Стартовая >> Книги >> Оборудование >> Проектирование механической части ВЛ

Расчет грозозащитного троса - Проектирование механической части ВЛ

Оглавление
Проектирование механической части ВЛ
Вибрация, пляска
Нагрузки на провода и тросы
Построение кривой провисания и определение стрел провисания
Определение длины провода в пролёте
Расчет сталеалюминиевого провода на прочность
Критический пролёт
Критическая температура
Габаритный пролёт
Типы изоляторов
Эксплуатационные характеристики изоляторов, выбор при проектировании
Типы линейной арматуры
Расстановка опор по профилю трассы
Продольный профиль трассы
Особые случаи расстановки опор по профилю трассы
Установка переходных опор
Расположение проводов на опорах воздушных линий
Расчет грозозащитного троса
Выбор и расчет железобетонных опор
Выбор и расчет металлических опор
Метод расчета металлических опор
Фундаменты опор
Основные конструкции фундаментов опор
Специальные способы закрепления опор
Расчет фундаментов под опоры
Расчет анкерных плит для крепления оттяжек
Расчет железобетонных грибовидных фундаментов-подножников
Расчет фундаментов из свай
Расчет закрепления свободностоящих одностоечных одноствольных опор
Строительно-монтажные работы при сооружении ВЛ
Особенности монтажа воздушных линий на тяжелых трассах
Строительно-монтажные работы при сооружении КТП
Монтаж силовых трансформаторов
Монтаж сборных шин, коммутационных аппаратов ТП
Монтаж комплектных распределительных устройств
Расчет тяжения провода при обрыве в одном из пролётов
Зависимость тяжения провода от горизонтального перемещения одной его точки подвеса

Расчет грозозащитного троса производится из условия соблюдения расстояний между проводами и тросом в середине пролёта, требуемых [13] по соображениям грозозащиты. Наименьшие расстояния по вертикали между тросом и проводом в середине пролёта при температуре + 15° С и без ветра приведены в [13, стр. 341, табл. 2.5.19].
Согласно схеме расположения троса и провода на опоре, показанной на рис. 2.41, стрела провисания троса f т при температуре +15°С и отсутствии ветра может быть определена по формуле:
fT = f п + h т - Zт,                                                                                                                                               
где f п - стрела провисания провода в середине пролёта, м;
h т - расстояние по вертикали между тросом и проводом, м;
Z т - требуемое [13] расстояние между тросом и проводом в середине пролёта, указанное в [13, стр. 341, табл. 2.5.19], м.
Схема подвеса провода и грозозащитного троса на опоре
Рис. 2.41. Схема подвеса провода и грозозащитного троса на опоре Если высота точек подвеса провода одинакова, то:

  1. для опор анкерного типа расстояние hт равно разности отметок тросостойки и траверсы, которую можно определить, используя чертеж опоры. Длину гирлянды изоляторов можно не учитывать, так как на анкерных опорах используются натяжные гирлянды;
  2. на опорах промежуточного типа трос и провод подвешены на поддерживающих гирляндах, поэтому для определения расстояния hт необходимо к разности отметок тросостойки и траверсы добавить длину гирлянды изоляторов провода и вычесть длину гирлянды изоляторов троса.

Если высота точек подвеса провода на двух рассматриваемых опорах различна, то в формулу (2.63) для нахождения стрелы провисания троса подставляют значение h т, найденное по формуле:
(2.64)

