ДОНБАСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

САПРОНОВ ЮРІЙ ВАЛЕРІЙОВИЧ

УДК 624.014:621.315

ЭФЕКТИВНІ ОПОРИ ВИСОКОВОЛЬТНИХ ЛІНІЙ

ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ ДЛЯ УКРАЇНИ

05.23.01 – Будівельні конструкції, будівлі та споруди

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Макіївка - 2001 Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Донбаській державній академії будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник Офіційні опоненти: Провідна установа доктор технічних наук, професор Горохов Євген Васильович, Донбаська державна академія будівництва і архітектури, ректор, завідувач кафедри металевих конструкцій. доктор технічних наук, професор Шебанін Вячеслав Сергійович, Миколаївська державна аграрна академія, ректор; кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Лебедич Ігор Миколайович, ВАТ “Український науково-дослідний та проектний інститут сталевих конструкцій “УкрНДІпроектстальконструкція”, начальник відділу нових типів конструкцій. Полтавський державний технічний університет ім. Юрія Кондратюка, кафедра конструкцій із металу, дерева і пластмас, Міністерство освіти і науки України, (м. Полтава).

Захист дисертації відбудеться “26” жовтня 2001 року о 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 12.085.01 в Донбаській державній академії будівництва і архітектури за адресою: 86123, Донецька область, м. Макіївка, вул. Державіна, 2, І корпус, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донбаської державної академії будівництва і архітектури.

Автореферат розісланий 25 вересня 2001 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент А.М. Югов

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сталеві конструкції опор ПЛ (повітряні лінії електропередачі) широко розповсюджені в усіх розвинутих країнах світу і є одним з незамінних класів будівельних конструкцій. На території України на теперішній час експлуатується близько 915 тис. кілометрів електричних мереж загальною масою понад 25 млн. тонн.

Досвід проведення робот з обстеження виявив, що значна частина парку електромережних конструкцій вичерпала свій робочий ресурс і потребує обновлення. Вживана в теперішній час уніфікація конструкцій опор ПЛ була розроблена більше 30 років тому за нормативами колишнього СРСР. Розробка нових конструкцій обов'язково повинна узгоджуватися з вимогами міжнародних нормативів, установлюваних МЕК (Міжнародна електротехнічна комісія). Основні положення нормативів потребують більш жорстоких норм з визначення кліматичних навантажень і перегляду принципів розрахунку, що розглядають повітряну лінію електропередачі як єдину систему.

У ситуації, що склалася, виникла необхідність розробки більш ефективних сучасних конструктивних форм опор повітряних ліній електропередачі з дослідженням резервів несучої здатності, з безумовним збереженням їх експлуатаційних якостей.

Розвиток науки про будівельні конструкції, а також підвищення можливостей обчислювальної техніки та удосконалення методів експериментальних досліджень надають можливість більш якісно досліджувати та моделювати дійсну роботу всієї повітряної лінії в цілому.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася та коригувалася у відповідності до галузевої програми Міненерго України ВН.09.065 "Розробка і впровадження вузькобазих опор 35, 110, 150 кВ для гірських та міських умов" (№ держреєстрації ).

Мета і задачі дослідження. Метою проведеної роботи була розробка ефективних конструктивних форм опор ПЛ для України з урахуванням спільної роботи складених елементів високовольтної лінії електропередачі, кліматичних характеристик району будівництва, конструктивних особливостей і електричних вимог.

Поставлена мета досягається вирішенням наступних задач: а) розробка методики розрахунку високовольтної лінії електропередачі як єдиної конструктивної системи при урахуванні кліматичних характеристик району будівництва, конструктивних особливостей повітряної лінії та електричних вимог; б) експериментальне дослідження роботи ПЛ як єдиної конструктивної системи; в) розробка алгоритму і пакета програм з розрахунку ПЛ як єдиної конструктивної системи з урахуванням кліматичних характеристик району будівництва, конструктивних особливостей повітряної лінії та електричних вимог; г) визначення навантажень при аварійних режимах на опори ПЛ з урахуванням підтримуючого впливу проводів і тросів; ґ) розробка ефективних опор ПЛ для України з урахуванням вимог міжнародних нормативів.

Логічна схема досягнення поставленої мети подана на рисунку 1.

Об'єкти досліджень – вузькобазі опори високовольтних ліній електропередачі напругою 35 і 110 кВ баштового та портального типів. Одержані у роботі результати досліджень можуть бути розповсюджені на опори ПЛ інших напруг.

