Механический расчет линий электропередач.

Пример расчета выполним для линии ℓ_1.

Исходными данными для механического расчета являются:

Номинальное напряжение сети = 220 кВ.

Характеристика провода АС 185/29

расчетное сечение: алюминия Fа =181 мм^2;

стали Fс = 29 мм^2;

всего провода F = 210 мм^2;

расчетный диаметр: стали dс = 6,9 мм;

провода d = 18,8 мм;

масса одного килограмма провода G = 728 кг/км;

Количество цепей – одна.

Максимальная температура .

Минимальная температура .

Среднегодовая температура .

Температура гололедообразования .

Для заданного района:

II район по гололедности с толщиной стенки гололеда ;

III ветровой район со скоростным напором ветра .

Выбираем унифицированную железобетонную, одноцепную, свободностоящую опору на ВЛ-220 кВ марки ПБ220-1 (рис 4.)

Рис.4 Унифицированная железобетонная, одноцепная, свободностоящая опору ВЛ-220 кВ марки ПБ220-1.

Для выбранной опоры расчетные пролеты составляют:

- длина габаритного пролета ;

- длина ветрового пролета ;

- длина весового пролета .

Рассчитаем удельные механические нагрузки:

- удельная нагрузка от собственной массы провода:

- удельная нагрузка от массы гололеда:

;

- удельная нагрузка от массы провода с гололедом:

- удельная нагрузка от ветра на провода без гололеда:

,

где -коэффициент неравномерности распределения скоростного напора ветра по длине пролета, :

;

;

;

.

- аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода, зависящий от диаметра провода с гололедом или без него:

при

при

Принимаем: ,

- удельная нагрузка от ветра на провода с гололедом, при скоростном напоре ветра :

здесь ;

;

- удельная нагрузка от ветра и веса провода без гололеда:

;

- удельная нагрузка от ветра и веса провода с гололедом:

.

Для провода АС 185/29, выбираем модуль упругости и температурный коэффициент линейного расширения .

При одинаковой высоте крепления провода или троса на смежных опорах, его стрела провеса может быть определена упрощенно:

где - длина пролета, м;

- удельная нагрузка на провод (трос) при конкретных климатических условиях, ;

- напряжение в низшей точке провода (троса) при удельной нагрузке и конкретных климатических условиях, .

Наибольшие вертикальные стрелы провеса, определяющие габаритный пролет воздушных линий имеют место при высшей температуре воздуха:

,

или при наибольшей вертикальной нагрузке:

,

где -соответствующие нагрузки на провода;

- напряжение проводов в его низшей точке соответственно при высшей температуре воздуха и при гололеде без ветра .

Напряжение провода (троса) при климатических условиях, характеризуемых температурой воздуха t, и удельной нагрузкой определяется по уравнению состояния провода

,

где - удельная нагрузка, температура, напряжение в низшей точке в начальном состоянии соответственно.

Начальными могут быть выбраны следующие состояния провода:

1.Низшая температура воздуха, удельная нагрузка допустимое напряжение.

2. Среднегодовые условия: среднегодовая температура, удельная нагрузка допустимое напряжение.

3. Наибольшая внешняя нагрузка на провод , соответствующая ей температура воздуха, допустимое напряжение.

Необходимое по указанным условиям сочетание исходных условий расчета выбирается сравнением действительного и критических пролетов (прил. 1.10)

Критические пролеты определяются по выражению:

ℓ_кр

где - коэффициент упругого расширения провода;

- коэффициент линейного расширения провода.

Различают три критических пролета:

1. ℓ_кр(1) ^- определяет переход от расчетных условий при низкой температуре к среднегодовым условиям.

При этом

Определяем отношение сечений алюминия и стали Значения нормативные допустимые значения для провода принимаются по ПУЭ табл.25.7

(прил. 1.12).

ℓ_кр(1)

ℓ_кр(1) .

2. ℓ_кр(2) определяет переход от расчетных условий низшей температуры к условиям наибольшей нагрузки.

При этом

где - наибольшая нагрузка

ℓ_кр(2)

учитывая, что , получим

ℓ_кр(2) .

3. ℓ_кр(3) определяет переход от расчетных среднегодовых условий к условиям наибольшей нагрузки.

При этом

ℓ_кр(3)

ℓ_кр(3) .

Возможно три соотношения полученных критических пролетов:

Если ℓ_кр(1) < ℓ_кр(2) < ℓ_кр(3), то это значит, что физический смысл имеют только два критических пролета ℓ_кр(1) и ℓ_кр(3).

