ev-E2778

41

Отклонение

гирлянды изоляторов

из-за разности тяжений

проводов в

двух смежных пролетах равно (рис. 5.2), м:

l

d" =

l × DT

,

(5.5)

G

2

æ

ö

+ (DТ 2)

G

çGп +

и

÷

и

è

2 ø

Т1

Т2

где l - длина гирлянды изоляторов;

G – вес проводов двух смежных полупролетов;

Gп

п

Gи – вес гирлянды изоляторов.

d"

Рис. 5.2

5.4.Упрощенный расчет тяжения проводов и тросов

ваварийных режимах

Существуют несколько методов определения тяжения проводов в -ава рийном режиме. Аналитическое решение этой задачи громоздко и трудоемко. Поэтому практические расчеты выполняют графоаналитическими или упрощенными методами. Графоаналитические методы изложены в специальной литературе [4]. В настоящем параграфе рассмотрен упрощенный расчет, в котором приняты следующие допущения.

1.В результате исследований установлено: если число уцелевших пролетов между анкерными опорами больше пяти, то редуцированное тяжение можно определять, полагая, что между анкерными опорами имеется шесть пролетов. При этом остальные пролеты оказывают незначительное влияние на редуцированное тяжение в пролетах, смежных с аварийным, из-за малого смещения точек подвеса. Поэтому для расчета проводов в аварийном режиме принимают расчетную схему из шести одинаковых пролетов.

2.Длина каждого из шести пролетов принимается равной расчетной длине пролета l р .

3.Полагают также, что точки подвеса всех проводов расположены на одной высоте.

4.Считают, что коэффициент гибкости опор равен нулю.

Погрешность упрощенного метода расчета не превышает 5 %.

В приближенном методе расчета тяжение провода в пролете, смежном с

аварийным пролетом, определяется с помощью коэффициента редукции:
Т ав1 = k р ×Тtср ,	(5.6)

где kР - коэффициент редукции;

Тtср - тяжение в проводе в режиме среднегодовой температуры.

42

Коэффициенты редукции определяются в зависимости от числа пролетов между аварийным пролетом и анкерной опорой. Если между анкерной опорой и аварийным пролетом уцелел всего один пролет, то коэффициент редукции можно определить по формуле:

k р1 = 0,01 +	1					,	(5.7)
	1 + 0,375 × l ×		l р
			ftср2

где ftср - стрела провеса провода (троса) в режиме среднегодовой температуры.

При шести и более уцелевших пролетах коэффициент редукции определяется так:

k р6 =			1						- 0,1.	(5.8)
	1 +		l	3		l р
			ftср			ftср

При другом числе уцелевших пролетов используются следующие форму-

лы:

k р2 =

k р1

+ k р6

; k р3

=

k р1

+ 3k р6

; k р4

=

k р1

+ 7k р6

; k р5

=

k р1

+ 15k р6

. (5.9)

2

4

8

16

После определения тяжения определяются напряжение и стрела провеса в аварийном режиме по известным формулам.

5.5.Пример расчета проводов на механическую прочность

ваварийных режимах

Требуется провести расчет аварийного режима проводов воздушной ЛЭП напряжением 110 кВ, выполненной на железобетонных опорах ПБ110-1. Расчетная длина пролета - l р = 240 м. Напряжение в проводе в режиме среднегодовой

температуры	составляет -	s	tср	= 67,9 Н/мм2; вес провода – G		= 4710 Н/км;
				F = 136,8 мм2;	0п
суммарное сечение провода–					длина гирлянды	изоляторов-
l =1,3 м; вес	гирлянды –	Gи = 500 Н; удельная			нагрузка на провод в режиме
среднегодовой температуры - g1 = 34,4 ×10-3 Н/(м×мм2).

Будем считать, что число пролетов анкерного участка равно10, а обрыв одного из проводов произошел в шестом пролете, считая от левой анкерной опоры (рис. 5.3).

43

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Рис. 5.3

1. Определяют величины, необходимые для дальнейших расчетов.

