Методы повышения долговечности электросетевых конструкций - Оптимизация опор воздушных линий по критерию стоимости
- Методы повышения долговечности электросетевых конструкций
- Оптимизация опор воздушных линий по критерию стоимости
- Целевая функция, ограничения и оптимизационный алгоритм
- Пример оптимизационного расчета промежуточной опоры ВЛ 330 кВ
ОПТИМИЗАЦИЯ ОПОР ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ
ПО КРИТЕРИЮ СТОИМОСТИ С УЧЕТОМ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАТРАТ
Вопросам создания надежных конструкций опор ВЛ с высокими технико-экономическими показателями посвящены основополагающие работы Глазунова А. А. , Трофимова В. И., Бошняковича А. Д., Бухарина Е. Н., Крюкова К. П., Курносова А. И., Новгородцева Б. П. В них рассмотрены вопросы расчета и рационального конструирования опор ВЛ.
Совершенствование опор линий электропередачи неразрывно связано с исследованием и созданием конструкции минимальной массы и стоимости.
На начальной стадии проектирования нужно определить оптимальную высоту опоры. Для опор ВЛ связь между высотой и расстоянием между опорами (пролетом) определяется однозначно из условия соблюдения электрического габарита от провода до земли, стрелы провеса провода, определяемой из условия равнопрочности унифицированного провода заданного сечения, и длины гирлянды изоляторов. Аналитический метод оптимизации высоты опор и длины пролета с учетом конструктивных особенностей фундаментов и приведенных затрат разработан в, его недостаток — неучитывается действительная работа конструкции.
В исследованиях Зевина А. А. разработаны алгоритмы оптимального проектирования опор ВЛ на ЭВМ с использованием численных методов нелинейного программирования.
Исследованию оптимальных параметров конструкций одностоечных и V-образных опор на оттяжках посвящена работа. Автором этой работы разработана методика оптимизации опор ВЛ на оттяжках по критериям массы и стоимости в «деле».
Данные исследований, проведенных в энергосистемах страны, показывают, что в структуре затрат и трудозатрат основная доля приходится на период эксплуатации. 41,5—58,4% от общих составляют эксплуатационные затраты. Поэтому в настоящее время необходимо сделать акцент на совершенствование при оптимизационных расчетах математических моделей, отразить в них требования сортамента, унификации элементов, а также трудоемкость изготовления, транспортировки и монтажа, затраты на эксплуатацию и обслуживание конструкций.
Постановка задачи оптимального проектирования металлоконструкций с учетом эксплуатационных требований приводится в работе.
Для решения задачи отыскания оптимальных параметров геометрической схемы конструкций опор ВЛ по критерию стоимости с учетом эксплуатационных затрат используются численные методы нелинейного математического программирования. Эти методы не дают строгого математического решения задачи, однако позволяют учесть большое количество факторов, определяющих действительную работу конструкции.
Задача сводится к минимизации нелинейной функции цели с линейными ограничениями, накладываемыми на пределы изменения неизвестных. Целевая функция вычисляется с помощью алгоритма при соблюдении условий, отражающих требования равновесия, совместности деформаций, прочности, устойчивости, конструктивных ограничений. В этом случае возможно эффективное использование численных методов минимизации, не использующих производные.
При оптимизации конструкций ВЛ принимаются следующие предпосылки.
При решении задачи оптимального проектирования приходится сталкиваться с рядом трудностей. Зависимость массы отдельных элементов от действующих усилий при различной расчетной длине сложная. Затрудняют решение и конструктивные требования: ступенчатое изменение размеров сортамента проката, учет фактора унификации, соблюдение электрических габаритов между токоведущими частями и опорой.
На технико-экономические показатели проектного решения влияет большое число факторов. Из их множества необходимо выделить основные, которые оказывают решающее влияние. Часть факторов при проектировании являются заданными: геометрические размеры, назначаемые из условий электрических габаритов между проводами, тросами и конструкцией; нагрузка (скоростной напор ветра, гололедные отложения, тяжение провода, троса при обрыве); температурно-влажностные и аэрохимические характеристики атмосферы.
Основная масса опоры башенного типа сосредоточена в нижней части ствола, геометрические параметры которого могут изменяться в достаточно широких пределах . В то же время геометрические размеры траверс в значительной степени определяются требуемыми расстояниями между проводом и конструкцией опоры, а вклад траверс в общую массу незначителен. Поэтому при оптимизации варьируются следующие параметры: высота (пролет), база нижней части ствола, длина панелей решетки ствола, длины отправочных марок поясов ствола, параметры защитного покрытия.