6_calculul mecanic al conductoarelor active lea
DESCRIPTION
testTRANSCRIPT
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
1
ANALIZA ASISTAT DE CALCULATOR PRIVIND CALCULUL
MECANIC AL CONDUCTOARELOR ACTIVE ALE
LINIILOR ELECTRICE AERIENE
1. Introducere
Scopul calculului mecanic const att n stabilirea ntinderii conductoarelor, care trebuie realizat n aa fel nct s reziste la suprasarcinile ce pot aprea n exploatare, n condiii de solicitare maxim, ct i n verificarea poziiei conductoarelor pentru diferite situaii ale forelor exterioare, care acioneaz asupra acestora.
La calculul ntinderii conductoarelor, este necesar s se stabileasc relaii ntre deschiderea dintre stlpi, forele exterioare care acioneaz asupra LEA, forma geometric pe care o ocup conductoarele sub influena acestor fore i eforturile interne ce apar n conductoare. Odat stabilit forma geometric a conductorului n deschidere, respectiv a sgeilor n fiecare punct al acestuia i a valorii sgeii maxime, se creaz posibilitatea verificrii distanelor minime admisibile ale conductorului fa de celelalte conductoare ale LEA, precum i fa de elementele stlpului legate la pmnt sau fa de diferite obstacole pe care le traverseaz ori de care se apropie traseul LEA.
Cunoaterea sgeii conductoarelor i a distanelor minime admisibile fa de sol sau fa de obstacolele pe care le traverseaz linia permite determinarea nlimii i a coronamentului stlpilor folosii la construcia LEA.
Conform informaiilor din literatura de specialitate i a normelor din ara noastr, la calculul mecanic al LEA se utilizeaz, n mod curent, o serie de noiuni i mrimi, cum ar fi: seciunea real i nominal a unui conductor funie, sarcina de rupere calculat, sarcina de rupere minim, rezistena de rupere calculat, rezistena de rupere minim, traciunea n conductor, traciunea orizontal n conductor, deschiderea real, deschiderea nominal, deschiderea virtual, deschiderea la ncrcri de vnt, deschiderea la ncrcri verticale, denivelarea, sgeata unui conductor ntr-un anumit punct, aliniamentul, panoul de ntindere, ncruciarea LEA, traversarea i subtraversarea, apropierea LEA, poriuni speciale de traseu, culoarul unei LEA, regimul normal de funcionare i de avarie al unei LEA, rezistena mecanic normat i sarcina mecanic normat, rezistena i sarcina mecanic de calcul, ncrcrile normate i de calcul. Reprezentarea grafic a unora dintre noiunile enumerate anterior este redat, n mod sugestiv, n Figura 1.
O linie electric aerian trebuie s fac fa condiiilor climato-meteorologice din zonele sau regiunile pe care le strbate. Aceste condiii trebuie cunoscute de ctre proiectant, deoarece influeneaz n mod esenial calculul mecanic al LEA.
n procesul de proiectare i construcie al LEA, trebuie sa se in seama de intensitatea i frecvena de manifestare a principalilor factori climato-meteorologici, cum ar fi: temperatura aerului, viteza vntului, depunerile de chiciur. innd seama de aceste aspecte, teritoriul rii noastre a fost mprit n cinci zone meteorologice (A, B, C, D, E), care difer din punct de vedere al intensitii i al frecvenei de manifestare a principalilor factori climato-meteorologici. n Figura 2 este reprezentat zonarea teritoriului rii noastre, cu delimitarea celor cinci zone, dup criterii climato-meteorologice.
Pentru determinarea ncrcrilor normate, la calculul mecanic al LEA se vor considera condiiile prevzute de norme pentru fiecare zon meteorologic, privind presiunea vntului, grosimea stratului de chiciur i valorile temperaturii aerului.
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
2
Figura 2 Delimitarea zonelor teritoriale din ara noastr dup criterii climato-meteorologice
a1 a2
av2 av3 st.
ag2 ag3 st.
21 23
2 1 3
h1
h2
1 2 3
a6 a7
av7 av8 st.
ag7 ag8 st.
7 6 8
h6
6 7 8
4 3 5
23
a3 a4
h3
h4
3 4 5
h5
h7
ag4
a5
ag5 ag6 ag3 dr.
ah
av3 dr. av5 av6 av4
an
hc
f n
hg
Observaii: poriunile de traseu ntre stlpii 1 i 3, respectiv 3 i 6 constituie aliniamente.
poriunile de linie ntre stlpii 1 i 3, respectiv 3 i 6 constituie panouri.
stlpii 1,3 i 6 sunt stlpi de ntindere. an deschidere nominal ai=ar, i=1,n deschideri reale avi, i=1,n deschiderea limitat de presiunea vntului pe conductoare agi, i=1,n deschiderea la sarcini verticale pe conductoare ahi, i=1,n deschideri virtuale hi, i=1,n denivelri fn sgeata conductorului corespunztoare deschiderii nominale hc nlimea de prindere a conductorului hg gabarit minim la sol
Figura 1 Mrimi i noiuni utilizate la calculul mecanic al LEA
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
3
2. Calculul mecanic al conductoarelor active ale LEA
La construcia LEA cu tensiuni nominale mai mari de 1000 V, fiecare faz este echipat fie cu un singur conductor, fie printr-un ansamblu de dou sau mai multe conductoare, denumite conductoare fasciculare. Conductoarele active de faz ale liniei sunt cele care asigur transportul i distribuia energiei electrice.
Pe lng caracteristicile electrice ridicate, conductoarele active ale liniilor electrice trebuie s aib i o rezisten mecanic mare, deoarece ruperea acestora poate conduce la deteriorarea stlpilor. Din acest motiv, costul conductoarelor este relativ ridicat, reprezentnd, de exemplu, 30-50% din costul integral al unei LEA. Este evident c alegerea tipului de conductor, stabilirea ntinderii i montarea acestuia trebuie s fie efectuate cu mult atenie.
n procesul de dimensionare a conductoarelor liniilor electrice trebuie s se in seama de comportarea materialului din care sunt executate, att la sarcini statice, ct i dinamice, de lung sau de scurt durat. Totodat, este necesar s se aib n vedere influena nclzirii conductoarelor datorit trecerii curentului electric, prin efect termic sau Joule-Lentz, asupra caracteristicilor mecanice ale
acestora, respectiv asupra rezistenei statice de durat a materialului. n plus, este nevoie s se in seama de influena coroziv a atmosferei din zonele sau regiunile pe care le strbate LEA (apropierea de zone puternic industrializate, de malul mrii etc).
2.1 Ipoteze de calcul
Calculul mecanic al conductoarelor LEA, n vederea determinrii traciunilor i a sgeilor, se efectueaz, n general, dup metoda la stri limit, conform creia rezistenele de calcul sunt stabilite n procente din rezistena de rupere calculat pentru conductor, notat cu rc, care reprezint raportul ntre valoarea sarcinii de rupere calculat i rezistena real a conductorului. Prin procesul de calcul se urmrete, n principal, ca valorile rezistenelor mecanice de calcul s nu fie depite cu mai mult de 5% n punctele de prindere ale conductorului n cleme, pentru diferite stri de funcionare. Rezistena mecanic de calcul reprezint raportul dintre valoarea rezistenei mecanice normate i coeficientul de siguran al materialului sau al elementului constructiv respectiv. Coeficientul de siguran pentru conductoarele active i de protecie este definit ca raportul dintre rezistena de rupere instantanee a unui fir component al conductorului i rezistena admisibil n punctul cel mai de jos al acestuia.
Conform literaturii de specialitate i a normelor din ara noastr, la calculul mecanic i la dimensionarea elementelor componente ale LEA, folosind metoda la stri limit, se iau n consideraie urmtoarele stri critice:
starea de solicitare maxim, aprut n ipoteza de ncrcare - temperatura de formare a chiciurei, vnt simultan cu chiciur i depuneri de chiciur pe elementele componente ale liniei pentru care valoarea maxim a rezistenei de calcul trebuie s fie de 67% din rezistena de rupere calculat (rc);
starea de temperatur minim temperatura minim, n absena vntului i a chiciurii pentru care valoarea maxim a rezistenei de calcul trebuie s fie de 44% din rezistena de rupere calculat (rc);
starea de solicitare de fiecare zi, corespunztoare temperaturii medii, fr vnt i fr chiciur, pentru care valoarea maxim a rezistenei de calcul trebuie s fie 18% din rezistena de rupere calculat (rc).
n vederea stabilirii sgeilor maxime ale conductoarelor, se analizeaz urmtoarele ipoteze de ncrcare:
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
4
temperatura maxim, n absena vntului i a chiciurii;
temperatura de formare a chiciurii i depuneri de chiciur pe elementele componente ale liniei, fr vnt.
n ce privete sgeile de montaj i finale, acestea se calculeaz folosind valorile normate ale ncrcrilor i traciunilor determinate n funcie de valoarea maxim a rezistenei de calcul, plecnd de la ncrcrile de calcul corespunztoare strilor critice pentru conductor.
2.2 Determinarea ncrcrilor specifice din punct de vedere mecanic
Elementele constructive ale LEA sunt supuse, pe de o parte, aciunii sarcinilor exterioare, datorate chiciurii i vntului, iar pe de alt parte, greutii proprii a conductoarelor. Forele care acioneaz pe unitatea de lungime a conductorului (m) i pe unitatea de suprafa (mm2) poart denumirea de ncrcri specifice unitare i se noteaz, de regul, cu , fiind msurate n daN/mmm2.
2.2.1 Stabilirea ncrcrilor unitare normate datorate maselor proprii, depunerilor de chiciur i aciunii vntului
ncrcrile unitare normate se noteaz, de regul, cu g(n), fiind msurate n daN/m, iar la determinarea lor se ine seama de greutatea proprie a conductorului activ, precum i de condiiile climaterice corespunztoare zonelor pe care le strbate linia. La calculul mecanic al conductoarelor sunt definite urmtoarele ncrcri unitare normate:
g(1,n) ncrcarea unitar normat datorat greutii proprii a conductorului; aciunea ei este vertical, iar modulul se determin cu urmtoarea relaie:
g(1,n) = Gc10-3
[daN/m] (1)
n care Gc reprezint greutatea conductorului, n daN/km. ncrcarea datorat greutii proprii acioneaz asupra conductoarelor i stlpilor, n toate
situaiile. g(2,n) ncrcarea unitar normat datorat depunerilor de chiciur; aciunea ei este vertical, iar
modulul se determin cu urmtoarea relaie: g(2,n) = b(b+dc) ch10
-3 [daN/m] (2)
unde: b grosimea stratului de chiciur, n mm; dc diametrul conductorului, n mm; ch greutatea specific a chiciurii, n daN/dm3.
