2018-01-21
1618
Доля реализации вытяжки за время монтажа от полной вытяжки:
То есть приблизительно 30,6% от полной вытяжки реализуется при монтаже.
Для стали, используемой в проводах воздушных линий, модуль характеристики начального растяжения равен модулю предельной характеристики:
Модуль характеристики начального растяжения:
Модуль предельной характеристики:
Модуль монтажной характеристики:
Воспользуемся оценочной формулой для определения приведенного пролета:
Так как 
, то для приведенного пролета определяющим по прочности провода является нормативное сочетание климатических условий при наибольшей нагрузке.
Исходные условия:
Искомые условия – монтажные:
Монтажные таблицы и графики строятся для всего диапазона рабочих температур провода 
с шагом 
.
Уравнение состояния провода для расчета монтажных напряжений с учетом вытяжки провода:
Уравнение состояния провода через коэффициенты:
Расчет ведется по итерационному методу Ньютона:
Расчет выполняется до заданной точности 
.
Для расчета начального приближения монтажного напряжения используются следующие формулы:
При 
:
Результаты расчета монтажных напряжений для остальных монтажных температур сведены в таблицу 4.1.
Таблица 4.1.
| 
| 
| 
| 
| 
|
| -35 | -65,49 | 249666,91 | 45,629 | 47,128 | 47,092 |
| -30 | -71,86 | 249666,91 | 44,538 | 46,058 | 46,021 |
| -25 | -78,23 | 249666,91 | 43,522 | 45,047 | 45,010 |
| -20 | -84,6 | 249666,91 | 42,572 | 44,090 | 44,053 |
| -15 | -90,97 | 249666,91 | 41,682 | 43,182 | 43,146 |
| -10 | -97,34 | 249666,91 | 40,846 | 42,321 | 42,286 |
| -5 | -103,71 | 249666,91 | 40,058 | 41,504 | 41,469 |
| -110,08 | 249666,91 | 39,313 | 40,726 | 40,693 | |
| -116,45 | 249666,91 | 38,609 | 39,985 | 39,954 | |
| -122,82 | 249666,91 | 37,942 | 39,279 | 39,249 | |
| -129,19 | 249666,91 | 37,307 | 38,605 | 38,577 | |
| -135,56 | 249666,91 | 36,704 | 37,961 | 37,935 | |
| -141,93 | 249666,91 | 36,129 | 37,346 | 37,321 | |
| -148,3 | 249666,91 | 35,580 | 36,757 | 36,733 | |
| -154,67 | 249666,91 | 35,055 | 36,192 | 36,170 | |
| -161,04 | 249666,91 | 34,553 | 35,651 | 35,630 | |
| -167,41 | 249666,91 | 34,072 | 35,131 | 35,111 |
Необходимо выполнить расчет зависимостей монтажных стрел провеса от монтажной температуры. В качестве характерных пролетов рассматриваются приведенный, габаритный и максимально возможной длины.
Монтажная стрела провеса в приведенном пролете:
Монтажная стрела провеса в габаритном пролете:
Монтажная стрела провеса в максимальном пролете:
При :
Результаты расчета монтажных стрел провеса для остальных значений монтажной температуры сведены в монтажную таблицу 4.2.
Таблица 4.2.
| Монтажные стрелы провеса (м) при
| |||
 = 279,44
|  = 310,49
|  = 388,1125
| 
| |
| -35 | 7,05 | 8,70 | 13,59 | 47,092 |
| -30 | 7,21 | 8,91 | 13,91 | 46,021 |
| -25 | 7,37 | 9,11 | 14,22 | 45,010 |
| -20 | 7,53 | 9,30 | 14,53 | 44,053 |
| -15 | 7,69 | 9,50 | 14,84 | 43,146 |
| -10 | 7,85 | 9,69 | 15,14 | 42,286 |
| -5 | 8,00 | 9,88 | 15,44 | 41,469 |
| 8,16 | 10,07 | 15,73 | 40,693 | |
| 8,31 | 10,26 | 16,02 | 39,954 | |
| 8,46 | 10,44 | 16,31 | 39,249 | |
| 8,60 | 10,62 | 16,59 | 38,577 | |
| 8,75 | 10,80 | 16,88 | 37,935 | |
| 8,89 | 10,98 | 17,15 | 37,321 | |
| 9,03 | 11,16 | 17,43 | 36,733 | |
| 9,18 | 11,33 | 17,70 | 36,170 | |
| 9,31 | 11,50 | 17,97 | 35,630 | |
| 9,45 | 11,67 | 18,23 | 35,111 |
Монтажные графики представлены на рис.4.
Рис.4. Монтажные графики.
Определить углы защиты проводов на промежуточной опоре и выполнить расчет натяжения грозозащитного троса по условию защиты линии от грозовых перенапряжений; проверить механическую прочность троса.
Так как номинальное напряжение ВЛ 220 кВ, крепление грозозащитного троса, согласно ПУЭ, осуществляется с помощью изоляторов, шунтированных искровыми промежутками не менее 40 мм. Изолированное крепление троса следует выполнять с помощью подвесных изоляторов.
В рассматриваемой задаче крепление троса осуществляется с помощью одного стеклянного изолятора, высотой 44 см.
Рис.5.1. Промежуточная двухцепная свободностоящая стальная опора П220-2
5.1. Углы защиты проводов на промежуточной опоре и их соответствие требованиям ПУЭ по защите ВЛ от грозовых перенапряжений.
В ПУЭ установлено, что для одностоечных стальных опор с одним грозозащитным тросом углы защиты проводов должны быть не больше 30°.
Рассчитаем углы защиты проводов на промежуточной опоре. Для проводов, подвешенных на верхней траверсе:
Для проводов, подвешенных на средней траверсе:
Углы защиты проводов на промежуточной опоре удовлетворяют требованиям ПУЭ по грозозащите ВЛ.
5.2. Рассчитаем напряжение в тросе, необходимое для устранения прорывов грозовых разрядов к проводам ВЛ и возможных перекрытий с троса на провода ВЛ при разрядах молнии в трос в середине пролета.
5.2.1. Определим стрелу провеса провода для приведенного пролета при климатических условиях, соответствующих грозовым перенапряжениям, т.е. при температуре
ветровом давлении 
Так как 
Рассчитываем горизонтальную удельную нагрузку от давления ветра 
на провод, свободный от гололеда:
Тогда наибольшая удельная нагрузка на провод при условиях грозовых перенапряжений:
Угол отклонения кривой провисания провода от вертикальной плоскости:
Составляем уравнение состояния провода в комбинированной форме записи для приведенного пролета и решаем его относительно стрелы провеса провода при условиях грозовых перенапряжений.
Так как 
определяющим по прочности провода является нормативное сочетание климатических условий при наибольшей нагрузке.
Исходные условия m при наибольшей нагрузке:
Искомые условия n при грозовых перенапряжениях:
;
;
Уравнение состояния провода в традиционной форме записи:
Уравнение состояния провода в традиционной форме через коэффициенты:
Уравнение состояния провода в комбинированной форме записи:
Уравнение состояния провода в комбинированной форме через коэффициенты:
Расчет ведется по итерационной формуле метода Ньютона, полученной для уравнение состояния провода в комбинированной форме записи:
Расчет выполняется до заданной точности 
.
В качестве начального приближения 
принимается значение допустимой стрелы провеса провода:
5.2.2. Определяется напряжение в проводе при условии грозовых перенапряжений.
5.2.3. Так как расстановка опор по продольному профилю трассы не производилась, примем, что внутри анкерованного участка максимальная длина пролета может достигать значения:
Определим стрелу провеса провода в пролете максимальной длины при грозовых перенапряжениях.
Определим вертикальную проекцию стрелы провеса провода в пролете максимальной длины:
5.2.4. Определяется наибольшая вертикальная проекция стрелы провеса троса, при которой обеспечивается нормируемое ПУЭ расстояние по вертикали между тросом и проводом в середине пролета максимальной длины.
Так как 
, то:
Наибольшая вертикальная проекция стрелы провеса троса:
расстояние по вертикали между тросом и проводом в середине пролета максимальной длины меньше, чем на опоре. Следовательно, примем 
В этом случае расстояние по вертикали между тросом и проводом в середине пролета такое же как на опоре, соответственно и углы защиты в середине пролета такие же как на опоре.
5.2.5. Рассчитывается напряжение в тросе, при котором обеспечивается наибольшая вертикальная проекция стрелы провеса троса, вычисленная с учетом требований ПУЭ.
Определяется горизонтальная удельная нагрузка от давления ветра при грозовых перенапряжениях на трос свободный от гололеда:
Вычисляется суммарная наибольшая нагрузка на трос при условии грозовых перенапряжений:
Определяется угол отклонения кривой провисания троса от вертикальной плоскости:
Т.к. трос имеет изолированную подвеску, т.е. существует возможность смещения точек его крепления на промежуточной опоре, то значение напряжения следует вычислять для приведенного пролета.
Вертикальная проекция стрелы провеса троса при грозовых перенапряжениях для приведенного пролета:
Вычисляем стрелу провеса троса в приведенном пролете при условиях грозовых перенапряжений:
Тогда
Полученное таким образом значение напряжения в тросе является минимально возможным по условию защиты проводов от грозовых перенапряжений в середине пролета.
5.3. Выполняется проверка троса на механическую прочность.
Для этого рассчитываются значения напряжения в тросе при среднеэксплуатационных условиях по вырожденным уравнениям состояния.
При 
:
а) исходные условия соответствуют 
:
б) исходные условия соответствуют 
:
При 
:
а) исходные условия соответствуют :
б) исходные условия соответствуют :
Таким образом, для монометаллического грозозащитного стального троса необходимо и достаточно определить только 
.
Для наглядности, чтобы построить зависимости среднеэксплуатационного напряжения в тросе от длины пролета, рассчитаем значение второго критического пролета для троса.
Зависимости среднеэксплуатационного напряжения в тросе от длины пролета представлены на рис. 5.3.
Рис.5.3. Зависимости среднеэксплуатационного напряжения в тросе от длины пролета.
Так как 
, то определяющим по прочности троса является нормативное сочетание климатических условий при . Таким образом, для проверки механической прочности троса нужно вычислить напряжение в тросе при наибольшей нагрузке и сравнить его с допустимым 
Исходные условия:
Искомые условия при наибольшей нагрузке:
Уравнение состояния троса:
Уравнение состояния троса через коэффициенты:
Расчет ведется по итерационной формуле метода Ньютона:
Расчет выполняется до заданной точности .
Так как 
, то начальное приближение напряжения рассчитывается как:
Точность достигнута. 
, следовательно, трос марки ТК-11 удовлетворяет как требованиям по условиям грозозащиты ВЛ, так и требованиям по механической прочности.