Предметом досліджень є ефективне проектування конструкцій опор високовольтних лінії електропередачі.

Методи досліджень. В основу розроблених методів розрахунку та проектування покладені теоретичні та експериментальні методи.

Наукова новизна отриманих результатів роботи полягає в тому, що вперше запропонована методика розрахунку високовольтної лінії електропередачі як єдиної конструктивної системи з проміжними опорами портального типу при урахуванні реальних кліматичних характеристик району будівництва, конструктивних особливостей повітряної лінії і електричних вимог; розроблено універсальний алгоритм розрахунку ПЛ як єдиної системи; експериментально встановлені і теоретично обґрунтовані коефіцієнти тяжінь аварійних режимів для опор ПЛ у складі єдиної мережі, які значно нижче за нормативні.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані методика і алгоритм розрахунку ПЛ дозволили розробити ефективні геометричні схеми портальних опор ПЛ, що передані у ДНДПВІ “Укренергомережпроект” для включення у розроблюваний каталог регіональних конструкцій енергетичного будівництва для України. Проведені дослідження з визначення аварійних навантажень на проміжні опори ПЛ у складі єдиної конструктивної системи дали можливість отримати дійсні значення коефіцієнтів аварійного тяжіння.

Рис. 1. Логічна схема досліджень

Особистий внесок здобувача. Особисто автору належать:

а) постановка і вирішення задачі розрахунку ПЛ як єдиної конструктивної системи з опорами портального типу при урахуванні кліматичних характеристик району будівництва, конструктивних особливостей повітряної лінії і електричних вимог; б) універсальний алгоритм розрахунку ПЛ як єдиної системи; в) розробка методики, підготовка, проведення й обробка результатів експерименту на моделі високовольтної лінії електропередачі; г) уточнення значень аварійних навантажень при визначенні дійсних значень коефіцієнтів аварійних тяжінь; ґ) результати робіт зі створення ефективних конструкцій проміжних опор портального типу у складі повітряної лінії як єдиної конструктивної системи.

Апробація роботи. Основні положення дисертації доповідалися на VII-й Українській науково-технічній конференції по металевих конструкціях (м. Дніпропетровськ,  р.), на IV-й Всеукраїнській науково-практичній конференції “Вплив вітру на будівлі і споруди” (м. Макіївка, 2001 р.), на V-му міжнародному симпозіумі “Сучасні будівельні конструкції з металу і деревини” (м. Одеса, 2001 р.), на X-й міжнародній науково-технічній конференції “Metal Structures – Gdansk 2001” (м. Гданьск, Польща, 2001 р.).

У повному обсязі закінчена дисертаційна робота викладалася на розширеному засіданні кафедри “Металеві конструкції” Донбаської державної академії будівництва і архітектури (травень 2001 р.), на сумісному засіданні Асоціації кафедр металевих конструкцій вищих навчальних закладів СНД та Української асоціації металевих конструкцій (травень 2001 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 7 друкованих праць, що відбивають її основний зміст.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, списку використаних джерел і додатка.

Загальний обсяг роботи 155 сторінок, у тому числі 86 сторінок основного тексту; 21 таблиця; 39 малюнків; 153 найменування літератури, додаток на 12 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується необхідність проведення досліджень за темою дисертації, поданий стан питання з проектування конструкцій опор повітряних ліній, проведений аналіз рівня розвитку методів розрахунку електромережних конструкцій і виявлена необхідність уточнення існуючого підходу до розрахунку ПЛ, а також розробки нових конструктивних форм опор ліній електропередачі з урахуванням одержаних результатів чисельних досліджень. Обґрунтована актуальність, сформульована мета роботи і задачі досліджень, наукова і практична значимість дисертаційних досліджень.

Перший розділ присвячений аналізу сучасного стану питань проектування металоконструкцій опор ПЛ. Позначені методи підвищення ефективності металевих конструкцій електричних мереж, наведений аналіз конструктивних рішень опор, що застосовуються як у країнах СНД, так і за кордоном. Наведений аналіз сучасних робіт у галузі підвищення показників надійності, довговічності й ефективності проектування конструкцій опор ПЛ. Виявлена необхідність створення сучасних ефективних конструкцій опор і заміни існуючої уніфікації.