Aceast ncrcare acioneaz asupra conductoarelor i stlpilor numai simultan cu ncrcarea g(1,n).
g(3,n) ncrcarea unitar normat cumulat datorat greutii conductorului acoperit cu chiciur; aceast ncrcare rezultant datorat greutii proprii a conductorului i a stratului de chiciur acioneaz tot vertical, iar modulul ei se determin cu relaia:
g(3,n) = g(1,n) + g(2,n) [daN/m] (3)
g(4,n) ncrcarea unitar normat datorat aciunii vntului asupra conductorului neacoperit cu chiciur; aceast ncrcare acioneaz n centrul seciunii conductorului, dup o direcie orizontal, iar modulul se determin cu relaia:
g(4,n) = Ctccpv maxdc10-3
[daN/m] (4)
n care: c coeficientul de rafal i neuniformitate al vitezei vntului; Ctc coeficientul de rezisten frontal sau aerodinamic al conductorului; pv max presiunea dinamic de baz n cazul
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
5
conductorului neacoperit cu chiciur, determinat, n funcie de viteza vntului V, n m/s, determinat cu ajutorul relaiei (5):
3,16
Vp
2
maxv [daN/m2] (5)
g(5,n) ncrcarea unitar normat datorat aciunii vntului asupra conductorului acoperit cu chiciur n regim normal de funcionare; aceast ncrcare acioneaz n centrul seciunii conductorului, dup o direcie orizontal, iar modulul se determin cu relaia:
g(5,n) = Ctccpv ch(dc+2b)10-3
[daN/m] (6)
unde: pv ch reprezint presiunea dinamic de baz n cazul conductorului acoperit cu chiciur, determinat, n funcie de viteza vntului V, n m/s, cu ajutorul relaiei (5).
g(8,n) ncrcarea unitar normat datorat aciunii vntului asupra conductorului acoperit cu chiciur, n regim de avarie; aceast ncrcare acioneaz n centrul seciunii conductorului, dup o direcie orizontal, iar modulul se determin cu relaia:
3
cch vctc
n
an)(8, 10bdpC g
[daN/m] (7)
unde a, n reprezint coeficienii pariali de siguran, pentru LEA cu tensiunea nominal de 20-110 kV.
g(6,n) ncrcarea unitar normat rezultat ca urmare a greutii conductorului i a presiunii vntului, n absena chiciurii:
2
n)(4,
2
n)(1,n)(6, gg g [daN/m] (8)
g(7,n) ncrcarea unitar normat rezultat ca urmare a greutii conductorului i a presiunii vntului, n prezena chiciurii, pentru regim normal de funcionare:
2
n)(5,
2
n)(3,n)(7, gg g [daN/m] (9)
g(9,n) ncrcarea unitar normat rezultat ca urmare a greutii conductorului i a presiunii vntului, n prezena chiciurii, pentru regim de avarie:
2
n)(8,
2
n)(3,n)(9, gg g [daN/m] (10)
2.2.2 Stabilirea ncrcrilor unitare de calcul datorate maselor proprii, depunerilor de chiciur i aciunii vntului
ncrcrile unitare de calcul se determin, conform normelor din ara noastr, prin nmulirea ncrcrilor unitare normate, prezentate n paragraful anterior, cu valorile coeficienilor de siguran, corespunztori fiecrei zone meteorologice, pentru ncrcri permanente sau variabile. Aceste ncrcri unitare de calcul sunt notate cu g(c), fiind msurate n daN/m.
g(1,c) ncrcarea unitar de calcul datorat greutii proprii a conductorului: g(1,c) = 1,1Gc10
-3 [daN/m] (11)
g(2,c) ncrcarea unitar de calcul datorat depunerilor de chiciur: g(2,c) = 1,8b(b+dc) ch10
-3 [daN/m] (12)
g(3,c) ncrcarea unitar de calcul cumulat datorat greutii conductorului acoperit cu chiciur: g(3,c) = g(1,c) + g(2,c) [daN/m] (13)
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
6
g(4,c) ncrcarea unitar de calcul datorat aciunii vntului asupra conductorului neacoperit cu chiciur:
g(4,c) = nCtccpv maxdc10-3
[daN/m] (14)
unde n reprezint coeficientul parial de siguran; g(5,c) ncrcarea unitar de calcul datorat aciunii vntului asupra conductorului acoperit cu chiciur,
n cazul ncrcrilor permanente: g(5,c) = nCtccpv ch(dc+2b)10
-3 [daN/m] (15)
g(8,c) ncrcarea unitar de calcul datorat aciunii vntului asupra conductorului acoperit cu chiciur, n regim de avarie:
3
cch vctcan)(8, 10bdpC g [daN/m] (16)
unde a reprezint coeficientul parial de siguran, corespunztor ncrcrilor variabile; g(6,c) ncrcarea unitar de calcul rezultat ca urmare a greutii conductorului i a presiunii vntului,
n absena chiciurii: 2
c)(4,
2
c)(1,c)(6, gg g [daN/m] (17)
g(7,c) ncrcarea unitar de calcul rezultat ca urmare a greutii conductorului i a presiunii vntului, n prezena chiciurii, pentru regimurile normale de funcionare:
2
c)(5,
2
c)(3,c)(7, gg g [daN/m] (18)
g(9,c) ncrcarea unitar de calcul rezultat ca urmare a greutii conductorului i a presiunii vntului, n prezena chiciurii, pentru regim de avarie:
2
c)(8,
2
c)(3,c)(9, gg g [daN/m] (19)
2.2.3 Stabilirea ncrcrilor specifice normate i de calcul
Forele care acioneaz pe unitatea de lungime a conductorului (m) i pe unitatea de suprafa (mm
2) poart denumirea de ncrcri specifice, fiind notate cu i se msoar n daN/mmm2. ncrcrile specifice normate i de calcul se obin din ncrcrile unitare normate i de calcul, prezentate n paragrafele precedente, prin mprire la seciunea real a conductorului echivalent (Tabelul 1). n situaia utilizrii conductoarelor bimetalice din oel-aluminiu, seciunea real a conductorului echivalent Sc este de forma:
Sc = SAl + SOL (mm2) (20)
n care: SAl seciunea prii de aluminiu; SOL seciunea prii de oel.
Relaii pentru determinarea ncrcrilor specifice normate i de calcul Tabelul 1
ncrcri specifice [daN/mmm2]
Normate De calcul
(1,n) = g(1,n)/Sc (1,c) = g(1,c)/Sc (2,n) = g(2,n)/Sc (2,c) = g(2,c)/Sc
(3,n) = g(3,n)/Sc (3,c) = g(3,c)/Sc
(4,n) = g(4,n)/Sc (4,c) = g(4,c)/Sc
(5,n) = g(5,n)/Sc (5,c) = g(5,c)/Sc
(6,n) = g(6,n)/Sc (6,c) = g(6,c)/Sc
(7,n) = g(7,n)/Sc (7,c) = g(7,c)/Sc
(8,n) = g(8,n)/Sc (8,c) = g(8,c)/Sc
(9,n) = g(9,n)/Sc (9,c) = g(9,c)/Sc
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
7
2.3 Caracteristicile fizico-mecanice ale conductoarelor LEA
Pentru calculul mecanic al LEA sunt precizate n normative valorile diferitelor mrimi mecanice ale materialelor din care sunt realizate conductoarele i anume: modulul de elasticitate E [daN/mm
2], coeficientul de dilatare liniar [1/0C] i rezistena de rupere la ntindere r [daN/mm
2].
Aceste valori sunt date pentru aluminiu, alcoro (aliaj de aluminiu), oel i pot fi folosite direct n procesul de proiectare la calculul mecanic al LEA echipate cu conductoare active monometalice. Pe
baza celor prezentate n 2.1, pentru diferite stri luate n consideraie la calculul mecanic, relaia de determinare a rezistenei maxime n conductoare este de forma:
maxadm=Krc [daN/mm2] (21)
unde : maxadm rezistena maxim admisibil n conductor, n daN/mm2; rc rezistena de rupere a
ntregului conductor, n daN/mm2; K coeficient de proporionalitate corespunztor diferitelor stri (starea de solicitare maxim, starea de temperatur minim i starea de solicitare de fiecare zi), n %.
n cazul LEA cu tensiuni nominale mai mari de 110 kV, conductoarele folosite sunt exclusiv de tip bimetalic din oel-aluminiu sau oel-aliaje de aluminiu. Din acest motiv, n cele ce urmeaz, se prezint relaiile de calcul pentru mrimile mecanice echivalente Ec i c, raportate la ntregul conductor, adoptnd ipoteza c din cauza forelor de frecare este mpiedicat deplasarea relativ a celor dou metale, conductorul lucrnd unitar:
c
OLOLAlAlc.ech
S
SESEEE
[daN/mm2] (22)
unde: EAl modulul de elasticitate al firelor de aluminiu, n daN/mm2; EOL modulul de elasticitate al
firelor de oel, n daN/mm2.
OLOLAlAl
OLOLOLAlAlAlc.ech
SESE
SESE
[1/0C] (23)
unde: AL coeficientul de dilatare liniar a aluminiului, n 1/0C; OL coeficientul de dilatare liniar a
oelului, n 1/0C. Pentru conductoarele bimetalice din OL-Al, prin adoptarea ipotezei c cele dou materiale nu
se pot deplasa liber din cauza forelor de frecare, conductorul echivalent va lucra unitar, cu observaia c, n cazul acestor conductoare bimetalice, trebuie s se in seama i de eforturile interne care iau natere din cauza variaiilor de temperatur.
Avnd n vedere aceste aspecte, eforturile unitare totale n mantaua de aluminiu i n inima de oel a conductorului bimetalic din OL-Al sunt de forma:
fcAlc
AlAlAlAl
E
Et
(24)
fOLcc
OLOLOLOL
E
Et
(25)
Din analiza eforturilor unitare totale date de expresiile (24) i (25) se observ c
tt AlOL i din aceast cauz, la calculul mecanic al conductoarelor bimetalice din oel-aluminiu,
se va lucra exclusiv cu Aladm
, acesta fiind materialul cel mai slab al funiei. Dac mantaua de aluminiu
rezist (Aladm
), nu exist nici un pericol de rupere a inimii de oel.