где hт и hт - расстояния между отметками подвеса троса и провода на каждой из рассматриваемых опор.
Напряжение в грозозащитном тросе в исходном состоянии определяется по формуле:
(2.65)
Полученное значение подставляют в уравнение (2.40) и определяют напряжения в тросе во всех требуемых режимах.
Как правило, в качестве грозозащитных тросов используют стальные канаты. В условиях наинизшей температуры или наибольшей нагрузки при нормальных линейных пролётах напряжение в тросе не должно превосходить допустимого [13] и равного 60 даН/мм. Если в результате расчета напряжение в тросе в каком-либо режиме превосходит допустимую величину, то следует либо увеличить поперечное сечение троса, либо увеличить высоту тросостойки [3, 11, 13].
Положение троса на опоре по условиям грозозащиты определяется величиной угла защиты проводов тросом - α. Линии со смешанным способом подвеса проводов защищаются одним тросом, а линии с горизонтальным подвесом проводов - двумя, как показано на рис. 2.42, а, б.
Воздушные линии 220 - 330 кВ со смешанным расположением проводов на опорах высотой 35 - 45 м защищаются двумя тросами на подходах к подстанциям, а в районах с сильной грозовой деятельностью по всей длине линии.
Расположение тросов на опорах ВЛ
Рис. 2.42. Расположение тросов на опорах
При одном грозозащитном тросе защитный угол проводов α должен быть не более 30°, а при двух тросах - не более 20° [13].

Пример 2.10
Пользуясь данными и результатами расчетов предыдущих примеров, для стального троса марки ТК-11 с номинальным сечением 70 мм2 определить защитные углы для проводов на промежуточной опоре и их соответствие требованиям [13] по защите воздушных линий от атмосферных перенапряжений. Рассчитать натяжение троса, необходимое для устранения прорывов грозовых разрядов к проводам и возможных перекрытий с троса на провода при разрядах в трос в середине пролёта, а также проверить трос на механическую прочность.

Пояснения
Унифицированная промежуточная металлическая свободностоящая двухцепная опора типа П220-2, заданная к применению, имеет высоту тросостойки Hтс, равную 5,5 м (рис. 2.43).
Грозозащитные тросы крепятся на тросостойках опор с помощью одиночных изоляторов, шунтированных искровыми промежутками с целью исключения дополнительных потерь активной мощности от протекания в них индуцируемых токов и осуществления плавления гололеда. Высота изолятора, зажима и узла крепления троса λ т = 0,44 м.
Промежуточная металлическая свободностоящая двухцепная опора
Рис. 2.43. Промежуточная металлическая свободностоящая двухцепная опора типа П220-2

Высота гирлянды изоляторов на промежуточной опоре λπ = 1,54 м (пример 2.6).
Из [6, стр. 59, табл. 1.57] выпишем технические данные троса марки ТК-11 (табл. 2.9).

Технические данные троса ТК-11
Таблица 2.9


Параметры

ТК-11

Действительная площадь поперечного сечения, мм2

72,95

Масса смазанного каната, кг/км

627,4

Диаметр троса, мм

42

Максимальный нормативный скоростной напор ветра в IV ветровом районе 65 даН/м, нормативная толщина стенки гололеда более 22 мм (для решения принято 22 мм) (пример 2.1).
Значение температурного коэффициента линейного расширения троса αт = 12 · 10 1/°С ; модуль упругости троса Ет = 20-10 даН/мм (пример 2.4).
Характерные значения температур составляют (примеры 2.4 и 2.5):

  1. среднегодовая Θ= - 2° С;
  2. гололедообразования Θχ = - 5° С;
  3. абсолютная наинизшая Θ-_ = - 55° С;
  4. абсолютная наивысшая Θ+_= 20°С.

Следует заметить, что расчет троса проводится при температуре атмосферных перенапряжений Θ&_= 15°С (параграф 2.8).

Допускаемые напряжения для троса нормируются [13]: σт- = 60 даН/мм в состоянии провода, когда действует наибольшая механическая нагрузка или наинизшая температура воздуха; σтэ = 42 даН/мм2 в состоянии провода, когда действует среднегодовая температура воздуха (среднеэксплуатационные условия работы троса).
Габаритный пролёт для проектируемой воздушной линии составляет l габ = 268 м.
Стрела провисания провода при среднеэксплуатационных условиях работы воздушной линии f п = 3,6 м (пример 2.5).

