Главная База знаний "Allbest" Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника Механический расчет ЛЭП

Механический расчет ЛЭП

Определение физико-механических характеристик провода, его конструкция и внутренняя структура, допускаемые напряжения. Определение высоты приведенного центра тяжести провода и троса. Вычисление критических пролетов, прочности и жесткости провода.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 13.11.2015
Размер файла 169,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные для проектирования

провод трос механический

Выполнить проверочные расчеты на прочность одноцепной воздушной линии электропередач напряжением 330 кВ, проходящей по ненаселенной местности. Воздушная линия сооружается на промежуточных металлических опорах типа П330-1 с использованием провода марки АС 300/39 и грозозащитного троса ТК-10. Длинна габаритного пролета L=470 м. В районе сооружения ЛЭП имеют место следующие климатические условия:

1. Район по гололёду - II

2. Район по ветровой нагрузке - II

3. Температура высшая (tmax) = 30 0С

4. Температура низшая (tmin) = -40 0С

5. Температура среднегодовая (tэ) =-5 0С

6. Температура гололедообразования (tг) =-5 0С

Введение

Воздушные ЛЭП служат для передачи и распределения энергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и закрепляемыми при помощи изоляторов и линейной арматуры на опорах, в отдельных случаях на кронштейнах или на стойках инженерных сооружений.

В РФ приняты следующие стандартные напряжения 3-х фазного тока до 1000В: 127, 220, 380, 500 В, выше 1000 В стандартизованы напряжения: 3, 6, 10, 15, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ.

Расстояние между проводами и заземленными частями опор, а также от проводов до поверхности земли следует принимать таким, чтобы при рабочем напряжении линии была исключена возможность электрических разрядов между проводами, с проводов на опору и на наземные сооружения и предметы. Для этого необходимо обеспечить достаточную электрическую прочность изоляторов и воздушных изоляционных промежутков. Изоляторы и воздушные промежутки должны также с большей степенью надежности исключить электрические разряды при перенапряжениях, которые могут возникать на линии данного напряжения.

На линиях 110 кВ и выше необходимо учитывать потери электрической энергии на корону, связанные с ионизацией воздуха около проводов. Эти потери уменьшаются при увеличении диаметра проводов. На линиях 330 кВ и выше для ограничения потерь на корону до приемлемых значений пришлось бы подвешивать провода очень большего диаметра.

Потери на корону можно уменьшить, заменив один провод несколькими параллельными проводами, образующими расщепленную фазу. На линиях 330 кВ применяется расщепление провода на 2 провода, на линиях 50 кВ - на 3 провода, на линиях 750 кВ и выше - на 4 или 5 проводов.

Изоляторы, служащие для подвески проводов на ВЛ разделяются на штыревые и подвесные. Штыревые изоляторы, применяются на линиях напряжением до 35 кВ включительно, устанавливаются на опорах с помощью крюков или штырей. На линиях от 35 кВ и до 110 кВ применяются как штыревые, так и подвесные изоляторы, на линиях 110 кВ и выше применяются только подвесные изоляторы.

Подвесные изоляторы на стеклянной или фарфоровой изолирующей основе и соединенных с ней металлических элементов, служат для сцепления нескольких изоляторов с линейной арматурой. Ряд последовательно соединенных проводов (изоляторов) называется гирляндой, закрепление гирлянд на опорах производится с помощью сцепной арматуры.

В зависимости от способа подвески проводов опоры делятся 0 на две основные группы:

1. Опоры промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах.

2. Опоры анкерного типа, служащих для натяжения проводов. На этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.

По конструкционному выполнению опоры можно разделить: на свободно стоящие и опоры на оттяжках (выполняются из стальных тросов). На воздушных линиях применяются: деревянные, стальные и ж/б опоры.

1. Определение физико-механических характеристик провода

1.1 Конструкция провода

Обозначение: АС 300/39

АС - сталеалюминевый

– 300 и 39 - площадь сечения алюминиевой и стальной частей провода (соответственно), в мм2.

