Ежков В.В., Зарудский Г.К., Зуев Э.Н. и др. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях

Подождите немного. Документ загружается.

температуры, варьируемой в пределах от до 0,+j через ICC,

составляется и решается уравнение состояния провода. В данном

случае исходные условия соответствуют режиму наибольшей ме-

ханической нагрузки, так как 4р, превышает м (см.

задачу 11.3).

Изменение длины провода — параболы приравнивается

к сумме удлинений провода, вызываемых изменениями механи-

ческих напряжений и температуры при переходе из начального

состояния в конечное. В относительных единицах имеем

или

„2 IJ 2/2 Миб «м

24WJ. 24^1 D F^

Преобразованное уравнение состояния имеет вид:

После подстановки числовых значений получим

(0,03634.337)^. 74,010'

СГм-

63,0 \ 149 / 24 24,ri

<7^-464590/<7^= 1,4-1-l,356(-5-0J.

Рассмотрим ситуацию, когда монтаж производится при сред-

ней годовой температуре бо-= + ICC:

<7^-1-18,94

а^-464590= 0.

Здесь >4= —18,94<0, поэтому начальное приближение для реше-

ния уравнения методом Ньютона оцениваем по формуле [П.б]

<7„о= 1,035 / ^ =1,035 / ^^ =

71,9

Н/мм^

На следующей итерации* получаем окончательный ответ:

•Общая формула nepanBOHHra-o счета имеет ввд

(rl(2ffk-A)+B

330

•

71,9 +18,94)+464 590

= 71,62 Н/ММ^.

71,9.(3.71.9 + 2-18,94)

Аналогично рассчитываем остальные значения

<7„

(табл. 11.6).

Таблица 11.6. Результаты расчетов

-30 -20

-10

+ 10

+20 + 35

+35,3 +21,74 +8,18

-5,38 -18,94 -32,5 -52,84

Оно

86,82

82,05

79,44

77,5

71,9

67,3 61,8

91,45 85,6 80,3 75,7 71,62

68,0

63,3

91,2 85,4

80,3

75,7

71,6 68,0

63,3

Примечание. При (Гмо-1

Далее рассчитываем стрелы провисания провода для приведен-

ного пролета по формуле для параболы:

у»

с 0.03634-337» 516,7

пр»-

8<г»

Для других характерных длин промежуточных пролетов внут-

ри анкерованного участка стрелы провисания определяем пере-

счетом на основании примерного равенства напряжений в низ-

ших точках проводов во всех

пролетах:

y<=yiip,(/i//iip,)^.

В качестве характерных пролетов при известной расстановке

опор по продольному профилю трассы ВЛ обычно рассматрива-

ются наименьший и наибольший по длинам габаритный и повто-

ряющиеся пролеты. В нашем случае расстановка опор не произ-

водилась) будем рассматривать /г^ и возможный максимальный

пролет /тах=1»25/„б (равный допустимому весовому пролету для

промежуточной опоры) (табл. 11.7).

Таблица 11.7. Таблвца моягажиых стрел

Монтажные стрелы провисания при в^

-30 -20

-10 0

+ 10 +20

+35

5,66 6,05 6,44

6,83

7^2 7,60

8,17

314 6,97 7.45

7,93 8,41

8,89

9,36 10,06

468

10,92 11,67 12,42

13,17 13,92 14,66 15,76

331

-40 -30

Рис. 11.8. Монтажные графики провода мар-

ки АСЗОО/66

Затем производим по-

строение монтажных гра-

фиков (рис. 11.8).

Примечание. В тех случа-

ях, когда исходными в расчете

провода на прочность являются

режимы среднеэксплуатацион-

ный или низших температур,

расчет монтажного режима вы-

полняем в два этапа.

На первом этапе решаем

уравнение состояния провода

для /пр., в котором исходными

будут условия СЭ или в(_), а ис-

комыми —

Уябэ

с целью ощзеде-

ления наибольшего напряжения

(Гиб, причем в уравнении исполь-

зуется модуль упругости Е, ха-

рактеризующий разгрузочные

и повторно нагрузочные харак-

теристики провода.