У роботі проаналізовані основні теоретичні й експериментальні дослідження з проблеми уточнення питань розрахунку й автоматизації проектування металевих сталевих конструкцій, виконані Є. І. Беленьою, Є. В. Гороховим, А. А. Зевіним, К. П. Крюковим, А. І. Курносовим, І. М. Лебедичем, Я. М. Ліхтарніковим, М. П. Мельниковим, Б. П. Новгородцевим, А. В. Перельмутером, В. О. Пермяковим, С. Ф. Пічугіним, В. С. Шебаніним, Є. В. Шевченком, А. В. Шимановським та ін.

Виконано аналіз навантажень і впливів на конструкції опор ПЛ, а також принципів, покладених в основу проектування і конструювання. Поданий аналіз нині існуючої методики розрахунку опор ПЛ, яка не враховує ефект підтримуючого впливу проводів і тросів у складі єдиної мережі.

У другому розділі уточнена і розширена математична модель високовольтної лінії електропередачі, поданої у вигляді єдиної мережі, з урахуванням спільної роботи конструктивних елементів в її складі, особливостей повітряної лінії й електричних вимог, а також запропонований алгоритм її розрахунку. На цій основі розроблені й реалізовані методика, алгоритм і програмний комплекс для визначення аварійних навантажень на проміжні опори при обриві струмоведучих проводів і грозозахисних тросів повітряних ліній електропередачі, що є вирішальними при розрахунку конструкцій цих опор.

У теперішній час, згідно з нині діючими технічними нормами по проектуванню опор ПЛ, механічний розрахунок конструктивних елементів для аварійного режиму виконується без урахування конструктивних особливостей ПЛ. Запропонована та реалізована в другому розділі методика розрахунку повітряної лінії як єдиної конструктивної системи доводить, що удосконалення існуючих норм сприяє суттєвому зниженню аварійних навантажень при обриві проводу чи тросу.

Як приклад розглядається подана на рисунку 2 одноланцюгова високовольтна лінія з проміжними опорами портального типу. ПЛ складається з двох анкерних опор і розташованих між ними 4-х проміжних, до яких підвішені три струмоведучих проводи і два грозозахисних троси. На анкерних опорах проводи і троси закріплюються жорстко, а до проміжних опор проводи підвішуються вільно до гірлянди ізоляторів. Для реалізації розрахункової моделі прийняті наступні допущення: матеріал працює в пружній стадії; грозозахисні троси кріпляться до вершин опор нерухомо, а гірлянди ізоляторів, на яких підвішені струмоведучі проводи, відхиляючись, залишаються прямолінійними; кут закручування стійки опори визначається за формулою Мора.

Одним із визначальних режимів роботи ПЛ при розрахунку конструкцій проміжних опор є аварійний режим. У цьому випадку на опори діє зосереджена сила вздовж лінії, що утворилася при обриві проводу, рівномірно розподілені сили від власної ваги проводів і тросів та навантаження від власної ваги конструкції. Після перерозподілу зусиль в елементах системи настає рівновага, при цьому деформації проводів і тросів будуть відповідати деформаціям конструкцій опор.

Розглянемо розрахунок проводів і тросів з урахуванням деформацій всієї мережі для визначення уточнених аварійних навантажень на проміжні опори для ПЛ, зображеної на рис. 2.

Зв'язок між відхиленнями опори і гірлянди ізоляторів та тяжінням, яке визначається, має такий вигляд:

, (1)

де l - прольот, E – модуль пружності проводу, A – площа поперечного перерізу, H0 – тяжіння до обриву, p0 – маса погонного метру проводу, Gг – вага гірлянди ізоляторів, k – коефіцієнт гнучкості опори, m – коефіцієнт розподілу зусиль між елементами опори.

Рис. 2. Розрахункова модель ПЛ електропередачі з проміжними опорами портального типу:

1 - грозозахисний трос; 2 - провід; 3 - гірлянда ізоляторів;

4 - анкерна опора; 5 - проміжна опора

Для опису залежностей деформацій в елементах системи складається система з 24 рівнянь, що мають однакову структуру (1).

Алгоритм рішення задачі для одностоякових баштових опор відомий. Рішення зводиться до того, що для всіх можливих значень параметрів, що входять у рівняння, шляхом ізолювання і відділення коренів визначене існування околиці, у межах якої знаходиться один корінь, що має фізичне значення. Подалі для знаходження шуканого кореня використовується чисельний метод Ньютона. Рішення задачі для випадку обриву проводу в будь-якому прольоті зводиться до рішення системи з двох рівнянь і послідовному перебуванню величин тяжінь по прольотах.