Конструкция провода

Марка провода

Число и диаметр проволоки

Расчетное сечение в мм2

Алюминиевой части

Стальной части

Алюминиевой части

Стальной части

Всего провода

АС 300/39

24х4

7х2,65

301

38,6

339,6

Расчетный диаметр

Разрывное усилие, дан

Масса провода, кг/км

Электрическое сопротивление при 200С, Ом/км

Стальной части

Всего провода

8

24

8916

1132

0,098

Для провода АС 300/39 а = А/С = 301/38,6=7,8

1.2 Механические характеристики и допускаемые напряжения провода АС 300/39

Марка провода

Приведенная нагрузка от собственной массы, дан/мм2

Модуль упругости, дан/мм2

Температурный коэффициент линейного расширения

АС 300/39

3,34*10-3

7,7*10 3

19,8*10-6

Предел прочности при растяжении, дан/мм2

Наибольшее допускаемое напряжение, дан/мм2

Допускаемое напряжение при среднегодовой температуре, дан/мм2

27

12,2

8,1
Сводная таблица физико-математических характеристик провода

Наименование параметра

Обозначение

Единица измерения

Величина

Провода АС 95/16

1

Масса 1 км.

m

кг/км

1132

2

Фактическое сечение

А

Алюминиевой части

A

мм2

301

Б

Стальной части

C

мм2

38,6

В

Всего

мм2

339,6

3

Отношение алюминия к стали

а=А:С

7,8

4

Диаметр

d

Мм

24

5

Приведенная нагрузка от собственного веса

3,34*10-3

6

Модуль упругости

E

7,7*10 3

7

Температурный коэффициент линейного расширения

град-1

19,8*10-6

8

Предел прочности при растяжении

вр

27

9

Допускаемое напряжение

{}

а

Максимальная нагрузка, минимальная температура

{max}

{ t min}

г

,

12,2

Б

При среднегодовой температуре

{tэ}

,

8,1

2. Физико-механические характеристики унифицированной стальной опоры типа П-330-1

Опора типа П-330-1 промежуточная, рассчитанная на напряжение 330 кВ, одноцепная для заданных климатических условий и провода имеет паспортные данные.

Тип опоры

Заданные условия

Расчетные пролеты

Масса опоры, кг

Провод

Район по гололеду

Район по ветровой нагрузке

Габаритный

Ветровой

Весовой

c

Zn

без Zn

П-330-1

АС 300/39

II

II

470

495

590

5020

4860

Примечание: Длина поддерживающей гирлянды изоляторов (для 330 кВ) = 3,5 м.

3. Определение высоты приведенного центра тяжести провода и троса.

3.1 Определение наибольших стрел провеса провода [fпр] и грозозащитного троса [fтр]

Согласно ПУЭ наименьшее допускаемое расстояние от провода до земли в населенной местности, доступной для транспорта и сельскохозяйственных машин для напряжения 330 кВ составляет Г=7,5 метров. Расчет грозозащитного троса производится в условия соблюдения расстояний между проводами и тросом и проводом в середине пролета. Наименьшее расстояние по вертикали между тросом и проводом в середине пролета (ZТ) при температуре 150С без ветра, требуемое ПУЭ для Lгаб=470 м. составляет

[fПР] = h1--Г-h =25,5-3,5-7,5-0,2=14,3 м.

3.2 Средняя высота подвеса провода

Для опор башенного типа средняя высота подвеса проводов:

м

Высота приведенного центра тяжести провода:

hПР=hСР - 2/3[fПР]=15,03 м.

4. Определение погонных (единичных) и приведенных удельных нагрузок на элементы воздушных линий электропередач

Исходные данные:

Сталеалюминевый провод АС300/39 для воздушных линий 330 кВ,

ветровой район - II, район по гололеду - II.

Провод АС 300/39: общее сечение 339,6 мм2; диаметр 24 мм., масса одного километра 1132 кг.