На втором этапе решаем

другие уравнения состояния про-

вода при различных значениях

0м> в которых как исходный рас-

сматриваем режим наибольшей механической напзузки, и рассчитываем монтаж-

ные напряжения и стрелы провисания, как было показано выше (вытяжка имеет

место при больших внешних нагрузках проводов).

Задача 11.6.

Двухцепная ВЛ 220 кВ, сооружаемая с применени-

ем проводов АСЗОО/66 (см. задачу 11.1 и последующие), по

направлению трассы должна пересекать автостраду с шириной

полотна 30 м и идущие параллельно ей линии связи.

Выбрать тип и конструкцию опор, ограничивающих пролет

пересечения, и определить наибольщее возможное расстояние

между этими опорами.

Исходные

данные

и пояснения

Исходными данными для решения подобных задач являются:

1) требования ПУЭ; 2) продольный профиль трассы с объектами

пересечения; 3) физико-механические характеристики провода за-

данной марки.

В разделе ПУЭ «Пересечение и сближение ВЛ с автомобиль-

ньши дорогами» отмечается:

2.5.145. Угол пересечения ВЛ с автомобильными дорогами не

нормируется.

2.5.146. При пересечении автомобильных дорог I категории

(ширина земляного полотна превышает 27,5 м) опоры ВЛ, огра-

ничивающие пролет пересечения, должны быть анкерного типа

нормальной конструкции.

2.5.147. Расстояния по вертикали в нормальном режиме (про-

332

вода и тросы не оборваны) проверяются при наибольшей стреле

провеса без учета нагрева проводов электрическим током.

В нашем случае =220 кВ) наименьшее расстояние от

проводов до полотна дороги должно быть не менее 8 м (см. табл.

2.5.32 в [11.2]). Особенностью задачи является то, что рассмат-

ривается двухцепная линия, которая может длительно работать

с одной отключенной цепью при необорванных вблизи объектов

пересечения проводах. При этом по проводам оставшейся в рабо-

те цепи может протекать удвоенный наибольший рабочий ток, не

превышающий тока, длительно допустимого по нагреву прово-

дов. Такие токи нормируют исходя из предельно допустимой

температуры +70° С.

Таким образом, хотя оговаривается, что проверка расстояний

по вертикали проводится без учета нагрева проводов электричес-

ким током, однако для двухцепных линий, пересекающих автодо-

роги с интенсивным движением, следует выполнять проверку

габаритов при нагрузке проводов собственной массой и тем-

пературе +70= С.

Отметим, что если габаритными условиями являются голо-

ледные и то проверка габаритов на пересечениях при

гололеде не требуется (соответствует рассматриваемому случаю).

Горизонтальное расстояние от основания опоры до бровки

земляного полотна дороги следует выбирать при пересечении не

менее высоты опоры (см. табл. 2.5.32 в [11.2]).

Кроме шоссе объектами пересечения в задаче будут линии

связи (ЛС). В разделе ПУЭ «Пересечение и сближение ВЛ с со-

оружениями связи, сигнализации и радиофикации» предписыва-

ется выполнять следующие требования (2.5.133):

1. Угол пересечения проводов БЛ с проводами ЛС должен

быть по возможности близок к 90°.

2. Место пересечения следует выбирать возможно ближе

к опоре ВЛ. Не допускается расположение опор ЛС под провода-

ми ВЛ. Расстояние по горизонтали от опор ВЛ до проводов ЛС

должно быть не менее 7 м, а от опор ЛС до проекции ближай-

шего провода ВЛ — не менее 15 м.

3. Опоры ВЛ, ограничивающие пролет пересечения с ЛС,

должны быть анкерного типа (железобетонными, стальными или

деревянными), однако при {7к,м>35 кВ и проводах сечением 120

мм^ и более разрешается сооружать пересечение с применением

промежуточных опор.

