КОМПЬЮТЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ И ГИБКИХ ОШИНОВОК ОРУ

 Автор Николай Ильичев, Игорь Орельяна

Источник: http://www.cadmaster.ru/articles/article_16691.html

     При проектировании воздушных линий электропередач (ВЛ) и гибких ошиновок открытых распределительных устройств (ОРУ) наиболее трудоемкой процедурой является механический расчет проводов и тросов. Автоматизировать этот процесс позволяет разработанный компанией Consistent Software (www.consistent.ru) программный комплекс EnergyCS Line.

     Общая постановка задачи

      Проектируемая воздушная линия имеет сложную конфигурацию и может состоять из множества анкерованных участков, конечными точками которых являются анкерные опоры. Предполагается, что анкерные опоры определены, их обозначение (нумерация) задано и положение на плане известно, а анкерованные участки определены и обозначены номерами соответствующих анкерных опор.

      Положение анкерных опор задается координатами точек их размещения на плане (рис. 1). Программа позволяет выполнить:

• расстановку промежуточных опор на основе профиля трассы каждого участка;

• проверку габаритов на проблемных участках ВЛ;

• проверку габаритов пересечений с другими коммуникациями и дорогами;

• расчет мест установки гасителей вибрации;

• подготовку цифровой информации для построения итоговых чертежей профилей с расстановкой опор по трассе.

      Предполагается, что в перспективе программа будет также выполнять расчет для составления спецификации материалов и необходимого при сооружении ВЛ оборудования, а также для размещения на опорах ВЛ оптоволоконных кабелей связи.

Подготовка исходных данных

В таблицу, приведенную на рис. 2, вводится информация об анкерных опорах:

• тип опоры и ее высота (тип опоры выбирается из справочной базы данных);

• тип изоляторов;

• число изоляторов.

Информация об анкерованных участках вводится в таблицу, представленную на рис. 3. Участки определяются конечными анкерными опорами: одна анкерная опора условно считается началом участка, а вторая — его концом. Для каждого участка должны быть заданы:

• длина участка (при заданных координатах анкерных опор вычисляется автоматически);

• расчетная (ожидаемая) длина пролета;

• тип провода (выбирается из справочной базы данных);

• число проводов в фазе;

• допустимое максимальное тяжение провода на участке (если оно по какой-либо причине должно быть меньше допустимого);

• тип промежуточной опоры (выбирается из справочной базы данных);

• высота опоры;

• допустимый габарит для участка;

• максимальная допустимая длина пролета;

• тип изолятора (выбирается из справочника);

• число изоляторов в гирлянде и число гирлянд на фазу ВЛ.

Профиль трассы задается в таблице (рис. 4), где указываются расстояния точек от начала участка и высоты точек поверхности. Высота точки поверхности может отсчитываться от любого уровня — от уровня моря или от уровня установки первой опоры первого участка. Важно лишь, чтобы эта точка была единой для всего расчета.

Для каждого участка дополнительно должны быть заданы точки пересечения с другими воздушными линиями электропередачи и связи.

Таблицы, приведенные на рис. 2-5, могут быть заполнены исходными данными о проектируемой ВЛ как вручную, так и через системный буфер обмена. Кроме того, программа позволяет вводить исходные данные непосредственно из текстовых файлов форматов CSV и XML: CSV-файлы поддерживаются приложениями MS Excel любых версий, а также большинством СУБД, а XML-файлы — приложениями MS Office 2003 и новейшими версиями многих СУБД. Вся совокупность исходных данных для расчета может быть введена из одного файла.

Предполагается, что исходные данные могут быть сформированы в единый файл обмена в программе, позволяющей работать с топографическими планами и поддерживающей цифровую модель поверхности земли. В качестве основной такой программы рассматривается GeoniCS (www.geonics.ru). Подробнее о совместной работе EnergyCS Line и GeoniCS мы расскажем позже.

Расчет, связанный с расстановкой опор по трассе, выполняется отдельно для каждого участка. В составе такого расчета программа осуществляет:

• расчет удельных и погонных нагрузок в соответствии с требованиями ПУЭ;

• выбор исходного и расчетного режимов на основе анализа критических пролетов;

• расчет кривой провисания;

• последовательное, от начала к концу участка, определение оптимального положения каждой промежуточной опоры с учетом зон запрета установки опор.

Расчетчик всегда имеет возможность вмешаться в процесс автоматической расстановки опор: положение отдельных промежуточных опор может быть задано принудительно, а группы опор расставлены принудительно равномерно. В распоряжении расчетчика — таблица расставленных опор (рис. 6), а также графическая схема расстановки опор по трассе участка (рис. 7). Кроме того, для любого пролета может быть выведена на экран таблица с описанием кривой провисания провода с заданным шагом (рис. 8), содержащая следующие данные:

• уровень поверхности;

• высота точки провода;

• расстояние от поверхности до провода;

• стрела провисания провода;

• напряжение и тяжение в соответствующей точке провода.

Предоставляется возможность просмотра представленных в таблице данных на графике (рис. 9). Монтажные кривые для любого пролета линии — зависимости стрел провеса, тяжений и напряжений от температуры — могут быть получены как в табличном (рис. 10), так и в графическом виде (рис. 11).

Для пересечений выполняется специальный расчет габаритов, результаты которого представляются в таблице (рис. 12).

Кроме стандартного расчета, для провода может быть выполнен расчет габаритов при разных исходных и расчетных режимах. В таблице, приведенной на рис. 13, можно, задав произвольные сочетания исходных и расчетных режимов, получить соответствующие максимальные стрелы провеса и даже, задав желаемую стрелу провеса, необходимые параметры исходного режима.

Один из важных принципов расчетной программы — проверяемость полученных результатов с возможностью вывода промежуточных результатов. Для механического расчета такими промежуточными результатами являются удельные и погонные нагрузки (рис. 14). В таблице определения критических пролетов и выбора исходных и расчетных режимов (рис. 15) не только показываются промежуточные результаты, принятые для расчета габаритов, но и устанавливаются стандартные параметры исходного и расчетного режимов, принимаемые для расчетов. Таким образом, она отменяет изменение режимов, внесенное в таблицу, представленную на рис. 13.

Программа EnergyCS Line позволяет выполнять расчет, связанный с определением мест установки гасителей вибрации (рис. 16), а также получить таблицу монтажных максимальных стрел провеса (рис. 17) и табличное описание шаблона кривой провисания для участка (рис. 18).

Все результаты расчета и исходные данные, представленные в таблицах программы, могут быть переданы в заранее заготовленные таблицы MS Word как при помощи технологии ActiveX, так и через системный буфер обмена. Кроме того, существует возможность вставлять как иллюстрации в документ MS Word все графические рисунки, предоставляемые программой.

EnergyCS Line позволяет передавать в AutoCAD чертежи для последующей ручной доработки, а также полные модели ВЛ с кривыми провисания провода для выполнения рабочих чертежей с использованием специализированных приложений.

Возможности программы обеспечивают значительное сокращение трудозатрат при разработке документации по проектированию линий электропередачи. Отличительная черта производимых в EnergyCS Line расчетов при проектировании ОРУ — отсутствие необходимости расстановки опор. В качестве анкерных опор принимаются порталы ОРУ, а расчет для пролета ОРУ может выполняться с учетом сосредоточенных нагрузок на провод.

Совершенствование программы ведется в двух направлениях:

• расчет динамического действия токов короткого замыкания на провода — расчет проводов на схлестывание при КЗ;

• построение спецификаций оборудования и материалов на сооружение ВЛ.