Выбрать тип и количество подвесных стеклянных тарельчатых изоляторов для крепления проводов к промежуточным и анкерным опорам.

В соответствии с требованиями [2]:

1) механический расчет изоляторов и арматуры производится по методу разрушающих нагрузок;

2) изоляторы и арматура выбираются по нагрузкам в нормальном и аварийном режимах работы воздушных линий;

3) согласно методу разрушающих нагрузок расчетные усилия в изоляторе не должны превышать отношение значения электромеханической разрушающей нагрузки к коэффициенту надежности по материалу:

где наибольшая расчетная нагрузка, действующая на изолятор;

электромеханическая разрушающая нагрузка, нормируемая ГОСТом или ТУ;

коэффициент надежности по материалу, нормируемый в [2].

коэффициент, учитывающий условия работы, который согласно [2] следует принимать 1,4 при и .

 

7.1. Выбор типа и количества подвесных стеклянных изоляторов для комплектования поддерживающей гирлянды.

Нормальный режим.

В нормальном режиме работы поддерживающая гирлянда изоляторов воспринимает нагрузку от веса проводов и собственного веса гирлянды с арматурой.

Вес гирлянды изоляторов с арматурой для ВЛ напряжением 220 кВ ориентировочно принимается:

а) Расчетное выражение для выбора типа изоляторов поддерживающей гирлянды по условию наибольшей нагрузки:

где количество проводов в фазе;

коэффициент надежности по материалу в нормальном режиме при наибольшей механической нагрузке [2].

Поскольку и то коэффициент условий работы (здесь и далее) .

Таким образом:

б) Расчетное выражение для выбора типа изоляторов поддерживающей гирлянды по среднеэксплуатационным условиям:

где коэффициент надежности по материалу для поддерживающих гирлянд изоляторов в нормальном режиме при среднеэксплуатационных условиях работы [2].

Аварийный режим.

В аварийном режиме при обрыве провода поддерживающая гирлянда кроме нагрузки от веса проводов и собственного веса гирлянды с арматурой воспринимает также неуравновешенное редуцированное тяжение, направленное горизонтально.

Обрыв провода рассматривается при среднеэксплуатационных условиях работы, поскольку эти условия наиболее вероятны.

Вес проводов, воспринимаемый поддерживающей гирляндой в аварийном режиме:

где количество проводов в фазе.

Редуцированное тяжение:

где коэффициент редукции для портальной деревянной опоры и проводов с сечением алюминиевой части более 205 мм²;

максимальное расчетное тяжение от воздействия ветровой и гололедной нагрузок в нормальном режиме работы до обрыва.

Так как , определяющим по прочности провода является нормативное сочетание климатических условий при низшей температуре, значит, необходимо определить напряжение в проводе в условиях наибольшей нагрузки, решив уравнение состояния провода по методу Ньютона, где исходным является НСКУ при низшей температуре, а искомым- НСКУ при наибольшей нагрузке. Однако данное уравнение было решено ранее (см. решение уравнения (7) п.5.2.1. на стр. 21). Отсюда, значение .

Тогда максимальное расчетное тяжение от воздействия ветровой и гололедной нагрузок:

Расчетное выражение для выбора типа изоляторов поддерживающей гирлянды в аварийном режиме:

где коэффициент надежности по материалу для гирлянд изоляторов воздушных линий напряжением 330 кВ и ниже в аварийном режиме [2].

Вывод: сравнение нагрузок, рассчитанных для трех условий работы провода, показывает, что в данном случае выбор изоляторов поддерживающей гирлянды осуществляется по среднеэксплуатационным условиям.

Таким образом, .

Исходя из вышесказанного, для комплектования поддерживающих гирлянд изоляторов выбираются подвесные стеклянные изоляторы ПС70Е, которые рассчитаны на электромеханическую разрушающую нагрузку 70 кН.

 

 

При высоте прохождения трассы ВЛ до 1000 м над уровнем моря и I-II степени загрязнения атмосферы, что соответствует обычным полевым загрязнениям, количество таких изоляторов в гирлянде должно быть для ВЛ 220 кВ на деревянных опорах. Длина поддерживающей гирлянды с арматурой [4].

 

7.2. Выбор типа и количества подвесных стеклянных изоляторов для комплектования натяжной гирлянды.

Натяжная гирлянда изоляторов выбирается только по нагрузкам в нормальном режиме работы ВЛ, так как при обрыве провода действующее на эту гирлянду усилие от тяжения уменьшается.

В случае расщепленной фазы расчет ведется на один провод, так как количество натяжных гирлянд равно количеству проводов в фазе.

а) Таким образом, выражение для выбора типа изоляторов натяжной гирлянды по условию наибольшей механической нагрузки будет иметь вид:

б) Расчетное выражение для выбора типа изоляторов натяжной гирлянды по среднеэксплуатационным условиям:

где коэффициент надежности по материалу для натяжных гирлянд изоляторов в нормальном режиме при среднеэксплуатационных условиях [2].

Поскольку определяющее по прочности провода нормативное сочетание климатических условий для приведенного пролета соответствует условиям при низшей температуре, то значение среднеэксплуатацинного напряжения определяется из решения уравнения состояния провода для приведенного пролета, где исходные условия соответствуют НСКУ при низшей температуре, а искомые- НСКУ при среднеэксплуатационных условиях.

 

Исходные условия:

Искомые условия:

Уравнение состояния провода:

Уравнение состояния провода (18) через коэффициенты:

Расчет ведется по итерационному методу Ньютона:

Расчет выполняется до заданной точности .

Так как , то начальное приближение значения среднеэксплуатационного напряжения рассчитывается как:

Таким образом, электромеханическая разрушающая нагрузка, рассчитанная по нагрузкам при среднеэксплуатационных условиях:

Вывод: сравнение нагрузок, рассчитанных для двух условий работы провода, показывает, что в данном случае выбор изоляторов натяжной гирлянды осуществляется по среднеэксплуатационным условиям

Таким образом, . Следовательно, для комплектования натяжных гирлянд следует выбрать подвесные стеклянные изоляторы ПС 300В, рассчитанные на электромеханическую разрушающую нагрузку 300 кН. Поскольку в справочных данных отсутствует информация по количеству таких изоляторов в гирляндах ВЛ 220 кВ, выполним этот расчет самостоятельно, пользуясь инструкцией [5].

7.3 Расчет числа подвесных стеклянных тарельчатых изоляторов ПС 300В для комплектования натяжных гирлянд.

Длина пути утечки такого изолятора [5]. Однако для расчета количества изоляторов следует использовать минимальное значение

Число изоляторов в гирлянде [5]:

где длина пути утечки гирлянды изолятора, определяется по формуле:

где удельная эффективная длина пути утечки поддерживающей гирлянды изолятора ( для ВЛ 220 кВ на металлических и железобетонных опорах, расположенных в районе Ⅱ степени загрязнения атмосферы); наибольшее рабочее напряжение ВЛ ( для ВЛ 220 кВ); коэффициент эффективности, учитывающий эффективность использования длины пути утечки ( для выбранного типа изолятора).

Исходя из вышесказанного, рассчитаем длину пути утечки гирлянды изолятора:

Число изоляторов в гирлянде ВЛ 220 кВ на металлических и железобетонных опорах:

Полученное число необходимо округлить до ближайшего большего целого, т.е. Однако для ВЛ 35-220 кВ на деревянных опорах в районах с обычными полевыми загрязнениями количество изоляторов следует принять на один меньше, чем для ВЛ 35-220 кВ на металлических и железобетонных опорах. Следовательно число изоляторов в гирлянде

Таким образом, длина натяжной гирлянды с арматурой:

 

 

Список литературы:

[1] – ГОСТ 839.80Е провода неизолированные для ВЛ.

 

[2] – Правила устройства электроустановок. Издание седьмое. Утверждены приказом Минэнерго России от 08.07.2002 №204.

 

[3] – Справочник по электрическим установкам высокого напряжения под ред. И.А. Баумштейна, С.А. Бажанова.

 

[4] –Электротехнический справочник: В 4т. Т.3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). 8-е изд., испр. и доп.

М.: Изд-во МЭИ, 2002.

[5] – РД34.51.101-90. Инструкция по выбору изоляции электроустановок