Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйства учеб. пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.10.2023

Размер:

22.99 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2021 / 4921 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 > Следующая >>>

Пример 3. Рассчитать одностоечную деревянную опору из	лиственницы
на деревянной приставке для трехпроводной линии напряжением	10 кВ на шты

ревых изоляторах, расположенной в ненаселенной местности. Предельные тем пературы

'min = - 4 0 ° C ; / т а х = +		АТС,	* Э = 0 ° С .
Провод стальной многопроволочный	ПС35,	пролет	/ =	180 м.
Грунт — влажный суглинок. Схема	опоры	показана		на рисунке 118, размеры
даны в миллиметрах. Диаметр стойки в ртрубе d0			= 0,16 м, диаметр приставки

в отрубе dQ = 0,22 м. Удельные нагрузки на провод составляют [ Ю - 3 кгс/(м-мм2 )]:

Рис. 118. К примеру 3.

Из механического расчета проводов следует,	что наибольшая	стрела прове
са бывает при максимальной температуре /max =	+ 4 0 ° С, fmaK =	1,98 м.

1. Проверяем высоту опоры на габарит. Наименьшее расстояние от прово да до поверхности земли

8,04 — 1,98 = 6,06 м.

Габарит линии напряжением 1—ПО кВ в ненаселенной местности h — 6 м, следовательно запас в габарите составляет

6,06 — 6,0 =0,0 6 м.

2. Нормативное значение давления ветра на провода при отсутствии гололеда

Р1н = 3g4 Fl = 3 • 11,3 • 1G"3 • 35 • 180 = 214 кгс.

Расчетное давление с учетом коэффициента перегрузки [уравнение (138)]

Рг = 1 , 2 Р 1 н = 1,2 • 214 = 257 кгс.

Нормативное значение давления ветра на провода, покрытые гололедом,

р\н

= ZgbFl

= 3 • 10,5 • 10-3 • 35 • 180 =

199 кгс.

Расчетное

значение

[уравнение

(139)]

р\

1 , 4 Р , Н

= 1,4

• 199 =

278 кгс.

Таким образом, во втором случае давление больше,

и его нужно

брать при

расчете.

Нормативное

значение давления

ветра на стойку

до сечения

А—В

Cxv*HA_Bdcp

р2и л - в =

Га

= 0 , 7 - 5 5 - 7 , 3 - 0 , 1 9

= 53,4 кгс;

+ 0,008 • 7,3

0,16 +

0,008 - 7,3

d c P =

= 0 , 1 9 м.

Расчетное

значение

давления

ветра

на стойку

[уравнение

(140)]

Р 2 Л - в = 1 . 2 Р 2 я Л - в =

. 2

53,4 = 64,1 кгс.

Нормативное

значение

давления

ветра

на приставку от сечения Л—В до се

чения

С—D

Р2п с _ 0 = C * * ( 9 . 3 - 7 . 3 ) d c p

0 > 7

. gg . 2

. 0 2 3 =

1 7 > ? к г с ;

d =

d'o + d'o + ° ' m

•2

0,22 +

0,008-

2 = 0

2 з м

с р

Расчетное

значение

давления ветра

на

приставку

Р2C-D

1 . 2 P 2 H C - D = i . 2

• 17,7

= 21,2

кгс.

Изгибающий момент

от давления

ветра в сечении

А—В

ЩА-в

= Рі

756 +

2 • 604

730

„

756. +

2-604

— ^

^ 2 Л - в —

278

2 _

64,1

730

= 204 • 103 кгс . см.

Изгибающий момент с учетом вертикальной

нагрузки

МА_

1,05М, л _ в

1,05 • 204 • 103 = 214-103 кгс-см.

Момент сопротивления стойки в сечении

А—В

WA_B

=0,95,- 0 , l 4 _ s = 0

' 9

"О - 1

21,83 =985 см3 ;

dA_B

= d0 +

0,8 • 7,3 =

16 + 5,8 = 21,8 см.

Напряжение

на изгиб

в сечении

А—В

[уравнение

(145)]

а.

„ =

М л - в

214 - Ю

218 кгс/см2 .

W7A_B

—

Л—£5

слое985

Допустимое

напряжение для лиственницы в нормальном

режиме с

голо

ледом

Ядоп =

1,2-

190 =

228 кгс/см2

> 218 кгс/см2 .

