Монтаж воздушной линии электропередачи на металлических опорах из гнутых многогранных стоек напряжением 220кВ кВ (сталелюминевые провода площадью поперечного сечения 240 мм)

После окончания работ по сооружению ВЛ заказчик совместно с генеральным подрядчиком назначает рабочую комиссию, которая производит техническую приемку ВЛ (тщательный осмотр, проверку документации и испытание) и составляет необходимые акты и протоколы. При этом генеральный подрядчик предъявляет комиссии полный комплект исполнительной документации.Приемку ВЛ осуществляют в соответствии с положениями СНиП "Приемка в эксплуатацию законченных строительством предприятий, зданий и сооружений. Основные положения" и СНиП "Электротехнические устройства", а также ПУЭ и ведомственных инструкций, правил. При этом запрещается принимать ВЛ с недоделками, препятствующими ее нормальной эксплуатации, а также отступлениями от проекта, не согласованными с заказчиком и проектной организацией.Окончательно принимает ВЛ в эксплуатацию Государственная приемочная комиссия, в состав которой входят представители заказчика и всех организаций, участвовавших в сооружении ВЛ, эксплуатационной организации, проектировщиков, технической инспекции профсоюза, пожарной охраны, банка, органов охраны окружающей среды и др.На основании актов рабочей комиссии и осмотра ВЛ Государственная комиссия определяет качество работ, готовность ВЛ к сдаче в эксплуатацию и выдает письменное разрешение на ее включение. Подача напряжения производится эксплуатационным персоналом после письменного уведомления генерального подрядчика о том, что все работники с линии сняты и предупреждены о предстоящем включении. При бесперебойной нормальной работе ВЛ а течение суток после включения Государственная приемочная комиссия оформляет акт передачи ее в эксплуатацию.3. РасчетВЛ3.1. ПроводДля выбора опор и фундаментов ВЛ необходимо произвести их механический расчет на нагрузки от проводов и тросов, в соответствии с климатическими характеристиками района расположения ВЛ.Сечение проводов ВЛ Sопределим по экономической плотности тока:Расчетный ток I определим по протекающей мощности по ВЛ (принимаем 90 МВт):Экономическая плотность тока по таблице 1.3.36 [1] принята 1 А/мм2.Тогда сечение проводов:Принимаем следующее стандартное сечение 240 мм2.В качестве провода применяется сталеалюминевый провод с площадью поперечного сечения 240 кв.мм. марки АС 240/32 по [5]. Провод представляет собой стальной сердечник для механической прочности, поверх которого располагаются повивы алюминиевых проволок.Основные технические характеристики провода по [5] приведены в таблице 3.1.1.Таблица 3.1.1.Технические характеристики провода АС 240/32Номинальное сечениеСечение алюминий/сталь, мм2Диаметр провода, ммДиаметр стального сердечника, ммЭл. сопротивление пост. Току при 20 С, Ом/кмРазрывное усилие, Н, не менее240/32244/31,721,67,20,118275050Основные электрические параметры, принимаемые по [6], приведены в таблице 3.1.2.Таблица 3.1.2.Электрические характеристики провода АС 240/32Номинальное сечение проводаКол-во проводов в фазеr0, Ом/100 км (при +25С)X0, Ом/100 кмb0, 10-4 СМ/100 кмq0, Мвар/100 км240/32112,143,52,6013,9В соответствии с [6], для сталеалюминевого провода АС 240/32, с применением которого реализована двухцепная линия электропередачи 220 кВ на стальных опорах в европейской части страны, предельная экономическая токовая нагрузка на одну цепь составляет 305 А. Соответственно, линию целесообразно эксплуатировать со значениями тока до 305 А на каждую цепь.Предельная экономическая мощность одной цепи при этом составляет: 105 МВт. Соответственно, по каждой цепи целесообразно передавать мощность до 105 МВт.Длительно допустимый ток для неизолированного сталеалюминевого провода АС 240/32 при температуре воздуха +25С составляет 605 А, максимальная мощность 217 МВт. Такие значения токов и мощностей допустимы, однако уже не являются экономически целесообразными по причине потерь.Кроме нагрузочных потерь,зависящих от тока, которые, как правило, являются основными в суммарных потерях в линии, возникают потери на корону. Для принятого провода максимальные потери на корону составляют 2,7 кВт/км.3.2. Нагрузки на опоруПосле определения марки провода рассчитаем нагрузки на опору.