Сторінка 18 з 37
Розрахунок грозозахисного троса виробляється з умови дотримання відстаней між проводами і тросом в середині прольоту, необхідних [13] з міркувань грозозахисту. Найменші відстані по вертикалі між тросом і проводом в середині прольоту при температурі + 15 ° С і без вітру наведені в [13, стр. 341, табл. 2.5.19].
Згідно зі схемою розташування троса і проводу на опори, показаної на рис. 2.41, стріла провисання троса f т при температурі + 15 ° С і відсутності вітру може бути визначена за формулою:
fT = f п + h т - Zт,
де f п - стріла провисання проводу в середині прольоту, м;
h т - відстань по вертикалі між тросом і проводом, м;
Z т - потрібне [13] відстань між тросом і проводом в середині прольоту, вказане в [13, стр. 341, табл. 2.5.19], м.
Мал. 2.41. Схема підвісу проводу та грозозахисного троса на опорі Якщо висота точок підвісу дроти однакова, то:
- для опор анкерного типу відстань hт дорівнює різниці відміток тросостойки і траверси, яку можна визначити, використовуючи креслення опори. Довжину гірлянди ізоляторів можна не враховувати, так як на анкерних опорах використовуються натяжні гірлянди;
- на опорах проміжного типу трос та провід підвішені на підтримуючих гірляндах, тому для визначення відстані hт необхідно до різниці відміток тросостойки і траверси додати довжину гірлянди ізоляторів дроти і відняти довжину гірлянди ізоляторів троса.
Якщо висота точок підвісу проводу на двох розглянутих опорах різна, то в формулу (2.63) для знаходження стріли провисання троса підставляють значення h т, знайдене за формулою:
(2.64)
де hт і hт - відстані між відмітками підвісу троса і проводу на кожній з розглянутих опор.
Напруга в грозозахисному тросі в початковому стані визначається за формулою:
(2.65)
Отримане значення підставляють в рівняння (2.40) і визначають напруги в тросі у всіх необхідних режимах.
Як правило, в якості грозозахисних тросів використовують сталеві канати. В умовах найнижчої температури або найбільшого навантаження при нормальних лінійних прольотах напруга в тросі не повинно перевищувати допустимого [13] і дорівнює 60 даН / мм. Якщо в результаті розрахунку напруга в тросі в будь-якому режимі перевершує допустиму величину, то слід або збільшити поперечний переріз троса, або збільшити висоту тросостойки [3, 11, 13].
Положення троса на опорі за умовами грозозахисту визначається величиною кута захисту проводів тросом - # 945 ;. Лінії зі змішаним способом підвісу проводів захищаються одним тросом, а лінії з горизонтальним підвісом проводів - двома, як показано на рис. 2.42, а, б.
Повітряні лінії 220 - 330 кВ зі змішаним розташуванням проводів на опорах висотою 35 - 45 м захищаються двома тросами на підходах до підстанцій, а в районах з сильною грозовий діяльністю по всій довжині лінії.
Мал. 2.42. Розташування тросів на опорах
При одному грозозахисному тросі захисний кут проводів # 945; повинен бути не більше 30 °, а при двох тросах - не більше 20 ° [13].
приклад 2.10
Користуючись даними і результатами розрахунків попередніх прикладів, для сталевого троса марки ТК-11 з номінальним перетином 70 мм 2 визначити захисні кути для проводів на проміжній опорі і їх відповідність вимогам [13] щодо захисту повітряних ліній від атмосферних перенапруг. Розрахувати натяг троса, необхідне для усунення проривів грозових розрядів до проводів і можливих перекриттів з троса на дроти при розрядах в трос в середині прольоту, а також перевірити трос на механічну міцність.
пояснення
Уніфікована проміжна металева свободностоящая двухцепна опора типу П220-2, задана до застосування, має висоту тросостойки Hтс, рівну 5,5 м (рис. 2.43).
Грозозахисні троси кріпляться на тросостойки опор за допомогою одиночних ізоляторів, шунтуватися іскровими проміжками з метою виключення додаткових втрат активної потужності від протікання в них індукованих струмів і здійснення плавлення ожеледі. Висота ізолятора, затиску і вузла кріплення троса # 955; т = 0,44 м.
Мал. 2.43. Проміжна металева свободностоящая двухцепна опора типу П220-2
Висота гірлянди ізоляторів на проміжній опорі # 955; π = 1,54 м (приклад 2.6).
З [6, стор. 59, табл. 1.57] випишемо технічні дані троса марки ТК-11 (табл. 2.9).
Технічні дані троса ТК-11
Таблиця 2.9
Максимальний нормативний швидкісний тиск вітру в IV вітровому районі 65 даН / м, нормативна товщина стінки ожеледі понад 22 мм (для вирішення прийнято 22 мм) (приклад 2.1).
Значення температурного коефіцієнта лінійного розширення троса # 945; т = 12 х 10 1 / ° С; модуль пружності троса Ет = 20-10 даН / мм (приклад 2.4).