Изгибающий

момент от давления

ветра

в сечении

С—D

956 + 2-804

930

M i C-D = p i

—3

+ (р2 А-в + Р2 C-D) —

278

956 +

2 • 804

(64,1 +

930

2 1 , 2 ) — — = 277103 кгс-см.

Изгибающий момент с учетом вертикальной

нагрузки

MC_D

= 1 , 1 ^ с _ 0 =

1,1

• 277 • 103

=304

• 10» к г с

. с м .

Момент сопротивления приставки в сечении С—D

W C _ D

= 0 , 1 d3c_D =

0,\

• 23,83 = 1360 см3 ;

dC-D =

do + 0 , 8

• 2,3 =

2 2 + 1,8 =

23,8 см.

Напряжение

на изгиб в сечении С—D [уравнение

(146)]

Mc-D

304 • 103

о> п

™

13бо

= 224 кгс/см2

< 228 кгс/см2 ,

с—о

WC_D

6. Проверим закрепление опоры в грунте. Момент в опорном сечении от

нормативных нагрузок

9566 +

2 • 804

930

4Н

C-D =

1.1 /'їй

КР2н А-В

+ Р2н

C-D)

Г ,

956 +

2 • 804

„„

930

236 • 103

кгс • см = 2 , 3 6 т с - м .

= 1,1 1214

(53,4 +

17,7)

г . .

Горизонтальное усилие в опорном сечении

Q* = Рт + Р2н

А-В + р2н C-D = 2 1 4

53,4 +

17,7 = 285,1 кгс = 0,285 тс .

Высота приложения

его над поверхностью почвы составляет

„ , =

J ^ 6

8 , 2 8 м .

<3Д

0,285

Вертикальное усилие, приложенное к опоре, складывается из нормативных значений веса проводов, покрытых гололедом, веса стойки и приставки. Оно

определяется из следующих соображений.
Объем основной	стойки
VCT =	' " • C D . ст	тс 0,194	2	м3 ;
VCT =	2 і £ ї - 8 , 5 =	'•	8,5 = 0,252	м3 ;
	4	4
d c p	с т = 0,16 + 0,16 + 0,008 - 8,5 =0,194			v . .

Объем приставки
^ * = ^ - 4 4 , 5	= ^ ^4 4 , 5	= 0,201 мз;
0,22 + 0,22 +0,008 • 4,5		о о о
d cp. п р =	з	=0,238 м.

Вес стойки и приставки

Gon = Т (Уст + V n p ) = 0,8 (0,252 + 0,201) = 0,36 тс.

Вертикальное усилие

N = 3g3Z + G o n = 35 • 3 • 13,1 • Ю-» - 18010'3 + 0,36 = 0,61 тс .

Грунт глинистый при влажности на границе раскатывания				15,5—18,4
(табл.	24) с	коэффициентом	пористости 0,71—0,80. Дл я этого	грунта т =
= 1,8	тс/м3 ,	<р = 20°, С =	1,9 тс/мг , Е — 1300 тс/м2 . Опора устанавливается

в цилиндрическом котловане, сделанном бурильной машиной без нарушения грунта.

Параметры закрепления: высота закрепления ht						= 2,2 м, средний диаметр
приставки	в	земле
		dC-D+dc-D+°>008-2-2		=	0,238 +	0,238 +	0,008-2,2	=
d £ p = 6 0 =			-	=		-		=
				= 0,247 м.
Р а с ч е т п о н е с у щ е й				с п о с о б н о с т и		м е т о д о м р а з р у
ш а ю щ и х		н а г р у з о к .
Характеристики грунта и безразмерные коэффициенты:
	т = т tg^45 +		=	1,8 tg« ^45 + -j - j		= 3,68 тс/м3 ;
	m c	= 2 C t g (45 +	-2-^ =	2 - l,9t g (45 + - у ) = 5,44 тс/м 2 ;
		t g + = t g 9 + - ^ - = t g 2 0 ° + —				=0,554;
ф = 2 9 ° .	По таблице 25 интерполяцией находим С о д =0,114.						Коэффициент оди-
ночности

^= 1 + ^ = 1 + 0 , 1 1 4 ^ = 2 , 0 1 .

Расчетная ширина стойки

Ь = й о д Ь 0 =0,247 • 2,01 =0,497 м.

