2 Выбор унифицированной опоры

При строительстве ВЛ используются, как правило, унифицированные опоры. Унификация обозначает объединение опор в единую систему конструкций, сокращение их типоразмеров и устанавливают для каждой опоры область применения.

Для моего варианта задания наиболее подходит опора марки ПБ150-2, которая изображена на рисунке 2.1. Технические характеристики опоры ПБ150-2представлены в таблицах 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1 - Основные размеры опоры ПБ150-2

	Размеры по рис. 2.1, м								Марка провода
H	h4	h1	h2	h3	a1	a2	a3	в
26,0	4,0	3,0	13,5	4,0	2,5	4	2,5	3	AC185/29

Рисунок 2.1 – Унифицированная железобетонная промежуточная опора

Таблица 2.2 - Технические характеристики опоры ПБ150-2

Марка провода	Район по гололеду	Пролет, м			Масса, т
		Габарит-ный	Ветровой	Весовой
AC185/29	II	250	172	235	2,73

Произведем расчет расчетной длины пролета : lp=0.9*lгоб= 0.9*250=225м.

3 Расчёт удельных нагрузок на провод и трос

3.1 Расчет ветровых и гололедных нагрузок

Провода на опоре подвешиваются, как правило, на разной высоте и расстояние от проводов и троса до земли меняется по длине пролета. Поэтому в расчетах используется понятие высоты расположения приведенного центра тяжести проводов или троса h_пр. Эта величина для проводов и троса определяется по формуле:

h_пр=h_ср-[ f ],

где h_cр - средняя высота подвеса проводов или троса на опоре, м;

[ f ] - максимально допустимая стрела провеса провода или троса, м.

Значение h_cр для проводов определяется по формуле:

h_cр = - ,

где h_i - расстояние от земли до i-ой траверсы опоры, м;

m - количество проводов на опоре;

- длина гирлянды изоляторов, предварительно принимаемая 1,3 м - для ВЛ-110 кВ.

Для провода:

h_cр = .

Значение h^т_ср для троса определяется высотой опоры над землей, т.к. трос подвешивается в верхней точке опоры:

h^т_ср = h₂+ h₄ +h₃+ h₁ = 13,5+3+4+4 =24,5 м.

Максимально допустимая стрела провеса провода определяется по формуле:

[ f ] = h₂ - - Г,

где h₂ - расстояние от земли до траверсы нижнего провода, м;

Г - наименьшее допустимое ПУЭ расстояние от провода до земли, принимаемое для населенной местности и линии 110 кВ равным 6 м.

[ f ] = 13,5 – 1,6 – 6,5 = 5,4 м.

Максимально допустимая стрела провеса троса определяется по формуле:

[ f ^Т] = h^т_ср – Г - n∙h₃ - z ,

где h^т_ср - высота подвеса троса на опоре, м;

h₃ - расстояние между нижней и верхней траверсами опоры, м;

z - наименьшее допустимое ПУЭ, расстояние по вертикали между верхним проводом и тросом в середине пролета.

Находим его методом линейной интерполяции

.

Таблица 3.1 - Зависимость расстояния z от расчётной длины пролёта

Длина пролёта м	100	150	200	300	400	500	600
Расстояние z, м	2.0	3.2	4.0	5.5	7.0	8.5	10.0

м.

Тогда максимально допустимая стрела провеса троса равна:

[ f ^Т] = h^т_ср – Г - n∙h₃ - z =24,5 – 6,5 – 2 ^. 4– 4,075 = 5,93 м.

Далее произведем расчет высоты расположения приведенного центра тяжести проводов и троса:

h_пр = h_ср - [ f ] = 15,9 - ·7,8 = 12,3 м,

h^т_пр = h^т_ср - [ f ^Т] = 24,5 - ·7,25 = 20,55 м.

При определении ветровых нагрузок на провода и тросы ВЛ принято использовать не скорость ветра , а скоростной напор ветра q, который определяется по формуле:

Скоростной напор ветра представляет собой давление воздуха, движущегося со скоростью , на один квадратный метр. По величине скоростного напора ветра вся территория бывшего СССР разделена на семь ветровых районов. Для каждого из них в ПУЭ указаны нормативные значения скоростного напора на высоте 15 м от поверхности земли.

Формула для нормативного скоростного напора W, с учетом рассчитанной h_пр, принимает вид:

W = q·k ,

где q - нормативный скоростной напор, принимаемый согласно ПУЭ для I-го ветрового района равным 400 Н/м².

k - поправочный коэффициент, применяемый при высоте расположения приведенного центра тяжести проводов или тросов более 15 м. Т.к. h_пр = 12,3 м, то коэффициент k = 1.

W = 500·0,4 = 200 Н/м².

Нормативная толщина стенки гололеда с принимается согласно ПУЭ для II –го района по гололеду равной 10 мм. Формула для нормативной толщины стенки гололеда c_max имеет вид:

c_max = с·k₁·k₂ ,

где k₁ - поправочный коэффициент на высоту.

k₂ - поправочный коэффициент на диаметр провода.

