Проектирование линии электропередач
Характеристики провода, расчетной нагрузки для каждого режима. Расчет кривых провисания провода. Метод определения опоры линии электропередачи. Расчет ветровой нагрузки, действующей на опору. Подбор безопасных размеров поперечного сечения стержней фермы.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.01.2014 |
| Размер файла | 737,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Расчёт проводов ЛЭП на прочность
1.1 Постановка задачи и исходные данные
Для заданной линии ЛЭП необходимо определить нагрузки, действующие на провод для трёх расчётных режимов, напряжения в проводе, стрелу провеса, величину наибольшего провисания и её координаты, первоначальную длину провеса. Построить кривые провисания проводов.
При расчёте принято:
- длина пролёта l = 350 м;
- разность уровней точек подвеса h = 40 м;
- марка провода - АСУ-240;
- район по гололёду - IV;
- район по ветру - IV;
- температура, при которой подвешен провод Т0 = 0С;
- среднегодовая температура TIII = 0С;
- минимальная температура TI = - 40С;
- коэффициент скоростного напора k = 1.
1.2 Определение характеристик провода
Площадь сечения провода A = 297,3 мм2.
Расчётный диаметр провода d = 22.4 мм.
Расчётный вес провода qп = 1,111 даН/м.
Модуль упругости материала Е = 8900 даН/мм2.
Коэффициент температурного линейного расширения град -1.
1.3 Определение расчётной нагрузки для каждого режима
I режим - минимальной температуры (TI = - 40С; гололёд и ветер отсутствуют)
Интенсивность нагрузки от собственного веса для провода марки АС-240 по ГОСТ 839-59
даН/м
Удельная нагрузка
II режим - максимальной нагрузки (TII = - 5С; гололёд и ветер)
Толщина стенки гололёда b = 20 мм (IV район).
Скоростной напор ветра даН/м2 (IV район; при наличии гололёда скоростной напор принимается равным 25% от нормативного qн=65).
Удельный вес льда провода .
Интенсивность нагрузки от гололёда:
даН/м.
Интенсивность нагрузки от давления ветра:
даН/м
(Здесь с = 1,2 - аэродинамический коэффициент).
Суммарная интенсивность нагрузки:
даН/м.
Удельная нагрузка
III режим - среднегодовой температуры (TI = 0С; гололёд и ветер отсутствуют).
Как и для I режима:
даН/м; .
Вычисленные нагрузки и допускаемые напряжения для трёх режимов сведены в таблицу.
|
Расчётный режим |
Допускаемые напряжения, даН/мм2 (таблица 5П) |
Температура Т, С |
Интенсивность нагрузки, даН/м |
Удельная нагрузка, |
|
|
I II III |
11,5 13,0 7,75 |
- 40 - 5 0 |
1,111 2,475 1,111 |
0,00373 0,00833 0,00373 |
1.4 Вычисление длины критических пролётов
Длину критических пролётов вычисляем по формуле:
По этой формуле находим, принимая
Полученное соотношение критических величин пролётов ( ) соответствует случаю № 2, пролеты и в этом случае фиктивные, физического смысла не имеют и находятся на пересечении прямой III - III с продолжением кривых I - III и II - III (см. рис. 1) Для пролетов L расчет. < L 2 кр. исходным является режим I, а при L расчет. > L 2 крит. режим II, где L расчет. - длина пролета, по которому ведется расчет (задана по условию).
Рисунок 1
1.5 Расчёт кривых провисания провода
Режим II
Горизонтальное натяжение нити:
даН.
Величина наибольшего провисания:
Абсцисса, определяющая положение низшей точки:
Из решения видно, что низшая точка кривой провисания лежит за пределами пролёта.
Стрела провисания
м
Конечная длина провода
Первоначальная длина провода
По выполненным расчётам строим кривую провисания провода (рис. 2).
Рис.2
Режим I
Для режима I используем уравнение состояния провода
где индекс m означает исходный режим, индекс n - исследуемый режим.
В нашем случае имеем:
или
После упрощения получим:
откуда даН/мм2.
Дальнейший расчёт проводим аналогично расчёту режима II:
даН;
;
;
;
По полученным данным строим кривую провисания провода аналогично режиму I (см. рисунок 3).
Рис.3
Режим III
Для режима III имеем:
или
После упрощения получим:
откуда даН/мм2.
даН;
;
;
;
По полученным данным строим кривую провисания провода аналогично режиму III (см. рисунок 4).