Автором запропоновані методика й алгоритм розрахунку портальних рамних опор при дії горизонтальних поздовжніх навантажень з урахуванням підтримуючого впливу струмоведучих проводів і грозозахисних тросів.

У роботі розглянуті два випадки навантаження: горизонтальні сили прикладені симетрично щодо осі опори; горизонтальні сили прикладені несиметрично стосовно осі порталу і, що викликають його крутіння.

У першому випадку портал розраховується як стисло-зігнуті консолі, що згинаються силою, яка дорівнюється половині сумарного навантаження на траверсу. Використовується ітераційний метод, що дозволяє послідовними уточненнями величини згинального моменту по ділянках довжини консолі аналізувати напружено-деформований стан стисло-зігнутих стійок для різних навантажень і поперечних перерізів.

У другому випадку траверса жорстко з'єднана зі стійками і система піддається крутінню. Для розрахунку використовується метод сил із уведенням трьох циліндричних шарнірів: двох вертикальних у вузлах сполучення стійок із траверсою і горизонтального в середині прольоту траверси. У результаті отримані аналітичні залежності для визначення невідомих моментів у припущенні постійного поперечного перерізу траверси і стійок. Формули використані також для стійок зі змінним моментом інерції при підстановці в них значень одиничних прогинів і кутів повороту, отриманих з урахуванням зміни перетину по довжині. При необхідності враховується поворот стійки в ґрунті.

Як приклад розроблена методика застосована для нової портальної опори ПЛ 35 кВ із проводом марки АС 120/19. У результаті був отриманий новий коефіцієнт, рівний 0,22 замість 0,5, що регламентується ПУЕ (Правила улаштування електроустановок).

Результати наведених у розділі досліджень довели, що існуюча методика, згідно з якою умовні навантаження аварійних режимів визначаються без урахування спільної роботи усіх конструктивних елементів, приводить до їх значного завищення.

Третій розділ присвячений експериментальним дослідженням на моделі. Для перевірки вірогідності розробленої раніше математичної моделі була побудована експериментальна модель повітряної лінії напругою 110 кВ у масштабі 1:10. Реалізація моделі виконувалася за законами механічного моделювання, тобто при масштабуванні всіх геометричних параметрів ПЛ зі збереженням фізичних властивостей матеріалів, що застосовувалися (рис. ).

Модель складається з таких конструктивних елементів: фундаментів, опор, гірлянд ізоляторів, затискувачів, проводів і тросів. Конструкція моделі опори виконана у вигляді баштової решітчастої стійки. Пояси опор складені з прокатних кутників, розкоси виконані з квадрату. Жорсткісні характеристики моделі опори відповідають реальній конструкції опори ПЛ.

В процесі експериментальних досліджень імітувався аварійний режим роботи ПЛ при обриві проводу, при цьому для проведення аналізу впливу неушкоджених проводів і тросів фіксувалися тяжіння у всіх проводах і тросах, а також переміщення точок їх кріплення.

Для теоретичного обґрунтування проведених експериментальних досліджень був проведений розрахунок моделі ПЛ, який виконано за розробленими автором програмами.

При визначенні ступеню взаємодії складових елементів мережі важливо визначити значення відносних деформацій опор від дії ваги проводу.

Одержані результати розрахунків при порівнянні з експериментальними даними підтвердили вірогідність розробленої математичної моделі. Тяжіння, отримані експериментально, відрізняються від теоретичних на 8розбіжності при визначенні переміщень не перевищують 17 %.

У четвертому розділі на підставі розробленої в роботі нової методики розрахунку ПЛ як єдиної конструктивної системи проведений аналіз різних конструктивних форм опор. Порівнювалися конструкції проміжних опор ПЛ, розраховані за нині діючими нормативами, з опорами, аварійні навантаження яких визначені за методикою, запропоновано в дисертації.