Conform acestor observaii, dimensionarea din punct de vedere mecanic a conductoarelor LEA, construite din OL-Al, se realizeaz avnd n vedere aluminiul, care se apropie cel mai repede de
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
8
efortul admisibil. n aceste condiii, pentru conductorul echivalent, efortul admisibil adm rezult practic din relaia (24), considernd =adm:
fcAlAladmAl
cadm E
E
EAl
[daN/mm2] (26)
Din analiza relaiei (26) rezult c efortul admisibil al conductorului bimetalic din OL-Al este funcie de temperatura mediului exterior. Situaiile cele mai defavorabile apar atunci cnd temperaturile mediului exterior sunt mai mici dect temperatura de fabricaie a conductorului f i n felul acesta, al doilea termen din relaia (26) devine negativ, iar adm se micoreaz.
2.3.4 Ecuaia conductorului n deschidere
Conductoarele active i de protecie ale LEA sunt, de fapt, nite fire ntinse i fixate la cte doi stlpi succesivi, n puncte situate la distan mare unul de altul. Aceast distan dintre stlpi poart denumirea de deschidere i se noteaz, de regul, cu a.
Stabilirea ecuaiei geometrice a unui conductor activ al unei LEA, uniform ncrcat, se poate realiza prin neglijarea rigiditii materialului, conductorul fiind echivalent cu un fir flexibil i inextensibil. n aceste ipoteze i considernd conductorul suspendat i ntins ntre dou puncte A i B situate la aceeai nlime, conform celor reprezentate n Figura 3, ecuaia conductorului n deschidere este de forma:
21
0
0 CCxchy t
t
(27)
unde: 0 - efortul unitar n conductor, n punctul n care tangenta la curb este paralel cu axa
absciselor, n daN/mm2; t - ncrcarea total specific corespunztoare greutii proprii i forelor
exterioare care acioneaz asupra conductorului, n daN/mmm2; c1, c2 constante de integrare.
Figura 3 Conductor activ al LEA, cu puncte de suspensie la acelai nivel Dac axa ordonatelor trece prin punctul de minim al curbei, se observ c pentru x=0,
ty 0 , iar 0' ydxdy . Prin folosirea acestor condiii n expresiile derivatelor de ordinul nti
i doi, y, respectiv y, se determin valorile celor dou constante de integrare i anume C1=0 i C2=0. n aceast situaie, ecuaia conductorului n deschidere se reduce la forma:
xchy0
t
t
0
A B
0
y
x
0 t
xmax
x
a
x2 x1
f max
f y
ym
ax
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
9
sau (28)
xx
t
0 0
t
0
t
ee2
y
care reprezint curba numit catenoid sau lnior, fiind reprezentat grafic n Figura 3. Dac se nlocuiete pe x cu x n ecuaia catenoidei (lniorului), aceasta nu se schimb, deci este simetric n raport cu axa OY. Efortul n conductor, ntr-un punct oarecare M al catenoidei (lniorului), este dat de relaia:
M
0
tHM
0
t2H
2'H xchTxsh1Ty1TT
(29)
unde TH reprezint componenta orizontal a efortului care apare n conductor. Dac n relaia (29) se ine seama de ecuaia (28), rezult urmtoarea form pentru efortul T din
conductor:
T=gtyM [daN] (30)
Prin urmare, efortul T din conductor este proporional cu ordonata catenoidei, fiind practic egal cu greutatea unui segment din conductor, a crui lungime este egal cu ordonata punctului curent M.
Deoarece raportul t 0 are valori mari pentru deschiderile folosite n mod curent la LEA, prin
dezvoltarea n serie a funciei hiperbolice din expresia (28) i neglijnd termenii de ordin superior
( 10 t ), se obine ecuaia unei parabole, de forma:
2
20
2t
t
0 x2
y
(31)
Dac se adopt notaia tyY 0 , rezult:
2
0
t x2
Y
(32)
care este ecuaia unei parabole ce trece prin originea axelor. n ce privete eroarea relativ procentual (%), care se comite prin utilizarea, n calcul, a
ecuaiei unei parabole n locul ecuaiei catenoidei (lniorului), ambele trecnd prin originea axelor de coordonate, aceasta este de forma:
100
x2
1
...x!6
1x
!4
1
2
0
t
6
0
t
4
0
t
[%] (33)
Analiza expresiei erorii (33) comport urmtoarele observaii:
Pentru deschideri mici ntre stlpi, sub 400 m, n cazul conductoarelor LEA solicitate de propria lor greutate, precum i n cazul suprasarcinilor (chiciur, vnt), eroarea relativ procentual este mai mic de 5%.
La deschideri de peste 400 m, eroarea procentual relativ atinge valoarea de 5% i crete foarte repede cu deschiderea dintre stlpi.
Din aceste motive, se recomand ca, la calculul mecanic, ecuaia parabolei s nu fie utilizat pentru conductoarele LEA cu deschideri mai mari de 400 m.
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
10
2.3.5. Calculul sgeii i al lungimii conductorului activ
Dup stabilirea formei conductorului n deschiderile dintre stlpi, la calculul mecanic al conductoarelor este necesar s se determine sgeile n fiecare punct al acestora i valoarea sgeii maxime. n felul acesta, se creaz posibilitatea verificrii distanelor minime admisibile ale conductoarelor fa de celelalte conductoare ale LEA, precum i fa de elementele stlpilor legate la pmnt sau fa de diferite obstacole pe care le traverseaz ori de care se apropie traseul LEA.
Pentru un conductor activ al unei LEA cu punctele de suspensie situate la acelai nivel i deschiderea dintre stlpi a (Figura 3), sgeata acestuia ntr-un punct de abscis x este dat de relaia:
f = ymax y (34)
Folosind ecuaia lniorului pentru 2ax , rezult valoarea maxim a ordonatei, de forma:
1
2
achy
0
t
t
0max
(35)
iar sgeata conductorului, conform relaiei (34), este:
xch
2
achf
0
t
0
t
t
0
sau
2
xsh
2
xsh2f 2
0
t1
0
t
t
0
[m] (36)
unde: xax 21 i xax 22
Sgeata maxim se obine la mijlocul deschiderii 221 axx i are urmtoarea form:
0
t2
t
0max
4
ash2f
[m] (37)
Funciile hiperbolice din relaia (36) pot fi dezvoltate n serie, iar pentru valori mici, subunitare, ale argumentului (ta/401), se pot considera numai primii doi termeni din fiecare dezvoltare, obinndu-se expresia:
24
xx1
2
xxf
22
21
20
2t21
0
t
n aceste condiii, sgeata maxim se obine pentru 221 axx i are forma urmtoare:
20
22t
0
2t
max48
a1
8
af
[m] (38)
Pentru deschideri mai mici de 400 m, poate fi neglijat termenul 2
0
2 48 at din relaia (38),
obinndu-se o form simplificat pentru calculul sgeii maxime. Aceeai form se obine dac, pentru conductor, se folosete ecuaia parabolei (32):
0
2t
maxp 8
af
[m] (39)
n cazul unor deschideri mari, de peste 400 m, pentru creterea preciziei la determinarea sgeii maxime, este necesar s se considere un numr ct mai mare de termeni din dezvoltarea serie a funciei hiperbolice i anume:
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
11
...
48
a1
8
af
20
22t
0
2t
max
(40)
Prin considerarea relaiei (39) i notnd sgeata specific 00 8max aaf tp , expresia
(40) capt forma:
...
3
41ff
20pmax max
(41)
Din analiza sgeii obinute prin dezvoltarea n serie a curbei lniorului (relaia 41) i pe baza ecuaiei parabolei (relaia 32), rezult urmtoarea relaie:
K1f...3
41ff
maxmax p2
0pmax
(42)
unde K reprezint un factor de corecie n funcie de valoarea sgeii specifice. Curba lniorului pentru un conductor activ al unei LEA, ntr-o deschidere a, cu punctele de
suspensie situate la acelai nivel, este simetric n raport cu axa ordonatelor (Figura 3). n aceste condiii, lungimea arcului de lnior se determin astfel:
20
0
0
0
2
00
22
0
2
02
2212'12a
t
t
t
a
t
aa
shxdxchdxxshdxYL
(43)
Prin dezvoltarea n serie a funciei hiperbolice din relaia (43) rezult:
...
2
a
!3
1
2
a2L
3
0
t
0
t
t
00
(44)
iar prin neglijarea termenilor de ordin superior, se obine, pentru lungimea conductorului n deschidere, urmtoarea expresie:
2020220 381241 aaaL t (45) unde afmax0 reprezint sgeata specific.
n cazul unei deschideri denivelate, lungimea conductorului ntins ntre punctele A i B se determin astfel:
B
A
x
xA
0
tB
0
t
t
02 xshxshdx'y1L
sau 0
t
0
ct
t
0
2
ash
2
xch2L
(46)
Raportul dintre lungimea unui conductor L ntr-o deschidere denivelat (relaia 46) i lungimea L0 a conductorului ntr-o deschidere cu punctele de suspensie la acelai nivel (relaia 43), n ipoteza c
n ambele situaii curbele geometrice satisfac ecuaia lniorului, avnd aceiai parametri t 0 i
cele dou deschideri sunt egale, este de forma:
00 2 ct xchLL (47) Dac se ine seama de relaia:
0
ct
0
ct22
2
xch
2
xsh1tg1
cos
1
raportul celor dou lungimi se poate scrie n felul urmtor:
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
12
cos
1
cos
1
L
L
0
(48)
n care: unghiul format de tangenta la curba denivelat n punctul de abscis 2cx cu direcia
pozitiv a axei absciselor; unghiul format de dreapta AB, care trece prin cele dou puncte de suspensie, cu direcia pozitiv a axei absciselor.
Lungimea conductorului ntr-o deschidere denivelat, conform relaiei (48), poate fi scris sub forma urmtoare:
cos
1L
cos
1LL 00 (49)
Din analiza relaiilor (43), (46) i innd seama de diferena dintre ordonatele punctelor de suspensie B i A (h=yB - yA), rezult c ntre lungimile conductoarelor, n cele dou situaii analizate, se poate scrie expresia:
220
2 hLL (50)
unde h reprezint denivelarea dintre stlpii A i B ai deschiderii.