Рис. 3
2. Расчет опоры линии электропередачи
2.1 Постановка задачи и исходные данные
Для расчетной схемы опоры линии электропередачи(Рис1.) необходимо:
- определить интенсивность давления на ферму ветровой нагрузки;
- определить усилия в элементах плоской фермы;
- подобрать из условия устойчивости безопасные размеры поперечного сечения отдельно для раскосов и поясов решетки в виде равнобокого уголка.
Рис. 4
При расчете принять:
- допускаемые напряжения при растяжении и сжатии для прокатных профилей
[у] = 2100 дан/см2 (210МПа)
- Сосредоточенный момент m=4000 дан/ м (0,04МН/м),
- сосредоточенную силу р=1000
- параметр a=2м
2.2 Расчет ветровой нагрузки, действующей на опору
где - расчетный скоростной напор ветра; =16,25 дан/м2, зависит от климатического района; n=1,3 - коэффициент перегрузки для высотных сооружений;
k= 1 - поправочный коэффициент изменения скоростного напора, зависящий от высоты и типа местности, = 16,25*1.3*1 = 21,125 дан/м; =1,5 - коэффициент увеличения скоростного напора, учитывающий его динамичность и пульсацию. - аэродинамический коэффициент для плоской фермы; m=0,3 - коэффициент увеличения давления ветра на подветренную грань, зависящий от типа решетки, = 1.4*(1+0.3)=1.82; = 1,1 - 1,2 - поправочный коэффициент при действии ветра на ребро, = 1, если ветер действует перпендикулярно грани, - расчетная площадь проекции конструкции или ее части по наружному обмеру на плоскость, перпендикулярна направлению ветра; S - площадь проекции конструкции или ее части по наружному обмеру на плоскость, перпендикулярную направлению ветра; S - площадь проекции конструкции или ее части по наружному обмеру на плоскость, перпендикулярную направлению ветра;
S = , где г=3,58° = 8м.
При этих значениях получим:
S == 31,96 м2
Вычисляем давление ветра на опору:
или
W = 21,125*1.5*1.82*1.1*0.5*31.96 = 1013,75 дан,
84,48 дан/ м
Принимаем интенсивность ветровой нагрузки:
qw = 85 дан/ м
2.3 Определение усилий в стержнях фермы
Определение узловой нагрузки
Рис. 5
Интенсивность ветровой нагрузки разносим по узлам фермы. Усилие, приходящееся на одну панель определяем по формуле:
, тогда
= 52*1 = 85 дан; = 170 дан
170 дан; 85 дан
Вычисление реакций в опорах
Из условия равновесия: еx=0; p1+p2+p3+p4+p5+p6+p7+2P-HB=0
емомА=0; -m - p2*2 - p3*4 - p4*6 - p5*8 - p6*10 - (p7+2p)*12 + RВ*3 = 0
Находим: HА=3020 дан; RА = RВ = 11373,333 дан
Рис. 6
Подсчет геометрических параметров опоры
Находим необходимые для дальнейших расчетов величины. Для рассматриваемого примера:
tgг= 0.062; г=3.58°
Из подобия треугольников АОВ и А7ОВ12 имеем:
, откуда x=16 м.
Согласно рис. 6
м.
C12B12=b12=1 м.
C13B13=b13=*1.125=1.125 м.
C14B14=b14=1*=1.25 м.
C15B15=b15=1*=1.375 м.
C16B16=b16=1.5 м.
C17B17=b17=1.5 м.
tgб16=(b17+b16)/2=1.5
tgб15=(b16+b15)/2=1.438
tgб14=(b15+b14)/2=1.313
tgб13=(b14+b13)/2=1.188
tgб12=(b13+b12)/2=1.063
б17= б16= 56.31 ? б8 = 93.498 ?
б4 = б15 = 55.185 ? б9 = 99.822 ?
б5 = б14 = 52.707 ? б10=105.414 ?
б6 = б13 = 49.911 ? б11=110.37 ?
б7 = б12 = 46.749 ? б2 = б1 =33.69 ?
Вычисление усилий в стержнях фермы.
Для определения усилий в стержнях используем метод сечений и способов вырезания узлов.
Сечение 1-1
Умом8=0
-m-(2P+P7)a+2U12-13h8-13=0
h8-13=1.125cosг=1.123 м.
U12-13=(m+(2P+P7)a)/2 h8-13=3637,578
U12-13= U 7-6 дан (сжатие)
Умом0=0
-m+(2P+P7)x+P6(x+a)-2D8-12h8-12=0
h8-12=(x+a)sinб8/2=13.11м.