4. Расстояние по вертикали от проводов ВЛ до проводов ЛС

(см. табл. 2.5.28) должно быть не менее 4 м для ВЛ 220 кВ

в нормальном режиме, а при обрывах проводов ВЛ в смежных

пролетах — не менее 2 м (когда на пересечении применяются

1^мея^очные опоры).

Проверка габаритов должна проводиться аналогично тому,

как это делалось при пересечениях с автодорогами: в нормаль-

333

Начало 1Юордииагп

Рис. 11.9. Продольный профиль трассы на участке пересечения воздушной

линии с автострадой н двумя воэдушными линиями связи (предлагаемое

проектное решение воздушного перехода)

НОМ

режиме при наибольшей стреле провеса проводов без учета

их нагрева электричесюш током.

При пересечении нескольких объектов требования ПУЭ к вы-

полнению отдельных из них необходимо согласовывать. В дан-

ном случае опоры, ограничивающие пролет пересечена, могут

быть только анкерными нормальной конструкции.

Имеется продольный профиль трассы с заданными объектами

пересечения (рис. 11.9), построенный в масштабах по вертикали

1:200 (в

см — 2 м) и по горизонтали 1:500 (в

см — 5 м ориги-

нала).

Решение. Необходимо выбрать анкерную опору. Так как

промежуточные двухцепные опоры (см. задачу 11.1) принимались

стальными сво^дностоящими, то и анкерные опоры будут

стальными свободностоящими. В [11.3] находим опору с шифром

У220-2 с высотой расположения нижней траверсы 10,5 м, кото-

рая, очевидно, не удовлетворяет требованиям ПУЭ. Поэтому эту

опору применим с подставкой высотой 9 м, имеющей основание

шириной 7,9 м.

Следовательно, высота крепления проводов на нижней траве-

рсе будет составлять 19,5 м, а похшая высота опоры (по чер-

тежу) — 40,6 м. Теперь пшфр опоры будет У220-2-1-9, а условное

обозначение — АУ-2Ц-Ст-С, т. е. анкерная угловая двухцепная

стальная свободностоящая (рис. 11.10).

Таким образом, наименьшее расстояние по горизонтали от

бровки земляного полотна до основания опоры должно бьпъ 40,6

м, а до в^хгикальнои оси опоры (40,6+7,9/2)=44,45 м. Это

334

расположение опоры удовлетворяет

и требованиям ПУЭ к горизонталь-

ному расстоянию до проводов линий

связи.

Необходимо определиться с тем,

где расположить ближайшую к объек-

там пересечения опору — справа или

слева от шоссе. Поскольку поверхность

земли слева от шоссе имеет на 0,7 м бо-

лее высокую отметку, предпочтитель-

ной является установка такой опоры

слева, хотя высота правой линии связи

на 0,8 м больше. Положение второй

(правой) анкерной опоры будем опре-

делять подбором в результате проведе-

ния расчетов. Левую опору следует

устанавливать на минимально допу-

стимом расстоянии от объектов пересе-

чения, чтобы использовать естествен-

ный подъем провода у опоры для полу-

чения требуемых габаритов.

Окончательно принимаем расстоя-

ние от бровки земляного полотна до

вертикальной оси левой анкерной опо-

ры 45,0 м. При этом от опоры до проводов левой линии связи

высотой 6,8 м расстояние будет 33,0 м, до правой бровки полот-

на — 75,0 м, до правой линии связи высотой 7,6 м — 85,0 м.

Вертикальные расстояния следует отсчитывать от единого

горизонтального уровня, в качестве которого целесообразно при-

нять уровень площадки под левой линией связи. Отметки

превьниения этого уровня для остальных участков профиля

показаны на рис. 11.8. Начало системы координат, совмещенное

с точкой крепления нижнего провода на левой анкерной опоре,

будет располагаться на высоте

(19,5

+1,2)=20,7 м над принятым

уровнем.

Рекомендуемая последовательность вьшолнения расчетов:

1. Задаемся длиной анкерЬого пролета пересечения. Для этой

длины по уравнению состояния провода рассчитываем напряже-

ние в низшей точке кривой провисания провода.