10

Рис. 3. Схема моделі високовольтної лінії:

1 – гірлянди ізоляторів; 2 – проводи; 3 – троси; 4 – обірваний провід; 5 – відтяжки анкерних опор;

6 – електричні тензодинамометри; 7 – теодоліт; 8 – анкерна плита; 9 – тензометричний кабель;

10 – універсальна система моніторингу конструкцій

Проведені численні розрахунки при варіюванні значень усіх параметрів системи дали можливість визначити ступінь впливу кожного з параметрів. Виявлені параметри (напруга ПЛ, тип конструкції проміжної опори, величина початкового тяжіння в проводі, довжина прольоту), що суттєво впливають на значення коефіцієнта аварійного тяжіння і параметри, вплив яких можна не враховувати. На підставі проведених досліджень визначені нові значення аварійних коефіцієнтів для різних випадків (табл. ).

Таблиця 1

Значення коефіцієнтів аварійного навантаження

Довжина прольоту, м Значення коефіцієнта

для баштових опор для портальних опор

ВЛ 35 кВ ВЛ 110 кВ ВЛ 35 кВ ВЛ 110 кВ

до 60 0,12 - 0,08 -

100 0,17 0,18 0,15 0,15

140 0,2 0,24 0,18 0,22

180 0,23 0,27 0,19 0,25

220 0,24 0,31 0,2 0,27

більш 260 0,24 0,32 0,22 0,28

Необхідно відзначити, що значення коефіцієнтів аварійного тяжіння змінюються в певній області значень параметрів системи, тобто існують граничні значення параметрів, які і визначають максимальні і мінімальні значення коефіцієнта.

В теперішній час коефіцієнт аварійного тяжіння визначається згідно з п. 2.5.90 ПУЕ і залежить тільки від діаметра проводу, значення якого приймається 0,5 і 0,4 для проводів діаметром менш 185 мм2 і більш 205 мм2 відповідно.

Одержані результати значно відрізняються від нормативних, і це закономірно, тому що робота повітряних ліній при різних вихідних параметрах обов'язково буде відрізнятися через різниці співвідношень головних розмірів і жорсткісних характеристик кожного елементу системи.

Це підтверджується різними значеннями коефіцієнтів для опор різних класів напруг при однакових значеннях довжини прольоту: конструкції опор ПЛ 35 кВ є більш гнучкими в порівнянні з опорами ПЛ 110 кВ. Значення коефіцієнтів для ПЛ з опорами баштового і портального типів відрізняються через наявність на ПЛ з опорами портального типу другого тросу і більш розвинутого розташування проводів поперек ПЛ, що сприяє більш жорсткому закріпленню опори від крутильних навантажень у разі обриву проводу або тросу.

Виявлені резерви несучої здатності конструкції ПЛ як єдиної конструктивної системи в повному обсязі реалізовані для нових конструктивних форм опор ПЛ портального типу, розроблених у поданій дисертаційній роботі. Запропонована методика визначення аварійних навантажень на проміжні опори портального типу враховує підвищену деформативність конструкцій опор, яка досягається за рахунок зміни конструктивної форми опори.

Автором, разом із ДНДПВІ "Укренергомережпроект", (м. Харків), виконані роботи з розробки нових типів опор ПЛ для України. Необхідність розробки нових уніфікованих опор ПЛ для України викликана цілим рядом факторів: зміною кліматичних районів і, як наслідок, меж зміни кліматичних навантажень; більшою жорстокістю міжнародних нормативів за навантаженнями від кліматичних впливів; необхідністю забезпечення переходу до виготовлення опор ПЛ на потокових лініях шляхом збільшення серійності і спрощення конструктивних форм; розглядом ПЛ як єдиної конструктивної системи.

Перехід на більш ефективні вузькобазі опори (рис. 4) для ПЛ 35 і 110 кВ дозволяє одержати економію сталі 16,5і 16,9відповідно, зменшити витрати залізобетону для фундаментів на 22,5 ё 43і вдвічі зменшити об'єм земляних робіт при улаштуванні котлованів.

Для ПЛ 35 і 110 кВ були розглянуті два типи опор - баштові і портальні. При порівнянні мас одержаних опор більш ефективними виявилися опори портального типу. Одержані результати закономірні, тому що портальні опори як рамні системи значно краще працюють на навантаження, що діють поперек ПЛ, при цьому навантаження уздовж ПЛ значно знижені за рахунок більшої відстані між проводами крайніх фаз і наявності другого троса, що підвищує стійкість опори при роботі на навантаження від обриву проводу чи тросу.