Figura 4 Panou delimitat de doi stlpi de ntindere, cu deschideri inegale i denivelate Atunci cnd deschiderile cuprinse ntr-un panou, delimitat de doi stlpi de ntindere, sunt inegale
i denivelate, ca n Figura 4, iar variaiile parametrilor mediului exterior sunt aceleai n toate deschiderile panoului, lungimea real a conductorului n panou se determin cu expresia:
n
1k k20
2k
2t
kcos
1
24
a1aL
(51)
2.6 Ecuaia de stare a conductorului
Pentru un conductor ntins ntr-o deschidere, la o anumit stare a mediului exterior, se pune problema predeterminrii eforturilor i a sgeilor care iau natere n conductor atunci cnd mediul exterior i schimb starea i anume: grosimea stratului de chiciur, presiunea vntului, temperatura. Acest proces de predeterminare a eforturilor i a sgeilor maxime intereseaz, n special, pentru condiiile meteorologice impuse de normele privind calculul mecanic.
Trebuie remarcat faptul c la calculul mecanic al conductoarelor, se adopt drept condiii iniiale tocmai eforturile maxime admisibile pe care va fi necesar s le suporte conductoarele, n condiiile cele mai defavorabile impuse de norme, precum i determinarea eforturilor i sgeilor cu
a01 a02 a0k a0n
a1
a2 ak an
0 t
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
13
care trebuie s fie montate acestea, astfel nct n timpul funcionrii, indiferent de starea mediului exterior, eforturile n conductoare i sgeile acestora s nu fie depite.
Conductoarele LEA fiind considerate fixe n punctele de suspensie, n momentul schimbrii strii mediului exterior i anume a valorii forelor exterioare, care acioneaz asupra acestora, n ele se produc variaii ale lungimii, care determin variaia eforturilor interne, adic: la creterea forelor exterioare (chiciur i vnt), temperatura mediului exterior rmnnd
constant, se produc alungirea conductoarelor i creterea eforturilor interne n acestea; la temperaturi sczute ale mediului exterior, ceilali parametri pstrndu-se constani, se produc
contracii ale conductoarelor i creterea eforturilor interne n acestea; la creterea temperaturii mediului exterior, ceilali parametri pstrndu-se constani, se produce
alungirea conductoarelor, iar eforturile interne n acestea se micoreaz. Ecuaia care stabilete dependena dintre mrimile caracteristice ale unei deschideri
(temperatur, efort, sarcini specifice, lungime, sgeat specific pentru diferite stri ale mediului exterior), se numete ecuaie de stare a conductorului. Pentru un conductor activ, situat ntr-o deschidere cu punctele de suspensie aflate la acelai nivel, ecuaia de stare a conductorului prezint urmtoarele forme:
2
0
t2
c0
c
d24
add
E
1
(52)
sau 20c0c
d3
8dd
E
1 (53)
Prin integrarea ecuaiei de stare a conductorului, pentru dou stri diferite, m i respectiv n, se obin urmtoarele forme:
2
0
t
2
0
t2
nmc00
c n
n
m
m
nm 24
a
E
1
(54)
sau 2020nmc00c
nmnm 3
8
E
1 (55)
Din analiza modificrii efortului care apare n conductoarele LEA, n funcie de mrimea deschiderii, se disting dou situaii extreme i anume: Pentru deschideri mici, atunci cnd a0, ecuaia de stare a conductorului (52) capt forma:
0ddE
1c0
c
sau dEd cc0
i deci la aceste deschideri mici efortul maxim n conductoare apare la temperatura minim de 300C datorit contractrii acestora.
Pentru deschideri mari, atunci cnd , ecuaia de stare a conductorului (52) devine:
0d24
a2
0
t2
sau const
0
t
de unde rezult c pentru deschideri mari, efortul maxim n conductoare apare la sarcina adiional maxim (-50C + chiciur + vnt).
Ecuaia de stare a conductorului, conform ecuaiilor (54) i (55), exprim legtura ntre toate mrimile caracteristice ale deschiderii analizate, pentru dou stri diferite. Aceast ecuaie este folosit la calculul mecanic al conductoarelor, plecnd de la o stare cunoscut sau de referin, de
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
14
exemplu starea m, care, de regul, este starea n care apar solicitrile cele mai mari, urmnd s se
determine o mrime din a doua stare, cum ar fi n0
, pentru care se cunosc n i nt
, celelalte dou
mrimi ce caracterizeaz starea n. n continuare, se consider panoul unei LEA cu conductoare din OL-Al, delimitat de doi stlpi de ntindere cu deschideri inegale i denivelate, iar variaiile parametrilor mediului exterior se presupun aceleai n toate deschiderile panoului, conform celor reprezentate n Figura 4. Pentru stabilirea ecuaiei de stare a conductorului, n paragraful precedent s-a adoptat ipoteza c distana dintre doi stlpi de susinere este constant. n practic, pentru conductoarele LEA montate pe lanuri de izolatoare, odat cu modificarea condiiilor de mediu, deschiderile ntr-un panou fiind inegale, apar eforturi de valori diferite, iar lanurile de izolatoare se nclin. Acest proces de nclinare are loc pn n momentul cnd eforturile din toate cele n deschideri ale panoului de ntindere devin egale:
nk21 0000...... (56)
Rezult deci c distana ntre punctele de suspensie ale conductorului din panou nu se menine constant, rmnnd neschimbat numai distana dintre cei doi stlpi de ntindere ai panoului, adic:
.constan
1k
k
Deschiderea echivalent sau medie amed din panoul analizat este definit de relaia:
n
k
k
n
k
kkmed aaa11
3 cos (57)
2k
2k
kk
ha
acos
(58)
n care: ak deschiderea k din panoul considerat, n m; hk denivelarea corespunztoare deschiderii k, adoptat cu plus sau minus dup cum linia urc sau coboar, n m; k unghiul de pant corespunztor deschiderii k.
Alungirea conductorului bimetalic din OL-Al dintr-o deschidere k a panoului, n cazul unei schimbri de stare, este cauzat att de variaia parametrilor mediului exterior, ct i de deplasarea punctelor de suspensie. Folosind un raionament asemntor celui utilizat anterior, forma ecuaiei de stare a conductorului, corespunztoare celor dou stri, m i respectiv n, este urmtoarea:
2
0
t
2
0
t2med
nmc
c
00
n
n
m
m
nm 24
a
E
1u
(59)
unde: m starea de referin; n starea corespunztoare unei valori a temperaturii pentru care se
calculeaz n0
; m0
componenta orizontal a traciunii specifice de calcul n starea de referin m, n
daN/mm2;
n0 componenta orizontal a traciunii specifice normate n starea de referin n, n
daN/mm2;
mt ncrcarea specific de calcul a conductorului la starea de referin m, n daN/mmm2;
nt ncrcarea specific normat a conductorului corespunztoare strii n, n daN/mmm2; m
temperatura strii de referin m, n 0C; n temperatura strii pentru care se determin n0
i care
poate lua diferite valori ntre 300C i 400C, n 0C; u factor de denivelare a terenului:
n
k
k
n
k k
kk a
a
hau
11
2
21
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
15
2.7 Deschiderea critic
Avnd n vedere faptul c eforturile n conductor se datoreaz celor dou cauze suprasarcini i variaii de temperatur rezult c eforturile maxime n conductor pot s apar n una dintre urmtoarele trei stri critice i anume:
1 starea de sarcin maxim (- 50C + chiciur + vnt); 2 starea de temperatur minim (- 300C); 3 starea de zi cu zi, la temperatura medie (150C).
Procesul de calcul al conductoarelor LEA se poate reduce dac, pentru o linie dat, cu parametri cunoscui, se alege drept stare iniial cea mai defavorabil stare critic. Pentru aceasta, este necesar compararea deschiderii LEA analizate cu trei mrimi caracteristice, denumite deschideri critice, corespunztoare fiecrei perechi de stri critice din cele trei amintite anterior. Pentru dou stri
critice i i j, deschiderea critic, notat cu ijcr
a , reprezint deschiderea dintre stlpi pentru care
eforturile maxime se ating simultan n cele dou stri. Pentru cele trei stri critice analizate, se definesc trei deschideri critice, dup cum urmeaz:
2
adm
)c,1(
2
adm
)c,3(
21ccadmadm
ccr
21
21
)21(
EE
24
a
(60)
2
adm
)c,1(
2
adm
)c,3(
31ccadmadm
ccr
31
31
)31(
EE
24
a
(61)
2
adm
)c,1(
2
adm
)c,1(
32ccadmadm
ccr
32
32
)32(
EE
24
a
(62)
unde: 321
,, admadmadm - eforturile admisibile n cele trei stri critice considerate; c,1 - ncrcarea
specific datorat greutii proprii a conductorului; c,3 - ncrcarea specific cumulat datorat
greutii conductorului acoperit cu chiciur; Ec modulul de elasticitate echivalent al conductorului din oel aluminiu; c coeficientul de dilatare termic echivalent al conductorului de oel aluminiu.
n practica de proiectare, pentru a aborda calculul mecanic al conductoarelor bimetalice folosite la LEA n cele trei stri critice, a fost necesar introducerea a dou noi noiuni i anume:
Sarcina relativ, notat cu q i definit de urmtoarea relaie:
),1(
),7(
c
cq
(63)
unde: ),7( c - reprezint ncrcarea specific de calcul, rezultat ca urmare a greutii
conductorului i a presiunii vntului, n prezena chiciurii, pentru regimuri normale de funcionare.
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
16
Sarcina relativ critic, notat cu qcr, calculat cu o relaie de forma:
23
21
3
2
13
3
2
2
1
13
2
2113
admadmcc
admadm
adm
adm
admadm
adm
adm
cc
adm
adm
crE
E
q
(64)
Aceast sarcin relativ critic, definit de relaia (64), este utilizat n procesul de proiectare atunci cnd toate cele trei valori ale deschiderilor critice, calculate cu relaiile (60), (61) i (62), rezult egale.
Stabilirea strii de dimensionare Tabelul 2
Sarcina
relativ Deschidere medie amed
[m]
Dimensioneaz
adm [daN/mm
2]
[0C]
q>qcr aacr (1-2) adm 1 -5
qacr (1-2)
acr (1-3) valoare imaginar adm 3 +15
acr (1-3)>0 aacr (1-3) adm 1 -5
n situaia n care q > qcr, dimensionarea se va realiza dup dou stri critice i anume dup starea 1 i, respectiv, starea 2. Pentru q < qcr, dimensionarea se va realiza dup toate cele trei stri critice.
Prin folosirea unui astfel de raionament, rezult c starea iniial considerat, n vederea stabilirii strii de dimensionare, se alege conform precizrilor coninute n Tabelul 2.