Определяющим исходным режимом в уравнении состояния провода в пролете будет:

а) при ℓ_расч < ℓ_кр(1) – режим;

б) при ℓ_расч > ℓ_кр(3) – режим максимальной нагрузки;

в) при ℓ_кр(1) < ℓ_расч < ℓ_кр(3) режим среднеэксплуатационных условий.

Тогда уравнение состояния провода в пролете будет соответственно, для:

а) ;

б) ;

в) .

2. Если ℓ_кр(1) > ℓ_кр(2) > ℓ_кр(3), то это значит, что физический смысл имеет только ℓ_кр(2) и расчет проводится с ограничением напряжения при двух режимах: режим и режим наибольших нагрузок.

Если ℓ_расч < ℓ_кр(2), то исходный режим – режим и расчетное

уравнение (а).

Если ℓ_расч > ℓ_кр(2), то исходный режим – режим максимальных нагрузок и расчетное уравнение (б).

3. ℓ_кр(1) – минимальный, ℓ_кр(2) < ℓ_кр(3), расчетным будет пролет ℓ_кр(3)

Если ℓ_расч < ℓ_кр(3), исходный режим – режим среднеэксплуатационных условий, расчетное уравнение (в)

Если ℓ_расч > ℓ_кр(3), исходный режим – режим максимальных нагрузок и расчетное уравнение (б)

4. ℓ_кр(3) – минимальный, или имеет очень большое значение – тогда

расчетным будет пролет ℓ_кр(1).

Если ℓ_расч < ℓ_кр(1), то исходный режим – режим и расчетное

уравнение (а).

Если ℓ_расч > ℓ_кр(1), то исходный режим – режим среднегодовых условий

расчетное уравнение (в).

Для рассматриваемого примера имеет случай 2: ℓ_кр(1) > ℓ_кр(2) > ℓ_кр(3);

265 > 241 > 229

Расчетным критическим пролетом является ℓ_кр(2), а исходныминапряжениями . Задаемся расчетным пролетом ℓ_расч =270 м. Расчетное уравнение, при

После упрощения получим

Решаем кубическое уравнение итерационным методом

Первоначально задаемся .

σ	43,22 σ^2	σ^3	f(σ)
	675312,5		1277812,5
125,7	682897,18	1986121,59	1303224,41
125,68	682679,88	1985173,71	1302493,83
125,72	683114,50	1987069,77	1303955,26
125,73	683223,18	1987543,98	1304320,79
125,76	683549,26	1988967,04	1305417,78
125,79	683875,42	1990390,78	1306515,36

Корнем этого уравнения с достаточной степенью точности можно считать:

.

Определим стрелу провеса провода для этого режима:

.

Произведем расчет провода для двух возможных режимов.

Определенные выше напряжения провода в низшей точке и стрела провеса соответствуют – второму режиму.

Для первого режима:

.

Для третьего режима:

.

.

Для четвертого режима:

.

.

Для пятого режима:

.

.

Для шестого режима:

.

.

Для седьмого режима:

.

.

Очевидно, что в одном из расчетных режимов напряжение в проводе не достигло максимально допустимого значения.

Максимальное значение стрелы провеса достигается в третьем режиме – т.е. при максимальном скоростном напоре ветра.

Определим расчетную высоту опоры от поверхности земли.

,

где - наименьшее расстояние от проводов воздушной линии до земли;

- высота гирлянды изоляторов:

для ЛЭП-110 кВ можно принять

ЛЭП-220 кВ можно принять

.

Стандартная высота

Выбранная опора выше расчетной на 0,4 м. Для того, чтобы высота подвеса осталась неизменной, необходимо изменить расчетный пролет.

Заключение.

Проектируемая электрическая сеть обеспечивает потребителей надежным и качественным энергоснабжением в максимальном, минимальном и послеаварийном режимах, за счет двухтрансформаторных подстанций. Предусмотренная конфигурация коммутационных аппаратов (выключателей и разъединителей) обеспечивает удобство оперативных переключений и техническую гибкость схемы.

Также, с помощью технико-экономическим расчетам, выбрана схема, которая не только эффективная, но и экономичная.

В механическом расчете электропередач данная электрическая сеть адаптирована под климатические условия района.

16. Список используемой литературы:

· Методические указания и рекомендации к выполнению курсового проектирования

· А.В Лыкин – «Электрические системы и сети», Москва, Логос, 2008г.

· Правила электроустановок (ПУЭ) 7 издалние, Москва, Омега-Л 2014г.

· Интернет ресурсы.

Дата добавления: 2015-10-24