Внешние нагрузки на ЛЭП можно разделить на следующие виды:

1. Собственный вес - вертикальная нагрузка.

2. Ветровая нагрузка - горизонтальная

3. Гололедная нагрузка - вертикальная

4. Комбинация перечисленных нагрузок

Погонная (единичная) нагрузка - нагрузка на 1 метр длины.

Обозначение: Pi: []

Удельная нагрузка - единичная нагрузка, приведенная на 1 мм2 сечения.

Обозначение: i: []

, где S - площадь фактического сечения провода.

4.1 Нагрузка от собственного веса

Провод: =1,132 .

.

4.2 Единичная нагрузка от веса гололеда

P2=0.9Cmax(d+Cmax)*10-3

d - диаметр провода

Смах - максимальная толщина стенки гололеда.

Нормативная толщина стенки гололеда (в мм) для высоты 10 м. над поверхностью моря

Район по гололеду

Повторяемость

1 раз в 5 лет

1 раз в 10 лет

I

5

5

II

5

10

III

10

15

IV

15

20

Особый

20 и более

более 22

Cmax=10;

.

4.3 Результирующая весовая нагрузка провода с гололедом

6,16*10-3

4.4 Ветровая нагрузка провод без гололеда

Где: q - скоростной напор ветра

Ветровая нагрузка , V - скорость ветра

Нормативные скоростные напоры и скорости ветра для высоты до 15 м. над землей

Ветровой район

Повторяемость

1 раз в 5 лет

1 раз в 10 лет

1 раз в 15 лет

q

V

Q

V

Q

V

I

27

21

40

25

55

30

II

35

24

40

25

55

30

III

45

27

50

29

55

30

IV

55

30

65

32

80

36

V

70

30

80

36

80

36

Для II ветрового района: q = 40

V = 25

F - площадь метрового сечения метрового отрезка провода в мм2

F = d*10-3 м2

F ПР = 24*10-3 м2

- угол между направлением ветра и проводом (тросом)

=90 0 => sin = 1

CX - аэродинамический коэффициент (коэффициент любого сопротивления), зависит от скорости ветра, плотности воздуха, формы, протяженности и шероховатости обдуваемой поверхности. Согласно ПУЭ Сх = 1,1 - для проводов и тросов более 20 мм., для проводов и тросов диаметром менее 20 мм. Сх = 1,2, а также для проводов и тросов любого диаметра, покрытых гололедом.

(q) - коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра.

Значение (q)

q, дан/мм2

До 27

40

55

76 и более

(q)

1

0,85

0,75

0,7

КН - коэффициент, учитывающий увеличение скоростного напора ветра по высоте (зависит от высоты приведенного центра тяжести провода)

Зависимость КН от hЦТприв

hЦТприв

До 15

20

30

40

60

100

200

300 и более

КН

1,0

1,25

1,4

1,55

1,75

2,1

2,6

3,1

KH=1;

Промежуточные значения определяются методами линейной интерполяции.

KL - коэффициент, зависящий от длины габаритного пролета.

Зависимость КL от lгаб

lгаб

0

100

150

250 и более

KL

1,2

1,1

1,05

1

KL=1;

4.5 Зависимость нагрузки на провод с гололедом

q5 = 0.25q = 10 где q - нормативный скоростной напор ветра.

5 = (0,25q) = 1; Cx* = 1,1;

Fпр* = (d+2 Cmax)*10-3 =44*10-3

P5пр = 5KLKHCX*0.25qFпр* = 0,484

4.6 Результирующая нагрузка на провод при отсутствии гололеда

Р6==>

Р6пр = 1,445

4,255*10-3

4.7 Результирующая нагрузка на провод при ветре и гололеде

Р7 ==>

Р7 пр =2,148

6,325*10-3

Единичные и удельные нагрузки на провод.