2.8 Temperatura critic
n cazul conductoarelor LEA, sgei de valori mari pot aprea n exploatare, n urmtoarele stri: la sarcini adiionale maxime, datorit alungirii elastice a conductoarelor; la temperatura maxim din timpul verii, datorit dilatrii conductoarelor.
Selectarea strii n care apare sgeata maxim a conductoarelor se realizeaz, n procesul de pro-iectare a LEA, cu ajutorul unei mrimi fictive de calcul, denumit temperatur critic i notat cu cr. Temperatura critic se definete ca fiind acea temperatur din timpul verii cnd sgeata conductorului, nencrcat cu sarcini adiionale, este egal cu sgeata conductorului ncrcat la suprasarcina maxim admisibil (starea de 50C + chiciur). Expresia de calcul a temperaturii critice este dat de relaia:
3
10
cc
0cr 1
E
15
3
(65)
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
17
Prin compararea valorii temperaturii critice cu temperatura maxim din timpul verii, considerat 400C pentru ara noastr, se poate stabili starea n care apare sgeata maxim a conductoarelor i anume:
dac cr > 400C, sgeata maxim a conductoarelor va aprea la starea de suprasarcin,
adic la 50C + chiciur;
dac cr < 400C, sgeata maxim a conductoarelor va aprea la starea de temperatur
maxim din timpul verii, adic la 400C.
3. Descrierea i modul de utilizare a programului de calcul STRESS
Programul de calcul STRESS permite determinarea traciunilor n panouri i a sgeilor conductoarelor active i a celor de protecie, pentru LEA de 20 kV sau 110 kV. Calculul mecanic al conductoarelor se efectueaz dup metoda la stri limit, conform creia rezistenele de calcul sunt stabilite n procente din rezistena de rupere calculat pentru conductor, conform PE 104/93. n urma execuiei programului, se stabilesc urmtoarele mrimi:
ncrcrile unitare normate i de calcul, n condiiile specificate de utilizator; ncrcrile specifice normate i de calcul, n condiiile specificate de utilizator; traciunea orizontal n conductoarele active i n cele de protecie, la diferite stri de montaj; sgeile de montaj i de gabarit ale conductoarelor; determinarea deschiderilor la ncrcri din vnt Av i la ncrcri verticale Ag; valoarea contragreutilor, de la caz la caz; sgeata maxim limitat de distana ntre faze; sgeata maxim limitat de oscilaia nesincron a conductoarelor; sgeata maxim din condiii de galopare; saltul maxim al conductoarelor;
ruperea conductorului;
verificarea gabaritelor n punctele speciale de traseu.
Programul de calcul STRESS este operabil pe microcalculatoare PC compatibile IBM, avnd sistemul de operare MS DOS 5.0. Programul permite calculul conductoarelor n panouri cu maximum 30 de deschideri. Programul creeaz i exploateaz urmtoarele fiiere de date:
1. COND 1.DAT fiier de date aferent conductoarelor; 2. IZOLATOR.DAT fiier de date aferent izolatoarelor; 3. CORON.DAT fiier de date aferent coronamentelor de medie tensiune; 4. STALP.DAT fiier de date aferent stlpilor de 110 kV; 5. NUME.PAN fiier de date ce conine profilul liniei; 6. TAMPON fiier de rezultate.
Programul executabil este compus din: STRESS.EXE; TE.COM editor de text cu care se poate vizualiza fiierul TAMPON; TE.SET. Configuraia sistemului de calcul necesar pentru execuia programului presupune 340 Kb memorie operativ. Programul a fost realizat avnd n vedere lansarea sa n execuie de pe hard-discul calculatorului. Instalarea programului se realizeaz prin urmtoarele operaii: crearea directorului STRESS; copierea fiierelor STRESS.EXE, TE.COM i TE.SET n directorul STRESS; copierea i a celorlalte fiiere (DAT, PAN), dac au fost create. Lansarea n execuie a programului const n tastarea cuvntului STRESS, n cazul n care suntem n directorul STRESS sau, n cazul general, prin tastarea locaiei fiierului executabil, C:\STRESS\STRESS. Dup lansarea n execuie a programului, urmeaz un proces de stabilire a datelor de intrare prin intermediul unei interfee de dialog ntre om i
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
18
calculator, dialog guvernat de urmtoarea regul general: n cazul n care se dorete modificarea unor valori afiate de program, acestea se pot terge prin intermediul tastei BACKSPACE (), dup care se introduc noile valori; dac se apas pe tasta ENTER (), aceast operaie semnific acceptarea valorii afiate; n cazul apsrii tastei BACKSPACE, programul ateapt utilizatorul s introduc o valoare, dup care trece la pasul urmtor. Primul lucru ce trebuie efectuat, dup lansarea n execuie este selectarea tensiunii liniei pentru care se dorete realizarea calculelor (20 kV sau 110 kV) i atribuirea unui nume liniei. Ulterior acestui pas iniial, se intr n fereastra STRESS, reprezentat n Figura 5, care conine meniul programului de calcul.
Figura 5 Fereastra STRESS ce conine meniul programului de calcul
Figura 6 Fereastra CONDIII METEOROLOGICE
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93
NORMATIV
PANOUL 0
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93
NORMATIV
PANOUL 0
Zona meteorologic: A Presiune vnt fr chiciur [daN/m2] : 30.000000 Presiune vnt cu chiciur [daN/m2] : 12.000000 Grosimea stratului de chiciur [mm] : 16.000000 Densitatea chiciurii [daN/dm3] : 0.750000
Coef. de rafala vnt pe conductoare : 1.800000 Coef. de rafal vnt pe izolatoare : 1.790000
Coeficientul de rafal vnt pe izolatoare n funcie de nlimea deasupra solului
nlime Coef. rafal nlimea Coef. rafal [m] [m] 10 1.62 15 1.70
20 1.79 25 1.86
30 1.93 35 1.97
40 2.02 45 2.04
50 2.08 55 2.07
CONDIII METEOROLOGICE
CORECTAI ?:
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
19
Deplasarea de la o opiune la alta n acest meniu se realizeaz cu ajutorul tastelor UP/DOWN
( ), iar selecia se face prin apsarea tastei ENTER (). n fereastra NORMATIV este specificat normativul dup care programul efectueaz calculele. Efectuarea calculelor presupune parcurgerea ferestrei STRESS, ilustrat n Figura 5, n ordine cronologic, de sus n jos. Dac se dorete doar crearea fiierelor de date, se poate apela direct funcia Date panou. Dup selectarea zonei meteo de ctre utilizator, n fereastra NORMATIV va fi afiat i zona meteorologic. Fereastra PANOU va conine numrul panoului care este n calcul, precum i tipul conductoarelor selectate. Pentru selectarea zonei meteorologice, se tasteaz Condiii meteo i, imediat, se activeaz fereastra CONDIII METEOROLOGICE, ilustrat n Figura 6.
Dup selectarea zonei meteorologice (A, B sau C), sunt afiate caracteristicile zonei respective. Programul permite accesul n cmpul de date astfel nct utilizatorul s poat simula i alte condiii specifice zonei n care urmeaz a funciona linia.
Figura 7 Fereastra COEFICIENI DE CALCUL
n continuare, se introduc coeficienii de calcul prin selectarea Coeficient de calcul din meniu, moment n care este activat fereastra COEFICIENI DE CALCUL PENTRU, reprezentat n Figura 7. Programul permite intrarea n cmpul de date pentru a simula i a ali coeficieni de calcul, alii fa de cei impui de PE 104/93.
n cazul n care linia analizat se verific dup PE 104/71, 79, se poate sri peste coeficienii de calcul. ncrcrile de calcul care stau la baza dimensionrii mecanice a conductorului se obin prin nmulirea ncrcrilor normate cu coeficientul ncrcrii.
Utilizatorul este obligat s verifice datele de intrare, date ce vor fi obligatoriu coninute i n listingul cu rezultate.
n cazul n care se va selecta direct Coeficientul de calcul, fr a selecta mai nti Condiii meteo, toi coeficienii de calcul vor avea valoarea 1.
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
PANOUL 0
Greutatea proprie (Stlp, cond., izol.) : 1.100000 Greutatea chiciurii pe conductoare : 1.800000
Presiunea vntului n regim normal : 1.300000
Presiunea vntului n regim de avarie : 0.250000
COEFICIENI DE CALCUL PENTRU:
CORECTAI ?:
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
20
n continuare, se selecteaz tipul conductorului activ. Dac se va opta direct pentru Conductor activ, va aprea un mesaj de atenionare. Programul nu poate executa acest pas, deoarece nu cunoate condiiile meteo i coeficienii de calcul. n aceast etap, adoptnd un anumit tip de conductor, se vor calcula ncrcrile unitare normate i de calcul.
Figura 8 Fereastra CARACTERISTICI
n cazul n care fiierul de conductoare exist (n directorul STRESS se gsete fiierul COND1.DAT), se vor afia tipurile de conductoare coninute de acest fiier. Dac fiierul nu exist, programul va trece n regim de creare a fiierului de conductoare. S presupunem c dorim s introducem n fiier dou tipuri de conductoare. Programul ateapt numrul de conductoare (un conductor va ocupa un registru, o linie n fiier), ce dorim a fi introduse n fiier, prin apsarea tastei cu cifra 2. Din acest moment, programul va executa un ciclu, ateptnd introducerea caracteristicilor celor dou tipuri de conductoare, prin intermediul ferestrei Caracteristici, reprezentat n Figura 8. Dup terminarea introducerii caracteristicilor conductoarelor n fiier, pe monitor va aprea, n fereastra CONDUCTOARE, denumirea conductoarelor coninute de fiierul COND1.DAT, aa cum e sugerat n Figura 9.
Deplasarea n meniu se realizeaz cu ajutorul tastelor UP/DOWN ( ), iar selecia se face prin apsarea tastei ENTER (). Dac se dorete reactualizarea datelor sau vizualizarea datelor unui tip de conductor, se tasteaz litera R de la Reactualizare. n cazul n care dorim s introducem n fiier un nou conductor, exist dou posibiliti:
se tasteaz E de la Extindere; n acest caz, conductorul introdus va ocupa ultima poziie din fiier;
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
21
se tasteaz I de la Insert; n acest caz, conductorul introdus va ocupa chiar poziia pe care se afl cursorul.
n cazul n care dorim s tergem un conductor din fiier, se poziioneaz cursorul pe conductorul respectiv i se apas tasta Delete. Dup selectarea conductorului activ, programul ateapt certificarea unor date pentru a putea calcula ncrcrile aferente conductorului selectat, conform celor reprezentate n Figura 10.