Коэффициент

формы

<о =

1 — 0,03 • С =

1 —0,03 • 1,9 =0,953;

і/ =

mbh\

3,68-

0,497- 2,22

= 4,39 тс;

Я '

8,28

= 3,76;

тс

5,44

„ „

о = —

—-

7 ] = — — =

•

=0,673,

Л4

2,2

mhi

3,68

- 2,2

/ =

t g 9 = t g 20°

=0,364;

0,364 • 0,61

- 7

гИ ш =

on'

° - 9 5 3

= ° > 0 4 8 3

;

£/

4,39

fb0

0,364 • 0,247

0,0204.

- і -

2 - =

•

I d

2ht

2 - 2 , 2

По

таблице

26 определяем

относительную

глубину

центра поворота

закреп

ления

для С = 5

-і- 1 тс/м2 ;

=0,727 .

І — Є

3?) +

2 +

1 —0,727

3 • 0,673 +

2 +

0,727

2т] +

1 +

2 • 0,673 +

1 +

0,727

в_

Зг, +

0,727 _

3 - 0,673 + 0,727

2т) +

2-0,673 + 0,727

1 — в

Зт] +

1 +

2Є

1 —0,727

ІЗ • 0,673 + 1 + 2

• 0,727

F, =

—

•

0,132;

2 т ] + 1 + в

2 - 0,673 +

1 +0,727

2т) +

в = 2 • 0,637 +

0,727 =

2,07;

1 +

в +

F i

0,727 + 0,141

1,24.

— I — ^

1 +

3,76

Предельная поперечная сила [уравнение (148)]

Qn =

- ^ г -

[в^4 (Fі

+ F 2 ) +

(2т] +

1) fd

F , ]

з ' у б

' . " '

[0,727 - 2,07 (0,141 +

0,183)+ (2 - 0,673 + 1)0,0204

0,0483 • 0,132] =0,486

тс.

По

уравнению

(147) KQA < Qn,

К =

1,5.

1,5 • 0,285 = 0,427 < Q n

=0,486 тс,

то есть

опора

устойчива.

Р а с ч е т п о д е ф о р м а ц и я м .

~ - =

в ' 2 ] * 7 =0,112 .

По кривой,

изображенной на рисунке

117,

v = 6 , 0 .

2,2,

Из

уравнения

(150)

ЗОд

(6а +

3) v =

3 • 0,285

(6 - 3,76 + 3)6 = 0,00524;

^ т

—

4 £ Л |

4 • 1300 • 2,22

Р=0,00524 < р н =0,01 .

Ив этом случае закрепление удовлетворяет нормам.

Г л а в а IX

ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ЗАМЫКАНИЯ

НА ЗЕМЛЮ

§ 1. Общие сведения о коротких замыканиях и замыканиях на землю

Трехфазные электрические сети могут работать с изолированной и с заземленной нейтралью. В Советском Союзе вопрос о режиме нейтра ли электрической сети решается в зависимости от значения ее номиналь ного напряжения. В сетях напряжением 380 В наряду с тремя фазными проводами прокладывают четвертый нулевой провод, который зазем ляют в начале и в конце линии, а также в промежуточных точках. Таким образом, на напряжение 380 В сооружают сети с глухозаземленной нейтралью.

В сетях напряжением 6, 10, 20 и 35 кВ, наоборот, нейтраль изоли рована от земли и линии имеют только три фазных провода. Лишь в отдельных случаях, о которых будет, сказано ниже, нейтраль сети соединяют с землей, но через значительное индуктивное сопротивление. Следовательно, для этих напряжений сооружают сети с изолирован ной нейтралью.

Наконец, в сетях напряжением ПО кВ и выше хотя			прокладыва
ют только	три фазных провода,	но нейтраль части трансформаторов
заземляют, так что получаются		сети с глухозаземленной	нейтралью.
Одной	из основных причин на
рушения	нормальной работы элек
трических	установок являются ко

роткие замыкания в них.

• Коротким замыканием назы вается всякое непредусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в сис темах с заземленной -нейтралью (или четырехпроводных) также замыкание одной или нескольких фаз на землю (или на нулевой про вод).

В системах с изолированной нейтралью замыкание на землю од ной из фаз не является коротким замыканием.

