднегодовой у=84 Н/мм2, унаиб=126Н/мм2. В соответствии с [3,табл 1.37] выбираем l=400м, Следовательно стрела провиса будет равна:

а нормативная гололедная нагрузка.

Высота приведенного центра тяжести проводов над поверхностью земли:

Где Кi=0,92 — коэффициент высоты среднего приведенного центра тяжести провода [1, табл. 2.5.4];

Kd=0,88- [1, табл. 2.5.4].

Находим расчетную гололедную нагрузку на 1 м провода [1, п. 2.5.55].

где: гпг-коэффициент надежности по ответственности, равен 1,3 для ВЛ до 220 кВ[1, п. 2.5.55];

гр — районный коэффициент принимаем равным 1[1, п. 2.5.55];

гd — коэффициент условий работы =0,5[1, п. 2.5.55]; ;

гfкоэффициент надежности по гололедной нагрузке для 2го района по гололеду принимаем равным 1,3[1, п. 2.5.55]; .

Находим удельную гололедную нагрузку:

Результирующая нагрузка от веса провода и гололеда.

Удельная гололедная нагрузка от веса провода и гололеда.

Ветровая нагрузка, действующая на 1 м провода без гололеда, перпендикулярно проводу.

Нормативная ветровая нагрузка [1, п. 2.5.52].

Где бw-коэффициент, учитывающий неравномерность ветровой нагрузки принимаем равным 0,71 при W — 500 Па;

КL-коэффициент, учитывающий влияние длины пролета, при длине пролета 250 м. и более равен 1;

Кw-коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от местности[1, п. 2.5.52], где в зависимости от типа местности определим коэффициент Кw методом аппроксимации. Кw=0,9.

Схкоэффициент лобового сопротивления принимаем равным 1.1, для проводов свободных от гололеда d=20мм и более [1, п. 2.5.52].

W — нормативное ветровое давление.

Т.к. ветровая нагрузка действует перпендикулярно проводу то sin2ц=1, угол ц=90.

Подставим выбранные значения:

Расчетная ветровая нагрузка на провод без гололеда [1, п. 2.5.54].

гпг-коэффициент надежности по ответственности, равен 1,1 для ВЛ до 220 кВ [1, п. 2.5.54]; гр — районный коэффициент принимаем равным 1 [1, п. 2.5.54]; гfкоэффициент надежности по ветровой нагрузке равен 1,1 [1, п. 2.5.54].

Удельная ветровая нагрузка на 1 м провода без гололеда.

Нормативная ветровая нагрузка на 1 м провода с гололедом, действующая перпендикулярно проводу.

Где КL, KW — прежние; Сх=1,2 — для проводов и тросов покрытых гололедом Сх всегда 1,2; Wг=0,25W=125 Па, т.к. Wг < 200 Па согласно [1,п. 2.5.52] бw=1;

Где by — условная толщина стенки гололеда (мм), если нет данных метеонаблюдений, то by=вэ=15мм [1,п.2.5.48].

Находим расчетную нагрузку:

где гпг-коэффициент надежности по ответственности, равен 1,1 для ВЛ до 220 кВ [1, п. 2.5.54];

гр — районный коэффициент принимаем равным 1 [1, п. 2.5.54];

гfкоэффициент надежности по ветровой нагрузке равен 1,1 [1, п. 2.5.54].

Находим удельную ветровую нагрузку:

Результирующая нагрузка на провод без гололеда от давления ветра.

Находим удельную нагрузку на провод без гололеда от давления ветра:

Результирующая нагрузка на провод с гололедом от давления ветра.

Находим удельную нагрузку:

Сравнивая все г выбираем наибольшую. Наибольшей будет результирующая нагрузка на провод с гололедом от давления ветра гУ3=гнб=0,077Н/м мм2.