D8-12=(-m+(2P+P7)x+ P6(x+a))/ 2h8-12=1236,46
D8-12=D7-8 дан (растяжение)
УX12=0
С7-12- D8-12 cos(90- б12)- U12-13sinг=0
С7-12= D8-12 cos(90- б12)+ U12-13sinг=1127,725дан (сжатие)
Сечение 2-2
Умом8=0
-m-(2P+P7)2a-P6a+2U13-14h9-14=0
h9-14=1.25cosг=1.248 м.
U13-14=(m+(2P+P7)a+ P6a)/2 h9-14
U13-14= 5080.128 дан (сжатие)
U13-14= U6-5
Умом0=0
-m+(2P+P7)x+P6(x+a)+P5(x+2a)-2D13-9h9-13=0
h9-13= (x+2a) sinб9/2=15.301 м.
D13-9=-m-(2P+P7)x+P6(x+a)+ P5(x+2a)
D13-9=1170.512 дан (растяжение)
D13-9= D6-9
УX13=0
С8-13+U12-13sinг-U13-14sinг-D13-9cos(90- б13)=0
С8-13=-U12-13sinг+U13-14sinг+D13-9cos(90- б13)
С8-13=985,567дан (сжатие)
УX6=0
+ P6 +С8-6 +U7-6 sinг -U9-6sinб6-U6-5 sinг=0
С8-6=- P6 -U7-6 sinг +U9-6sinб6-U6-5 sinг
С8-6=808,963 дан (растяжение)
Сечение 3-3
Умом10=0
-m-(2P+P7)3a-P62a-P5a+2U14-15h14-15=0
h14-15=1.375 cosг=1.372 м.
U14-15=(m+(2P+P7)3a+P62a+P53a)/2 h14-15
U14-15= 6388,484 дан (сжатие)
U14-15= U5-4
Умом0=0
-m+(2P+P7)x+P6(x+a)+P5(x+2a) +P4(x+3a)-
-2D14-10h10-14=0
h10-14=(x+3a) sin(б10/2)=17.502 м.
D14-10=(-m+(2P+P7)x+P6(x+a)+P5(x+2a) +
+P4(x+3a))/ h10-14
D14-10=2260.313 дан (растяжение)
D14-10= D5-10
УX14=0
C9-14+ U13-14 sinг-U14-15sinг D14-10 sinб14=0
C9-14= -U13-14sinг+U14-15sinг+D14-10 sinб14
C9-14=1878.644 дан (сжатие)
УX5=0
C5-9+ P5 +U5-6sinг-U5-4sinг- D5-10 sinг5=0
C5-9= -P5 - U5-6sinг + U5-4sinг + D5-10 sinг5
C5-9=1709.88 дан (растяжение)
Сечение 4-4
Умом11=0
-m-(2P+P7)4a-P63a-P52a- P4a +2U15-16h11-16=0
h11-16=1.5 cosг1.497 м.
U15-16= (m+(2P+P7)4a+P63a+P52a+P4a)/2 h11-16
U15-16=7588.51дан (сжатие)
U15-16= U4-3
Умом0=0
-m+(2P+P7)x+P6(x+a)+P5(x+2a) +P4(x+3a)+
+P3(x+4a)-2D11-15h11-15=0
h11-15 =(x+4a) sin(б11/2)=19.704 м.
D11-15=(-m+(2P+P7)x+P6(x+a)+P5(x+2a) +
+P4(x+3a)+P3(x+4a))/2 h11-15
D11-15= 1208.79 дан (растяжение)
D11-15= D11-4
УX15=0
C10-15+ U14-15 sinг- U15-16 sinг- D11-15 sinб15=0
C10-15 =1067.346 дан (сжатие)
УX4=0
C4-10+P4+U4-5sinг-U4-3sinг- D4-11 sinб4
C4-10=897.346 дан (растяжение)
Сечение 5-5
Умом16=0
-m-(2P+P7)4a-P63a-P52a- P4a +U2-31.5a=0
U2-3=7573.333дан (растяжение)
Умом17=0
-m-(2P+P7)5a-P64a-P53a- P42a -P3a +
+D2-16 h2-17+ U2-31.5a
h2-17=1,5asinб2=1.664м.
