Расчёт монтажного режима работы проводов воздушной линии, построение монтажных графиков для характерных длин промежуточных пролётов линии

Долю реализации вытяжки в процессе монтажа для проводов марки АС можно приближённо оценить по выражению [3]

, (4.1)

где m = 4,28 – отношение сечений алюминиевой части и стального сердечника провода марки АС 240/56 (Табл. 2).

следовательно, примерно 21,4 % длины провода реализуется в процессе монтажа.

Для выполнения расчёта механических характеристик проводов требуется найти следующие модули упругости: C – модуль начального растяжения сталеалюминиевого провода; D – модуль предельной характеристики сталеалюминиевого провода; C_м – монтажный модуль.

Модуль начального растяжения сталеалюминиевого провода [3]

, (4.2)

где C_с = 185 ∙ 10³ Н / мм ² – модуль начального растяжения стали сердечника провода.

Модуль предельной характеристики сталеалюминиевого провода [3]

, (4.3)

где D_с = 185 ∙ 10³ Н / мм ² – модуль предельной характеристики стали сердечника провода.

Монтажный модуль определяется через модули начального растяжения и предельной характеристики сталеалюминиевого провода по формуле [3]

(4.4)

Так как оценка механической прочности и монтажных стрел провеса по доле реализации вытяжки провода в монтажном режиме осуществляется для анкерованного участка воздушной линии, то необходимо вычислить значение приведённого пролёта l_прив. Из опыта проектирования воздушных линий электропередачи известно, что значение приведённого пролёта l_прив составляет

(4.5)

По результатам раздела 2 установлено, что при выборе определяющего механическую прочность провода НСКУ следует ориентироваться на значение критического пролёта l_{кр 2} = 145,28 м. Так как l_{кр 2} < l_прив, то определяющим механическую прочность проводов в приведённом пролёте l_прив является НСКУ при наибольшей механической нагрузке: γ_нб, θ_г, [ σ ] _нб.

Диапазон значений температуры при монтаже провода θ_м находится в пределах от низшей θ _(–) до высшей θ ₍₊₎ температуры окружающей среды, а именно

Для расчёта зависимости напряжения в низшей точке провода от температуры при монтаже σ_м = f (θ_м) в приведённом пролёте, составим и решим уравнение состояния провода, в котором исходными являются условия, определяющие механическую прочность проводов: γ_нб, θ_г, [ σ ] _нб, а искомыми – монтажные условия: γ ₁, θ_м, σ_м

(4.6)

Найдём коэффициенты A_м, B_м неполного кубического уравнения состояния провода

(4.7)

(4.8)

Решение уравнения (4.6) находим с помощью метода Ньютона по формуле (2.5) для всех значений температур при монтаже θ_м, задаваемых из диапазона θ _(–) ≤ θ_м ≤ θ ₍₊₎.

Далее находим начальное приближение напряжения в низшей точке провода при монтаже σ_{м ,0} по эмпирическим формулам согласно [3]

- если A_м < 0, то

(4.9)

- если A_м > 0, то

(4.10)

Например, температура при монтаже равна θ_м = – 42 ^оС, тогда по формуле (4.7)

Так как коэффициент A_м < 0, то воспользуемся выражением (4.9) для нахождения σ_{м ,0}

Итерационный процесс методом Ньютона выполняем при достижении заданной точности расчёта ξ = 0,1 Н / мм ²

, ,

, ,

таким образом, на второй итерации i = 2 требуемая точность расчёта σ_м достигнута.

Дальнейший расчёт σ_м для других значений θ_м аналогичен, поэтому результаты сведём в Табл. 4.1. По данным Табл. 4.1 построим график зависимости σ_м = f (θ_м) (Рис. 4.1).