Figura 9. Fereastra CONDUCTOARE
Figura 10 Fereastra NCRCRI PENTRU COND. ACTIV
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
PANOUL 0
Coef. de rafal de vnt pe cond. : 1.600000 Numr de cond. pe faz : 1.000000 Unghiul de inciden vnt fa de ax : 90.000000 Altitudinea maxim (m) : 350.000000
NCRCRI PT. COND. ACTIV
CORECTAI ?:
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
PANOUL 0
AL/OL 50/8
AL/OL 70/12
CONDUCTOARE
Enter select Insert Del terg Extindere Reactualizare
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
22
ncrcrile date de vnt asupra conductoarelor sunt calculate n ipoteza c vntul acioneaz perpendicular pe axul liniei. Pentru determinarea unghiului maxim de nclinare al lanului de izolatoare, s-a inut seama n relaiile de calcul i de unghiul de inciden al vitezei vntului cu axul liniei.
Dup acest pas, programul intr n regim de calcul, rezultatele fiind salvate ntr-un fiier de tip TEXT (care se poate vizualiza cu un editor de text: WS, TE), cu denumirea TAMPON.
Afiarea rezultatelor pe monitor se face prin intermediul programului TE.EXE, astfel nct programul STRESS preia funciile acestui program, conform celor reprezentate n Figura 11. Optarea pentru acest mod de prezentare are marele avantaj c se poate modifica forma final a listingului cu rezultate, utilizatorul avnd posibilitatea de a face completri. Deplasarea n cmpul de date se poate
face prin intermediul tastelor LEFT/UP/DOWN/RIGHT ( ).
Figura 11 Fereastra cu afiarea rezultatelor
Figura 12 Fereastra ce afieaz toate comenzile operabile la acest nivel
Conform celor reprezentate n Figura 11, se observ c n partea de jos a ferestrei este afiat un
meniu. Dac se tasteaz F1 Help, programul afieaz toate comenzile operabile la acest nivel, aa
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
23
cum se indic n Figura 12. Pentru listarea rezultatelor la imprimant, se tasteaz Ctrl+K+P. Dac se dorete salvarea rezultatelor pe dischet, se tasteaz F4, dup care se specific calea i denumirea fiierului ce va conine rezultatele din fiierul TAMPON. Rezultatele nu se vor salva cu comanda F2, deoarece fiierul de rezultate va fi tot fiierul TAMPON, fiier ce va fi ters la o nou rescriere n el. Pentru revenirea n meniul principal, se d comanda Alt X. n cazul n care se dorete calculul mecanic al conductorului de protecie, se procedeaz identic ca la conductorul activ. De menionat c o etap important n introducerea datelor de calcul este aceea n care se simuleaz profilul longitudinal al liniei. n meniul principal se tasteaz Date panou. n aceast etap, se vor introduce datele aferente pentru toate panourile i, dup aceea, se trece la calculul sgeilor. Se introduc, pe rnd, numrul panoului, numrul de stlpi, numrul primului i al ultimului stlp din panou.
Figura 13 Programul afieaz coninutul fiierului gsit, dac nu se gsete corespondena
Figura 14. Programul ateapt definirea fiierului, dac acesta nu exist
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
FIIERUL TULCEA.PAN CONINE DATE AFERENTE
LEA 20 Kv
Este aceeai linie ? :
NUMR PANOU :
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
24
Figura 15 Programul afieaz coninutul fiierului gsit, cnd se gsete corespondena
Dup ce s-a apelat la funcia Date panou din meniul principal, se intr n regim de cutare a liniei specificate de utilizator n fiierul cu extensia .PAN, din directorul STRESS. S considerm c linia care urmeaz a fi analizat se numete LEA 110kV TEST. Programul caut aceast linie n primul fiier cu extensia .PAN. n cazul n care gsete corespondena ntre denumirea dat liniei de ctre utilizator i denumirea liniei existent n fiier, se trece la pasul reprezentat n fereastra din Figura 15.
Figura 16 Fereastr pentru specificarea stlpilor bisai
Dac nu se gsete corespondena, programul afieaz coninutul fiierului gsit, conform celor
reprezentate n Figura 13 i ateapt avizul utilizatorului. Atunci cnd fiierul nu exist, programul ateapt definirea fiierului, conform ferestrei reprezentate n Figura 14.
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
25
Dup ce s-a denumit fiierul ce va conine datele aferente profilului liniei, programul ateapt numrul panoului pe care dorim s-l introducem, numrul total de stlpi, precum i indicativul stlpilor ce delimiteaz panoul.
n situaia n care ntr-un panou se mai introduce un numr de stlpi, n vederea micorrii deschiderilor i nu se dorete redenumirea tuturor stlpilor, se pstreaz notaia iniial pentru stlpii ce delimiteaz panoul i se specific stlpii care vor fi bisai, conform celor reprezentate n Figura 16.
Figura 17 Specificarea tipului izolaiei de susinere utilizate
Figura 18 Caracteristicile aferente unui anume tip de izolator La fiecare pas, programul ateapt certificarea datelor. n urmtoarea etap, conform ferestrei reprezentate n Figura 17, se alege tipul izolaiei prin tastarea Backspace ( ), se apeleaz la fiierul IZOLATOR.DAT, atunci cnd acesta exist. Dac nu
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
26
exist un astfel de fiier, se intr n regim de creare, modul de lucru fiind unul identic cu cel din cazul fiierului COND1.DAT. n Figura 18 sunt vizualizate caracteristicile aferente unui tip de izolator.
Figura 19 Specificarea tipului izolaiei de susinere i a unghiului
maxim de nclinare a lanului de susinere Dup alegerea tipului izolaiei de susinere, se ateapt specificarea unghiului maxim admis de coronament la deviaia lanului sub aciunea vntului, conform celor reprezentate n Figura 19. Dac nu se cunoate acest unghi, el se poate determina. Se specific faptul c izolaia nu este rigid, dup care se intr n fereastra UNGHIUL MAXIM ADMIS DE CORONAMENT, reprezentat n Figura 20. n cazul n care exist lanuri duble, este posibil ca distana minim de apropiere fa de prile legate la pmnt s nu corespund punctului de prindere al conductorului n clem, ci fa de alte elemente ale lanului, aflate sub tensiune. Programul calculeaz distanele n ambele situaii i afieaz valoarea minim. n aceast etap, utilizatorul trebuie s defineasc punctul cel mai defavorabil de pe lanul de izolatoare, n funcie de care se vor calcula distanele.
Figura 20 Fereastra UNGHIUL MAXIM ADMIS DE CORONAMENT
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
27
Figura 21 Introducerea informaiilor necesare calculului unghiului maxim admis
Figura 22 Specificarea tipului izolaiei de ntindere
Calculul distanelor se efectueaz analitic, coronamentul fiind definit prin maximum trei segmente, respectiv OA, AB i BC. Utilizatorul trebuie s introduc coordonatele punctelor A, B i C, conform celor reprezentate n fereastra din Figura 21. Programul permite determinarea unghiului de nclinare a lanului i n cazul stlpilor de susinere de col. Dup ce s-a determinat valoarea unghiului maxim de nclinare, se revine la introducerea lanurilor de ntindere, conform celor reprezentate n Figura 22. Selectarea i introducerea lanurilor de ntindere se realizeaz identic ca i n cazul lanurilor de susinere.
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
Tipul izolaiei de susinere : SS 110-3-CTS 120-2p Unghiul maxim nclinare lan susinere : 69.000000
Tipul izolaiei de ntindere: - la stlpul : SS 110-3-CTS 120-2p - la stlpul : SS 110-3-CTS 120-2p
NUMR PANOU :
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
Lime clem de susinere [m] : 0.02 Coef. aerodinamic lan izol. : 0.35 Traciunea n conductor [daN] : 0.00 Deschiderea medie [m] : 180.00
Coordonatele punctului A [mm] : 2200.00 0.00
Coordonatele punctului B [mm] : 2200.00 4000.00
Coordonatele punctului C [mm] : 0.00 0.00
Unghiul liniei (2alfa) [g] : 0.00
Viteza vntului [m/s] : 34.00 Distana D1 [mm] : 734 Distana D2 [mm] : 409 nclinare lan (Grad, min, sec) : 70 11 29
UNGHIUL MAXIM ADMIS DE CORONAMENT :
C(x,y) B(x,y)
A(x,y) O(0,0) x
D1
D3
y
D2
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
28
Programul permite simularea oricrui tip de lan prin introducerea caracteristicilor specifice n fiierul aferent izolatoarelor. Dup ce s-au introdus lanurile de izolatoare, se trece la introducerea tipurilor de stlpi, ca n Figura 23. n cazul LEA de medie tensiune, n locul tipului de stlp, programul ateapt introducerea distanei de la sol la consola inferioar. Dac nu se introduc elementele din Figura 23 i anume Cot teren, Tipul stlpului i Unghi linie, programul nu calculeaz gabaritele fa de sol sau fa de alte elemente din teren.
Figura 23 Introducerea informaiilor Cot teren, Tipul stlpului, Unghi linie
Figura 24 Fereastra cu caracteristicile unui stlp tip ITn 110.114 5.3.S Dup ce s-a tastat Backspace, se intr n fiierul STALP.DAT, dac acesta exist, iar dac nu exist, se intr n regim de creare, numai pentru LEA de 110 kV. Modul de lucru este identic ca i n cazul fiierului COND1.DAT. De exemplu, n Figura 24 se poate vizualiza din fiier stlpul terminal
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
Tip Stlp : ITn 110.114-5.3S
Distana pe orizontal ntre RS [m]: 1.500000 Distana pe orizontal ntre RT [m]: 6.900000 Distana pe orizontal ntre ST [m]: 8.400000 Distana pe orizontal ntre OR [m]: 2.700000
Distana pe vertical ntre RS [m]: 4.000000 Distana pe vertical ntre RT [m]: 4.000000 Distana pe vertical ntre ST [m]: 0.000000 Distana pe vertical ntre OR [m]: 4.675000
Distana de la sol la consola inf. [m]: 15.000000
CARACTERISTICI
CORECTAI ?
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
Nr. Stlp Cot teren Tipul stlpului Unghi linie crt. (m)
1 1 0.00 Tastai Backspace 2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
NUMR PANOU :
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
29
ITn 110.114 5.3.S. Introducerea datelor are o importan major n toate etapele de calcul. Dup selectarea stlpilor ce definesc panoul, conform celor reprezentate n Figura 25, se trece la pasul urmtor i, anume, la introducerea deschiderilor i a denivelrilor, aa cum se indic n Figura 26.
