Выбор типа и количества подвесных стеклянных тарельчатых изоляторов для комплектования натяжных гирлянд

Натяжные гирлянды подвесных изоляторов выбираются по электромеханическим нагрузкам в нормальном режиме работы проводов ВЛЭП, так как при обрыве провода, действующее на натяжную гирлянду тяжение уменьшается.

Расчёт выполняется аналогично, как и для поддерживающей гирлянды. Однако, в случае расщепленной фазы расчёт производится с учётом только одного провода, так как количество натяжных гирлянд равно количеству проводов в расщеплённой фазе.

Для НБ нагрузок на провода ВЛЭП электромеханическая нагрузка натяжных гирлянд определяется из условия [3]

(6.9)

Вес провода, воспринимаемый натяжной гирляндой подвесных изоляторов равен

(6.10)

Для СЭ условий электромеханическая нагрузка натяжных гирлянд определяется по условию [3]

, (6.11)

где k_{м. 3} = 6 – коэффициент надёжности по материалу при СЭ условиях для натяжных гирлянд подвесных изоляторов [4].

(6.12)

Для расчёта тяжения при СЭ условиях T_сэ необходимо найти напряжение в низшей точке провода, соответствующее СЭ условиям σ_сэ

(6.13)

Решим уравнение состояния провода, где в качестве исходных является НСКУ, определяющее механическую прочность проводов, то есть: γ_нб, θ_г, [ σ ] _нб, а искомыми – СЭ условия: γ ₁, θ_ср.г, σ_сэ

(6.14)

Запишем уравнение (5.14) в упрощённом виде

(6.15)

где

(6.16)

(6.17)

Значение напряжения нулевой итерации находим по выражению (4.9), так как A_сэ < 0

Решаем (5.15) с помощью метода Ньютона по итерационной формуле (2.5) при достижении заданной точности ξ = 0,1 Н / мм ²

,

,

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

Таким образом, определяющей механическую прочность натяжных гирлянд изоляторов является электромеханическая нагрузка R_{эл.мех. 4} ≥ 116650 Н. Поэтому для комплектования подвесных изоляторов на анкерных опорах выбираем стеклянные тарельчатые изоляторы типа ПС120Б (табл. 50.14 [2]) с допустимой электромеханической нагрузкой 120 кН.

При U _ном = 220 кВ, высоте расположения трассы ВЛЭП до 1000 м над уровнем моря и для I–II степени загрязнения атмосферы (СЗА) окружающей среды (обычные полевые загрязнения) принимаем количество подвесных изоляторов в натяжной гирлянде, равное n_из = 15 (табл. 50.14 [2]) плюс один изолятор по условию ответственности работы натяжной гирлянды, окончательно: n_из = 15 + 1 = 16, строительная длина натяжной гирлянды подвесных изоляторов с линейной арматурой (при n_из = 15) составляет λ = 2,31 м (табл. 50.14 [2]) и масса m_г.а = 67 кг.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 6

В результате выполнения раздела 6: рассчитаны электромеханические нагрузки на подвесные изоляторы ВЛЭП для комплектования поддерживающих гирлянд – R_{эл.мех. 1} ≥ 49993 Н (в нормальном режиме работы и в условиях НБ) и натяжных гирлянд – R_{эл.мех. 4} ≥ 116650 Н (в нормальном режиме работы и в условиях НБ); по условию допустимых разрушающих нагрузок R_эл.мех., используемому материалу, номинальному напряжению ВЛЭП U _ном = 220 кВ, I–II степени загрязнения атмосферы окружающей среды выбраны подвесные изоляторы типа ПС70Е (n_из = 15) для комплектования поддерживающих гирлянд и типа ПС120Б (n_из = 16) для комплектования натяжных гирлянд; ранее принятое ориентировочная длина гирлянды изоляторов λ = 2,3 м оказалось достаточно точным приближением, так как фактическая длина поддерживающей гирлянды подвесных изоляторов равна λ = 2,2 м, а натяжной – λ = 2,31 м.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Спроектирована одноцепная воздушная линия электропередачи (ВЛЭП) номинального напряжения 220 кВ, с проводами марки АС 400/51, имеющих облегченную конструкцию (m = 7,71), с грозозащитным тросом марки ТК-11, на стальных свободностоящих промежуточных опорах типа П220-2, с применением подвесных изоляторов типа ПС120Б (n_из = 15) для комплектования поддерживающей гирлянды промежуточных опор и типа ПС160Д (n_из = 14) для комплектования натяжной гирлянды анкерных опор трассы ВЛЭП.