Табл. 4.1 – Результаты расчёта напряжения в низшей точке проводов в зависимости от температуры при монтаже

θм, ^оС	Aм, Н / мм ^2	σм ,0, Н / мм ^2	σм ,1, Н / мм ^2	σм ,2, Н / мм ^2
– 42	-55,575	60,47	62,02	61,98
– 37	-62,414	58,97	60,63	60,6
– 32	-69,254	57,57	59,32	59,28
– 27	-76,093	56,27	58,07	58,03
– 22	-82,932	55,05	56,89	56,85
– 17	-89,772	53,91	55,76	55,72
– 12	-96,611	52,83	54,69	54,65
– 7	-103,45	51,82	53,67	53,62
	-113,03	50,5	52,32	52,27
+ 3	-117,129	49,96	51,76	51,72
+ 8	-123,969	49,1	50,87	50,83
+ 13	-130,808	48,28	50,02	49,98
+ 18	-137,647	47,51	49,21	49,17
+ 23	-144,487	46,77	48,43	48,39
+ 28	-151,326	46,06	47,68	47,64
+ 33	-158,165	45,39	46,96	46,93

Рассчитаем стрелы провеса проводов f следующих длин характерных пролётов трассы воздушной линии: l_прив – приведённого пролёта, l_габ – габаритного пролёта, l _max – максимального пролёта.

Приближённое значение максимального пролёта l _max найдём из соотношения [3]

(4.11)

Рис. 4.1 – Зависимость напряжения в низшей точке провода от температуры при монтаже

Далее для характерных пролётов трассы воздушной линии рассчитаем стрелы провеса в них в зависимости от температуры при монтаже θ_м.

Стрела провеса приведённого пролёта l_прив в процессе монтажа равна [3]

(4.12)

Стрелу провеса в габаритном пролёте l_габ выразим через стрелу провеса в приведённом пролёте l_прив

(4.13)

Стрелу провеса в максимальном пролёте l _max также выразим через стрелу провеса в приведённом пролёте l_прив, получим

(4.14)

Так, например, при θ_м = – 42 ^оС, σ_м = 61,98 Н / мм ² получим

Расчёт при других значениях температуры при монтаже θ_м (Табл. 4.1) аналогичен, результаты сведём в монтажную таблицу (табл. 4.2).

Табл. 4.2 – Монтажная таблица значений стрел провеса проводов для характерных длин пролёта трассы воздушной линии в зависимости от температуры при монтаже

θм, ^оС	σм, Н / мм ^2	Значения стрел провеса проводов для характерной длины пролёта, м
lприв = 330 м	Lгаб = 366,65 м	l max = 458,31 м
– 42	61,98	8,02	9,89	15,46
– 37	60,6	8,2	10,12	15,81
– 32	59,28	8,38	10,34	16,16
– 27	58,03	8,56	10,57	16,51
– 22	56,85	8,74	10,79	16,86
– 17	55,72	8,92	11,01	17,2
– 12	54,65	9,09	11,22	17,53
– 7	53,62	9,26	11,44	17,87
	52,27	9,5	11,73	18,33
+ 3	51,72	9,6	11,86	18,53
+ 8	50,83	9,77	12,06	18,85
+ 13	49,98	9,94	12,27	19,17
+ 18	49,17	10,1	12,47	19,49
+ 23	48,39	10,26	12,67	19,8
+ 28	47,64	10,43	12,87	20,11
+ 33	46,93	10,58	13,07	20,42

Монтажные графики, построенные по данным Табл. 4.2, представлены на Рис. 4.2.

Рис. 4.2 – Монтажные графики зависимости стрел провеса в характерных пролётах трассы воздушной линии от температуре при монтаже

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 4

В результате выполнения раздела 4: определена доля реализации вытяжки ν провода марки АС 250/56 в процессе монтажа – ν ≈ 0,214; рассчитано значение монтажного модуля – C_м = 7,475 ∙ 10⁴ Н / мм ², соответствующего значению доли реализации вытяжки провода ν; выполнена оценка механического напряжения в низшей точке провода для приведённой длины пролёта l_прив трассы воздушной линии в зависимости от температуры при монтаже σ_м = f (θ_м) (Рис. 4.1); построены графики зависимости стрел провеса f_прив, f_габ, f _max для характерных длин пролёта трассы воздушной линии в зависимости от температуры при монтаже θ_м (Рис. 4.2).