Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

       Кафедра электрических станций сетей и систем

 

 

 

           МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РАСЧЕТ

                ЭЛЕМЕНТОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

 

           Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических работ для магистрантов профильной магистратуры специальности 6N0718 -  Электроэнергетика 

 

Алматы 2009

          СОСТАВИТЕЛЬ: В.Н.Сажин. Механические характеристики и расчет   элементов линий электропередачи. Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических работ для магистрантов специальности  6N0718 –Электроэнергетика. – Алматы: АИЭС, 2009. - 10 с.

Методическая разработка предназначена для выполнения расчетно-графических работ по дисциплине «Механические характеристики и расчет элементов линий электропередачи» и содержит: задания, методические указания к выполнению РГР, варианты контрольных вопросов, а также список необходимой литературы.

 

1 Расчетно-графическая работа №1 

1.1     Общие указания 

           Методическая разработка включает две расчетно-графические работы, в каждую из которых включены по одной задаче и по два контрольных вопроса.

           Исходные данные для выполнения контрольного задания строго индивидуальны. Каждый магистрант определяет свой вариант задания в зависимости от учебного года изучения данной дисциплины по трём признакам - по последней и предпоследней цифрам шифра и первой букве фамилии.

           Согласно таблице 1 по последней цифре (шифра зачётной книжки) с учётом года изучения дисциплины устанавливается номер варианта исходных данных первой группы.

 

    Т а б л и ц а 1

Учебный

год

Последняя цифра шифра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2008/09

V

VI

VII

VIII

IX

X

I

II

III

IV

2009/10

VII

VIII

IX

X

I

II

III

IV

V

VI

2010/11

IX

X

I

II

III

IV

V

VI

VII

VII

     

         Аналогично, согласно таблице 2 устанавливается по предпоследней цифре шифра  номер варианта исходных данных второй группы.

 

     Т а б л иц а 2

Учебный

год

Предпоследняя цифра  шифра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

2008/09

VI

VII

VII

IX

X

I

II

III

IV

V

2009/10

VIII

IX

X

I

II

III

IV

V

VI

VII

2010/11

X

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

 

         По таблице 3 определяется номер варианта исходных данных третьей группы.

 

     Т а б л и ц а 3

Учебный

год

Первая буква фамилии

А,Д

В,Г

Я

Б,Е

Э

Ж,З

Л

К,И

Ю

М,Р

Ф

П,Т

Щ

О,Р

У

С,Ч

Х,Ц,

Ш

2008/09

X

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

2009/10

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

I

2010/11

V

VI

VII

VIII

IX

X

I

II

III

IV

    

          Вариант контрольных вопросов выбирается по последней цифре шифра, независимо от года обучения.

 

         1.2 Условие задачи

 

           Произвести расчёт провода на механическую прочность. При расчёте принять следующие значения температур: t= -40 C, tэ= 0 C, tmax=40 C.Данные для расчёта приведены в таблице 3.4

 

Т а б л и ц а 4

 

 

№

вар

 

Исходные данные

Группа I

Группа II

Группа III

Марка

провода

Сечение

Масса

провода

Длина прово-

да в пролёте

Район

Алюм

Сталь

Ветра

Гололёда

 

мм2

мм2

кг/км

м

 

 

I

АС-95/16

95,4

15,9

384

150

I

II

II

АС-150/24

149

24,2

600

200

II

II

III

АС-70/11

68

11,3

274

280

II

III

IV

АС-300/39

301

38,6

1132

170

III

II

V

АС-120/19

118

18,8

471

220

II

III

VI

АС-240/56

241

56,3

1106

250

II

II

VII

АС-150/19

148

18,8

554

210

III

IV

VIII

АС-300/66

288

65,5

1313

170

II

III

IX

АС-185/43

185

43,1

846

230

II

II

X

АС-120/27

116

26,6

675

190

III

III

 

          

       1.3 Методические указания

 

       1.3.1 Расчет удельных механических нагрузок

 

Провода и тросы, подвешенные на воздушных линиях находятся постоянно под действием вертикальной нагрузки от собственного веса. К этой нагрузке могут добавляться временные нагрузки – вертикальная от гололеда и горизонтальная от ветра, в результате чего в металле возникают напряжения на растяжение. Гололедные отложения распределяются по длине провода не вполне равномерно. Однако условно эту нагрузку считают равномерно распределенной  по длине провода в рассматриваемом пролете.

Распределение ветрового давления по длине пролета также неравномерно; эта неравномерность, возрастающая при увеличении скорости ветра, учитывается коэффициентом неравномерности α, значение которого принимается в зависимости от скоростного напора.

Равномерно распределенная нагрузка по длине пролета на 1 км длины провода называется единичной нагрузкой и выражается в деканьютонах (даН) или килограмм-силах (кгс) на один метр.

