Механический расчет проводов питающих линий

И распределительной сети

Провода воздушных линий электропередач испытывают различные постоянно действующие механические нагрузки, связанные с собственным весом провода, снеговыми и гололедными отложениями, ветровыми и др. Целью механического расчета является определение максимальных механических нагрузок и напряжений в проводах, которые могут возникать при выбранном пролете в заданных условиях, а так же максимальной стрелы провеса провода в пролете.

 

Механический расчет проведем для одного провода ВЛ-10 кВ – АС-50/8 и для провода ВЛ-35 кВ – АС-120/19.

 

Для проведения расчета выписываем механические характеристики проводов по ГОСТ 839-80.

 

Таблица 11 – Механические характеристики проводов

Тип, марка провода	АС-50	АС-120
Диаметр провода d, мм	9,6	15,2
Расчетная площадь сечения провода Fрасч., мм^2	56,24	136,8
Масса 1 км провода Go, кг/км	194	471
Допустимое напряжение разрыва провода σдоп, МПа	128,1	120,7
Температурный коэффициент удлинения α l/(К*1000000)	19,2*10^-6	19,3*10^-6
Модуль упругости Е*10^3, МПа	82,5	81,82

 

Проведем механический расчет для провода АС-50/8 в следующем порядке.

 

Нагрузка от собственной массы провода по формуле:

 

                                                                     (32)[3]

 

где g=9,81 м/с² ускорение свободного падения;

      G₀ – масса 1 м провода, кг

F_расч – расчетное (действительное) сечение всего провода, мм²

 

 

Удельная нагрузка от массы гололеда на проводах:

 

                                                   (33)[3]

где  b – толщина стенки гололеда, 20 мм

 

 

Суммарная нагрузка от массы провода и гололеда:

 

                            (34)[3]

 

Нагрузка от давления ветра на провод без гололеда по формуле:

 

                                                               (35)[3]

 

где  α – коэффициент учитывающий неравномерность скорости ветра, при Q=300 Па составляет 1, при Q=400 Па составляет 0,85, при Q=500 Па составляет 0,75;

       с_х – коэффициент аэродинамического сопротивления провода: 1,1 для проводов диаметром 20 мм и более; 1,2 – для проводов диаметром до 20 мм;

      Q – напор ветра, 650 Н/м²

d – диаметр провода, мм

 

Провод с гололедом:

 

 

Результирующие нагрузки:

Продолжаем расчет:

 

                   (36)[3]

                      (37)[3]

 

Рассчитаем длину критического пролета:

 

 

Принимаем длину пролета в линии 10 кВ – L_пр= 60 м.

 

Так как принятый пролет больше критического пролета, то напряжение в проводе, равное принятому σ_доп, будет наблюдаться при температуре -5⁰С и гололеде с ветром, а не при температуре -40⁰С. При всех других условиях напряжение в проводе АС-50/8 для рассматриваемых условий будет получаться меньше допустимого.

 

Определим стрелу провеса провода в пролете по формуле:

 

                                                                           (38)[3]

 

где L – принятая длина пролета, м;

       γ_х – удельная нагрузка расчетного режима, МПа;

       σ₀ – напряжение разрыва провода в расчетном режиме, МПа

За расчетный режим принимаем два случая:

1. Наличие гололеда на проводах.

2. Максимальная температура +40ºС

Напряжение при температуре -5ºС найдем из уравнения состояния провода в пролете по формуле 8.19 [5]

 

 

 

 

 

Решая методом подбора получим =75 (МПА)

 

 

При максимальной температуре +40ºС получим

 

 

 

     = 8 (МПА)

(м)

 

Стрела провеса в допустимых пределах.

Расчет для провода АС-120 проводим аналогично, результаты расчета сведем в таблицу 12.

Таблица 12 – Механический расчет проводов

Тип, марка провода	АС-50/8	АС-120/19
1	2	3
Нагрузка от собственной массы провода γ1, Н/м^3	3,38·10^4	3,38·10^4
Толщина стенки гололеда в, мм	20	20
Удельная нагрузка от гололеда на проводах γ2, Н/м^3	29,22·10^4	14,29·10^4
Напор ветра Q, Н/м^3	650	650
Нагрузка от давления ветра на провод без гололеда γ4, Н/м^3	9,99·10^4	6,5·10^4
Нагрузка от давления ветра на провод с гололедом γ5, Н/м^3	51,6·10^4	23,6·10^4
Результирующая нагрузка γ6, Н/м^3	10,55·10^4	7,33·10^4
Результирующая нагрузка γ7, Н/м^3	61,04·10^4	29,48·10^4
Длина критического пролета Lкр, м	27	52
Принятая длина пролета Lпр, м	60	100
Напряжение разрыва провода при наличии гололеда на проводах σ-5, МПа	75	82
Стрела провеса при наличии гололеда на проводах f-5, м	1,96	2,7
Напряжение разрыва провода при максимальной температуре σ-40, МПа	8	15
Стрела провеса при максимальной температуре f+40, м	1,9	2,8