Короткое замыкание обычно ха рактеризуется резким возрастанием тока, а затем его снижением до установившегося значения, сильно превышающего номинальное. На

Рис. 119.	Осциллограмма тока
короткого	замыкания:
а — при коротком замыкании			далеко от
электростанции либо		при отсутствии у
генераторов	АРВ;	б — при	коротком
замыкании	недалеко	от генераторов,

снабженных АРВ.

рисунке	119,а	приведена	осциллограмма тока к. з. при замы
кании либо в точке сети,			далеко	расположенной	от электро
станции,	либо	близко от	электростанции с генераторами, не
имеющими автоматических регуляторов				возбуждения	(АРВ). В ли

нии до короткого замыкания была нагрузка с током /. Короткое за мыкание произошло, когда мгновенное значение тока нагрузки со ставляло і0. В течение первого полупериода ток к. з. возрос до наиболь шего мгновенного значения iy, которое называется у д а р н ы м т о к о м . В последующие периоды ток к. з. стал плавно убывать до свое го установившегося значения

. Если короткое замыкание произошло недалеко от генератора, снабженного АРВ (рис. 119, б), то процесс протекает несколько ина че. При коротком замыкании напряжение генератора снижается и спустя некоторое время, определяемое запаздыванием системы, всту пает в действие АРВ. Оно повышает напряжение генератора, а значит, и значение установившегося тока короткого замыкания / о т .

Простейшим для рассмотрения является трехфазное короткое замыкание, которое симметрично, так как сопротивление всех трех фаз до точки к. з. одинаково. К несимметричным коротким замыка ниям относятся двухфазное, двухфазное на землю и однофазное. Последнее может возникать только в системах с заземленной нейтралью. Сокращенные обозначения видов короткого замыкания соответствен но следующие: /С( 3 ) , Ю2), / С ( 1 Л ) и К О . В сетях с заземленной нейтралью наибольшее количество — порядка 65% составляют однофазные ко роткие замыкания, 20% —двухфазные на землю, 10% —двухфаз ные и только 5% — трехфазные. В сетях с изолированной нейтралью примерно две трети коротких замыканий приходится на двухфазные и одна треть замыканий — на трехфазные. Однако вследствие того, что наиболее просто исследуются трехфазные к. з., а также потому, что от них легко перейти к несимметричным к. з. других видов, в пер вую очередь рассматриваются трехфазные короткие замыкания.

Причины коротких замыканий в электрических системах весьма разнообразны. В первую очередь это нарушение их изоляции вслед ствие атмосферных, а в сетях очень высоких напряжений и коммута ционных перенапряжений. Изоляция может быть нарушена также вследствие ее старения, механических повреждений, повреждения животными или птицами. Некоторую часть коротких замыканий вы зывают ошибки в действиях обслуживающего персонала. Чем лучше организована эксплуатация электроустановки, тем реже бывают в ней короткие замыкания. Однако полностью их исключить нельзя, поэтому нужно принимать меры к тому, чтобы они не вызывали повреж дений оборудования и длительных нарушений работы.

При коротких замыканиях из-за больших токов может повыситься температура токоведущих частей и произойти повреждение проводни ков и изоляции. Развиваемые при этом электродинамические усилия могут разрушить электрооборудование. Понижение напряжения вслед ствие короткого замыкания при определенной его длительности при водит к остановке — «опрокидыванию» электродвигателей. В Шги -

стральных сетях короткие замыкания могут нарушить устойчивость электрической системы, что является наиболее серьезной и длительно устраняемой аварией.

Следовательно, для того чтобы довести до минимума отрицатель ные последствия от коротких замыканий, нужно научиться опреде лять значение возникающих при этом токов, то есть рассчитывать токи к. з.

Очевидно, для оценки теплового и электродинамического воздейст вия тока к. з., а также для того, чтобы определить степень понижения напряжения, нужно знать максимальные возможные токи к. з. в данной точке системы. Однако для расчетов действия релейной защиты (см. главу X I I ) и обеспечения ее успешной работы в наиболее сложных условиях оказывается необходимым находить также минимальные токи к. з.