В расчетах проводов удобней пользоваться не единичными нагрузками, а так называемыми удельными, или приведенными нагрузками. Эти нагрузки получаются путем деления соответствующих единичных нагрузок на сечение провода (Л-1, гл. 1; Л-2, гл. 8; Л –3, гл. 10; Л-4, гл. 11).

 

1.3.2 Определение критических пролетов

 

Критические пролеты разграничивают диапазоны возможных длин промежуточных пролетов ВЛ, внутри которых одно из трех расчетных сочетаний климатических условий работы ВЛ является определяющим при расчете провода на механическую прочность. Эти значения находят путем решения уравнения состояния провода относительно длины пролета при известных удельных нагрузках, допускаемых напряжениях и температурах для любых двух из трех сочетаний климатических условий. В общем случае могут быть определены три критических пролета. Однако при некоторых соотношениях удельных нагрузок, допускаемых напряжений и температур в рассматриваемых климатических условиях значения длин критических пролетов могут отсутствовать (получаются мнимые члены при извлечении квадратного корня). Для наглядного обоснования выбора тех или иных климатических условий в качестве исходных при расчете провода на прочность строятся две графические зависимости изменения напряжения в проводе при среднеэксплуатационных условиях в функции длины пролета ВЛ, рассчитанного по уравнению состояния провода, принимая в одном случае исходными условие низшей температуры, а в другом наибольшей нагрузки. При этом рассматриваются предельные значения возможных длин пролета, т.е 0 и ∞, и строятся прямые линии, соответствующие значениям допускаемых напряжений провода (Л-1, гл. 1; Л-2, гл. 8; Л –3, гл. 10; Л-4, гл. 11).

 

1.3.3 Расчет сталеалюминиевых проводов

В расчетах проводов обычно принимают режимы, указанные в таблице 5.

 

    Т а б л и ц а 5

Расчетный

режим

       Сочетание климатических условий

Номер

нагрузки

1

 

          2

 

3

4

 

       5

       6

       7

Провода и тросы покрыты гололедом, t = -50 С,

скоростной напор ветра 0,25q

Провода и тросы покрыты гололедом, t = -50 С,

ветра нет (q = 0)

Скоростной напор ветра q, t = -50 С, гололеда нет

Среднегодовая температура tэ, ветра и гололеда

нет

t = +150С, ветра и гололеда нет

Низшая температура t - , ветра и гололеда нет

Максимальная температура, ветра и гололеда нет

       7

 

       3

 

       6

       1

 

       1

       1

       1

     

Расчетные режимы 1,2,3,4,6,7 необходимы для проверки работы линии в нормальных условиях (при не оборванных проводах и тросах), режим 5 используется при расчете расстояний от проводов до тросов (грозовом режиме при температуре +150С).

Сочетание климатических условий, соответствующих расчетным режимам 2 и 6, необходимы для нахождения максимальной вертикальной стрелы провеса, которая может возникнуть при максимальной температуре, либо когда провода и тросы нагружены гололедом. Режим 6 используется для проверки проводов по допустимому напряжению в условиях наименьшей температуры, а также для определения минимальной стрелы провеса, которую нужно знать для вычисления габаритов при пересечении с инженерными сооружениями и для других целей. По расчетному режиму 4 контролируют напряжение в средних эксплуатационных условиях, чтобы оно не превышало допускаемого при среднегодовой температуре. Один из режимов 3 или 1 дает максимальную внешнюю нагрузку на провода, и по нему производится проверка на допускаемое напряжение при максимальных нагрузках (Л-1, гл. 1; Л-2, гл. 8; Л –3, гл. 10; Л-4, гл. 11).

 

        1.4 Контрольные вопросы

Вариант 1 

1 Что такое «пляска» проводов?

2 Как определяется стрела провеса провода при одинаковой высоте точек провеса провода? 

Вариант 2  

1 Как определяется стрела провеса провода при разной высоте точек подвеса провода?

2 Какие применяются зажимы для закрепления проводов и тросов к опорам? 

Вариант 3 

1 Как выбираются изоляторы в поддерживающих гирляндах?

2 Что такое критическая температура и как она определяется? 

Вариант 4  

1 Какие существуют провода воздушных линий? Дайте краткую характеристику.

2 Какие условия должны выполняться при выборе натяжных гирлянд изоляторов? 

Вариант 5  

1 Какое назначение имеет защитная арматура воздушных линий?

2 Какие величины определяются с помощью уравнения состояния провода в пролете?

 Вариант 6 

1 Что такое вибрация проводов и грозотросов и как она устраняется?

2 Какие соединители применяются для соединения проводов и тросов ВЛ? 

Вариант 7 

1 Какие изоляторы применяются на ВЛ

2 Как определяется тяжение в точках провеса провода в пролете? 

Вариант 8 

1 Какие существуют критические пролеты?

2 Какой порядок расчета грозозащитного троса? 

Вариант 9 

1 Какие атмосферные воздействия оказывают влияние на работу ВЛ?