Характерні значення температур складають (приклади 2.4 і 2.5):
- середньорічна # 920; = - 2 ° С;
- ожеледі # 920; # 967; = - 5 ° С;
- абсолютна найнижча # 920; -_ = - 55 ° С;
- абсолютна найвища # 920; + _ = 20 ° С.
Слід зауважити, що розрахунок троса проводиться при температурі атмосферних перенапруг # 920; _ = 15 ° С (параграф 2.8).
Допустимі напруги для троса нормуються [13]: # 963; т-= 60 даН / мм в стані дроти, коли діє найбільша механічне навантаження або найнижча температура повітря; # 963; ТЕ = 42 даН / мм2 в стані дроти, коли діє середньорічна температура повітря (Среднеексплуатаціонний умови роботи троса).
Габаритний проліт для проектованої повітряної лінії становить l габ = 268 м.
Стріла провисання проводу при Среднеексплуатаціонний умовах роботи повітряної лінії f п = 3,6 м (приклад 2.5).
Рішення
Згідно [13] захисний кут # 945; повинен бути не більше 30 °. Використовуючи рис. 2.42 і 2.43, перевіримо, чи виконуються вимоги [13] для проектованої повітряної лінії.
Знаходимо захисний кут проводів верхньої траверси на опорі:
де Dв - половина довжини верхньої траверси опори, м.
Знаходимо захисний кут проводів середньої фази:
де D c - половина довжини середньої траверси опори, м;
H св - висота опори між середньою і верхньою траверсами, м. Вимоги [13] виконуються.
Визначимо навантаження, що діють на трос в заданих кліматичних умовах. Скористаємося примітками, якими користувалися при розрахунку навантажень на провід (приклад 2.1).
1. Постійно діюча навантаження від власної маси троса:
Відстань по вертикалі між тросом і проводом в середині прольоту повинно бути не менше нормованого [13, стр. 341, табл. 2.5.19], але дана таблиця не містить відстаней для проміжних значень прольотів. Тому для довжин прольотів, які перевищують 1000 м, відстань між проводом і тросом розраховується для максимального значення прольоту lmax = 1,251 габ = 1,25 · 268 = 335 м за емпіричною формулою:
Z т = 4 + 0,015 (lmax - 200) = 4 + 0,015 (335 - 200) = 6,025 м, тоді стріла провисання троса може бути знайдена як:
f та - f п + # 955; п + Hтс - # 955; т - Zт - 3,6 +1,54 + 5,5 - 0,44 - 6,025 - 4,175 м.
За умовою виключення прориву тросової захисту грозовими розрядами рекомендується забезпечувати різницю між стрілами провисання проводу і троса 1,5 м.
Зробимо перевірку:
f п - f та - 3,6 - 4,175 - -0,575 м - умова не виконується, тому збільшимо відстань Z т на 2,2 м, тоді
Z т - 8,225 м,
а f та - f п + # 955; п + Hтс - # 955; т - Zт - 3,6 +1,54 + 5,5 - 0,44 - 8,225 -1,975 м;
f п - f та - 3,6 -1,975 -1,625 м - умова виконується.
При цьому захисний кут троса в середині прольоту при невідхиленому вітром положеннях троса і верхнього проводу становить:
тобто виявляється меншим, ніж на опорі, що і потрібно для ефективного захисту проводів в прольоті.
Обчислимо напруга в тросі, що забезпечує отримання f та -1,975 м, в умовах атмосферних перенапруг, оперуючи довжиною наведеного прольоту через можливість зміщення точок кріплення тросів, що мають ізольовану підвіску.
З досвіду проектування відомо, що довжина наведеного прольоту в середньому становить lпрв - 0,9 · lгаб - 0,9 · 268 - 241,2 м,
Визначальним режимом за кліматичними умовами був обраний режим найбільших навантажень # 947; нб (приклад 2.4).
Перевіримо трос на механічну міцність при роботі в обраному режимі. Для цього складемо і вирішимо рівняння стану для троса, де в якості вихідних умов будуть умови атмосферних перенапруг (# 920 ;, # 963; та, # 947; 6 т), а в якості шуканих умов - умови найбільшого навантаження на трос (# 920; # 961 ;, # 947; 7т):
В якості першого наближення приймемо напруга, що допускається для троса # 963; ТНБ = 60 даН / мм. Рівняння вирішимо методом Ньютона. Результати розрахунків представлені в табл. 2.10.
Таблиця 2.10
Результати розрахунків напружень в грозозахисному тросі за умови виникнення найбільшої механічного навантаження, даН / мм
Остаточний результат показує, що напруга в тросі перевищує допустиме значення на 18,9% внаслідок великої ожеледного навантаження, тому необхідно замінити трос ТК-11 на трос більшого перетину, наприклад, ТК-14 [6, стор. 59, табл. 1.57] і повторити розрахунок.
В результаті повторного розрахунку напруга в тросі при найбільшій ожеледного навантаженні вийшло рівним 58,6 даН / мм. Отже, механічна міцність троса марки ТК-14 забезпечена.