Нагрузка

Провод

Pi,

i,

P1, 1

1,132

0,00333

P2

0,961

-

P3, 3

2,093

0,00616

P4

0,8976

-

P5

0,484

-

P6, 6

1,445

0,004255

P7, 7

2,148

0,006325

Вывод: наибольшей нагрузкой на провод и трос является нагрузка P7, 7, то есть при ветре и гололеде.

5. Вычисление критических пролетов. Выбор исходного режима для расчета провода

5.1 Уравнение состояния провода - зависимость напряжения в проводе от изменения нагрузки и температуры.

Параметры:

I I tI - исходный режим

II II tII - состояние и климатический режим в котором находится провод.

l - расстояние между опорами,

Е - модуль упругости.

-температурный коэффициент расширения.

5.2 Определение критических пролетов

Определение 1: Критическим пролетом называется пролет (L), вычисленный из уравнения состояния провода при заданных исходных и конечных параметрах.

(I I tI II II tII)

Определение 2: Первым критическим пролетом называется пролет такой длины, при котором напряжение проводе в режиме среднегодовой температуры равно допускаемому напряжению в том же режиме (II=[tэ]), а в режиме наименьше температуры равно допускаемому напряжению при наименьшей температуре.

[I]= [tmin]

Определение 3: Вторым критическим пролетом называется пролет такой длины, при котором напряжение в проводе в режиме максимальных нагрузок и низких температур равно своим допускаемым напряжениям в этих режимах.

[II]=[max] I=[t min]

Определение 4: Третьим критическим пролетом называется пролет такой длины, при которой напряжение в проводе в режиме максимальной нагрузки и среднегодовой температуры равно своим допустимым напряжениям.

[II]=[tэ] I=[max]

5.3 Выбор исходного режима по соотношению критических пролетов

Случай

Соотношение

Исходное напряжение

Расчетный критический пролет

1

L 1кр< L 2кр< L 3кр

[tmin]; [max]; [tэ]

L1кр; L 2кр

2

L 1кр> L 2кр> L 3кр

[tmin]; [max]

L 2кр

3

L 1кр - мнимый

L 2кр< L 3кр

[max]; [tэ]

L3кр

4

L3кр - мнимый

L1кр<l2кр

[tmin]; [tэ]

L1кр

Вывод: выполняется условие L 1кр < L 2кр< L 3кр, следовательно, L 1 кр; L2кр - расчетный пролет

[tmin]; [max]; [tэ] - исходные напряжения.

6. Расчет на прочность и жесткость провода АС 300/39

6.1 Определение напряжений и стрел провеса для расчетных режимов

исх, исх, tисх выбираем из таблицы 6.1. => [исх]=[max]=12,2

исх=max=7=0,006325; tисх=tГ=-50C.

Рассчитаем по уравнению состояние провода i затем по формуле найдем стрелы провеса провода.

Расчетные режимы провода

Расчетный режим, i

Сочетание климатических условий

Номер нагрузки, даН/мм2м

I

Провод и трос покрыты гололедом, скоростной напор ветра 0,25q tI=tГ =-5 0

I=7 =0,006325

II

Провод покрыт гололедом, ветра нет

tII=tГ =-5 0

II=3 =0,00616

III

Скоростной напор ветра равен q, гололеда нет tIII=tГ =-5 0

III=6 =0,004253

IV

Среднегодовая температура, ветра и гололеда нет. TIV=tЭ =-5 0

IV=1 =0,00333

V

Ветра и гололеда нет tV=15 0

V=1 =0,00333

VI

Ветра и гололеда нет tVI=tmin =-40 0

VI=1 =0,00333

VII

Ветра и гололеда нет tVI=tmax =+30 0

VII=1 =0,00333

Расчет режимов:

;

I.

i =12.2

=14,32 м

II.

i = 11,96

=14,22 м

III.

i = 9

=13,05 м

IV.

i = 7,42

=12,39 м

V.

i = 6,85

=13,42 м

VI.

i = 8,75

=10,5 м

VII.

i = 6,49

=14,17 м

Результаты расчетов сведем в таблицу

Напряжения и стрелы провеса в расчетных режимах

№ pежима

I

max

fi, м

[fпр], м

I

12,2

12,2

14,3

14,3

II

11,96

14,22

III

9

13,05

IV

7,42

12,39

V

6,85

13,42

VI

8,75

10,5

VII

4,49

14,17

Выводы:

1. Для всех режимов условия прочности провода выполняются.