При высоте расположения приведённого центра тяжести менее 25 м поправочные коэффициенты k₁ = k₂ =1. т.к. h_пр = 13,90 м., то k₁ = k₂ =1.

c_max = с·k₁·k₂ = 10·1·1 = 10 мм.

3.2 Определение удельных нагрузок на провод и трос

Провода и тросы ВЛ испытывают действие нагрузок – вертикальных (вес провода и гололёда) и горизонтальных (давление ветра). В результате этих нагрузок в металле проводов возникают растягивающие напряжения. При расчётах на механическую прочность пользуются удельными нагрузками на провода и тросы. Под удельной нагрузкой понимают равномерно распределённую вдоль провода механическую нагрузку, отнесённую к единице длины и поперечного сечения.

3.2.1 Определение удельных нагрузок на провод.

1. Удельная нагрузка от собственного веса провода.

γ₁ =G_п /F=34,67 ^. 10^-3 Н/м·мм².

2. Удельная нагрузка от веса гололеда на проводе:

,

где F - фактическое сечение провода или троса, мм²;

d - диаметр провода или троса, мм;

g₀ - удельный вес льда, g₀=9∙10^-3 Н/м∙мм²;

k_w – коэффициент надежности по ответственности до 220 кВ равен 1.0;

k_p – региональный коэффициент равен 1,1

k_f – коэффициент надежности по гололедной нагрузке, для II района равен 1.3;

k_d – коэффициент условий работы, примем равным 0.5.

Н/м·мм².

3.Удельная нагрузка от веса провода и гололеда:

= +

= 34,67·10^-3 + 44,35·10^-3 = 79,02∙10^-3 Н/м·мм².

4. Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу при отсутствии гололеда:

= 10^-3 ,

где k_п – коэффициент надежности по ответственности для ВЛ до 220 кВ принимается 1.0;

k_p – региональный коэффициент, примем равным 1.1;

k_f – коэффициент надежности по ветровой нагрузке равен 1,1.

C_x - коэффициент лобового сопротивления, равный: 1.2-для проводов диаметром более 20 мм не покрытых гололёдом.

k_l - коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку, принимается при длине пролета 274,5 м равным 1.0.

k_H - коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра по пролету для 400 Па берём из таблицы 3.3 равным 0.76

Таблица 3.3 - Зависимость коэффициента, учитывающего неравномерность ветрового давления по длине пролёта от скоростного напора.

W, Па	200	240	280	300	320	360	400	500	580
KН	1	0.94	0.88	0.85	0.83	0.8	0.76	0.71	0.7

Тогда удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу при отсутствии гололеда равна:

10^-3= 24,178 ^.10^-3 Н/м·мм²

5.Удельная нагрузка от давления ветра при наличии гололеда:

=10^-3 ,

где W^/ = 0.25·W,

W^/ = 0.25∙500 = 125=>200Н/м².

W^/ не менее 200 Н/м²

k_H примем равным 1.

C_x принимается равным 1,2 для всех проводов покрытых гололёдом.

=10^-3 =25,77 ^.10^-3Н/м·мм².

6.Удельная нагрузка от ветра и веса провода без гололеда:

Н/м·мм²

7.Удельная нагрузка от ветра и веса провода, покрытого гололедом:

Н/м·мм².

3.2.2 Определение удельных нагрузок на трос

1. Удельная нагрузка от собственного веса троса, берём из справочника:

Н/м·мм².

2. Удельная нагрузка от веса гололеда на проводе:

=

где F - фактическое сечение троса, мм²;

d - диаметр троса, мм;

g₀ - удельный вес льда, g₀=9∙10^-3 Н/м∙мм²;

k_w – коэффициент надежности по ответственности до 220 кВ равен 1.0;

k_p – региональный коэффициент равен 1.1

k_f – коэффициент надежности по гололедной нагрузке, для II района равен 1.3;

k_d – коэффициент условий работы, примем равным 0.5.

= Н/м·мм².

3.Удельная нагрузка от веса троса и гололеда:

= +

= 80·10^-3 + 136,83·10^-3 = 216,83·10^-3 Н/м·мм².

4.Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно тросу при отсутствии гололеда:

=10^-3

где k_п – коэффициент надежности по ответственности для ВЛ до 220 кВ принимается 1.0;

k_p – региональный коэффициент, примем равным 1.1;

k_f – коэффициент надежности по ветровой нагрузке равен 1.1.

C_x принимается равным 1.2 для проводов и тросов диаметром меньше 20 мм.

k_l принимаем равным 1.0.

k_H принимаем равным 0.78, рассчитывается по методу линейной интерполяции.

= = 62,5·10^-3Н/м·мм².

5.Удельная нагрузка от давления ветра при наличии гололеда:

= 10^-3 ,

где W = 0.25.

W = 0.55·200= 110 Н/м²

= = 119,5∙10^-3Н/м·мм².

6.Удельная нагрузка от ветра и веса троса без гололеда:

= 101,52∙10^-3Н/м·мм².

7.Удельная нагрузка от ветра и веса троса, покрытого гололедом:

=247,56∙10^-3Н/м·мм².