Выбранное сечение кабелей напряжением свыше 1 кВ проверяется на термическую стойкость току кз по выражению:

,

Где - установившийся ток КЗ, А; - фиктивное время протекания КЗ; С – расчетный коэффициент, определяемый ограничением допустимой температуры нагрева и материалом жил кабеля.

Фиктивное время , соответствующее полному току КЗ, определяется по формуле:

,

Где – фиктивное (приведенное) время для периодической слагающей тока КЗ;

– Фиктивное (приведенное) время для апериодической слагающей тока кз.

При действии времени t > 1 величиной можно пренебречь.

=

Выбранный кабель СБ 35-95 удовлетворяет нас по условию термической стойкости току КЗ. Поэтому принимаем его окончательно.

4.4. Расчет проводов на механическую прочность

Расчет проводов на механическую прочность производится: а) при наибольшей внешней нагрузке; б) при низшей температуре и отсутствии внешних нагрузок; в) при среднегодовой температуре и отсутствии внешних нагрузок.

Последовательность расчёта на механическую прочность сле­дующая:

1) Определяются исходные данные для расчёта.

Все данные выбираем по ПУЭ - 6, 7:

- регион: Березники;

- номинальное напряжение ВЛ: ;

- марка провода: АС – 95/35;

- район по толщине стенки гололёда: II;

- район по скоростному напору ветра: I;

- длина пролета (наибольшая допустимая): l_пр =410 м; принимаем l = 180 м;

- температуры: t_= -8,2°С; t₊ = 18°С; t_э = 10,1°С; t_г= -5°С;

- приведенная нагрузка от собственного веса

(для АС-95/35): g₁ = даН/(м·мм²);

- скоростной напор ветра (повторяемость 1 раз в 5 лет) q=27 (v=21 м/с);

- толщина стенки гололеда с = 10 мм;

_{- допустимое напряжение в материале провода при гололеде} t_г

- напряжение при наибольшей нагрузке σ_доп=30,4 даН/мм²

_- допустимое напряжение в материале провода при минимальной температуре t_:

_{- допустимое напряжение в материале провода при среднегодовой температуре} t_Э:

- модуль упругости: Е=13,9 · 10³ даН/мм²;

- температурный коэффициент линейного удлинения:

α =13,9 ·10^-6 1/градус;

- коэффициент неравномерности скоростного напора: α =1;

- диаметр провода АС-95/16: d = 13,5 мм;

- коэффициент лобового сопротивления: С_х = 1,2 – для проводов и тросов

d<20 мм;

- коэффициент упругого удлинения: β = 1/Е =1/(13,9 · 10³)= 7,19 · 10^-5

2) Определяются погонные и приведенные нагрузки для приня­тых сочетаний климатических условий.

1. Погонная нагрузка от собственного веса:

Суммирование осуществляется по всем проводам и тросам линии.

2. Погонная нагрузка на провод диаметром d при толщине стенки гололёда c определяется:

где с – толщина стенки гололёда, для III района c=10 мм; d – диаметр провода, м.

3. Результирующая погонная нагрузка:

4. Погонная ветровая нагрузка на провод без гололеда:

где ά - коэффициент неравномерности скоростного напора по таб. 4,24 [1] ά=1; - коэффициент лобового сопротивления; с_х = 1,2 - для проводов и тросов при d < 20 мм; q - скоростной напор, для I района раз в 5 лет q=27 даН/м.

5. Погонная ветровая нагрузка на провод с гололёдом:

6. Погонная нагрузка от веса провода, при действии ветра на провод и отсутствии гололёда:

7. Погонная нагрузка от веса провода, при действии ветра и наличии гололёда:

Приведенные нагрузки:

3) Определяем длины критических пролетов.

При определении критических пролетов напряжения в проводах и тросах ВЛ не должны превышать допустимых значений для следующих режимов:

1. режим наибольшей нагрузки, имеющий место при пятой или шестой комбинациях расчетных климатических условий (его пара­метры - );

2. режим низшей температуры при отсутствии внешней нагруз­ки, характерный для третьей комбинации климатических условий ( );

3) режим среднегодовой температуры при отсутствии внешней нагрузки (четвертая комбинация - ).

Для каждого из этих режимов определяется критический пролет.

Первый критический пролет - пролет такой длины, при кото­ром напряжение провода при среднегодовой температуре равно допускаемому значению , а в режиме низшей температуры :

где α - температурный коэффициент линейного удлинения провода; b = 1/Е; E - модуль упругости; θ_э - среднегодовая для данного региона температура; θ_ - исходная низшая для данного региона температура; θ_г - темпера­тура образования гололеда (-5 °С); _г - приведенная нагрузка от гололеда принимаем _г = ₇.

4) По таблице соотношений, определяющих исходные условия, устанавливаем исходный режим.

Исходным для расчета ВЛ на механическую прочность являет­ся режим, при котором напряжение в материале провода равно допускаемому, а в остальных режимах напряжение меньше до­пускаемого. Исходный режим зависит от соотношения между длинами трех критических пролетов и соотношения между реаль­ным и критическим пролетом.

Соотношение критических пролётов: l_1k, – мнимый, ;

соотношение реального пролёта с критическим l_Р < l_3k;

параметры исходного режима: .

5) Зная исходный режим, определяем напряжение в материале провода и допустимую стрелу провеса.

где и - напряжения в низшей точке провода в начальном (до изменения климатических условий) и искомом (после их измене­ния) состояниях, даН/м², соответственно; l - длина пролета, м; и - соответствующие нагрузки на провод, даН/м²; и - соот­ветствующая температура, °С.

Определяем напряжение в материале провода для всех возможных климатических условий.

1)Температура t=t_max, ветер и гололед отсутствуют:

2)Провод покрыт гололедом t=t_г=-5, ветер отсутствует:

3)Низшая температура t=t_min, ветер и гололед отсутствую:

4)Среднегодовая температура t=t_э, ветер и гололед отсутствуют:

5)Гололед отсутствует, наибольший нормативный скоростной напор ветра при температуре t=-5,:

6)Провода и тросы покрыты гололедом, температура -5, скоростной напор ветра 0,25q, толщина стенки гололеда 10 мм:

Таким образом, получаем значение σ= 30,36 даН/мм², не превышающее допустимое σ_доп= 30,4 даН/мм².

Условие прочности выполняется.

Определим стрелы провеса:

Отсюда следует, что выбранный по каталогу провод АС – 95/16 для ВЛ удовлетворяет требованиям механической прочности.

В результате расчетов по выбору сечения провода на нагрев выбрали АС-95/16.Проверили по потере напряжения в линии, механическую прочность получили, что выбранный провод АС-95/16 проходит по всем условиям, следовательно, окончательно принимаем провод АС-95/16.

L=180 м

0,81

Рис.1 Основные характеристики пролета воздушной линии.