Актуальность темы
Связь работы с научными программами
Цель работы
Идея работы
Предмет работы
Практическое значение ожидаемых результатов
Cодержание работы
Заключение
Литература
Введение
Проектные и исследовательские работы с целью сооружения воздушных линий (ВЛ) электропередачи высокого (ВН) и сверхвысокого (СВН) напряжения достаточно часто производятся проектными организациями на заказ энергосистем или дирекций объектов, которые сооружаются.
Проектирование ВЛ – задача трудоемкая, к решению которой очень часто задействованы сразу несколько подразделений проектной организации. Разведывательные работы и планирования трассы линии выполняется в разведывательном подразделении, расчет проводов и тросов, размещения опор – в линейном подразделении, за расчет фундамента и прочность опор отвечают проектировщики – строители. Вот почему автоматизация проектирования ВЛ должна охватывать всю технологическую цепь. Эффективная автоматизация проектирования ВЛ является очень актуальной задачей современности[6].
Автоматизация предусматривает рациональное распределение функций между человеком и компьютером : проектировщик решает задачи творческого характера, а ПК – формализированные задачи, которые реализованы в виде алгоритма.
Система автоматизированного проектирования ВЛ ВН и СВН (САПР) состоит из технической и документальной систем.
Актуальность темы
В связи с ведением в действие на территории Украины новой редакции ПУЭ,глава 2.5«Воздушные линии электропередач напряжением выше 1 кВ до 750кВ»правила установки электрооборудования возникла необходимость перерасчета с целью усовершенствование специальной подсистемы расчета больших переходов в структуре УД САПР ПЛ высокой и сверхвысокого напряжения[2].
Связь работы с научными программами
Тема работы является одним из направлений научных работ, проводимых на кафедре электрических систем Донецкого национального технического университета.
Цель работы
Целью магистерской работы является разработка современных алгоритмов для создания программ САПР ВЛ ВН и СВН, которые будут отвечать всем требованиям новой редакции ПУЕ[1].
Идея работы
Основной идеей магистерской работы является разработка принципиально новых математических методов расчета и алгоритмов для программных модулей САПР, совершенствования информационного обеспечения программных модулей в качестве создания новых баз данных.
Предмет работы
Предметом научной работы является современное программное обеспечение САПР ВЛ ВН и СВН. Объектом является система автоматического проектирования ВЛ ВН и СВН, ее совершенствования.
Практическое значение ожидаемых результатов
При выполнении работы планируется проверить, как новая редакция ПУЭ, повлияла на строительные нормы.
Содержание работы
Важной частью магистерской работы является разработка методики расчета проводов «Больших переходов» линейной подсистемы САПР ВЛ .
Под названием «большие переходы» подразумевают переходы воздушной ЛЭП в условиях равнинной местности через широкие водные пространства (судоходные и несудоходные реки, заливы, морские проливы и другие водные препятствия) и в условиях горной местности через различные ущелья.
Расчет большого перехода ЛЭП заключается в расчете проводов ВЛ, который необходим с целью определения габаритов линии над водной поверхностью или отметками горной местности.
Как известно, так называемый механический расчет проводов ВЛ, в принципе, может выполняться приближенными или точными методами.
В основу приближенного метода расчета принято предположение, что на провод, подвешенный к двум неподвижным шарнирным точкам на опорах ВЛ (так называемые точки подвеса), действует только вертикальная равномерно распределенная по его длине нагрузка (собственный вес), под действием которой провод провисает подобно однородной гибкой нити. Идеально гибкая нить, жесткость которой на изгиб равна нулю, при такой загрузке принимает очертание цепной линии, т. е. в обычном представлении форму подвешенной тонкой цепи с большим числом очень малых звеньев. Кривая провисания гибкой нити располагается в плоскости действия нагрузки (в данном случае в вертикальной плоскости) и, следовательно, будет плоской кривой. Вследствие отмеченных свойств гибкой нити она может работать только на расстоянии. Поэтому внешняя нагрузка вызывает в нити только осевое растягивающее усилие, которое в любой ее точке направленно по касательной к кривой провисания (или перпендикулярно радиусу кривизны)[2].
Таким образом, механическое напряжение в любой точке гибкой нити обусловлено только растяжением и так же, как растягивающее усилие, направленно по касательной, проведенной к кривой провисания в рассматриваемой точке. Изгибающий момент в любом сечении гибкой нити равен нулю. Теория механического расчета провода в этом случае основана на теории расчета гибкой нити. Конечно, провод как металлический стержень или как пара витых стержней не обладает всеми свойствами идеально гибкой нити и имеет некоторую жесткость на изгиб.
Поэтому кривая провисания провода лишь приближается по форме к цепной линии, и напряжение в проводе может быть обусловлено не только растяжением, но в некоторых случаях и изгибом[8].
Точный метод механического расчета провода также основан на теории провисания гибкой однородной тяжелой нити, кривая которой, как уже отмечалось, принимает форму цепной линии. Однако используемые для расчета провода этим методом формулы, связанные с уравнением цепной линии, выражаются через гиперболические функции. Точный метод позволяет при заданных расчетных условиях определить степень погрешности, которая получается при расчете по приближенным формулам, что с практической стороны является ценным.
В некоторых случаях степень погрешности можно установит заранее, при выборе расчетных формул, но в особых случаях приходится выполнять параллельные расчеты по приближенным и точным формулам. Такие сравнительные расчеты целесообразны при расчете провода для перехода ВЛ через широкую судоходную реку или при определении провесов провода на линии, проходящей в горной местности, где имеются большие продольные уклоны[9].
Примером может послужить расчет длины провода при неодинаковы высотах точек подвеса провода. Обозначим через X0 координату X точки нити, в которой касательная к нити горизонтальна. С учетом того, что при X=X0,Y'=0 маємо:
Интегрируя, находим
При X=X0,Y'=0 получаем:
Окончательно имеем следующее расчетное выражение для определения стрелы провеса при неодинаковых высотах точек подвеса провода:
Теперь получим выражение для расчета длины провода.
Рис. 1 – К расчету длины провода при неодинаковых высотах
точек подвеса провода (анимация состоит из 9 кадров с задержкой 50 мс между кадрами; количество циклов воспроизведения ограничено 4)
Вопрос о допустимой степени погрешности решается при конкретном проектировании в зависимости от характера трассы линии, в отличии от запасов в габарите над землей или пересекаемыми сооружениями.
Основной целью предлагаемой методики является развитие удобной для практического использования теории нити – так называемой теории цепи равного сопротивления и разработка на ее основе решения ряда задач, возникающих при расчете больших переходов[6].
Несмотря на успехи, достигнутые в развитии теории нити, полученные теоретические решения не имеют достаточно широкого практического применения. Это обстоятельство объясняется двумя причинами: во – первых, практическому применению многих теоретических решений препятствуют определенные математические трудности и, во – вторых, для использования теоретических решений требуются экспериментальные данные.
В связи с этим в настоящее время параллельно с развитием и усовершенствованием строгих теорий нить весьма актуальными являются разработка простых и практически приемлемых приближенных методов расчета и дальнейшие экспериментальные исследования[10].
Существующая методика механического расчета проводов ВЛ в обычных пролетах и для больших переходов имеет ряд недостатков, основные из которых могут быть сформулированы следующим образом.
1) В расчетах не учитывается вес распорок и натяжных гирлянд изоляторов.
2) Стрелы провеса определяются по нормативным сочетаниям климатических условий на нормативные временные и постоянные нагрузки, которые в общем случае могут быть превышены.
3) Не учитывается нагрев проводов электрическим током, а также дополнительный нагрев солнечными лучами проводов, которые после монтажа со временем темнеют.
4)Действительная длина пролета может отличаться от проектной, так как в реальных условиях происходит изменение длин пролетов под действием внешних сил в точках подвеса провода на опорах и вследствие гибкости самих опор.
5)Следует иметь в виду, что регулировка стрел провеса при монтаже производится в переходном пролете. При этом провод находится на монтажных роликах, а поддерживающие гирлянды отключены от вертикали. В этом положении стрела провеса в переходном пролете отличается от тех, которая будет после перекладки провода в глухие зажимы и приведения гирлянд в вертикальное положение.
6) Имеются определенные трудности при учете остаточных деформаций проводов, величина которых зависит вот отношения стрелы провеса к длине пролета.
7)Нагрузка от собственного веса провода принимается равномерно распределенной по длине пролета, тогда как ветровая нагрузка и нагрузка от снега, льда могут быть несимметричными и неравномерными.
8) Глубина заложения фундамента считается постоянной, тогда как в действительности его осадка может превышать расчетные значения[5].
Заключение
Все эти обстоятельства дают основания считать, что расчет проводов на больших переходах ЛЭП с использованием теории цепной линии может при определенных обстоятельствах привести к недостаточно надежным результатам. Именно этот факт послужил основанием для изучения принципиальной возможности использования теории цепи равного сопротивления с целью решения проектной задачи уточненного расчета проводов больших переходов ЛЭП.
Цепью равного сопротивления называется цепь переменной толщины, в которой толщина в каждой точке пропорциональна натяжению, и вероятность разрыва во всех точках этой цепи одинакова, теория ц.р.с. является более строгой, чем теория цепной линии, а теория параболы является частным случаем теории ц.л. и теории ц.р.с.[4]
Литература
- Правила улаштування електроустановок. Глава 2.4, глава 2.5 із зміною №1. – К.: ГРІФРЕ, 2006. – 126
- Ильичев Н.Б. Расчет и проектирование ВЛ, ОРУ и ВОЛС в среде EnergyCS Line/ Н.Б. Ильичев//М.,2007 – С.12 – 16.
- ЛЭП 2009 – «Розрахунок навантажень на опори та фундаментів»[Электронный ресурс].-Режим доступа: http://www.bsapr.ru.
- Матеріали Другої всеросійської науково – практичної конференції 2006г[Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.ohl.elsi.ru/2006
- Ильичев Н.Б. Программный комплекс «EnergyCS Line» V 3.5 . Руководство пользователя./ Н.Б. Ильичев//Иваново, 2007 – 79 с.
- ГОСТ. 13109 – 97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».
-
Методические указания по контролю и анализу качества электроэнергии в системах электроснабжения общего
назначения. Часть 1.Контроль качества электрической энергии (РД 153 – 34.0 – 15.501 – 00). - Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 2.Анализ качества электрической энергии (РД 153 – 34.0 – 15.502 – 2002).
- Електроний журнал [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.sapr.ru
!!! При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Дата окончательного завершения работы: декабрь 2011 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его научного руководителя после указанной даты.