2. Условия жесткости выполняются во всех режимах.

6.2 Определение критической температуры

Критической температурой называется такая температура, при которой стрела провеса провода под действием собственного веса равна стреле провеса при наличие гололеда.

=31,760C

t max=+300C;

7. Расстановка опор по профилю трассы

7.1 Построение разбивочного шаблона

Разбивочный шаблон представляет собой 3 квадратичные параболы. С его помощью производится расстановка опор по профилю трассы.

Параболы

1 - кривая провисания, строится по уравнению где Кш - масштабный коэффициент шаблона; , где fmax = 14,3

- максимальная стрела провеса провода, lш = lгаб = 470 метров => Кш = 2,59

2 - габаритная кривая, hгаб = Г+h =7,5+0,2=7,7

3 - земляная кривая, h0 = h1- = 25,5-3,5=22,5;

Данные для построения параболы шаблона

X

0

25

50

75

100

125

150

175

200

250

300

Y

0

0,16

0,65

1,46

2,59

4,05

5,83

7,93

10,36

16,19

23,31

7.2 Правила расстановки опор

1. Профиль трассы строится произвольно. Расстановка опор производится по длине анкерованного участка, и место установки первой анкерной опоры выбирается произвольно.

2. Шаблон устанавливается строго вертикально.

3. Левая ветвь земляной кривой 3 пересекает точку установки первой промежуточной опоры.

4. Шаблон устанавливается так, чтобы габаритная кривая 3 с профилем трассы будет местом установки следующей опоры.

7.3 Проверка правильности расстановки опор по профилю трассы

Определение 1: Габаритный пролет при расстановке опор на идеально ровной местности возможная наибольшая длина пролета может быть определена от максимальной стрелы провеса f, которую можно допустить при заданной высоте подвеса провода на опоре Н и минимальном габарите от провода до земли Г, требуемое ПУЭ, для линии данного напряжения.

Определение 2: Пролет, равный полусумме пролетов, прилегающих к одной опоре называется ветровым: lветр470 м = [lветр];

=500 м; lветр2 = =490 м; lветр3 ==555 м

Определение 3: Расстояние по горизонтали между нижними точками провеса в соседних пролетах называется ветровым пролетом.

Рельеф местности

LВЕС<=[LПРвес]=610 м; Lвес1<[lвес] = 485 м; Lвес2<[lвес] = 460 м; Lвес2<[lвес]=600

При различных значениях пролета в пределах анкерного участка линии в проводах устанавливается напряжение, соответствующее значению так называемого приведенного пролета, определяемого по формуле:

513 м;

Длина приведенного пролета должна отличаться от lш=lгаб=470 м, не более чем на 10%.

.

Если условие не выполняется, то расстановка опор проводится заново, принимая

lш = lпр

Заключение

В ходе выполненного курсового проекта были проведены проверочные расчеты на прочность и жесткость одноцепной воздушной линии электропередачи напряжением 330 кВ, проходящей по ненаселенной местности. ВЛ спроектирована на промежуточных опорах типа П-330-1 с использованием провода марки АС-300/39. Длина габаритного пролета составила 470 м. С помощью разбивочного шаблона произведена разметка профиля трассы ЛЭП и расстановка опор.

Список используемой литературы

1. Крюков К.П., Новогородцев Б.П. «Конструирование и механический расчет ЛЭП», «Энергия», 1979 г.

2. «ПУЭ», 1987 г.

