Принято считать, что основными недостатками стеклянных изоляторов являются ненадежная транспортировка, недостаточная антивандальная устойчивость и низкая ударопрочность. Под проблемой антивандализма скрывается невозможность стеклянных изоляторов противостоять расстрелам, точнее преднамеренной стрельбе по ним оружий. Но по свидетельским данным персонала, эксплуатирующего данный вид изолятора эта проблема является сильно преувеличенной. Гирлянда с полным отсутствием изоляторов или частично в большом количестве осыпавшимися изоляторами явление довольно редкое. В большинстве случаев это отсутствие в гирлянде одного, реже двух рядом расположенных стеклянных изоляторов. В то же время, производить осмотр подвергшихся «расстрелам» полимерных изоляторов необходимо с применением специальных оптических приборов, позволяющих рассмотреть с земли и обнаружить повреждения, практически очень сложно. Также существует большая проблема диагностики полимерных подвесных изоляторов нерешенная в мире до сих пор. Все это дает аргументы в пользу применения стеклянных изоляторов.

На основании вышеизложенного, приняты следующие типы гирлянд изоляторов:

натяжная двухцепная гирлянда изоляторов для провода АС300/39 на анкерно-угловые опоры, 2 × 16×ПС120Б;

поддерживающая двухцепная гирлянда изоляторов для провода АС300/39 на промежуточные опоры, 2 × 16×ПС120Б.

Линейный подвесной стеклянный изолятор ПС120Б предназначен для электрической изоляции и крепления незащищенных проводов и грозозащитных тросов, воздушных ЛЭП и ОРУ высокого напряжения

Расшифровка изолятора ПС-120Б:

• П – подвесной;

• С – стеклянный;

• 120 – минимальная разрушающая сила (120 кН);

• Б, Е – индекс модификации изолятора, на данный момент, остальные модификации (ПС-120 и ПС-120А) являются устаревшими и не выпускаются.

Р исунок 5.1 Изолятор ПС120Б

Таблица 4.1 - Характеристики изолятора ПС120Б

Окончание таблицы 4.1

Тип изолятора выбирается по нормативной механической нагрузке. Выделяют коэффициент запаса прочности, который определяется как отношение разрушающей нагрузки к нормативной нагрузке на изоляторы.

Согласно ПУЭ 7 издание п.2.5.101 значения коэффициентов запаса прочности в нормальном режиме при наибольшей нагрузке не менее 2,5, при среднегодовой температуре, отсутствии гололёда и ветра не менее 5 для поддерживающей гирлянды, не менее 6 – для натяжной.

Для поддерживающей гирлянды нормативные нагрузки рассчитываются по формулам (5.1) и (5.2).

При наибольшей нагрузке:

(5.1)

При среднегодовой температуре, отсутствии гололёда и ветра:

(5.2)

Для натяжной гирлянды нормативные нагрузки рассчитываются по формулам (5.3) и (5.4).

При наибольшей нагрузке:

. (5.3)

При среднегодовой температуре, отсутствии гололёда и ветра:

. (5.4)

где и – приведённые нагрузки от собственного веса провода и от веса и давления ветра на провод, покрытый гололёдом, ; F – сечение провода, мм²; – весовой пролет, м; – нагрузка от веса гирлянды изоляторов, и – наибольшее напряжение в проводе при наибольшей нагрузке и при среднегодовой температуре, .

На этапе выбора типа изолятора вес гирлянды неизвестен, поэтому для принимается усредненное значение из практики проектирования и эксплуатации. Так для воздушной линии при номинальном напряжении 220 кВ даН.

Рассчитаем нормативные нагрузки по формулам (4.1) – (4.4):

даН;

даН;

даН;

даН.

Длина пути утечки L (см) изоляторов изоляционных конструкций из стекла и фарфора определяется по формуле (5.5):

, (5.5)

где ‒ удельная эффективная длина пути утечки, см/кВ; ‒ наибольшее рабочее междуфазное напряжение, кВ (по ГОСТ 721); k ‒ коэффициент использования длины пути утечки (1.9.44‒1.9.53 в [1]).

По таблице 1.9.1 в [1] для 220 кВ примем см/кВ.

Согласно ГОСТу 721 для 220 кВ примем кВ.

Коэффициенты использования k изоляционных конструкций, составленных из однотипных изоляторов, следует определять как

, (5.6)

где k_и – коэффициент использования изолятора; k_к – коэффициент использования составной конструкции с параллельными или последовательно-параллельными ветвями.

Коэффициент использования подвесных тарельчатых изоляторов со слабо развитой нижней поверхностью изоляционной детали, каким и является выбранный ПС-120Б, следует определять по таблице 1.9.20 в [1] Для этого необходимо сначала определить отношение длины пути утечки изолятора L_И к диаметру его тарелки D:

Коэффициенты использования k_к одноцепных гирлянд и одиночных опорных колонок, составленных из однотипных изоляторов, следует принимать равными 1,0 (согласно п.1.9.49 в [1]).

Следовательно, коэффициент использования длины пути утечки k будет равен:

.

Длина пути утечки после подстановки в формулу (5.5) всех данных равна:

см.

Количество изоляторов в гирлянде должно составлять:

шт;

шт.

Полученное значение округляется до пятнадцати. Таким образом, число изоляторов в поддерживающей гирлянде составит пятнадцать штук.

Для натяжной гирлянды выбирается аналогичный изолятор ПС-120Б.

6 РАССТАНОВКА ОПОР ПО ПРОФИЛЮ ТРАССЫ

Расстановка опор по профилю трассы наиболее ответственный этап в проектировании линии электропередач. После расстановки опор определяется окончательное количество и тип опор, количество изоляторов, линейной арматуры и др.

Для этого необходимо найти расчетный пролет, определяемый типом опорных конструкций, климатическими условиями района, нормируемыми расстояниями от проводов ВЛ до поверхности земли при наибольшем их провесе.

В общем случае при выборе необходимо соблюдать соотношение:

, (6.1)

где – максимальная стрела провеса провода, м; – активная высота опор (высота подвески нижнего провода), м; С – нормированное расстояние провод-земля, м; 0,4 – запас в габарите на возможные неточности в графическом построении и отклонении при монтаже, м, l_г – длина гирлянды изоляторов, м, l_г=1,905 м.

Согласно таблице 2.5.20 в [1] для ненаселенной местности наименьшее расстояние от проводов ВЛ 220 кВ до поверхности земли (С) равно 7 м. Активная высота опор (Н) равна 21 м.

Выполним расчет по формуле (6.1):

м;

м.

6.1 Расчет максимальной стрелы провеса

Наибольшая стрела провеса, называемая максимальной, может возникнуть только при отсутствии ветра, когда провод находится в вертикальной плоскости, проходящей через точки его крепления. Такой случай может быть при режимах:

а) гололеда, когда провод испытывает наибольшую вертикальную на- грузку при t°C = = – 5°С;

б) высшей температуры окружающего воздуха при t°C = , когда провод имеет минимальное напряжение и испытывает вертикальную нагрузку только от собственной массы .

В ходе расчета необходимо получить значения максимальных стрел провеса в режимах гололеда и высшей температуры. Для построения кривых шаблона принимают наибольшее значение из двух полученных.

Максимальная стрела провеса в расчетном режиме при одинаковой высоте подвеса провода на опорах определяется по формуле:

, (6.2)

где – расчетная длина пролета, м; – удельная нагрузка на провод при соответствующем режиме, ; – механическое напряжение в проводе при соответствующем режиме, .

Расчетная длина пролета принимается в пределах:

, (6.3)

где – величина габаритного пролета, определяемая при выборе опор, м.

Рассчитаем длину пролета:

м.

Для отыскания механического напряжения в проводах следует воспользоваться уравнением состояния:

, (6.4)

где и – механические напряжения в низшей точке провода при заданном (исходном) и расчетном (искомом) режимах, ; и – приведенные нагрузки, соответствующие исходному и расчетному режимам, ; – длина расчетного пролета, м; и – температуры воздуха, соответствующие и , °С; Е - модуль упругости провода, ; – температурный коэффициент линейного расширения провода, .

Решение уравнения состояния произведем при помощи программы «Mathcad 15»:

а) Режим гололеда (за исходный режим принимаем режим низшей температуры):

Исходные данные для решения уравнения (6.4) в режиме гололеда:

;

°С;

;