Приложение В (рекомендуемое). Методика расчета гибких проводников на электродинамическую стойкость

Приложение В
(рекомендуемое)

Методика
расчета гибких проводников на электродинамическую стойкость

Ниже приводится методика расчета на электродинамическую стойкость гибких проводников, которые закреплены на одном уровне (по высоте), при отсутствии гололеда и ветровой нагрузки. При определении смещений расчетной моделью проводника в пролете служит абсолютно жесткий стержень, который шарнирно закреплен на опорах, а его ось очерчена по цепной линии.

За расчетное принимают двухфазное КЗ. Влияние гирлянд учитывают увеличением погонной силы тяжести проводника.

При проверке гибких проводников на электродинамическую стойкость при КЗ необходимость расчета смещения проводников, у которых провес превышает половину расстояния между фазами, устанавливают значением параметра р, , определяемого по формуле

,

(В.1)

где - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей электродинамической силы. Последний определяют по кривой, приведенной на рисунке В.1;

- начальное действующее значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ, кА;

- расчетная продолжительность КЗ, с;

а - расстояние между фазами, м;

q - погонная сила тяжести провода, Н/м.

"Рисунок В.1 - Зависимость коэффициента от "

В случае, когда выполняется соотношение  , расчет смещения проводников можно не проводить, так как опасности их чрезмерного сближения нет. В противном случае расчет смещения проводят в следующей последовательности:

1) Определяют предельно допустимую продолжительность КЗ, с

,

(В.2)

где - масса проводника пролета, кг;

- длина пролета, м;

g - ускорение силы тяжести, ;

- частота малых собственных колебаний расчетного маятника, 1/с, причем L = 2f/3, м;

f - провес провода в середине пролета, м;

- расчетная электродинамическая сила при двухфазном КЗ, Н.

Последнюю вычисляют по формуле

,

(В.3)

где ;

- постоянная составляющая электродинамической нагрузки на проводник в пролете при двухфазном КЗ, Н;

- относительная магнитная проницаемость воздушной среды (для воздуха = 1);

- магнитная проницаемость вакуума, Гн/м.

2) При горизонтальное смещение проводника при КЗ, м, вычисляют по формуле

,

(В.4)

где ;

В случае, когда вычисленное по формуле (В.4) значение s оказывается больше стрелы провеса проводника в середине пролета, следует принимать s = f.

3) При горизонтальное смещение проводника при КЗ, м, вычисляют по одной из формул:

(В.5)

где - угол максимального отклонения проводника от вертикали, рад, определяемый по формуле

;

(В.6)

- энергия, накопленная проводником пролета за время КЗ, Дж, и определяемая с использованием рисунка В.2 (здесь - относительная продолжительность КЗ в долях от периода собственных колебаний проводника в пролете).

4) При горизонтальное смещение проводника также вычисляют по формулам (В.5), однако входящую в формулы (В.5) и (В.6) энергию , Дж, приближенно оценивают по одной из формул:

(В.7)

где h - высота подъема проводника над его положением до КЗ, м, которую определяют с использованием рисунка В.З.

5) Определяют максимальное сближение проводников (минимальное расстояние между проводниками) по формуле

,

(В.8)

где s - найденное максимальное горизонтальное смещение проводника в середине пролета от равновесного положения, а для расщепленных фаз - это горизонтальное смещение оси расчетного одиночного проводника с поперечным сечением, равным сумме сечений всех проводников фазы, в середине пролета;

- радиус расщепления фазы, м.

"Рисунок В.2 - Зависимость от относительной продолжительности двухфазного КЗ"

"Рисунок В.2, лист 2"

"Рисунок В.3 - Характеристики h/а = f(L/a) при двухфазном КЗ"

Максимальное тяжение в проводнике следует определять, полагая, что энергия, накопленная проводником во время КЗ, трансформируется в потенциальную энергию деформации растяжения при падении проводника после отключения КЗ, поднятого электродинамическими силами над исходным равновесным положением. При этом значение , Дж, составляет

,

(В.9)

где - потенциальная энергия деформации проводника в пролете при тяжении, равном тяжению в нем до КЗ, Дж;

- тяжение (продольная сила) в проводнике до КЗ, Н;

m - погонная масса проводника, кг;

E - модуль упругости материала проводника, ;

S - площадь поперечного сечения проводника, ;

- удлинение проводника в пролете при усилии в нем, равном , м;

- длина проводника в пролете, м, которую допускается принимать равной длине пролета .

При выполнении условия значение допускается определять по приближенной формуле

.

(В.10)

При отсутствии характеристики жесткости провода приближенное значение максимально возможного тяжения в проводнике допускается определять по формуле

,

(В.11)

где ES - жесткость поперечного сечения провода при растяжении, Н;

Е - модуль упругости материала проводника, ;

S - площадь поперечного сечения проводника, .

Модуль упругости материалов проводника, полученного скручиванием проволок, следует снижать (вдвое - втрое) по сравнению с модулем упругости материала отдельных проволок.

Значение нижнего предела максимального тяжения в проводнике в случае, когда проводник после отключения КЗ (при относительно малом токе) плавно возвращается в исходное положение, совершая затем затухающие (из-за аэродинамического сопротивления атмосферы) колебания, выбирается наибольшим из двух значений силы тяжения , вычисляемых по формулам:

(В.12)

при этом траектория движения центра масс проводника близка к окружности.

Влияние гирлянд изоляторов и ответвлений с гибкой ошиновкой приближенно учитывается увеличением погонной силы тяжести и стрелы провеса проводников путем замены в приведенных выше формулах массы проводника М" приведенной массой и стрелы провеса f "приведенной" стрелой провеса , где - коэффициент приведения массы (таблица В.1); - масса отводов в пролете; - длина гирлянды изоляторов; - угол отклонения натяжных гирлянд от вертикали до КЗ, рад.

Таблица В.1 - Коэффициент приведения массы при различных отношениях провеса гирлянды к стреле провеса проводника и массы гирлянды к массе проводника в пролете

	Значение коэффициента приведения массы при различных
	0,01	0,02	0,05	0,10	0,20	0,50	1,00	2,00	3,00
0,01	1,000	1,000	1,000	1,000	1,001	1,002	1,003	1,005	1,006
0,02	1,000	1,000	1,000	1,001	1,002	1,004	1,007	1,010	1,012
0,05	1,000	1,000	1,001	1,002	1,004	1,010	1,016	1,024	1,029
0,10	1,000	1,001	1,002	1,004	1,008	1,019	1,031	1,048	1,058
0,20	1,001	1,002	1,004	1,008	1,015	1,034	1,059	1,090	1,110
0,50	1,002	1,003	1,008	0,016	1,031	1,071	1,130	1,200	1,250
1,00	1,002	1,005	1,012	1,024	1,048	1,110	1,200	1,330	1,430
2,00	1,003	1,007	1,017	1,033	1,065	1,150	1,290	1,500	1,670
3,00	1,004	1,007	1,019	1,037	1,073	1,180	1,330	1,600	1,820
Примечание - - масса гирлянд (суммарная масса двух натяжных гирлянд у двух опор проводников в пролете или масса одной гирлянды, если на опорах гирлянды подвесные); М - масса проводника в пролете; - провес гирлянд; f - стрела провеса проводника.