Решение
Согласно [13] защитный угол α должен быть не более 30°. Используя рис. 2.42 и 2.43, проверим, выполняются ли требования [13] для проектируемой воздушной линии.
Находим защитный угол проводов верхней траверсы на опоре:

где Dв - половина длины верхней траверсы опоры, м.
Находим защитный угол проводов средней фазы:

где D c - половина длины средней траверсы опоры, м;
H св - высота опоры между средней и верхней траверсами, м. Требования [13] выполняются.
Определим нагрузки, действующие на трос в заданных климатических условиях. Воспользуемся примечаниями, которыми пользовались при расчете нагрузок на провод (пример 2.1).
1. Постоянно действующая нагрузка от собственной массы троса:

Расстояние по вертикали между тросом и проводом в середине пролёта должно быть не менее нормируемого [13, стр. 341, табл. 2.5.19], но данная таблица не содержит расстояний для промежуточных значений пролётов. Поэтому для длин пролётов, не превышающих 1000 м, расстояние между проводом и тросом рассчитывается для максимального значения пролёта lmax = 1,251 габ = 1,25 · 268 = 335 м по эмпирической формуле:
Z т = 4 + 0,015(lmax - 200) = 4 + 0,015(335 - 200) = 6,025 м, тогда стрела провисания троса может быть найдена как:
f та - f п + λп + Hтс - λт - Zт - 3,6 +1,54 + 5,5 - 0,44 - 6,025 - 4,175 м.
По условию исключения прорыва тросовой защиты грозовыми разрядами рекомендуется обеспечивать разность между стрелами провисания провода и троса 1,5 м.
Произведем проверку:
f п - f та - 3,6 - 4,175 - -0,575 м - условие не выполняется, поэтому увеличим расстояние Z т на 2,2 м, тогда
Z т - 8,225 м,
а f та - f п + λп + Hтс - λт - Zт - 3,6 +1,54 + 5,5 - 0,44 - 8,225 -1,975 м;
f п - f та - 3,6 -1,975 -1,625 м - условие выполняется.
При этом защитный угол троса в середине пролёта при неотклоненных ветром положениях троса и верхнего провода составляет:

то есть оказывается меньшим, чем на опоре, что и требуется для эффективной защиты проводов в пролёте.
Вычислим напряжение в тросе, обеспечивающее получение f та -1,975 м, в условиях атмосферных перенапряжений, оперируя длиной приведенного пролёта из-за возможности смещения точек крепления тросов, имеющих изолированную подвеску.
Из опыта проектирования известно, что длина приведенного пролёта в среднем составляет lпрв - 0,9 · lгаб - 0,9 · 268 - 241,2 м,

Определяющим режимом по климатическим условиям был выбран режим наибольших нагрузок γнб (пример 2.4).
Проверим трос на механическую прочность при работе в выбранном режиме. Для этого составим и решим уравнение состояния для троса, где в качестве исходных условий будут условия атмосферных перенапряжений (Θ&, σта, γ 6 т), а в качестве искомых условий - условия наибольшей нагрузки на трос (Θρ, γ7т):


В качестве первого приближения примем допускаемое напряжение для троса σтнб= 60 даН/мм. Уравнение решим методом Ньютона. Результаты расчетов представлены в табл. 2.10.
Таблица 2.10
Результаты расчетов напряжений в грозозащитном тросе при условии возникновения наибольшей механической нагрузки, даН/мм

Окончательный результат показывает, что напряжение в тросе превышает допустимое значение на 18,9 % вследствие большой гололедной нагрузки, поэтому необходимо заменить трос ТК-11 на трос большего сечения, например, ТК-14 [6, стр. 59, табл. 1.57] и повторить расчет.
В результате повторного расчета напряжение в тросе при наибольшей гололедной нагрузке получилось равным 58,6 даН/мм . Следовательно, механическая прочность троса марки ТК-14 обеспечена.



 
« Применение электротехнических лент в электромонтажном производстве   Сборка масляных трансформаторов »
электрические сети