Раздел 1. Выполнен расчёт удельных механических нагрузок от внешнего воздействия метеорологических факторов и сил тяжести на провода и грозозащитный трос. Установлено, что наибольшая механическая нагрузка на провода и трос соответствует образованию на их поверхности нормативной толщины стенки гололёда и ветровому давлению при гололёде: γ _{7 р} = 130,35 ∙ 10^–3 Н / мм ² для проводов и γ _{7 рт} = 733,85 ∙ 10^–3 Н / мм ² для грозозащитного троса.

Раздел 2. Построены зависимости среднеэксплуатационного напряжения в проводах от длины анкерного пролёта (Рис. 2.1). Показано, что диапазон значений длин анкерных пролётов разделяется на два участка по условию допустимого механического напряжения в проводе при среднеэксплуатационных условиях: при l < l_{кр 2} – определяющими механическую прочность провода являются климатические условия при низшей температуре; при l > l_{кр 2} – определяющими механическую прочность провода являются климатические условия при наибольшей механической нагрузке.

Раздел 3. Установлены климатические условия наибольшего провисания проводов – при нормативной толщине стенки гололёда, температуре гололёдообразования в отсутствие ветра, определено значение габаритного пролёта, равное l_габ = 299,27 м; получены выражения кривых для построения расстановочного шаблона, а именно: кривая наибольшего провисания провода в пролёте y ₁, габаритная кривая y ₂, земляная кривая y ₃ (Рис. 3.1).

Раздел 4. Определена доля реализации вытяжки ν провода марки АС 300/39 в процессе монтажа – ν ≈ 0,391, рассчитано значение монтажного модуля – C_м = 6,107 ∙ 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 ВЛЭП в зависимости от температуры при монтаже (Рис. 4.1), построены графики зависимости стрел провеса для характерных длин пролёта трассы воздушной линии в зависимости от температуры при монтаже (Рис. 4.2).

Раздел 5. Обеспечены требуемые углы защиты проводов ВЛЭП на промежуточной опоре типа П330-2 и в середине пролёта. При грозовых перенапряжениях рассчитана стрела провеса грозозащитного троса, равная f_{т.гп max} = 16,81 м и соответствующее ей механическое напряжение в низшей точке провеса троса σ_гп.т = 88,71 Н / мм ². Установлено, что для приведённого пролёта трассы ВЛЭП l_прив = 269,343 м НСКУ, определяющим механическую прочность грозозащитного троса, является наибольшая механическая нагрузка γ _{7 рт} (см. Рис. 5.1). Также в результате проверки показано, что поперечного сечения грозозащитного троса марки ТК-11 достаточно по условию механической прочности: σ_{т . нб} = 572,62 Н / мм ² < [ σ ] _{т . нб} = 600 Н / мм ².

Раздел 6. Рассчитаны электромеханические нагрузки на подвесные изоляторы ВЛЭП для комплектования поддерживающих гирлянд – R_{эл.мех. 1} ≥ 87048,95 Н (в нормальном режиме работы и в условиях НБ) и натяжных гирлянд – R_{эл.мех. 4} ≥ 106540,56 Н (в нормальном режиме работы и в условиях СЭ).

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.	ГОСТ 839-80. Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия.
2.	Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). 10-е издание, Электротехнический справочник в 4 томах. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии. Москва: МЭИ, 2004.
3.	Зарудский Г.К., Платонова И.А. Механический расчёт проводов, тросов и изоляторов воздушных линий электропередачи, Москва: МЭИ, 2013.
4.	Правила устройства электроустановок. 7-е издание: утверждено Министерством энергетики РФ, Москва: подготовлено ОАО "ВНИИЭ", 2003.
5.	Под ред. И.А. Баумштейна, С.А. Бажанова. 3-е издание, Справочник по электрическим установкам высокого напряжения, Москва: Энергоатомиздат, 1989.

 

 

[1] см. файл «Изоляторы для грозотроса.pdf» в папке «Учебная литература» Яндекс Диска