Figura 25 Specificarea tipurilor de stlpi ce definesc panoul
Figura 26 Fereastra n care se introduc deschiderile i denivelrile
Dac n etapa anterioar s-au specificat tipurile de stlpi, programul calculeaz i afieaz denivelrile. n caz contrar, utilizatorul trebuie s calculeze i s introduc valorile denivelrilor. Denivelarea se va introduce cu semnul minus, dac linia coboar. n cazul n care se dorete verificarea gabaritelor ntr-o deschidere, se selecteaz aceast opiune, dup care programul trece n revist tot panoul, deschidere cu deschidere, ateptnd introducerea datelor necesare n acest pas.
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
Nr. Stlp Cot teren Tipul stlpului Unghi linie crt. [m] [g]
1 1 121.23 ITn 110114-5.3S 200
2 2 120.00 Sn 110102-5.3S 200
3 3 120.50 Sn 110102-5.3S 200
4 4 123.40 Sn 110102-5.3S 200
5 5 123.00 Sn 110102-5.3S 200
6 6 127.00 Sn 110102-5.3S 200
7 7 128.50 ICn 110113-5.3S 189
NUMR PANOU : 1
CORECTAI ?:
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
Nr. Stlpii Deschiderea Denivelarea crt. [m] [m]
1 1 2 185.00 -1.13 2 2 3 182.00 0.00
3 3 4 200.00 2.00
4 4 5 173.00 -0.40
5 5 6 186.00 4.00
6 6 7 210.00 1.00
NUMR PANOU : 1
CORECTAI ?:
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
30
Programul poate verifica dou puncte din deschidere, conform celor reprezentate n Figura 27. Verificarea gabaritelor se realizeaz n ipoteza n care sgeata conductorului este maxim.
Figura 27 Verificarea a dou puncte dintr-o deschidere n acest moment, programul poate calcula sgeile pentru conductorul activ din panoul selectat. Din meniul principal, se selecteaz funcia Sgei active i se intr n fereastra reprezentat n Figura 28, unde se poate vizualiza fora de rupere a conductorului i coeficienii pariali de traciune pentru cele trei stri critice de dimensionare.
Figura 28 Fereastra SGEI PENTRU CONDUCTORUL ACTIV
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
Fora de rupere conductor [daN]: 6668.600000
Specificai coeficienii de traciune la :
KP [Tmin] : 0.440000
KP [Tmed] : 0.180000
KP [-5+ch+V] : 0.670000
SGEI PENTRU CONDUCTORUL ACTIV
CORECTAI ?:
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
Deschiderea : 1
Nr. puncte de verificat (max. 2) : 2
Distana [m], fa de stlpul 1 : 23 135
Cota teren a punctului [m] : 121.4 120.5
nlimea obiectivului [m] : 0 10
NUMR PANOU : 1
CORECTAI ?:
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
31
Traciunea maxim n conductor este corelat cu traciunea elementelor componente ale liniei. Acest lucru se poate realiza att prin modificarea coeficienilor pariali de traciune, ct i prin modificarea forei de rupere a conductorului. Dup acest pas, n funcie de starea conductorului nou sau utilizat programul intr ntr-un regim de calcul de urmtorul tip:
pentru conductor nou, se vor calcula sgeile de montaj i cele finale, fa de care se vor calcula eventualele gabarite i care in seama de fluajul conductorului n timp;
pentru conductor utilizat, conductorul nu mai flueaz i, n acest caz, sgeile de montaj sunt cele finale.
Rezultatele obinute sunt afiate pe ecranul monitorului prin intermediul programului editor TE.COM, conform celor reprezentate n Figura 29. n scopul determinrii determinrii sgeilor aferente conductorului de protecie, folosind programul STRESS, se parcurg urmtoarele etape:
Se selecteaz din meniul principal funcia Cond. protecie, n mod asemntor ca i n cazul conductorului activ. Pe ecranul monitorului se afieaz tipurile de conductoare coninute n fiierul COND1.DAT, iar utilizatorul va selecta conductorul de protecie utilizat.
Programul calculeaz ncrcrile unitare i specifice pentru conductorul de protecie, care sunt afiate, dup care se reintr n meniul principal.
Se selecteaz din meniul principal funcia Sgei protecie, dup care se intr n fereastra reprezentat n Figura 30.
Figura 29 Afiarea rezultatelor obinute prin intermediul editorului TE.COM
Dup introducerea coeficientului de egalizare Keg, n funcie de tipul conductorului de protecie ales, sunt afiai coeficienii de egalizare finali, dup ce conductorul a fluat, precum i traciunea orizontal maxim n conductorul de protecie, conform ferestrei reprezentate n Figura 31. Dac utilizatorul consider c rezultatele obinute la acest pas sunt corecte, programul calculeaz i afieaz sgeile de montaj pentru conductorul de protecie. Programul de calcul STRESS permite, de asemenea, determinarea sgeilor conductorului activ i n regim de avarie, la ruperea unui conductor, n deschiderile adiacente deschiderii avariate. Dac se dorete acest lucru, din meniul principal se selecteaz funcia Rupere conductor.
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
32
Figura 30 Fereastra SGEI PENTRU CONDUCTORUL DE PROTECIE
Figura 31 Afiarea coeficienilor de egalizare finali si a traciunii orizontale maxime
n situaia n care programul dispune de toate elementele necesare determinrii gabaritelor, acestea sunt calculate i n regim de avarie. Dac se dorete verificarea distanelor la saltul conductoarelor, se apeleaz funcia Salt conductor din meniul principal. nainte da a calcula sgeile active, este bine s se cunoasc sgeata maxim admis de coronament, din condiia de galopare i pendulare. n acest scop, se selecteaz funcia Galopare, dup care se trece la crearea fiierului CORON.DAT,n care se vor stoca date aferente coronamentelor utilizate la LEA de medie tensiune (20 kV). La LEA de 110 kV, din fiierul STALP.DAT se selecteaz stlpul dorit, precum i tipul galoprii. n final, programul afieaz sgeata maxim admis de stlp.
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
Coeficient de egalizare sgei : .95
ATENIE !
- Cond. activ i de protecie noi : Keg= 0.95..1 - Cond. activ nou, protecie vechi : Keg= 1 - Cond. activ vechi, protecie nou : Keg= < 0.9 - Cond. activ i de protecie vechi : Keg= 0.95..1
SGEI PENTRU CONDUCTORUL DE PROTECIE
CORECTAI ?:
Normativ Condiii meteo Coef. de calcul
Cond. activ
Cond. protecie Date panou
Sgei active Sgei protecie Salt conductor
Rupere conductor
Galopare
Ieire n MS - DOS
STRESS
PE 104 / 93 zona: A
NORMATIV
CA : AL/OL-185/32
PANOUL 0
ATEAPT : Calculez
COEFICIENII DE EGALIZARE FINALI
Keg[-30] = 1.00 Keg[15] = 0.89
Keg[40] = 0.86 Keg[-5+ch] = 0.95
Este de preferat ca valoarea coeficienilor s fie cuprins ntre 0.95 i 1.00. Dac stlpul permite se poate cobor sub 0.95. Traciunea orizontal la -5+ch+v 1807.4 daN
Suntei mulumit ? :
SGEI PENTRU CONDUCTORUL DE PROTECIE
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
33
4. Modul de desfurare a lucrrii
Studenii sau utilizatorii trebuie s certifice nelegerea metodei de analiz folosite metoda la stri limit, a modelului matematic i a algoritmului de calcul care stau la baza calculului mecanic al conductoarelor active ale liniilor electrice aeriene, precum i a posibilitilor oferite de programul STRESS, inclusiv modul de utilizare a acestuia.
Folosind programul de calcul STRESS, se vor determina ncrcrile unitare normate i de calcul din punct de vedere mecanic, deschiderile critice corespunztoare celor trei stri la limit, starea de dimensionare, traciunile i sgeile conductoarelor active pentru o linie electric aerian simplu circuit care strbate zona meteorologic B, linia fiind echipat cu conductoare multifilare bimetalice din OL-Al cu seciunea de 185/32 mm2. La construcia liniei, ca stlpi de susinere s-au utilizat stlpi de tip Sn 110 102, iar ca stlpi de ntindere n col de tip ICn 110 111, lanuri de izolatoare de susinere tip SS 110-2-CTS 70-1, cu o lungime de 1,66 m i lanuri de izolatoare de ntindere cu lungimea de 2,56 m. Panoul liniei, delimitat de doi stlpi de ntindere, propus pentru analiz, conine cinci deschideri, iar caracteristicile panoului i anume deschiderile i denivelrile sunt prezentate n Tabelul 3.
Caracteristicile panoului LEA de 110 kV propus pentru analiz
Tabel 3
Nr.crt. Deschiderea [m] Denivelarea [m]
1 200 0
2 185 4,63
3 205 -1,26
4 220 2,85
5 230 0
Anexa
Pentru utilizarea n bune condiii a programului de calcul STRESS, n cele ce urmeaz sunt prezantate, conform normativelor din ara noastr, valorile diferitelor mrimi i caracteristici fizico-mecanice folosite n procesul de proiectare a liniilor electrice aeriene, din punct de vedere mecanic. n acest sens, sunt precizate, sub form grafic sau tabele, informaii referitoare la urmtoarele aspecte: delimitarea zonelor teritoriale din ara noastr, dup criterii climato-meteorologice; presiunea dinamic de baz, datorat vntului, la nlimea de 10 m, deasupra solului i grosimea stratului de chiciur pe conductoarele LEA, n funcie de zona meteorologic; valorile temperaturii aerului n funcie de zona meteorologic; variaia coeficientului de rafal i neuniformitate a vntului pe conductor; proprietile mecanice i fizice ale cuprului, bronzului, aluminiului i oelului, folosite la realizarea conductoarelor liniilor electrice aeriene; caracteristicile mecanice i electrice ale conductoarelor monometalice multifilare din aluminiu sau aliaje de aluminiu; caracteristicile mecanice
i electrice ale conductoarelor multifilare din oel; caracteristicile mecanice i electrice ale conductoarelor bimetalice din oel-aluminiu; caracteristicile mecanice i electrice ale conductoarelor izolate din oel aluminiu; caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor din care sunt realizate conductoarele active i de protecie folosite la construcia LEA; dimensiunile i caracteristicile izolatoarelor de suspensie tip cap-tij din sticl clit; caracteristicile electrice i mecanice ale izolatoarelor compozite tip Hi*Lite EPS 110 kV, 220 kV, 400 kV tip tij; caracteristicile clemelor de susinere oscilante fr declanare, tip SOF i SOFA; caracteristicile clemelor de susinere cu traciune
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
34
limitat tip STIL; caractersticile clemelor de susinere a conductorului de protecie tip CSA; caracteristicile clemelor de traciune tip TC; caractersticile clemelor de susinere a conductorului de protecie tip CSP; caracteristicile clemelor de alunecare tip CA i CB; caracteristicile clemelor cu crestturi; caracteristicile clemelor de traciune prin presare cu derivaie tip TPD i TPDf; caracteristicile constructive pentru diferite tipuri de stlpi din lemn, beton armat centrifugat, beton armat vibrat precomprimat i metalici; tipuri de coronamente folosite la stlpii din beton armat, pentru LEA de medie tensiune; detalii constructive ale diferitelor tipuri de stlpi utilizai la realizarea LEA etc.