13

Рис. 4. Схеми нових опор:

а – проміжна баштова опора П-35-1; б – проміжна портальна опора ПП-35-1;

в - проміжна баштова опора П-110-1; г – проміжна портальна опора ПП-110-1

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

1. Вперше розроблена методика розрахунку високовольтної лінії електропередачі як єдиної конструктивної системи з проміжними опорами портального типу при урахуванні спільної роботи конструктивних елементів ПЛ, кліматичних характеристик району будівництва, конструктивних особливостей повітряної лінії й електричних вимог.

2. Визначені навантаження аварійних режимів від проводів і тросів ПЛ як єдиної системи. При цьому доведено, що коефіцієнти тяжіння для проводів і тросів опор ПЛ 35 і 110 кВ можуть бути знижені до 70

3. Теоретично обґрунтована й експериментально підтверджена робота як окремих елементів ПЛ - грозозахисних тросів, струмоведучих проводів, гірлянд ізоляторів і металоконструкцій опор, так і всієї лінії електропередачі в цілому. При цьому розбіжність експериментальних значень напруг і деформацій з теоретичними не перевищує 17

4. Розроблений універсальний алгоритм і пакет програм розрахунку ПЛ як єдиної системи з урахуванням кліматичних характеристик району будівництва, конструктивних особливостей повітряної лінії й електричних вимог, що дозволило створити ефективні конструктивні форми опор ПЛ.

5. Створені ефективні опори ПЛ 35 і 110 кВ для України відповідають вимогам міжнародних нормативів, технологічні у виготовленні, зручні в монтажі й експлуатації, дозволяють знизити металомісткість на ,9

6. Основні результати наукових досліджень підтверджені включенням розроблених конструкцій у нову уніфікацію опор ПЛ. Очікуваний річний економічний ефект складає 78 тис. грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Шевченко Є.В., Кругліков Є.О., Жук М.Р., Сапронов Ю.В. Дослідження нових конструктивних форм опор ПЛ для України // "Техніка будівництва", 1997. - № 2. - С. 43-49.

2. Горохов Е.В., Сапронов Ю.В. Расчетная модель высоковольтной линии электропередачи как единой конструкционной системы. Вестник ДонГАСА. - Макеевка, 1998. - Вып. 1998-4 (12). - С. 27-31.

3. Шевченко Є.В., Шевченко А.В., Сапронов Ю.В. Експериментальні дослідження нових типів вузлових з'єднань опор ПЛ // "Будівництво України", 1998. - № 3. - С 34-38.

4. Шевченко Є.В., Глухов В.О., Сапронов Ю.В., Удахін С.А. Розрахунок баштової опори повітряної лінії електропередачі як просторової шарнірно-стержньової системи // "Будівництво України", 2000. - № 1. - С. 41-43.

5. Горохов Е.В., Шевченко Е.В., Васылев В.Н., Некрасов Ю.П., Турбин С.В., Сапронов Ю.В., Удахин С.А., Бусько М.В. Исследование работы высоковольтной линии электропередачи как единой конструктивной системы на модели // Сб. науч. трудов "Современные конструкции из металла и древесины". - Одесса: ОГАСА. - 2001. - С. 68-74.

6. Горохов Е.В., Шевченко Е.В., Сапронов Ю.В., Удахин С.А. Методика расчета стальных конструкций опор воздушных линий электропередачи на действие ветра с учетом профиля трассы // Вестник ДонГАСА. - Макеевка. - 2001 г. - № 2001-4 (29). - С. 68-73.

7. Horokhov Ye.V., Sapronov Yu.V. Determination of damage loads under breakage of wires and cables of high-voltage power lines // Proc. of X-th International Sc.-Tech. Conf. "Metal Structures - Gdansk 2001" Gdansk (Poland). - 2001. - Vol. III. - P. 47-55.

У спільних публікаціях [ , , автору належать постановка задач експерименту і його проведення, обробка експериментальних даних і аналіз результатів експерименту.

У публікаціях [ , , , 7 ] автору належать чисельна реалізація рішення задачі розрахунку повітряної лінії електропередачі при урахуванні спільної роботи всіх її конструктивних елементів, уточнення вітрових навантажень при обліку профілю траси і чисельна реалізація запропонованого методу розрахунку конструкції опори як шарнірно-стержньової системи.

АНОТАЦІЯ

Сапронов Ю.В. Ефективні опори високовольтних ліній електропередачі для України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.23.01 - “Будівельні конструкції, будівлі та споруди”. Донбаська державна академія будівництва i архітектури, Макіївка, 2001.