1.1.Тяжение проводов в режиме среднегодовой температуры по формуле, Н:

Тtср = stср × F

Тtср = 67,9 ×136,8 = 9288,72 .

1.2.Стрелу провеса провода в режиме среднегодовой температуры по формуле (4.19), м:

ftср = 34,4 ×10-3 ×2402 = 3,65 . 8 ×67,9

1.3.Максимальное тяжение провода определим по формуле (5.2), Н:

Тmax =130 ×173,2 = 22516 .

1.4.Нормативное тяжение провода в аварийном режиме по табл. 5.1, Н:

Тнорм = 0,3 ×22516 = 6755 .

2. Редуцированное тяжение в пятом пролете от левой анкерной опоры может быть определено упрощенным методом расчета.

2.1. Коэффициент редукции k р1 по формуле (5.7):

k р1 = 0,01 +

1

= 0,330 .

1 + 0,375 ×1,3 ×

240

3,652

2.2. Коэффициент редукции k р6

по формуле (5.8):

k р6 =

1

- 0,1 = 0,541.

1,3

1 +

3

240

3,65 3,65

2.3. Коэффициент редукции k р5

по формуле (5.9):

k р5

=

0,330 +15 × 0,541

= 0,528 .

16

44

2.4.Редуцированное тяжение в пятом пролете от левой анкерной опоры по формуле (5.6), Н:

Тав1 = 0,528 ×9288,7 = 4904,4 .

2.5.Проверка условия прочности опор в аварийном режиме по соотноше-

нию (5.1), Н:

4904,4 < 6755.

Условие выполняется – значит прочность левой промежуточной опоры в аварийном режиме будет достаточной для условий проектируемой линии.

3. Аварийная стрела провеса в пятом пролете от левой анкерной опоры определяется в соответствии с приведенной выше методикой.

3.1. Редуцированное напряжение в проводе в указанном пролете, Н/мм2:

s р = Т ав1 ,

F

s р = 4904,4 = 35,9 . 136,8

3.2. Стрела провеса в аварийном режиме в указанном пролете, м:

g × l 2

fав = 1 P ,

8 × s р

fав = 34,4 ×10-3 ×2402 = 6,90 . 8 ×35,9

3.3. Проверка соблюдения требуемого расстояния от низшей точки провисания провода до земли в аварийном режиме по соотношению (4.20), м:

6,90 < 7,2.

Условие выполняется – значит расстояние от провода до земли в аварийном режиме в указанном пролете будет не меньше допустимого.

4. Редуцированное тяжение в четвертом пролете от правой анкерной опоры определяется аналогично.

4.1. Коэффициент редукции k р4 по формуле (5.9):

k р4 = 0,330 + 7 × 0,541 = 0,515. 8

4.2.Редуцированное тяжение в четвертом пролете от правой анкерной опоры (смежном с аварийным пролетом) по формуле (5.6), Н:

Тав1 = 0,515 ×9288,7 = 4780,2 .

4.3.Проверка условия прочности опор в аварийном режиме по соотноше-

нию (5.1), Н:

4780,2 < 6755 .

Условие выполняется – значит прочность правой промежуточной опоры в аварийном режиме будет достаточной для условий проектируемой линии.

45

5. Определяется аварийная стрела провеса в четвертом пролете от правой анкерной опоры.

5.1. Редуцированное напряжение в проводе в указанном пролете, Н/мм2:

s р = 4780,2 = 34,9 . 136,8

5.2. Стрела провеса в аварийном режиме в указанном пролете, м:

fав = 34,4 ×10-3 ×2402 = 7,09 . 8 ×34,9

5.3. Проверка соблюдения требуемого расстояния от низшей точки провисания провода до земли в аварийном режиме по соотношению (4.20), м:

7,09 < 7,2.

Условие выполняется – значит расстояние от провода до земли в аварийном режиме в указанном пролете не будет меньше допустимого.