Опираясь на [1], нагрузки подразделяются на следующие типы: Постоянные нагрузки:- собственный вес проводов, тросов, гирлянд изоляторов, линейной арматуры тяжение проводов и тросов при среднегодовой температуре и отсутствии ветра и гололеда.Кратковременные нагрузки:- давление ветра на провода, тросы и опоры – без гололеда и покрытые гололедом; вес отложившегося гололеда на проводах, тросах, опорах; тяжение проводов и тросов сверх их значений при среднегодовой температуре; нагрузки при монтаже строительных конструкций, проводов и тросов.Особые нагрузки:- нагрузки, возникающие при обрыве проводов и тросов, а также нагрузки при сейсмических воздействиях.Согласно [1], при расчете ВЛ должны учитываться такие климатические условия, как: ветровой давление, толщина стенки гололеда, температура окружающего воздуха, грозовая деятельность, вибрация проводов, а также их пляска.В качестве основных расчетных климатических параметров принимается район по ветру II (нормативное ветровое давление 500 Па), и район по гололеду II (нормативная толщина стенки гололеда 15 мм). Данные районы соответствуют климатическим характеристикам Московского региона.В качестве основной опоры для строительства ВЛ принимаем опору ПМ220-2Ф, общий вид которой показан на рис. 3.2.1.Рис. 3.2.1. Общий вид опоры ПМ220-2ФПараметры опоры приведены в таблице 3.2.1.Таблица 3.2.1.Параметры опоры ПМ220-2ФХарактеристикаОбозначениеЗначениеВысота до нижних траверс, мНн.тр.19Высота до средних траверс, мНс.тр.25Высота до нижних траверс, мНв.тр.31Высота до нижних проводов, мНн.пр.15Высота до средних проводов, мНс.пр.21Высота до нижних проводов, мНв.пр.27Высота до нижних траверс, мНоп.37.5Определим высоту расположения приведенного центра тяжести проводов hпр,мгде hср– среднеарифметическое значение высоты крепления проводов к изоляторам, относительно уровня земли в месте установки опоры, м.Причем в высоте расположения проводов учтем длину гирлянды изоляторов длиной 4 метра. Таким образом, высота подвеса каждого провода будет на 4 метра ниже высоты расположения траверс.f – стрела провеса провода.Значение стрелы провеса провода определяется по формуле [9]:где pуд – нормативный вес гололедных отложений на 1 м провода; F – полная площадь поперечного сечения провода, мм2 (определим из таблицы 3.1.1);σ – напряжение в материале провода в режиме наибольше нагрузки.где b – толщина стенки гололеда, мм;d – диаметр провода, мм.Рассчитаем стрелу провеса провода, предварительно определив необходимые для этого величины. Длина пролета принимаем некоторую среднюю для линий класса напряжения 220 кВ – 350 м.Значение σ определяется как отношение 0,45 от разрывного усилия (см. таблицу 3.1.1) к полному сечению провода и составляет 122.5 Н/мм2.Тогда стрела провеса провода:Получается, что нижние фазы будут располагаться на высоте от уровня земли: 15 – 7,03 = 7,97 м.Из данного расчета можно сделать вывод, что ВЛ с принятыми опорами и длинами пролетов может проходить по ненаселенной местности, поскольку допустимый габарит до земли по [1] в таком случае 7 метров. Однако в населенной местности допустимый габарит от провода до земли составляет 8 метров, и необходимо уменьшать пролет, чтобы обеспечить требования по соблюдению габарита.Высота расположения приведенного центра тяжести проводов:Зная значение hпрможно определить ветровые нагрузки на опору по методике, изложенной в главе 2.5 [1]. Дополнительно определяются весовые нагрузки, а также ветровая нагрузка на опору.С целью автоматизации и упрощения проектирования для расчета нагрузок и расстановки опор применяется специализированное программное обеспечение, например САПР ЛЭП.3.3. Арматура ВЛОпределим количество изоляторов в подвеске, исходя из расчета, что ВЛ находится в районе с IV степенью загрязнения в соответствии с [7].Согласно п. 1.9.12 и 1.9.13 [1], количество тарельчатых изоляторов в натяжных гирляндах изоляторов для ВЛ на металлических и железобетонных опорах определяется по формуле:,где Lи – длина пути утечки одного изолятора по стандарту или по техническим условиям на изолятор конкретного типа, см.L – длина пути утечки изолятора, см., определяемая по формуле:,где – удельная эффективная длина пути утечки по табл. 1.9.1, см/кВ [1];U – наибольшее рабочее междуфазное напряжение, кВ;k – коэффициент использования длины пути утечки.,где kи – коэффициент использования изолятора, kи=1,20 (табл. 1.9.21 [1]);kк – коэффициент использования составной конструкции с параллельными или последовательно-параллельными ветвями, kк=1,0 (п. 1.9.49[1]).