3. Справочник по электротехническим установкам высокого напряжения, под редакцией Баунштейна и Бажанова, Москва, «Энергоатомиздат», 1989 г.

4. Справочник по сооружению ЛЭП напряжением 37-750 кВ, под редакцией Реута М.А., Москва, «Энергоатомиздат», 1990 г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Исследование асинхронного трехфазного двигателя

    Составление технического паспорта электродвигателя. Построение механических характеристик машины. Выбор преобразователя или станции управления. Построение кривых нагревания и охлаждения электродвигателя. Расчет и выбор провода или кабеля для силовой цепи.

    курсовая работа [788,1 K], добавлен 18.12.2014

  • Усилительные каскады на биполярных транзисторах

    Измерение напряжения на базе, коллекторе и эмиттере транзистора относительно общего провода. Построение нагрузочных прямых по постоянному и переменному токам. Определение линейных искажений, вносимых порознь разделительными и блокировочной емкостями.

    лабораторная работа [0 b], добавлен 22.11.2012

  • Расчет выпрямителя напряжения

    Выбор схемы выпрямления. Основные параметры схем при работе на индуктивную нагрузку. Расчет силового трансформатора: потери мощности на сопротивлениях обмоток, сопротивление провода первичной обмотки. Проверка теплового режима трансформатора выпрямителя.

    контрольная работа [372,7 K], добавлен 06.08.2013

  • Дроссель

    Конструирование маломощного дросселя переменного тока, предназначенного для работы с цепях питания: определение вида изоляции обмотки, марки обмоточного провода, выбор типа магнитопровода, его геометрических разметов, числа обмоток, расчет КПД устройства.

    курсовая работа [64,6 K], добавлен 28.08.2010

  • Экранированная катушка индуктивности

    Расчет катушки индуктивности: определение ее конструкции, факторов, от которых зависит величина индуктивности. Выбор материала и обоснование конструкции. Расчет числа витков, оптимального диаметра провода, фактических параметров и добротности катушки.

    курсовая работа [119,6 K], добавлен 11.03.2010

  • Расчёт катушки индуктивности колебательного контура

    Выбор материала, размеров каркаса, типа обмотки, конденсатора, класса точности, группы стабильности. Определение числа витков, оптимального диаметра провода. Расчет индуктивности катушки с учетом сердечника. Нахождение температурного коэффициента частоты.

    курсовая работа [824,5 K], добавлен 03.05.2015

  • Конструкторский расчет катушки индуктивности

    Обзор конструкций типичных катушек индуктивности. Расчет глубины проникновения тока, величины индуктивности, числа витков и длины однослойной обмотки, оптимального диаметра провода, сопротивления потерь в диэлектрике каркаса и добротности катушки.

    курсовая работа [690,8 K], добавлен 29.08.2010

  • Проектирование оптимальных сглаживающих дросселей

    Выбор и обоснование варианта конструкции и материала сердечника, катушки, обмоточного провода, изоляционных материалов. Защита катушки сглаживающего дросселя от внешних воздействий. Расчет габаритных размеров, электрических и конструктивных параметров СД.

    курсовая работа [991,6 K], добавлен 23.05.2015

  • Трансформаторы: уравнение обмотки, рабочие режимы, холостой ход, конструкция, магнитные материалы, электрические провода и изоляция

    Формула трансформатора ЭДС. Уравнение равновесия для первичной обмотки. Режим ХХ трансформатора. Рабочий режим трансформатора: уравнение равновесия намагничивающих сил (УРНС). Рабочий режим трансформатора: эквивалентная схема и векторная диаграмма.

    реферат [727,8 K], добавлен 10.02.2009

  • Экранированная катушка индуктивности

    Анализ условий эксплуатации экранированной катушки индуктивности, обоснование дополнительных требований и параметров, обзор аналогичных конструкций. Выбор материала и обоснование конструкции, расчет числа витков, диаметра провода, фактических параметров.

    курсовая работа [118,1 K], добавлен 14.03.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены