24.04.2009

 

Среди множества достоинств, которыми обладает программа Тракт, как инструмент сравнительно точного анализа параметров создаваемого ВЧ тракта, есть и недостатки, делающие ее использование в повседневной инженерной практике затруднительным. 

 

В первую очередь это относится к невозможности прямого учета влияния климатических факторов на параметры канала. Конечно, в программе можно оценить влияние гололеда на канал. Если поковыряться в справочниках, то аналогично можно учесть изморозиевые отложения и загрязнения. Но учесть влияние температуры, ветра, нагрузки и т.д. невозможно.

Практически единственной возможностью для этого в программе является возможность изменения параметра конфигурации опор ВЛ: провис проводов. В тоже время провис проводов - довольно всеобъемлющий параметр ВЛ, на который оказывают влияние все климатические и режимные факторы работы (для примера, PDF, 178kB, таблица в конце статьи). Одна беда - как влияют знают только проектировщики ЛЭП...

 

Тем, кого не пугают многоэтажные формулы и решение кубических уравнений могу посоветовать книгу В.Н. Костина. Системы электроснабжения. Конструкция и расчет (читать с 61-й по 78-ю страницы, зашифрованный PDF, 1,4МБ) - здесь есть учет всех факторов плюс режимов работы ВЛ...

 

Таким же ленивым, как я, предлагаю делать по другому:

провис провода в пролете с разной точностью описывается либо цепной линией/функцией, либо параболической, либо круговой. Цепная линия для инженерных расчетов слишком сложна. Лучше использовать две последних. При этом длины провода в пролете вычисляются следующим образом:

 

1) Rprov=Provis/2+Lprol^2/(8*Provis)	l=2*Rprov*arcsin(Lprol/(2*Rprov)
	l=4*Rprov*sqrt(2-sqrt(2+sqrt(4-(Lprol/Rprov)^2)))
2)	l=Lprol+8/3*Provis^2/Lprol

 

Lprol - длина пролета ЛЭП, м

Provis - максимальная для данного типа опор стрела провиса, м (смотрим справочники/каталоги опор)

Rprov  - радиус провиса, м

l - длина провода в провисе, м

 

При этом предполагается, что нам безразлично какой провод висит, под какой нагрузкой, при каком гололеде и т.д. - он просто висит и все, и для выбранной конструкции ЛЭП провис больше, чем Provis невозможен.

Провис указывается для максимальных воздействий, например, температуры 40 гр.Ц, гололеда, ветра. В справочниках гололед и ветер учитываются через соответствующее изменение допустимой длины пролета. Расчетная температура всегда 40 гр.Ц. Однако следует иметь ввиду, что температура провода всегда выше температуры окружающего воздуха. Насколько - зависит от нагрузки и климатики - еще раз внимательно посмотрите таблицу в для примера. Перегрев провода лежит в диапазоне 5-20 гр.Ц. При прочих равных условиях, когда это необходимо, я использую значение 20 градусов для оценки провиса при максимальной температуре и 5 градусов - при минимальной.

 

Кстати, если в указанную в статье высоту подвеса проводов на опоре включена длина изоляторов - для ВЛ 220кВ 2,4 метра - и длина пролета 430 метров - это опора П220-3/5 и максимальная стрела провеса для нее равна 16,1 метра. Становится непонятной цель написания статьи - габарит практически в норме. Скорее всего имеет место ошибка проектирования - выбор неверной длины пролета...

 

Для справки:

 

типовые длины гирлянд изоляторов    

Напряжение, кВ	35	110	220	330	500
Длина гирлянды, м	0,6	1,3	2,4	3,5	5,5

 

Габариты ВЛ, м

Местность	до 110кВ	150кВ	220кВ	330кВ	500кВ
Населенная	7	7,5	8	8	8
Ненаселенная	6	6,5	7	7,5	8
Труднодоступная	5	5,5	6	6,5	7
Недоступная	3	3,5	4	4,5	5

 

Теперь всегда можно вычислить максимальный провес провода: высота на траверсе минус гирлянда минус габарит (ненаселенная местность), а затем вычислить его длину в пролете.

 

Следующим шагом является определение длины провода в пролете при новых условиях.

Для этого прежде всего нам понадобится коэффициент линейного расширения сталеалюминиевых проводов Клр

Сечение провода, мм2	70	95	120	150	185	240	300	400
Диаметр, мм	11,4	13,6	15,2	17,1	18,8	21,6	24	27,5
Коэф.лин.расш., 10-6, 1/гр.Ц	19,2	19,2	19,2	19,2	19,2	19,8	19,8	19,8

 

Здесь самое время задать себе вопрос: а важны ли для нас причины, вызывающие то или иное изменение стрелы провеса проводов, если нас волнует изменение характеристик проектируемых ВЧ трактов? Мне кажется - нет. А значит новая длина провода в пролете однозначно определяется как

 

lT=l*[1-Клр*(Tmax-T)]

 

причем Tmax в нашем случае равна 40 гр.Ц и выражение для lT можно переписать, как

 

lT=l*[1-Клр*(40-T)]

 

Тогда новое значение стрелы провеса Prov находится как

 

Prov=0,25*Lprol*sqrt(6*(lT-Lprol)/Lprol)

 

или при подстановке всех предыдущих выражений

 

Prov=0.5*sqrt[4*Provis^2*(1-Клр*(40-T))-1.5*Клр*(40-T)*Lprol^2]

 

Теперь можно оценить степень изменения провиса проводов от всех дестабилизирующих факторов.

На рисунке ниже показан диапазон изменения провиса проводов при различных величинах пролета 200 ... 400 метров (максимальный провес везде одинаков) Здесь, наоборот, при постоянной длине пролета 400 метров меняется величина максимального провиса 8 ... 14 метров (голубая линия - опора из примера Афипской. Как видите провис и должен быть таким, как измерили)

Те, кто хочет воспользоваться книжкой Костина, но не знает, где взять усилие тяжения провода, его можно оценить по формуле (опоры одной высоты)

 

f=(p*g*Lprol*sqrt(Provis*Provis+Lprol*Lprol/4))/(4*Provis)

 

f - сила натяжения на одном конце

p - удельная масса кабеля кг/м

g - ускорение свободного падения

L - расстояние меж точками подвеса

h - провис в центре

 

Ну и под конец: а зачем все это нужно?

А для выбора рабочих частот каналов, предупреждения согласования идиотских проектов, и отфутболивания бесконечных звонков - а у нас канал отвалился...

 

Итак: 

классическая ВЛ 500кВ с полным циклом транспозиции и приличной длины. Схемы присоединения - стандартные оптимальные.

В общепринятом смысле лучшее присоединение на лучших частотах имеет

 

неравномерность затухания, обусловленную токовыми и климатическими режимами работы ВЛ/ЛЭП более 24 дБ !!! (здесь должен был быть канал основной защиты).

 

Следующее по значимости и качеству присоединение

 

имеет неравномерность до 18 дБ (здесь должен был быть канал РЗА).

 

И последнее

 

... ну-у связь всегда по остаточному принципу... 

Ан, нет - здесь так же должен быть резервный канал РЗА.

 

И все это без учета технологических режимов работы ВЛ!!! (добавьте еще децибел пять)

Обратите внимание, что зимой и летом разные каналы ведут себя по-разному: одни становятся хуже, другие лучше...

---

PS.

Кстати, это Согласованный на всех уровнях, включая РДУ, ОДУ, МЭС и ФСК, реальный Рабочий проект, попавший ко мне совершенно случайно...

---

PSS.

Особенно упорные могут еще учесть температурный коэффициент удельного сопротивления в параметрах проводов... (но не забудьте изменить название провода, а то остальные схемы будут считаться неправильно)

---

PSSS.

Основные уравнения тяжений материалов проводов, стрелы их провеса и длины в пролёте

Теория и практика механического расчёта проводов, тросов и самонесущих кабелей

Механический расчёт проводов

Опыт проектирования механической части ВОЛС

и другие страницы с индексами 1-5 http://www.linecross.ru/mech5.htm 

хотя похоже это все тот же Крюков