2 Какие нагрузки действуют на провода и грозозащитные тросы?  

Вариант 10 

1 Какие существуют меры борьбы с гололедом на проводах и тросах ВЛ?

2 Какие существуют марки проводов и грозотросов? 

           2 Расчетно-графическая работа №2 

           2.1 Условие задачи 

        Найти редуцированное тяжение и стрелу провеса провода в аварийном режиме после его обрыва во втором пролете от анкерной опоры. Исходные данные для решения задачи приведены в таблице 6. 

 

  Т а б л и ца 6

 

 

№

вар

Исходные данные

Группа I

Группа II

Группа III

Марка

провода

Начальное

тяжение

Модуль

упругости

Вес

гирлянды

Длина

гирлянды

Длина

пролёта

 

Но, даН

Е*10-3,

даН/мм2

даН

λ, м

ℓ, м

I

АС-95/16

827

8,25

57

1,25

180

II

АС-150/24

1305

8,25

65

1,2

200

III

АС-70/11

609

8,25

40

1,3

160

IV

АС-240/39

2088

8,25

63

1,65

220

V

АС-300/39

2430

7,7

70

1,6

240

VI

АС-120/19

1045

8,25

45

1,35

210

VII

АС-240/56

2375

8,9

68

1,4

170

VIII

АС-150/19

1215

7,7

60

1,2

250

IX

АС-185/43

1850

8,9

55

1,4

119

X

АС-120/27

1190

8,9

40

1,27

230

  

      2.2 Методические указания

 

 Под аварийным режимом воздушной линии понимают работу при полностью или частично оборванных проводах и тросах.

     Основная задача механического расчета проводов в аварийном режиме заключается в определении величин тяжения и провеса провода в пролетах, смежных с аварийным.

 Изменение тяжения провода в результате смежения его точки подвеса называется редукцией, а установившиеся новое тяжение – редуцированным.

     Целью расчета аварийного режима воздушной линии является определение  редуцированного тяжения. Оно представляет нагрузку на промежуточную опору в аварийном режиме. По редуцированному тяжению определяют стрелы провеса и производят проверку габарита провода до земли и до пересекаемых инженерных сооружений.

            В задаче необходимо определить тяжение, отклонение гирлянды и стрелу провеса провода после его обрыва во втором пролете от анкерной опоры.

До обрыва поддерживающая гирлянда висит вертикально, и провод занимает положение с каким то начальным тяжением Но. После обрыва провода гирлянда отклоняется на угол φ, пролет уменьшается на Δl = I, а тяжение уменьшается до Н< Но. Для решения задачи следует применить графический способ с построением кривых тяжения провода и отклонения гирлянды (Л-1, гл. 1; Л-2, гл. 8; Л –3, гл. 10; Л-4, гл. 11).

2.3 Контрольные вопросы

 Вариант 1 

1 Какое преимущество имеет арматура спирального типа по сравнению с обычной арматурой?

2 Конструкции полимерных изоляторов для ВЛ.

 Вариант 2 

1 В чем проявляется опасность вибрации на ВЛ?

2 Какая существует арматура для ВЛ? 

Вариант 3 

1 Какие существуют опоры ВЛ?

2 Какой порядок расчета перехода ВЛ через инженерные сооружения? 

Вариант 4 

1 Какие существуют изоляторы ВЛ?

2 Какие величины входят в уравнение состояния провода? 

Вариант 5 

1 Как определяется тяжение в точках подвеса провода?

2 Какие существуют типы соединителей проводов и тросов? 

Вариант 6  

1 Кривая провисания провода с разной высотой точек подвеса.

2 Порядок расчета обрыва провода в любом пролете. 

Вариант 7 

1В чем проявляется опасность возникновения вибрации проводов ВЛ?

2 Порядок расчета монометаллических проводов. 

Вариант 8 

1 Как определяется длина провода в пролете?

2 Удельные механические нагрузки на провода и тросы. 

            Вариант 9 

1 Конструкции проводов и грозотросов.

2 Физико-механические характеристики проводов и тросов. 

Вариант 10

 

1 Какие существуют меры борьбы с гололедом на проводах и тросах ВЛ?

2 Что такое критическая температура и как она определяется? 

 

                                   Список литературы 

          1. Крюков К.П., Новгородцев Б.П. Конструкции и механический расчет линий электропередачи.- 2-е изд. Перераб. и доп.- Л.: Энергия, 1979.

          2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1989.

          3. Электрические системы: Электрические сети / Под ред. В.А. Веникова.- М.: Высшая школа, 1997.

          4. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях: Учеб. пособие для электроэнергетич. спец/ Под ред. В.А. Строева.- М.: Высш. шк., 1999. 

 

                                           Содержание 

1 Расчетно-графическая работа №1……………………………………………..  3

2 Расчетно-графическая работа №2……………………………………………..  7

3 Список литературы…………………………………………………………….. 10