6. Определяется прогиб промежуточной опоры №5, ограничивающей аварийный пролет, по формуле (5.4), м:

d'5 = 0,0001×1×4904,4 = 0,490 .

7.Отклонение гирлянды изоляторов на промежуточной опоре №5 по формуле (5.5), м:

d5"	=			1,3	×4904,4				=1,28 .
					50		ö2
	æ
	ç			56,52 +			÷ + 4904,42
					2
	è						ø

8. Прогиб промежуточной опоры №6, ограничивающей аварийный пролет по формуле (5.4), м:

d'6 = 0,0001×1×4780,2 = 0,478 .

9.Отклонение гирлянды изоляторов на промежуточной опоре №6 по формуле (5.5), м:

d6" =			1,3×4780,2				=1,28 .
				50	ö2
æ
ç			56,52 +		÷ + 4780,22
				2
è					ø

46

6.Изоляторы и линейная арматура

6.1.Типы изоляторов и их характеристики

Изоляторы, используемые на воздушных ЛЭП, называются линейными.

Линейные изоляторы предназначены для изоляции и крепления проводов на линиях и в распределительных устройствах подстанций. Изготовляются изоляторы из фарфора, закаленного стекла и полимерных материалов.

Полимерные изоляторы имеют ряд преимуществ перед стеклянными и фарфоровыми. Масса полимерных изоляторов в10 ÷ 20 раз меньше массы гирлянд изоляторов для ВЛ соответствующего класса напряжения. Это позволяет получить существенные преимущества при транспортировке, монтаже и эксплуатации ЛЭП. Полимерные изоляторы обладают большой механической прочностью и не разрушаются при обстреле их дробью и даже пулями. Линейные изоляторы из полимерных материалов практически не пробиваемы при воздействии грозовых и коммутационных перенапряжений. Их применение в качестве изолирующих межфазовых распорок позволяет ограничить пляску проводов.

	В настоящее время ис-
	пользуются полимерные изоля-
	торы с кремнийорганическим
	покрытием (рис. 6.1). В качест-
	ве несущего компонента изоля-
	тора применяется однонаправ-
	ленный стеклопластиковый
	стержень 3, состоящий из десят-
	ков тысяч тончайших стеклян-
	ных волокон, обладающих вы-
	сокой механической прочно-
	стью. Стеклопластиковый стер-
	жень защищен от внешних воз-
	действий защитной оболочкой 2,
	стойкой к ультрафиолетовому
	излучению и химическим воз-
	действиям. Это необходимо в
	связи с тем, что связующее ве-
	щество стеклопластикового
	стержня не обладает достаточ-
	ной стойкостью к атмосферным
	воздействиям. На концах несу-
	щего стержня крепятся металли-	Рис. 6.1. Полимерный изолятор
	ческие оконцеватели 1, которые
		с кремнийорганическим покрытием
	должны обеспечивать высокую

47

прочность и надежность изолятора. Для этого применяются два способа оконцевания – клиновая и прессуемая заделки. За счет применения оконцевателей с клиновой заделкой длина изолятора может быть несколько сокращена.

Изоляторы делят на две основные группы: штыревые и подвесные. Штыревые изоляторы (рис. 6.2) крепятся на опорах с помощью штырей или крючьев и применяются на ЛЭПна пряжением до 35 кВ. На номинальное напряжение 6, 10 кВ и ниже изоляторы изготавливают одноэлементными, а на 20, 35 кВ – двухэлементными. Подвесные изоляторы тарельчатого типа (приложение Д) крепятся к опоре с помощью линейной арматуры. Эти изоляторы могут со-

Рис.6.2 единяться между собой, образуя гирлянды, которые бывают поддерживающими и натяжными. Первые монтируются на промежуточных опорах, вторые – на анкерных. Подвесные изолято-

ры применяются на ЛЭП номинальным напряжением 35 кВ и выше. Маркировка изоляторов состоит из букв и цифр. Для штыревых изолято-

