Теоретическая часть. 1. Исследование влияния климатических условий работы на механическую прочность монометаллических проводов воздушных линий электропередач;

МЕХАНИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ МОНОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОВОДОВ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

Задачи работы

1. Исследование влияния климатических условий работы на механическую прочность монометаллических проводов воздушных линий электропередач;

2. Выбор расчётных условий для механического расчёта и монтаж проводов в заданном пролёте.

Механическая прочность воздушных линий (ВЛ)-это способность проводов, грозозащитных тросов и опор выдерживать механические нагрузки от собственного веса, ветра, гололёдных образований, температуры. При этом механические напряжения проводов и тросов, а также их стрелы провеса не должны превышать допустимых значений в любых точках по длине пролёта при различных климатических условиях в районе сооружения линии.

Номинальное напряжение ВЛ и сечение проводов выбираются на основании электрических расчётов. В соответствии с принятыми величинами подбираются унифицированные опоры различных назначений, механическая прочность которых обеспечивается, если все весовые, ветровые и габаритные пролёты по трассе линии не превысят нормируемых для каждой опоры значений. Таким образом при конструировании ВЛ основное внимание уделяется расчётам по условиям механической прочности проводов и грозозащитных тросов.

Повреждения конструкции ВЛ возможны в результате внутренних и атмосферных перенапряжений, гололёдных образований на проводах, действия ветра, изменения температуры, вибрации и «пляски» проводов, загрязнения воздуха.

Влияние указанных факторов на механическую прочность проводов и тросов учитывается расчётными климатическими условиями. Карты районирования территории по данным метеонаблюдений и характеристики климатических условий приводятся в [1]. Расчёты конструктивной части элементов В Л выполняются при неблагоприятных сочетаниях климатических условий, исходя из их повторяемости 1 раз в 15 лет для ВЛ 500 кВ, 1 раз в 10 лет для ВЛ 6-330 кВ и 1 раз в 5 лет для ВЛ 3 кВ и ниже.

Расчёты проводов и тросов проводят для нормальных режимов работы, когда все провода и тросы целы, и аварийных, возникающих при обрывах проводов и тросов.

В нормальных режимах рекомендуется учитывать следующие нормативные сочетания климатических условий:

- высшая температура воздуха θ_нб, ветра и гололёда нет;

- низшая температура воздуха θ_нм, ветра и гололёда нет;

- среднегодовая температура воздуха θ_сг, ветра и гололёда нет;

- провода и тросы покрыты гололёдом, толщина стенок гололёда в_г,
температура гололёдообразования θ_г = -5° С;

- наибольший скоростной напор ветра qv_нб, гололёда нет, температура
воздуха θ_в (может быть принята - 5° С);

- провода и тросы покрыты гололёдом в_г, θ_г= - 5° С, скоростной

напор 0,25 q_vн_б.

В полном объёме нормативные сочетания климатических условий для нормальных и аварийных режимов приведены в [2].

Провода и опоры ВЛ находятся под воздействием механических сил, которые изменяются в очень широких пределах и имеют вероятностный характер. Например, нагрузка от гололёда на провод в пролёте может изменяться от нуля до нескольких тонн, температура воздуха от +40 до - 40° С, ветер может отсутствовать и иметь ураганную силу. В результате в проводах возникают температурные и упругие механические напряжения.

Все указанные климатические факторы при расчётах ВЛ на механическую прочность учитываются с помощью удельных механических нагрузок на провода. Аналогичный расчёт проводится для грозозащитных тросов.

Под удельной механической нагрузкой понимают распределённую вдоль провода в пролёте механическую нагрузку, отнесённую к единице длины и сечения. При определении удельные нагрузки удобно выражать в Ньютонах, отнесённых к проводу длиной 1 м и сечением 1 мм ², или в Па/м, когда длина провода берётся 1м, сечение 1 м.

С учётом климатических условий рассчитывают 7 удельных нагрузок (рис. 4.1).

Удельная нагрузка от веса провода зависит от материала провода (рис. 4.1,а):

где 9,81 м/с ²- ускорение силы тяжести; M_п- масса провода [3], Fp -расчётное сечение провода (отличается от номинального) [3].

Удельная нагрузка от веса гололёда определяется при условии, что стенка гололёда в_г(рис. 4.1, б) вокруг провода диаметром d имеет одинаковую

толщину и плотность льда g₀= 900 кг/м³:

Удельная нагрузка от собственного веса провода и гололёда (рис. 4.1, в):

Рис.4.1 Удельные нагрузки: а- от веса провода; б- от веса гололёда; в -от веса провода и гололёда; г - от давления ветра на провода; д- от давления ветра на провода с гололёдом, ж- от веса провода и давления ветра; е- от веса провода, гололёда и давления ветра.

Удельная нагрузка от давления ветра на провод без гололёда (рис. 4.1, г) направлена горизонтально и перпендикулярно к трассе линии:

где kl- коэффициент, учитывающий влияние длины пролёта; α - коэффициент неравномерности скоростного напора по пролёту; C_x- аэродинамический

коэффициент лобового сопротивления провода, q_v- скоростной напор.

Дата добавления: 2014-12-10