D2-16=3323.317 дан (растяжение)
Умом2=0
-m-(2P+P7)5a-P64a-P53a- P42a -P3a +U16-171.5a
U16-17=9416.666 дан (сжатие)
УX16=0
C11-16+ U15-16 sinг- D2-16 sinб16
C11-16=2291.342 дан (сжатие)
УX3=0
-C3-11+ P3+ U3-4 sinг
C3-11=643.826 дан (сжатие)
Сечение 6-6
Умом17=0
-m-(2P+P7)5a-P64a-P53a- P42a -P3a +U2-1 1.5a
U2-1=9416.666 дан (растяжение)
Умом18=0
-m-(2P+P7)6a-P65a-P54a- P43a -P32a -P2a +
+U2-1 1.5a+ D1-17 h1-18
h1-18=1,5asinб2=1.664м.
D1-17=3527.645 дан (растяжение)
Умом1=0
-m-(2P+P7)6a-P65a-P54a- P43a -P32a -P2a +
+U18-17 1.5a
U18-17=11373.333 дан (сжатие)
УX2=0
-C2-17+ P2+ D2-16 cosб2
C2-17=2935.169 дан (сжатие)
УX1=0
-C1-18+ P1+ D1-17 cosб2
C1-18=3020,169 (сжатие)
Проверочный узел 1
УY1=0
-RA+U2-1+D1-17 sinб2=0
RA=11373.448 дан
Ошибка с ранее найденными значениями
усилий:
%=0.001%
провод электропередача опора
2.4 Подбор безопасных размеров поперечного сечения стержней фермы
Наибольшее усилие в поясе: U17-18 = 11373,333дан (сжатие).
Безопасные размеры поперечного сечения равнобокого уголка находим из условия прочности при сжатии:
Из условия устойчивости имеем:
Поскольку коэффициент j изменяется от 0 до 1, то в первом приближении принимаем
j1=0,5, тогда:
см2
Согласно ГОСТ 8509--93 по сортаменту выбираем равнобокий уголок 80x80x7,для которого A= 10,8 см2 и imin=2,45 см. Вычисляем гибкость стержня, считая элементы пояса шарнирно закрепленными по концам:
По справочной литературе для гибкости l=81,633 используя линейную интерполяцию, находим:
Проверяем напряжение в стержне:
дан/см2< [s]
Проверка показывает, что стержень работает с неполной загрузкой.
Перейдем ко второму приближению, приняв
из условия устойчивости:
см2
Согласно ГОСТ 8509--93 по сортаменту выбираем равнобокий уголок 75x75x7,для которого A= 10,1 см2 и imin=2,29 см. Вычисляем гибкость стержня, считая элементы пояса шарнирно закрепленными по концам:
По справочной литературе для гибкости l=87,336, используя линейную интерполяцию, находим:
Проверяем напряжение в стержне:
дан/см2< [s]
Окончательно принимаем для стержней панелей равнобокий уголок с размерами 75x75x7,для которого A= 10,1 см2 и imin=2,29см.
Максимальное усилие в раскосах на растяжение D1-17=3527,645дан.
Безопасные размеры поперечного сечения равнобокого уголка находим из условия прочности:
см2
Из условия устойчивости имеем:
Поскольку коэффициент j изменяется от 0 до 1, то в первом приближении принимаем j1=0,5, тогда:
см2
Согласно ГОСТ 8509--93 по сортаменту выбираем равнобокий уголок 50x50x4,для которого A= 3,89 см2 и imin=1,54см. Вычисляем гибкость стержня, считая элементы пояса шарнирно закрепленными по концам:
Видно, что гибкость стержня l=234,156 много больше допускаемого значения гибкости
[l]=180. В связи с этим произведем выбор равнобокого уголка из допускаемой гибкости. В этом случае коэффициент снижения основного допускаемого напряжения имеет значение
j=0,23, тогда: A=см2
Согласно ГОСТ 8509--93 по сортаменту выбираем равнобокий уголок 75x75x5,для которого A= 7,39 см2 и imin=2,31см. Вычисляем гибкость стержня, считая элементы пояса шарнирно закрепленными по концам:
Проверяем напряжение на раскосе: дан/см2 что меньше[s]=2100дан/см2.
Окончательно принимаем для сжатых раскосов равнобокий уголок с размерами 75x75x5.
Максимальное усилие в раскосах на сжатие U = 3020,169дан.