Уравнение состояния провода при разновысокой подвеске на

соседних опорах с разницей ЛА и углах уклона ^<14° имеет

вид

^ yVlEcos* У1.11,Есо^Ф

Рис. 11.10. Анкерная угло-

вая двухцепная стальная сво-

бодностоятая опора типа

У220-2 с унифицированной

подставкой высотой 9 м

где ^=arctg(A/i/i) (cos^ может не учитываться, если

335

2. Для всех объектов пересечения определяем высотные от-

метки положения низших проводов над объектом по уравнению

кривой провисания:

Уг.6-*,

yxi = (/«. - Xi) + Xi tg

if/.

2ffrm6

3. Сравнением полученных вертикальных расстояний между

проводом и объектами с требуемыми расстояниями по ПУЭ

выясняем приемлемость принятой длины пролета.

4. Длина пролета изменяется в желаемую сторону, и расчет

возвращается к своему началу.

Исходные данные для расчетов (см. предыдущие задачи):

У1=0,03634 Н/(м .мм2);

0=18,3.10"® 1ГС;

£=89.10^Н/мм^

Предполагая, что длина пролета пересечения 142 м,

принимаем за определяющие в расчете провода на прочность

условия

у„б=0,1049 Н/(м-мм2), [<7],б=149 H/мм^ 0,= -5° С.

Реализация

алгоритма расчета

Так как по условию ВЛ проходит по населенной местности

(Лг=8 м), то правую анкерную опору без подставки применять

нельзя (Я„—Лг=10,5—8=2,5 м<[/), что неприемлемо).

Допуская, что продольный профиль справа от объектов пере-

сечения сохраняет равнинный характер, будем считать, что угол

уклона Составляем уравнение состояния провода:

(0,03634)^ 89

•

10' , /0.1049N' 89

•

10' -

О- —S = 149-1 I /;,+

18,3

89.10"'(-5-70);

<770-4,897^=26,85-1,838.10-'С

"то

Задаемся первоначальной длиной пролета /„=200 м.

Начальное приближение решения, по методу Ньютона,

<7,o«ffg>«50 Н/мм^

336

Результаты расчетов приведены в табл. 11.8.

Таблица 11.8. Результаты расчетов

1„,ул

А В

< <

Решевве

200

-46,67

195888 50 46,24 45,98 46,0

300

-138,57 440748 50 48,56

48,54 48,54

400

-267.23

783552

49,72 49,72 49,72

360 -211,36

634677

49,35

49,34 49,34

Рассчитываем ординаты кривой провисания (табл. 11.9):

y.i= (4„-Xi)=0,01817 —(/„-хО-

2 а

"70

Таблица 11.9. Результаты расчетов

х,=33

jti=45 хз = 75 х, = 85

*5 = W2, м

200

300

400

360

2,18

3,30

4,43

3,97

2,76

4,30

5,84

.,22

3,70

6,32

8,91

7,87

3,86

6,84

9,78

8,61

3,95

8,42

14.62

11,93

Определяем получаемые запасы в габаритах (табл. 11.10).

Таблица 11.10. Результаты расчетов

/„.м 20.7-(У,1+6.8)

20,7-СУ,2+8) 20.7-СУХЗ+8)

20.7-СУХ4 + 8) 20.7-СУ:Й + 8)

200

11.72>4

9,94 >0 9,0 >0

8,84 >4,0

8,75 >0

300

10.6 8,4 6,37

5.86>4,0

4,28 >0

400

9,47

6,86 3,79>0

2,92<4,0

-1,92<0

360

9,9 >4,0 7,5 >0

4,83 >0

4,1

>4.0 0,77 >0

Из таблицы видно, что искомая длина пролета находится

в границах 300—400. м; ее выбор диктуется запасами в габаритах

над правой линией связи

(JC4

М) И В середине пролета

Длину пролета выявим с использованием графичес-

кого построения величин запасов Д (рис. 11.11).