Для определения максимальных токов к. з. в данном месте прини мают следующие основные допущения:

1)все источники питания включены и работают с номинальной нагрузкой;

2)все синхронные генераторы электростанций имеют АРВ и форсировку возбуждения;

3)расчетное напряжение каждой ступени сети на 5% больше но минального;

4)отсутствует насыщение магнитных систем;

5) токами намагничивания трансформаторов пренебрегают, то есть схема замещения их принимается как одно индуктивное сопро тивление;

6)у всех элементов системы учитывают только индуктивное сопро тивление. Активное сопротивление следует учитывать, если его зна чение превышает 0,1 индуктивного. Поэтому оно учитывается только для проводов малых сечений электрических линий и в особенности для стальных проводов;

7)сопротивление в месте короткого замыкания принимают рав ным нулю;

8)во время короткого замыкания вблизи электростанций частота

вращения генераторов остается неизменной.

§ 2. Составление расчетных схем

Для расчета тока к. з. любую схему электрической сети необходи мо привести к ее простейшему виду, изображенному на рисунке 120. Тогда ток к. з.

гЕэ

к _

•

Здесь £ , и zb —эквивалентные значения э. д. с. и сопротивлений. Для несложных схем входящие в них величины могут выражаться в именованных единицах. Пусть на рисунке 121 СЕерху изображена

схема цепи к. з., состоящая из генератора, двух трансформаторов и двух участков линии. Каждый из входящих в цепь элементов может быть выражен своим сопротивлением z (рис. 121, снизу). Для того чтобы найти эквивалентное сопротивление схемы, нужно привести все составляющие сопротивления к одному напряжению, которое

Рис.	120.	Оконча-			Рис.		121.
тельная схема			для
определения			тока
К. 3.
называют	б а з и с н ы м .				За базисное U6 принимают					номинальное
напряжение одной из ступеней, помноженное									на 1,05 (6,	3;	10,5; 21;
37 кВ и т. д.).
Приведенные значения могут быть определены по следующим фор -
мулам:
					Е — Е ~-			,			(152)
					7 ° = / - ^ - ,						(153)
	° - - ° Е			- U	*		^	Е			(154)
В этих формулах			UH	— номинальное				напряжение данной			ступени,
умноженное на		1,05.
Эквивалентное			приведенное			сопротивление			схемы (рис.		121)
				о	о	о	о	о	о
				*э = z i + 2 2 + г3				- f Z 4 + 28 .

Преобразовывать сложные схемы при помощи именованных еди ниц неудобно. В этом случае величины выражают в о т н о с и т е л ь н ы х единицах. В качестве основной базисной единицы принимают базисную мощность S6, значение которой выбирают произвольно. Второй базисной единицей принимают напряжение U6. Обычно для каждой ступени принимают ее номинальное напряжение, умноженное на 1,05, и, таким образом, в системе имеют столько базисных напря жений, сколько ступеней напряжений. Тогда базисная мощность

S6 = VJU6I6,

(155)

базисный	ток
	/б =	- = — «		(156)
базисное	сопротивление	Уз иб
базисное	сопротивление
		-	Л .	as?)
	V T / 6	/ 3 с/6 /б	5 б

Значения относительных величин, приведенных к базисным усло

виям,

определяют по следующим

уравнениям:

£*(б,

= - f ,

(158)

г/* (б»

(159)

/ * ( б ) = у - ,

(160)

'б

S*(6)

(б)

(б) .

(161)

S 6

/ з

с / б / б

г .

( б )

^ - £ _ ^ Ш і . г

4 .

= =

Ш і

. JL_=^>L.

(

1 6 2 )

<б)

f/.

//^

Г/,

1^5" 7

/ . . . .

Для	электрических машин и аппаратов сопротивление часто дает
ся в относительных		единицах	к	их номинальной		мощности:
	2 * < н > = Г =		£	^ - А	= 2 \| Ь -	< 1 6 3 >
Отсюда
	2	- Z * ( H ) у	^	^	Z*<"> 5 н	•

Тогда сопротивление в относительных единицах, приведенное к ба

зисной мощности,
z	= —	= z	J±.4±.	= z	1±.	. U J l	(164)
2 * ( 6 )	Z 6	г * ( Ю / н U b		Z * ( H ) S h		у2 •

Для преобразования исходных схем и приведения их к простей шей (рис. 120) используют общеизвестные методы, которые рассмотре

ны в курсе «Теоретические	основы электротехники»	и приведены
в главе V I настоящей книги. Однако во всех случаях,		рассмотренных
в главе V I , предполагалось, что источники питания имеют одинаковые
э. д. с , то есть £ , 1 = £ 2 = £ 3	(рис. 122). Тогда эквивалентная э. д. с.

<<< < Предыдущая 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2021 / 4921 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