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

Расчет сталеалюминиевого провода на прочность - 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

Приведенные физико-механические характеристики сталеалюминиевого провода

Помимо основных характеристик проводов воздушных линий электропередачи, таких как площадь поперечного сечения провода, тяжение, напряжение в проводе и длина, существуют еще несколько дополнительных характеристик [3, 11, 13]:

  1. модуль продольной упругости E, даН/мм ;
  2. температурный коэффициент линейного расширения α, град-1;
  3. абсолютное удлинение провода AL, м;
  4. относительное упругое удлинение провода ε;
  5. разность температур при изготовлении провода и действующей температуры.

При определении напряжения в проводе, состоящем из проволок одного металла, например, алюминия, считают, что растягивающая сила распределяется равномерно по всей площади поперечного сечения. Поэтому формула (2.10) для определения напряжения является верной.
В работе сталеалюминиевого провода участвуют два разных металла-алюминий и сталь, которые по-разному воспринимают действие растягивающей силы и изменение температур, так как модули упругости, а также температурные коэффициенты линейного расширения алюминия и стали не равны между собой. Из-за этого неравенства напряжения в стальных и алюминиевых проволоках получаются неодинаковыми. Таким образом, процессы, происходящие внутри сталеалюминиевого провода, оказываются более сложными, чем в проводе из одного металла. Благодаря тому, что сталь и алюминий объединены в одной конструкции, различие их свойств в подвешенном проводе внешне не проявляется.
Все же при расчете таких проводов все математические операции производят над приведенными к проводу в целом величинами модуля упругости и температурного коэффициента линейного расширения, напряжения в проводе определяются по формуле (2.10), но они носят название «фиктивные напряжения».
Модуль упругости E сталеалюминиевого провода в целом больше чем модуль упругости алюминия, но меньше модуля упругости стали, то есть:
Ea < E < Ec.                                                                                                            (2.30)
Для того, чтобы учесть разницу модулей упругости алюминия и стали, в расчетах используют частное от их деления:
(2.31)
Все вышеперчисленные физико-механические характеристики используются при расчете сталеалюминиевого провода на прочность.

Основное уравнение состояния провода

При проектировании механической части воздушных линий электропередачи необходимо определять изменение механического напряжения и стрел провисания провода при изменении температуры и нагрузки. Для этого представляют взаимную зависимость этих величин в математической форме, то есть в виде уравнения. Такое уравнение получило название основное уравнение состояния провода [3, 11].
Обычно при составлении уравнения состояния провода учитывают следующие особенности воздушных линий электропередачи:

  1. вид анкерованных участков - однопролётные или многопролётные;
  2. расположение точек подвеса проводов - на одинаковой высоте или на разных высотах;
  3. уклон линии электропередачи в зависимости от рельефа трассы;
  4. расположение кривой провисания провода - в вертикальной плоскости или под действием ветра в наклонной плоскости.

При выводе уравнения состояния провода можно ограничиться изолированным, в котором точки подвеса неподвижны и находятся на одинаковой высоте (рис. 2.11).
Пусть провод в начальном состоянии при определенной температуре и нагрузке имеет определенное напряжение и длину. Требуется найти напряжение в проводе при новой температуре и нагрузке, то есть в новом, конечном состоянии.
Примем следующие обозначения для начального состояния провода: L0 - длина провода; Θ0 - температура; γ0 - удельная нагрузка;
σο - напряжение в низшей точке провода; f0 - стрела провисания в середине пролёта. Для нового, конечного состояния примем те же обозначения, но без индекса «0».
Длину провода в начальном состоянии определим по формуле:

(2.34)
Это же удлинение можно выразить через физические величины - упругое удлинение, вызванное изменением напряжений σ - σο (формула 2.35), и температурное удлинение, вызванное разностью температур θ-θο (формула 2.36):

(2.35)
(2.36)
где α - температурный коэффициент линейного удлинения.
При одновременном изменении нагрузки и температуры удлинение провода:
(2.37)

В правой части уравнения (2.37) можно заменить длину провода L0 длиной пролёта l, так как эти величины мало отличаются друг от друга.
Раскрывая скобки и пренебрегая произведением ввиду его малой величины, получим уравнение (2.38):
(2.38)
Приравнивая значения, полученные по формулам (2.34) и (2.37), имеем:
(2.39)
После переноса в левую часть всех членов с искомыми значениями и алгебраических преобразований получим основное уравнение состояния провода в виде:
(2.40)
С помощью уравнения (2.40) можно найти напряжения в проводе в любых условиях работы воздушной линии на основании известных напряжений, нагрузок и температур в начальном состоянии.



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