Безопасные размеры поперечного сечения равнобокого уголка находим из условия прочности
см2
Из условия устойчивости имеем:
Поскольку коэффициент j изменяется от 0 до 1, то в первом приближении принимаем j1=0,5, тогда:
см2
Согласно ГОСТ 8509--93 по сортаменту выбираем равнобокий уголок 50x50x4,для которого A= 3,89 см2 и imin=1,54см. Вычисляем гибкость стержня, считая элементы пояса шарнирно закрепленными по концам:
Видно, что гибкость стержня l=194 много больше допускаемого значения гибкости
[l]=180. В связи с этим произведем выбор равнобокого уголка из допускаемой гибкости. В этом случае коэффициент снижения основного допускаемого напряжения имеет значение
j=0,23, тогда: A=см2
Согласно ГОСТ 8509--93 по сортаменту выбираем равнобокий уголок 70x70x5,для которого A= 6,86 см2 и imin=2,16см. Вычисляем гибкость стержня, считая элементы пояса шарнирно закрепленными по концам:
Проверяем напряжение на раскосе: дан/см2 что меньше[s]=2100дан/см2.
Окончательно принимаем для сжатых раскосов равнобокий уголок с размерами 70x70x5.
Список литературы
А.В. Дарков, Г.С. Шпиро. «Сопротивление материалов». МОСКВА "ВЫСШАЯ ШКОЛА".,1989 г., 624 стр. с илл.
Прикладная механика: Методические указания и задания по курсовому проекту для студентов - заочников специальности 0303 «Электроснабжение промышленных предприятий, городов и с/х» - Горький: ГПИ им А.А. Жданова, 1989, с.48, рис. 19, библ.9.
Прикладная механика: Программа и задания для расчетно - графических работ и курсовых проектов. Горький: изд. ГПИ им. А.А. Жданова. 1982-43с. Рис. Библ.20 назв.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Проект линии электропередачи, расчет для неё опоры при заданном ветровом районе по гололёду. Расчёт проводов линии электропередач на прочность. Расчёт ветровой нагрузки, действующей на опору. Подбор безопасных размеров поперечного сечения стержней фермы.
курсовая работа [890,8 K], добавлен 27.07.2010Расчет воздушной линии электропередачи, обеспечение условия прочности провода. Внешние нагрузки на провод. Понятие о критическом пролете, подвеска провода. Опоры воздушных линий электропередачи. Фермы как опоры для высоковольтных линий электропередачи.
дипломная работа [481,8 K], добавлен 27.07.2010Расчет воздушной линии электропередачи. Определение конструктивных и физико-механических характеристик элементов ВЛ. Расчет и выбор марки опоры, ее технические характеристики. Расчёт провода, напряжений, изоляции, грозозащитного троса, стрел провесов.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.03.2015Расчет сечения провода по экономической плотности тока. Механический расчет проводов и тросов воздушных линий электропередачи. Выбор подвесных изоляторов. Проверка линии электропередачи на соответствие требованиям правил устройства электроустановок.
курсовая работа [875,3 K], добавлен 16.09.2017Физико-механические характеристики провода и троса. Выбор унифицированной опоры. Расчет нагрузок на провода и трос. Расчет напряжения в проводе и стрел провеса. Выбор изоляторов и линейной арматуры. Расстановка монтажных стрел и опор по профилю трассы.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 23.12.2011Расчёт механики проводов воздушной линии электропередач, исходного режима работы провода. Подбор изоляторов и длины подвесной гирлянды. Проектирование механического привода. Расчет конической передачи. Определение усилий, действующих в зацеплении.
дипломная работа [836,1 K], добавлен 20.05.2011Состав воздушных линий электропередач: провода, траверсы, изоляторы, арматура, опоры, разрядники, заземление, волоконно-оптические линии. Классификация линий электропередач по роду тока, назначению и напряжению. Расположение проводов на воздушной линии.
презентация [188,3 K], добавлен 02.09.2013Схема размещения проводов на опоре. Расчет механических нагрузок на провода и тросы, критических пролётов. Выбор изоляции, арматуры и средств защиты от вибрации. Расчетные нагрузки на промежуточные и анкерные опоры в нормальном и аварийном режимах.
курсовая работа [8,6 M], добавлен 13.06.2014График нагрузки по продолжительности. Определение активного сопротивления линии передачи напряжением 35 кВ для провода АС-50. Нахождение потерь реактивной мощности. Расчет линии передач. Экономическая плотность тока и сечения для левой и правой сети.
контрольная работа [83,9 K], добавлен 16.01.2011Составление схемы замещения электропередачи и определение ее параметров. Определение волнового сопротивления. Определение радиуса расщепления фазы. Отыскание границ области по ограничениям на радиус провода. Расчеты режима работы электропередачи.
курсовая работа [5,1 M], добавлен 31.08.2011