ров первая буква обозначает тип, вторая – материал изолятора, цифра указывает величину номинального напряжения. Например: ШС-10 – штыревой, стеклянный на 10 кВ. Для подвесных изоляторов буквы обозначают тип изолятора (П – подвесной; Л - линейный), материал изолятора (Ф – фарфоровый; С – стеклянный), исполнение изолятора (Д – двукрылый; С, К, С/К – сферическая, коническая, сферическо-коническая форма тарелки; А – антивандальный). Цифра показывает разрушающую электромеханическую нагрузку в килоньютонах. Например: ПФ70 – подвесной, фарфоровый, с разрушающей электромеханической нагрузкой 70 кН. Для полимерных изоляторов буквы обозначают тип (Л – линейный), материал покрытия (К – кремнийорганическое). Цифра показывает разрушающую электромеханическую нагрузку в килоньютонах; номинальное электрическое напряжение в киловольтах. После цифр буква показывает исполнение изолятора. Полная расшифровка обозначения полимерных изоляторов приведена на рис. 6.3.

Основными характеристиками изоляторов являются сухоразрядное, мокроразрядное и импульсное разрядное напряжения. Сухоразрядным называется напряжение промышленной частоты, при котором происходит перекрытие изолятора с сухой и чистой поверхностью. Мокроразрядным называется напряжение промышленной частоты, при котором изолятор перекрывается в условиях дождя. Импульсное разрядное напряжение определяется при воздействии на изолятор стандартной волны перенапряжения.

48

Л К 70/ 110 - А - 2

2, 3 … - максимальная степень загрязнения по ГОСТ 9920, при которой может применяться изолятор;

А, Б и т.д. - индекс модификации изолятора;

110; 220 … - класс изолятора: значение номинального напряжения линий электропередачи в киловольтах;

70; 120 … - класс изолятора: значение нормированной разрушающей механической силы при растяжении в килоньютонах;

К - материал защитной оболочки – кремнийорганическая резина;

Л– вид конструкции изолятора: стержневой, подвесной, линейный

Рис. 6.3. Расшифровка обозначения полимерных изоляторов

При эксплуатации линейные изоляторы подвергаются одновременному воздействию электрического напряжения и механической нагрузки. Поэтому испытания подвесных изоляторов производятся при воздействии напряжения (75 % сухоразрядного) и при постепенном повышении механической нагрузки. Механическая нагрузка, при которой находящийся под напряжением изолятор разрушается, называется разрушающей электромеханической нагрузкой. Эта нагрузка указывается в технических характеристиках изоляторов, которые приведены в таблицах приложения Д.

6.2. Выбор изоляторов

Тип изолятора выбирается по механической нагрузке с учетом коэффици-

ента запаса прочности. Коэффициент запаса прочности представляет собой отношение разрушающей электромеханической нагрузки к нормативной - на грузке на изолятор. Согласно ПУЭ, коэффициент запаса прочности для изоляторов поддерживающих гирлянд в режиме наибольшей нагрузки должен быть не менее 2,5, а в режиме среднегодовой температуры – не менее 5,0. Для изоляторов натяжных гирлянд коэффициент запаса прочности в режиме среднегодовой температуры должен быть не менее 6.

В нормальных режимах поддерживающая гирлянда изоляторов воспринимает осевую нагрузку, состоящую из веса провода, гололеда и веса самой

49

гирлянды. С учетом этого расчетные условия для выбора типа изоляторов в подвесной гирлянде имеют вид:

2,5(Gг + Gи ) £ Gэм ,

(6.1)

5,0(Gп + Gи ) £ Gэм ,

где Gг – нагрузка на изолятор от веса провода, покрытого гололедом; Gи – нагрузка на изолятор от веса гирлянды; Gп – нагрузка на изолятор от веса прово-

да; Gэм – разрушающая электромеханическая нагрузка.
Нагрузки Gг и Gп можно рассчитать следующим образом:
Gг = g7 × F × lвес ,	(6.2)
Gп = g1 × F × lвес

где lвес - длина весового пролета (указывается в технических характеристиках опор); F – общее фактическое сечение провода; g7 - удельная нагрузка от ветра и веса провода, покрытого гололедом (см. п.4.2); g1 - удельная нагрузка от собственного веса провода (см. п. 4.2).