Получается, что наибольшая возможная длина пролета со-

ставит 360 м. Для этой длины проводим проверку всех запасов

в габаритах и строим кривую провисания провода (см. рис. 11.9.).

Задача 11.7. Исходные условия те же, что и в предыдущих

задачах.

Для стального троса марки ТК-11 с номинальным сечением

70 мм^ определить защитные углы для проводов на промежуточ-

ной опоре и их соответствие требованиям ПУЭ по защите ВЛ от

атмосф^вых перенапряжений; рассчитать натяжение троса, не-

337

Рис. 11.11. Определение графическим способом на-

ибольшего возможного расстояния между анкерны-

ми опорами, ограничивающими пролет пересечения

обходимое для устранения прорывов грозовых разрядов к прово-

дам и возможных перекрытий с троса на провода при разрядах

в трос в середине пролета, а также проверить трос на механичес-

кую прочность.

Решение. Промежуточная стальная свободностоящая дву-

цепная опора, заданная к применению в задаче 11.1, имеет высоту

тросостойки 5.5 м (см. рис. 11.2). Грозозащитные тросы крепятся

на тросостойках опор с помощью одиночных изоляторов, шун-

тированных искровыми промежутками с целью исключения до-

полнительных потерь активной мощности от протекания в них

индуцируемых токов и осуществления плавления гололеда. Высо-

та шолятора, зажима и узла крепления троса Xj=0,44 м. При

высоте гирлянды изоляторов проводов 2,3 м защитный угол

проводов верхней траверсы на опоре

(iM,=arctg

3.5

5,5+2,3-0.44

=25,4" <30° (требование ПУЭ, 2.5.66).

Защитный угол проводов средней фазы

6,4

a™=axctg

(6,5+5.5)+2,3-0.44

24,8°

<30°.

Исходные данные к расчету троса сечением 70 мм^ марки

ТК-11 (ГОСТ 3063 — 66): действительная площадь поперечного

сечения 72,58 мм^ масса 623 кг/км (у,т=0,0842 НДм мм^));

о,= 12.10-« 1ГС, £;=200-10' Н/мм^

Для заданных климатических условий прохождения трассы

ВЛ (III ветровой и IV гололедный районы) наибольшая удельная

нагрузка т^юса у«вт=Ут1=0,530 Н/(м-мм^). Расчет у7т здесь не

приводится. Характерные значения температуры (оставляют:

338

(температура климатических условий атмосферных перенапряже-

ний). Допускаемые напряжения для троса нормируются ПУЭ:

кт]яб=[Ы-)=600 Н/мм^ [(тJe,=420 Н/мм\

Расчет троса проводится совместно с расчетом провода. Габа-

ритный пролет ВЛ в данной задаче составляет 374 м (см. задачу

11.4). Из опыта проектирования известно, что длина приведен-

ного пролета в среднем составляет 0,9/„^ [H-TI^

/ор.=0,9.374=337 м.

Рассчитываем стрелу провисания провода при температуре

+15°С по уравнению состояния в комбинированной форме

записи для приведенного пролета:

f 1+0,375 (А — = 0.

64 Е

где

Здесь удельная, нагрузка

Уи=л/у]п+УАж,

причем у и соответ-

ствует скоростному напору С.>0,1бв, так как в ПУЭ (2.5.37)

предписывается принимать Q^ не менее 62,5 Н/м^. Получается,

что

0,1

б,=0,1.500 =

62,5

Н/м^. Поэтому принимаем

б,=62,5 Н/м^. Удельная нагрузка у4, может быть найдена пере-

счетом:

у4.=у. — = 0,03755-^^^=0,006112 Н/(м

•

мм^).

«.G. 0.768 500 '

Имеем у«.=VO.036342^q

доб!

12^=0,03685 НДм-мм^).

Угол отклонения провода от вертикальной плоскости

^=arctg(0,006112/0,03634)=9,55°.

Вычисляем коэффициенты уравнения состояния:

^2 8910»

+ 1,629(-5-15)=-92,32;

^ 89.10»

3 0,03685 337*

q= —=250,32.

64 89 10*

339