Fig
ura
A.1
Del
imit
are
a z
on
elor
teri
tori
ale
din
ara
noast
r d
up c
rite
rii
clim
ato
-met
eoro
logic
e
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
35
Presiunea dinamic de baz, datorat vntului, la nlimea de 10 m deasupra solului i grosimea stratului de chiciur pe conductoarele LEA
Tabelul A.1
Zona
meteo
Altitudine
a (m)
Presiunea dinamic de baz (daN/m2) Grosimea stratului de
chiciur Un110kV (mm) vnt maxim fr chiciur
Vnt simultan cu chiciur
A
800
30 12 16
B 42 16,8 (15)***)
22 C 55 20 (17) ***)
D*)
E**)
1000 40 16
Grosimea stratului de
chiciur se va stabili pe baza datelor statistice furnizate
de INMH sau rezultate din
statisticile de exploatare ale
LEA din acea zon.
1200 45 18
1400 65 26
1600 90 36
1800 110 44
2000 130 52
2200 150 60
2400 170 68 Observaii:
*) Zon meteorologic cu condiii deosebite de vnt, pentru care se vor cere date de la Institutul Naional de Meteorologie i Hidrologie. **) n zone cu altitudini mai mici de 1400 m, presiunea dinamic, de baz, luat n considerare nu trebuie s aib valori mai mici dect a zonelor limitrofe, cu altitudini sub 800 m. ***) Valorile menionate n tabel n paranteze se refer la LEA cu tensiunea nominal de 20 kV.
Valorile temperaturii aerului
Tabelul A.2
Zona meteorologic Temperatura aerului (0C)
maxim minim medie de formare a chiciurei
toat ara 40 -30 15 -5
zone cu altitudini peste 800 m 40 -30 10 -5
Figura A.2 Variaia coeficientului de rafal i neuniformitatea
vntului pe conductor - c
c
a [m] 1,10
2,20
2,10
2,00
1,90
1,80
1,70
1,60
1,50
1,40
1,20
1,30
100 200 300 800 700 600 400 500
H=10 m
H=20 m
H=40 m
H=60 m
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
36
Valorile coeficientului aerodinamic al conductorului
acoperit sau neacoperit cu chiciur
Tabelul A.3
Specificaia Ctc
Fr chiciur Diametrul conductorului 20 mm 1,10
Diametrul conductorului < 20 mm 1,20
Cu chiciur, indiferent de diametrul conductorului 1,20
Valorile coeficienilor pariali de siguran pentru LEA cu tensiunea nominal de 20-110 kV
Tabelul A.4
Categorii de
ncrcri ncrcrile
n a
Zonele
A,B,C
Zonele
D,E
Zonele
A,B,C
Zonele
D,E
Permanente Masa proprie a
conductorului 1,10 1,10
Variabile Presiunea vntului 1,30 1,50 0,25 0,45
Masa chiciurei 1,80 1,80
Caracteristicile fizico-mecanice ale firelor sau srmelor componente ale conductoarelor funie utilizate la construcia LEA
Tabelul A.5
Materialul
Rezistivitatea electric n curent continuu la
200C (mm/m)
Coeficientul de
temperatur al rezistenei
electrice (0C-1)
Greutatea
volumic (greutatea
specific) (daN/dm3)
Coeficientul de
dilatare termic linear (0C-1)
Modulul de
Elasticitate
(daN/dm2)
Rezistena la rupere
(daN/dm2)
Aluminiu 0,028264 0,0040 2,649 0,0000230 5500 15,8-19,0
Aliaj de
Aluminiu 0,032800 0,0036 2,649 0,0000230 5600 29,40
Oel normal
0,1818-0,1885 pentru
1,15-3,0 mm 0,0045 7,701 0,0000115 18800 37,22
Oel de nalt
rezisten
0,2510-0,2413 pentru
1,45-3,2 mm 0,0045 7,701 0,0000115 19600 117,60
Oel de foarte
nalt rezisten
0,2510-0,2413 pentru
1,45-3,2 mm 0,0045 7,701 0,0000115 19600 137,30
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
37
Proprietile mecanice i fizice ale cuprului pentru conductoare, n funcie de starea de ecruisare
Tabelul A.6
Proprieti UM Starea de ecruisare
Tare(HB) Moale(0)
Masa volumica la 20C kg/dm3 8,9 8,9
Rezistena de rupere la traciune daN/mm2 36,3-38,2 19,6-28,4
Alungirea relativ la rupere % 1-2 11-35
Modulul de elasticitate daN/mm2 11200 11200
Coeficientul de dilatare linear (ntre 25 i 200/C)
1/C 1,7710-5 1,7710-5
Conductivitatea termic J/cm.s.grd 3,863 3,863
Temperatura de topire C 1082,8 1082,8
Rezistivitatea (max.) mm2/m 0,0179 0,017241
Coeficientul de temperatur al rezistivitii
1/C 0,00393 0,00393
Cldura specific J/g.grd 0,389 0,389
Proprietile mecanice i fizice ale bronzului ecruisat tare
Tabelul A.7
Proprietai UM BzI BzII BzIII
Masa volumica la 20C kg/dm3 8,9 8,65 8,65
Rezistena de rupere la traciune daN/mm2 50-52 56-68 68-74
Alungirea relativ la rupere % 10 8 4
Limita de elasticitate daN/mm2 27 32 38
Limita tehnic de curgere daN/mm2 47 56 65
Limita de obosire la 108 cicluri daN/mm
2 15,5 - -
Modulul de elasticitate daN/mm2 10000-13500
Coeficientul de dilatare linear 1/C 1,7110-5 1,6610-5 1,6610-5
Conductivitatea termic J/cm.s.grd 3,76
Temperatura de topire C 900
Rezistivitatea (max.) mm2/m 0,0208 2,0277 0,055
Coeficientul de temperatur al rezistivitii 1/C 0,0005
Cldura specific J/g.grd 0,376
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
38
Proprietile mecanice i fizice ale aluminiului folosit la realizarea conductoarelor LEA
Tabelul A.8
Proprietai UM
Starea de ecruisare
Moale 1/2 tare 3/4
tare tare
Masa volumica la 20C kg/dm3 2,703 2,703 2,703 2,703
Rezistena de rupere la traciune daN/mm2 7,0-7,5 9,5 13,0 15,8-18,9
Alungirea relativ la rupere % 20-25 5-6 2-3 -
Modulul de elasticitate daN/mm2 5600-6500
Coeficientul de dilatare linear 1/C 2,310-5
Conductivitatea termic J/cm.s.grd 2,092-2,134
Temperatura de topire C 658
Rezistivitatea la 20/C(max.) mm2/m 0,028 0,02825 0,028264
Coeficientul de temperatur al rezistivitii 1/C 0,00403
Cldura specific J/g.grd 0,895-0,933
Proprietile mecanice i fizice ale oelurilor folosite la realizarea conductoarelor LEA
Tabelul A.9
Proprietai UM Valoarea
Masa volumica la 20C kg/dm3 2,7
Rezistena de rupere la traciune daN/mm2 30-35
Alungirea relativ la rupere % 5-9
Limita de elasticitate daN/mm2 17-19
Limita tehnic de curgere daN/mm2 27-31
Limita de obosire la 108 cicluri daN/mm
2 12-16
Modulul de elasticitate daN/mm2 6300-7200
Coeficientul de dilatare linear 1/C 2,3-2,3510-5
Conductivitatea termic (ntre 0 i 100C) J/cm.s.grd 1,674-2,093
Temperatura de topire C 600-650
Rezistivitatea la 20/C mm2/m 0,3-0,033
Coeficientul de temperatur al rezistivitii 1/C 0,002
Cldura specific J/g.grd 0,895-0,933
-
Laborator Transportul i distribuia energiei electrice - B. Neagu
39
Caracteristicile mecanice i electrice ale srmelor din aliaj de aluminiu
Tabelul A.10
Caracteristici Tip A Tip B
Rezistivitate maxim la 200 C [nm] 32,840 32,530
Densitate la 200C [kg/dm
3]
2,703 2,703
Coeficient de dilatare liniar [1/0C] 2310-6 2310-6
Coeficient de temperatur al rezistenei la mas
constant la 200C [1/0C] 0,0036 0,0036
Caracteristicile mecanice i electrice ale conductoarelor monometalice multifilare din aluminiu i aliaje de aluminiu, tip A1
Tabelul A.11
Cod
numeric Seciune
Numr de
srme
Diametru Densitate
liniar
Fora de rupere
nominal
Rezistena n curent continuu
Srm Conductor
mm2
mm mm kg/km kN [/km]
10 10 7 1,35 4,05 27,4 1,95 2,8633
16 16 7 1,71 5,12 43,8 3,04 1,7896
25 25 7 2,13 6,40 68,4 4,50 1,1453
40 40 7 2,70 8,09 109,4 6,80 0,7158
63 63 7 3,39 10,2 172,3 10,39 0,4545
100 100 19 2,59 12,9 274,8 17,00 0,2877
125 125 19 2,89 14,5 343,6 21,25 0,2302
160 160 19 3,27 16,4 439,8 26,40 0,1798
200 200 19 3,66 18,3 549,7 32,00 0,1439
250 250 19 4,09 20,5 687,1 40,00 0,1151
315 315 37 3,29 23,0 867,9 51,97 0,0916
400 400 37 3,71 26,0 1102,0 64,00 0,0721
450 450 37 3,94 27,5 1239,8 72,00 0,0641
500 500 37 4,15 29,0 1377,6 80,00 0,0577
560 560 37 4,39 30,7 1542,9 89,60 0,051