Принимаем изолятор ПСВ-120Б.Таким образом, принимается натяжная изолирующая подвеска с 23 стеклянными изоляторами ПСВ-120Б.3.4. Заземление опорВеличина сопротивления заземления опор ВЛ регламентируется ПУЭ [1]. Для среднего значения величины удельного эквивалентного сопротивления грунта 500 Ом*м сопротивление заземляющего устройства Rзу должно быть не более 15 Ом. В соответствии с пунктом 2.5.129 [1] для двухцепных опор рекомендуется снижать сопротивление заземления опор в 2 раза. Соответственно, необходимо получить значение сопротивления контура заземления не более 7,5 Ом.Примем контур заземления опоры в виде квадрата, состоящего из 16 вертикальных заземлителей длиной 5 метров, на расстоянии 2,5 метра друг от друга. Все вертикальные заземлители соединены горизонтальной полосой. Опора располагается в центре квадрата, к контуру идут два горизонтальных заземлителя от опоры.В качестве вертикального заземлителя принят уголок 50х5, горизонтальный заземлитель – полоса 40х5. Сечение заземлителей удовлетворяет условиям защиты от почвенной коррозии.Сопротивление одиночного заземлителя:;где – длина вертикального электрода, м; – коэффициент, учитывающий геометрию вертикального электрода; – ширина вертикального электрода, м;– средняяглубина заложения (от поверхности земли до середины вертикальных электродов), м;– удельное сопротивление грунта при нормальной влажности, Ом/м; 1,5 – коэффициентсезонности, учитывающий промерзание и просыханиегрунта;Ом;Количество вертикальных электродов ЗУ — шт.Суммарное сопротивление вертикальных электродов:,где – коэффициент спроса вертикальных заземлителей,тогда Ом;Сопротивление растеканию горизонтального соединяющего заземлителя:;где– суммарная длина горизонтальной соединяющей полосы,м;–ширина горизонтального соединяющего заземлителя, м;– глубина заложения заземляющего устройства от поверхности, м;Полное сопротивление растеканию заземлителя:.Расчет заземляющего устройства ПП №2.Полученное значение удовлетворяет требованиям ПУЭ.ЗаключениеХарактеристики применяемых металлических многогранных опор зависят от типа провода и района расположения (климатических характеристик).Нагрузки на опору от проводов и тросов, а также от ветра и гололеда рассчитываются в соответствии с ПУЭ.После расчета нагрузок на опоры от проводов производится механический расчет опор ВЛ, который основан на применении некоторых положений дисциплины сопротивления материалов. Расчет производится в специализированном программном обеспечении в соответствии с имеющимися методиками расчета. После расчета опоры производится расчет фундаментов на нагрузки, передаваемые опорой. Расчет проводится для конкретных инженерно-геологических условий в месте установки опор, в зависимости от характеристик грунтов.В результате расчета определяются конструкции опор и фундаментов, которые изготавливаются на сертифицированных заводах металлоконструкций и доставляются на место монтажа автотранспортом или железнодорожным транспортом.Монтаж ВЛ на объекте производится поэтапно, начиная с монтажа фундаментов, опор, и заканчивая монтажом арматуры и проводов.Список использованных источниковПравила Устройства Электроустановок (ПУЭ) – 7 издание. Утверждены приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204.СТО 56947007-29.240.55.096-2011 «Методические указания по оценке эффективности применения стальных многогранных опор и фундаментов для ВЛ напряжением 35-500 кВ», ОАО «ФСК ЕЭС», 2011.СТО 56947007-29.240.55.054-2010 «Руководство по проектированию многогранных опор и фундаментов к ним для ВЛ напряжением 110-500 кВ», ОАО «ФСК ЕЭС», 2010.ГОСТ 9.307-89. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля.ГОСТ 839-80. Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия.Справочник по проектированию электроэнергетических систем под редакцией С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро, Москва, Энергоатомиздат, 1985.ГОСТ 9920-89. Электроустановки переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Длина пути утечки внешней изоляции.Типовая технологическая карта (ТТК). Монтаж воздушных линий электропередачи. Раскатка проводов и тросов.Короткевич М.А. «Проектирование линий электропередачи. Механическая часть», Минск, 2010г.