Поскольку до выбора типа изолятора вес гирлянды неизвестен, то в выражение (6.1) подставляются усредненные значения Gи , известные из практики

(табл. 6.1).

					Таблица 6.1
Номинальное напряжение, кВ	35	110	150	220		330
Вес гирлянды изоляторов, Н	200	500	580	800		1700

При выборе изоляторов натяжных гирлянд в условия(6.1) добавляется величина тяжения провода. Поэтому выбор типа изоляторов таких гирлянд производится по следующим формулам:

(sg max × F )

2

æ g

7

× F ×l

вес

ö

2

2,5 ×

+ ç

+ Gи ÷

£ Gэм

2

è

ø

.

(6.3)

(stср × F )

2

æ g

1

× F

×l

ö2

6,0 ×

+ ç

вес

+ Gи ÷

£ Gэм

2

è

ø

Типы подвесных изоляторов для районов с различными степенямиза грязнения должны выбираться по табл.6.2.

После выбора типа изоляторов определяется их количество в гирлянде. Оно должно быть таким, чтобы обеспечить надежную работу ЛЭП в условиях тумана, росы или моросящего дождя в сочетании с загрязнением поверхности изоляторов. При одинаковых загрязнениях значение грязеразрядного напряже-

ния гирлянды пропорционально длине пути утечки изолятора lут , представ-

50

ляющей собой наименьшее расстояние по поверхности изолирующей части между двумя электродами изолятора (приложение Д).

Таблица 6.2 Рекомендуемые области применения подвесных изоляторов

различной конфигурации

	Конфигурация изолятора	Характеристика районов загрязнения
	Тарельчатый с ребристой	Районы с 1–2-й степенью загрязнения при любых видах
	нижней поверхностью	загрязнения
	( Lи / D £1,4)
	Тарельчатый гладкий по-	Районы с 1–2-й степенью загрязнения при любых видах
	лусферический,	загрязнения, районы с засоленными почвами и с про-
	тарельчатый гладкий	мышленными загрязнениями не выше 3-й степени за-
	конусный	грязнения
		Районы с 4-й степенью загрязнения вблизи цементных и
		сланцевоперерабатывающих предприятий, предприятий
	Тарельчатый фарфоровый	черной металлургии, предприятий по производству ка-
		лийных удобрений, химических производств, выпус-
		кающих фосфаты, алюминиевых заводов при наличии
		цехов производства электродов (цехов анодной массы)
	Стержневой фарфоровый	Районы с 1-й степенью загрязнения, в том числе с труд-
	нормального исполнения	нодоступными трассами ВЛ
	( Lи / h £2,5)
	Тарельчатый двукрылый	Районы с засоленными почвами и с промышленными
		загрязнениями (2–4-я степень загрязнения)
	Тарельчатый с сильно вы-	Побережья морей и соленых озер (2 – 4-я степень за-
	ступающим ребром на	грязнения)
	нижней поверхности
	( Lи / D >1,4)
	Стержневой фарфоровый	Районы с 2–4-й степенью загрязнения при любых видах
		загрязнения; районы с труднодоступными трассами ВЛ
	специального исполнения
		(2–3-я степень загрязнения)
	( Lи / h >2,5)
	Стержневой полимерный	Районы с 1–2-й степенью загрязнения при любых видах
		загрязнения, в том числе районы с труднодоступными
	нормального исполнения
		трассами ВЛ
	Стержневой полимерный	Районы с 2–3-й степенью загрязнения при любых видах
		загрязнения, в том числе районы с труднодоступными
	специального исполнения
		трассами ВЛ

Примечание.

D – диаметр тарельчатого изолятора, см; h – высота изоляционной части стержневого изолятора, см; Lи – длина пути утечки, см.