Дисертація присвячена новому підходу в розробці ефективних конструктивних форм опор повітряних ліній електропередачі, відповідно до запропонованої розрахункової моделі повітряної лінії, як єдиної системи з проміжними опорами портального типу. Розроблено методику визначення аварійних навантажень на елементи повітряних ліній з портальними проміжними опорами заснована на обліку підтримуючого впливу проводів і тросів. Дійсні аварійні навантаження на проміжні опори повітряних ліній електропередачі напругою 35 – 110 кВ визначені за допомогою системи автоматизованого проектування, виконаної відповідно до розробленої методики. Проведені чисельні й експериментальні дослідження напружено-деформованого стану елементів повітряних ліній підтвердили правильність прийнятого підходу. На підставі проведених досліджень розроблені нові конструкції ефективних опор повітряних ліній електропередачі.

Ключові слова: опори повітряних ліній електропередачі, розрахункові моделі, напружений стан, уніфікація, конструктивна форма.

АННОТАЦИЯ

Сапронов Ю.В. Эффективные опоры высоковольтных линий электропередачи для Украины. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.01 - “Строительные конструкции, здания и сооружения”. Донбасская государственная академия строительства и архитектуры, Макеевка, 2001.

Защищается новый подход в решении задачи создания эффективных конструктивных форм опор высоковольтных линий электропередачи на основе разработанной расчетной модели линии электропередачи как единой системы с промежуточными опорами портального типа, а также новые конструкции опор ВЛ.

Содержание диссертации. Во введении обоснованы актуальность, научная новизна и практическая значимость выполнения работы, дана ее общая характеристика.

В разделе 1 приведен обзор используемых литературных источников, рассмотрены состояние и перспективы повышения эффективности разработки опор ВЛ.

В разделе 2 изложен анализ существующих подходов к решению задачи расчета высоковольтной линии электропередачи. Показано, что ныне действующие технические условия рассматривают каждый элемент линии в отдельности, вместе с тем деформации опор и длина пролета приводят к существенному ослаблению тяжений в токоведущих проводах и грозозащитных тросов. Доказана целесообразность применения предложенной расчетной модели ВЛ, и методов ее расчета как единой сети, с учетом совместной работы составляющих конструктивных элементов. Предложен и реализован алгоритм ее расчета.

В разделе 3 на модели проведены экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния высоковольтной линии как единой системы. Для определения действительной работы рассматриваемой конструкции было применено механическое моделирование, которое базируется на геометрическом и механическом подобии. Сравнение значений теоретических исследований и эксперимента на модели доказали целесообразность принятой методики расчета ВЛ как единой конструктивной системы.

В разделе 4 выполнены исследования степени влияния всех составляющих элементов высоковольтной линии на ее напряженно-деформированное состояние. Разработаны эффективные конструкции промежуточных портальных опор ВЛ напряжением 35 и 110 кВ.

Совместно с ГПИНИИ “Укрэнергосетьпроект” г. Харьков, осуществлено внедрение разработанных автором эффективных конструкций опор воздушных линий электропередачи для Украины в новую унификацию региональных электросетевых конструкций.

Ключевые слова: опоры высоковольтных линий электропередачи, расчетные модели, напряженное состояние, унификация, конструктивная форма.

ABSTRACT

Sapronov Yu.V. – Effective supports of high-voltage lines for Ukraine conditions. Manuscript.

The Thesis for the Candidate's Degree Competition, Speciality 05.23.01 – Engineering Structures, Buildings and Constructions. – The Donbas State Academy of Civil Engineering and Architecture of the Ministry of Education and Science of the Ukraine, Makeyevka, 2001.

The thesis deals with the new approach of effective structural forms of high-voltage line supports decision that was elaborated in concordance with offered calculation model of overhead line as a united system with the gantry suspension towers. The principles of emergency loads definition on overhead lines elements with the gantry suspension towers were offered on the basis of supporting impact calculations from cables and ground wires. The real emergency loads on suspension towers of overhead lines by voltage 35 – 110 kV have defined by means of computer-aided design system, which have developed in accordance of suggested principles. The numerical and experimental investigations of overhead line elements deflected mode have confirmed the regularity of suggestion approach. The new effective structural forms of high-voltage line supports were elaborated on the basis of realized investigations.

Keywords: supports of high-voltage power lines, design schemes, stress-strain condition, algorithms, unification, structure.