Подбор типа и количества изоляторов
Введение
Проектирование ВЛЭП – наиболее важный и трудоемкий этап, который закладывает основу для строительства, ремонта или реконструкции воздушных линий электропередач. В процессе разработки проекта ВЛЭП учитывается целый ряд экономических, технических, геологических и геодезических факторов, а также требования ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) и СНиП (Строительные Нормы и Правила). И от того, насколько правильно будет выполнено проектирование воздушных линий электропередач, во многом, зависит надежность будущей сети и расходы на проведение строительно-монтажных работ.
В данной комплексной задаче необходимо рассмотреть основные этапы проектирования механической части воздушных ЛЭП таких как: выбор промежуточных опор, механический расчет проводов, выбор линейной арматуры, произвести расстановку опор по профилю трассы и рассчитать монтажные стрелы провеса.
Класс напряжения данной линии 10 кВ, так же она проходит в ненаселенной местности со следующими климатическими условиями:
¨ район по ветру ‒ Y
¨ район по гололеду ‒ I,
¨ максимальная температура ‒ 
30 °С,
¨ минимальная температура ‒ 
‒45 °С,
¨ среднегодовая температура ‒ 
-7.5 °С.
Проектирование механической части ВЛ ставит своей главной задачей обеспечение высокой надежности работы ВЛ в соответствующих природных условиях.
Исходные данные
Таблица 1
Исходные данные к комплексной задаче
| № варианта | |
| Класс напряжения линии, кВ | |
| Количество цепей ЛЭП | |
| Марка провода | А-35 |
| Ветровой район | Y |
| Район по гололёдности | I |
| Низшая температура, ˚С | -45 |
| Высшая температура, ˚С | |
| Расчётная скорость ветра при гололёде, м/сек | |
| Температура гололёдообразования, ˚С | -5 |
| Среднегодовая температура | -7.5 |
Профиль заданного участка ВЛ представлен в прил.1 [1].
1. Физико‒механические характеристики провода
Провод алюминиевый А 35 состоит из алюминиевых проволок, скрученных правильной скруткой с направлением скрутки соседних повивов в противоположные стороны, причем наружный повив имеет правое направление скрутки.
2. 
Рисунок 1 - Конструктивное исполнение провода марки А-50
Технические характеристики провода А 35:
· Длительно допустимая температура проводов при эксплуатации не должна превышать: +90°С
· Гарантийный срок эксплуатации: 4 года с момента ввода проводов в эксплуатацию Срок службы проводов: не менее 45 лет
Таблица 2
| Характеристика | А-35 |
| 1. Сечение, мм2 -алюминиевой части -стальной части -всего провода | 34,3 - 34,3 |
| 2. Диаметр провода, мм | 7,5 |
3. Кол-во и диаметр проволок, шт  мм
-алюминиевых
-стальных
| 7х2,5 - |
| 4. Кол-во повивов, шт -алюминиевых проволок -стальных проволок | - |
| 5. Вес провода, кг/км | |
| 6. Модуль упругости, 103 даН/ мм2
| 6,3 |
7. Темп.коэффициент линейного удлинения,  10-6 град-1
| |
| 8. Предел прочности при растяжении, даН/ мм2 | |
| 9. Удельная нагрузка от собственного веса, 10-3 даН/м* мм2
| 2,75 |
| Допустимое напряжение, даН/ мм2 -при средней температуре -при низшей температуре -при наибольшей нагрузке | 4,8 5,6 5,6 |
Выбор типа опор
При сооружении воздушных линий электропередачи применяются железобетонные, стальные (металлические) и деревянные опоры. По назначению опоры подразделяются на промежуточные, анкерные, угловые, концевые и специальные, а по числу цепей − на одноцепные и двухцепные.
В работе необходимо подобрать анкерные и промежуточные опоры, отдавая предпочтение железобетонным стойкам [1].
Анкерные опоры предназначены для удержания веса провода и создания механического напряжения в анкерном участке.
Промежуточные опоры предназначены для поддержания проводов и тросов.
Рис.2.1. Эскиз промежуточной стальной опоры ПС10П.07
Рис.2.2. Эскиз стальной анкерной опоры АУС10П-1.
Согласно заданной марке провода и классу напряжения ЛЭП по справочнику произведем выбор унифицированных стальных опор:
· в качестве промежуточной стальной опоры будет использована опора, с условным обозначением ПС10П.07 (рис. 2.1).
· в качестве анкерной стальной опоры будет использована опора с условным обозначением АУС10П-1, с углом поворота не более 60 градусов, при угле поворота от 60 до 90 градусов устанавливаются изолирующие распорки (рис 2.2)
Подбор типа и количества изоляторов
Исходными данными для выбора изоляторов при проектировании являются:
1) напряжение воздушной линии;
2) район прохождения трассы линии (особое внимание уделяют высоте над уровнем моря, наличию или отсутствию участков с загрязненной атмосферой);
3) материал и тип опор;
4) нормативные механические нагрузки на изоляторы.
К установке принимаем подвесные тарельчатые изоляторы, выполненные из стекла.
Крепление проводов к подвесным изоляторам производится при помощи поддерживающих или натяжных зажимов. Подвесные изоляторы комплектуются в гирлянды с помощью линейной сцепной арматуры.
Таким образом, учитывая что трасса ВЛ 10 кВ на значительном протяжении проходит в условиях сложных для эксплуатации произведем выбор изолятора марки ПС-40, который применяется на ВЛЭП напряжением 6-35кВ, при нагрузках не превышающих нормированную 40 кН. Внешний вид и конструкция изолятора показаны на рис.3.1.
Рис.3.1. Подвесной стеклянный тарельчатый изолятор ПС‒40, где
1 ‒ тело изолятора (тарелка, изолирующая деталь);
2 – чугунная шапка;
3 – стальной стержень;
4 - цементная связка (замазка);
5 - компенсирующая прокладка;
6 - замок
Технические характеристики выбранных изоляторов занесены в табл. 5.
Таблица 5
Технические характеристики изоляторов ПС‒40
| Тип | Нормиру-емая мех. разрушаю-щая сила при изгибе, кН, не менее | Длина пути утечки, мм | Напряжение, кВ, не менее | Масса, кг, не более | |||
| Пробивное в изоляционной среде | Выдерживаемое ипульсное | Выдерживаемое частотой 50 Гц | |||||
| В сухом состоянии | Под дождем | ||||||
| ПС‒40 | 70/70 | 1,7 |
Расчет количества изоляторов в гирлянде производится согласно методике, изложенной в [3].
Длина пути утечки L (см) изоляторов и изоляционных конструкций из стекла и фарфора должна определяться по формуле
(3.1)
k ‒ поправочный коэффициент (коэффициент эффективности изолятора) [5].
Поправочный коэффициент k изоляционных конструкций тарельчатого типа можно определить по эмпирической формуле:
(3.2)
где D – диаметр тарелки изолятора.
Для проектирования воздушных ЛЭП установлена классификация местностей по степени загрязнения атмосферы и нормированы минимально допустимые удельные эффективные длины пути утечки, представляющие собой отношения эффективной длины пути утечки к наибольшему рабочему напряжению линии:
‒ наибольшее рабочее междуфазное напряжение, кВ (по ГОСТ 721),
= 12 кВ;
Поправочный коэффициент длины пути утечки k будет равен:
.
Эффективная длина пути утечки после подстановки в формулу (3.1) всех данных равна:
Допустима удельная эффективная длина пути утечки будет равной:
Для надежной эксплуатации при рабочем напряжении эффективная длина пути утечки изоляторов должна быть не ниже нормированного значения, т.е. должно выполняться условие:
или количество изоляторов в гирлянде должно составлять:
