Особые случаи расчета проводов

Решение

Используя уравнение состояния провода, и учитывая, что в качестве исходного режима в задаче 1 принят режим наибольшей нагрузки, определяем напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры

 

По формулам (6.4) определяем эквивалентные пролеты

 

Стрелы провеса определяются по формуле (6.1011)

П Р И М Е Р 6.42. Используя исходные данные примеразадачи 6.11, определить вертикальную составляющую тяжения провода на опоре А (см. рис. 6.16) для режима наименьшей температуры, т. е. режима, при котором длина провода минимальная и существует реальная опасность появления вертикальной составляющей тяжения, направленной вверх. При этом принять, что l ₁ = l ₂ = 110 м; D h ₁ = 18 м; D h ₂ = 8 м.

Решение.

Определяем напряжение в проводе в режиме наименьшей температуры

 

Определяем первые эквивалентные пролеты:

 

 

По формулам (6.12) и (6.13) определяем вертикальные составляющие тяжения провода в пролетах АВ и ВСВС:

 

Так как вертикальная составляющая действующая V _А1 вверх V _А1 по абсолютной величине больше, чем составляющая V _А2, действующая вниз, то в рассматриваемом режиме будет иметь место усилие, направленное вверх. Для компенсации данного усилия необходимо, например, подвесить груз, вес которого определяется по формуле (6.1314).

П Р И М Е Р 6.53. Используя данные примера задачи 6.1 и рис. 6.18 определить расстояние по вертикали от проводов ВЛ до производственного здания, выполненного из несгораемых материалов, при наибольшей стреле провеса.

Решение.

Согласно прил. табл.П. 6.3 наименьшее расстояние от проводов ВЛ 110 кВ до здания должно быть не менее 4 м. Так как критическая температура t _к = 36,6 ^оС  меньше  наибольшей  температуры t ₊ = = 40 ^оС, то наибольшая стрела провеса будет иметь место при наибольшей температуре.   При    ээтом     напряжение     в  проводе  составляет   s ₁  =  9,9 даН/(м×мм²) (см. пример 6.1задачу 1).

Стрелу провеса провода над зданием определяем по формуле (6.5)

 

По формуле (6.1415) определяем вертикальное расстояние от провода до пересекаемого здания

Г = 140 – 6,21 – 128 = 5,79 м > 4 м, что допустимо.

 

 

Решение.

В примерезадаче 6.2 определен габаритный пролет l _г = 103  м. Принимаем приведенную длину пролета

l _пр = 0,9× l _г = 0,9×103 = 92,7 м.

 

Определяем напряжение в проводе при l _пр в режиме высшей температуры, т.е. режиме, при котором имеет место наибольшая стрела провеса провода (см. пример 6.2задачу 2)

По формуле (6.1) с учетом параметров р ₁ и s _пр строим шаблон (рис. 6.23) и производим расстановку опор по трассе (рис. 6.24). Фактический   приведенный пролет для данного примера  равен l _пр=  156,6 м.

 м.

По уравнению состояния пров

 

По уравнению состояния провода определяем напряжение в проводе для приведенного пролета: s _пр= s ₁ = 9,8 даН/(м×мм²) и пересчитываем ординаты шаблона (см. табл. 6.8).

 

По уравнению состояния провода определяем напряжение в проводе для приведенного пролета: s _пр= s ₁ = 9,8 даН/(м×мм²) и пересчитываем ординаты шаблона (табл. 6.6).

Как следует из табл., пересчитанные ординаты отличаются от ординат шаблона более чем на 0,5 м. Поэтому необходимо по пересчитанным ординатам построить шаблон и откорректировать расстановку опор.

Таблица 6.6

Результаты расчета шаблона

Х, м	0	10	30	50	70	90	130
Y, м	0	0,15	1,3	3,6	7,1	11,8	24,5
Y', м	0	0,14	1,3	3,5	6,9	10,9	23,7

 

 

 

Как следует из таблицы, пересчитанные ординаты отличаются от ординат шаблона более чем на 0,5 м. Поэтому необходимо по пересчитанным ординатам построить шаблон и откорректировать расстановку опор.

 

Т а б л и ц а 6.8.

Результаты расчета шаблона

Х, м	0	10	30	50	70	90	130
Y, м	0	0,15	1,3	3,6	7,1	11,8	24,5
Y', м	0	0,14	1,3	3,5	6,9	10,9	23,7

 

 

Как следует из таблицы, пересчитанные ординаты отличаются

 

от ординат шаблона более чем на 0,5 м. Поэтому необходимо по пересчитанным ординатам построить шаблон и откорректировать расстановку опор.

Таблица 6.8

Результаты расчета шаблона

Х, м	0	10	30	50	70	90	130
Y, м	0	0,15	1,3	3,6	7,1	11,8	24,5
Y', м	0	0,14	1,3	3,5	6,9	10,9	23,7

 

ПРОЧНОСТЬ

 

Опоры ВЛ напряжением выше 1 кВ разделяются на два основных вида: анкерные опоры, полностью воспринимающие тяжение проводов и тросов в смежных с данными опорами пролетах; промежуточные, которые не воспринимают тяжение проводов или воспринимают его частично. На базе анкерных опор могут выполняться концевые и транспозиционные опоры. Промежуточные и анкерные опоры могут быть прямыми и угловыми.

В зависимости от количества подвешиваемых на них цепей, опоры разделяются на одноцепные, двухцепные и т.д.

Расчет опор и их оснований проводится по методу предельных состояний.

Предельные состояния подразделяются на две группы. К первой группе относятся состояния, полностью исключающие возможность дальнейшей эксплуатации опор. При предельном состоянии второй группы эксплуатация возможна, но с некоторыми ограничениями.

Предельное состояние определяется механическими свойствами материала опоры, его способностью сопротивляться силовым воздействиям. Механические свойства материала характеризуются нормативным сопротивлением и устанавливаются нормами проектирования. Возможное отклонение фактического сопротивления от нормативного в неблагоприятную сторону учитывается коэффициентом безопасности. В расчетах опоры принимается расчетное сопротивление, определяемое как произведение нормативного сопротивления на коэффициент безопасности.

Наступление предельного состояния опоры возможно при превышении нагрузки ее расчетного сопротивления. Нагрузки, соответствующие условиям эксплуатации опор, называются нормативными. К ним относятся все нагрузки, рассматриваемые при расчете проводов. Возможные отклонения фактических нагрузок от нормативных учитываются коэффициентами перегрузки. В расчетах принимаются расчетные нагрузки, определяемые как произведение нормативных нагрузок на коэффициенты перегрузки. Последние определяются режимами работы ВЛ.

ПУЭ определяет три режима, которые имеют место в процессе монтажа и эксплуатации ВЛ, – нормальный, аварийный и монтажный.

Нормальным режимом называется работа линии при необорванных проводах и тросах. В этом режиме опоры ВЛ рассчитываются на следующие условия:

- пПровода и тросы не оборваны и свободны от гололеда, скоростной напор ветра q _max, температура –5 ^оС;.

- пПровода и тросы не оборваны и покрыты гололедом, скоростной напор ветра 0,25 q _max, температура –5 ^о°С.

Аварийным режимом называется работа линии при обрыве проводов и тросов. ПУЭ определяет ряд требований по расчету опор при аварийном режиме в зависимости от типа опор, арматуры, изоляторов и т.д. Учитывая, что продолжительность воздействия нагрузок аварийного режима сравнительно невелика, ПУЭ предписывает для определения расчетных нагрузок учитывать понижающие коэффициенты.

Монтажным режимом называется работа конструкций в условиях монтажа опор, проводов и тросов. ПУЭ определяет монтажные условия, на которые должны проверяться опоры различных типов и проверку на нагрузки, соответствующие способу монтажа, принятому проектом.

Нагрузки, действующие на опоры, подразделяют на горизонтальные и вертикальные.

В расчетах учитываются нагрузки следующих видов:

1) гГоризонтальные:

 а) ветровая нагрузка на конструкцию опоры;

 б) ветровая нагрузка на провода и тросы;

 в) нагрузки от тяжения проводов и тросов.

2) вВертикальные:

а) собственный вес опоры;

б) вес гирлянд изоляторов (с арматурой);

в) вес проводов и тросов (с гололедом и без гололеда);

г) монтажные нагрузки (вес монтера с монтажными приспособлениями).

Вертикальные: а) собственный вес опоры; б) вес гирлянд изоляторов (с арматурой); в) вес проводов и тросов (с гололедом и без гололеда); г) монтажные нагрузки (вес монтера с монтажными приспособлениями).

Ветровая нагрузка на конструкцию опоры определяетсяют по формуле

p = c _x · q ·  S, Н,

где c _х – аэродинамический коэффициент, определяемый по СНиП «"Нагрузки и воздействия»";

S – площадь проекции конструкции опоры на плоскость, перпендикулярную направлению ветра, м².

Ветровая нагрузка на провода и тросы зависит от направления ветра к линии. При направлении ветра перпендикулярно к линии нагрузку определяют

 

p = р ₄₍₅₎  · F · l _вет, Н.

 

Нагрузка от тяжения проводов и тросов определяется по формуле

T = s ·  F, Н.

Здесь напряжение в проводе s определяется из механического расчета для рассматриваемого режима.

Вертикальные нагрузки формируются из нормативной нагрузки от собственного веса опоры, принимаемого по фактическому ее весу, и от веса гирлянд изоляторов, определяемого по каталогам.

Вес проводов и тросов, передаваемый на опору, определяется по формуле

G = р ₁₍₃₎ · F · l _вес.

В проектах типовых опор для определения нагрузок на опоры обыкновенно принимают максимальное значение весового пролета l _вес = = 1,25 l _г.

Монтажные нагрузки определяются в соответствии с принятыми методами монтажа. Нормативный вес монтажных приспособлений и монтера с инструментом принимается 1000 Н для всех опор линий со штыревыми изоляторами, 1500 и 2000 Н соответственно для промежуточных и анкерных опор с подвесными изоляторами ВЛ напряжением 35…××× 330 кВ.

В заключениеи следует отметить, что расчет опор представляет собой достаточно сложную инженерную задачу, а методика расчета существенным образом зависит от типа опор и их материала. В существующей нормативно-справочной литературе достаточно подробно изложены данные методики.

ОСОБЫЕ СЛУЧАИ РАСЧЕТА ПРОВОДОВ

 

Особенности в расчеты вносит расположение точек подвеса провода в пролете на различной высоте (рис. 6.16).

 

Излагаемый ниже метод расчета при разности высот подвеса провода до 15···20% длины пролета, достаточно точный для инженерной практики.

При расчете рассматриваются эквивалентные пролеты (см. рис. 6.10), определяемые по формулам (6.4). Стрелы провеса для этих эквивалентных пролетов определяются

 

 

Если при фактической длине пролета l и разности высоты точек подвеса D h выполняется соотношение

 

то длина эквивалентного пролета l _2э будет отрицательной. Данное утверждение следует из формулы (6.4) для пролета l _2э l _2э2. В таком случае низшая точка кривой провисания провода в пролете l _2э l _{2 э} находится вне пределов фактического пролета l (см. рис. 6.16, точка 0). Вертикальная составляющая тяжения провода в точке крепления А, равная половине массы провода эквивалентного пролета l _2э l _{2 э}, будет направлена вверх:

 

    Так как изоляторы промежуточной опоры А окажутся одновременно под воздействием вертикальных сил пролетов СА и АВ, то для суждения о том, будет ли результирующая сила направлена вверх или вниз, необходимо рассмотреть смежный пролет СА.

    Усилие, направленное вверх, может привести к срыву штырьевого изолятора на промежуточной опоре или к подъему поддерживающих изоляторов и, как следствие, к замыкание замыканию проводов на траверсу опоры.

    Вертикальную составляющую тяжения провода в точке крепления А (рис. 6.17) смежного пролета определяют

                             (6.13)

 

При соотношении  | V _А1|  > > V _А2 необходимо принять специальные меры по предотвращению подъема или вырывания изоляторов.

 

В качестве таких мер используют подвеску грузов на подвесные изоляторы; установку анкерной опоры вместо промежуточной; установку пониженных опор В и С и повышенной А; ослабление тяжения проводов.

Для определения веса подвешиваемого груза рекомендуется применять формулу

 

 

где l _г – длина габаритного пролета.

При расчетах проверку на возможность подъема или вырывания изоляторов проводят для режима низшей температуры с параметрами g p ₁ и s _{t –}.

Переходы ВЛ через здания, путепроводы, коммуникации вносят особенности в расчеты. ПУЭ регламентирует габариты над пересекаемыми объектами. В этом случае задачей расчета переходов является определение высоты расположения проводов над пересекаемыми объектами.

В соответствии с рис. 6.18 вВертикальное расстояние от проводов до пересекаемого объекта определяется (см. рис. 6.18)

 

Г = h _В – y – h,                                 (6.15)

 

где h _В – высота подвеса провода на опоре В;

  y – ордината точки провода над пересекаемым объектом, определяемая по формуле (6.5);

h – высота пересекаемого объекта.

    При определении ординаты y значения напряжения s и удельной нагрузки р принимаются из расчета провода для режима, в котором стрела провеса получается наибольшей.

При этом необходимо учитывать, что в соответствии с требованием ПУЭ наибольшую стрелу провеса на переходах следует определять:

- при пересечении железной дороги – при температуре +70 ^оС (с учетом нагрева проводов электрическим током);

- на пересечениях линий между собой – при температуре +15^оС;

‒ на пересечениях с другими объектами – при высшей температуре без учета нагрева проводов током нагрузки или при гололеде без ветра.

h – высота пересекаемого объекта.

 

 

 

При определении ординаты y значения напряжения s и удельной нагрузки р принимаются из расчета провода для режима, в котором стрела провеса получается наибольшей. При этом необходимо учитывать, что в соответствии с требованием ПУЭ наибольшую стрелу провеса на переходах следует определять:

при пересечении железной дороги – при температуре +70^оС (с учетом нагрева проводов электрическим током);

на пересечениях линий между собой –- при температуре +15^оС;

на пересечениях с другими объектами –- при высшей температуре без учета нагрева проводов током нагрузки или при гололеде без ветра.

    Для ВЛ с подвесными изоляторами ПУЭ накладывает ряд дополнительных требований при расчете переходов.

П р и м е р Р И М Е Р 6.31. Используя исходные данные примеразадачи 6.1, определить стрелы провеса f ₁ и f ₂ (см. рис. 6.16) при разности высот точек подвеса провода D h = 3 м в режиме среднегодовой температуры.

Решение

Используя уравнение состояния провода, и учитывая, что в качестве исходного режима в задаче 1 принят режим наибольшей нагрузки, определяем напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры

 

По формулам (6.4) определяем эквивалентные пролеты

 

Стрелы провеса определяются по формуле (6.1011)

П Р И М Е Р 6.42. Используя исходные данные примеразадачи 6.11, определить вертикальную составляющую тяжения провода на опоре А (см. рис. 6.16) для режима наименьшей температуры, т. е. режима, при котором длина провода минимальная и существует реальная опасность появления вертикальной составляющей тяжения, направленной вверх. При этом принять, что l ₁ = l ₂ = 110 м; D h ₁ = 18 м; D h ₂ = 8 м.

Решение.

Определяем напряжение в проводе в режиме наименьшей температуры

 

Определяем первые эквивалентные пролеты:

 

 

По формулам (6.12) и (6.13) определяем вертикальные составляющие тяжения провода в пролетах АВ и ВСВС:

 

Так как вертикальная составляющая действующая V _А1 вверх V _А1 по абсолютной величине больше, чем составляющая V _А2, действующая вниз, то в рассматриваемом режиме будет иметь место усилие, направленное вверх. Для компенсации данного усилия необходимо, например, подвесить груз, вес которого определяется по формуле (6.1314).

П Р И М Е Р 6.53. Используя данные примера задачи 6.1 и рис. 6.18 определить расстояние по вертикали от проводов ВЛ до производственного здания, выполненного из несгораемых материалов, при наибольшей стреле провеса.

Решение.

Согласно прил. табл.П. 6.3 наименьшее расстояние от проводов ВЛ 110 кВ до здания должно быть не менее 4 м. Так как критическая температура t _к = 36,6 ^оС  меньше  наибольшей  температуры t ₊ = = 40 ^оС, то наибольшая стрела провеса будет иметь место при наибольшей температуре.   При    ээтом     напряжение     в  проводе  составляет   s ₁  =  9,9 даН/(м×мм²) (см. пример 6.1задачу 1).

Стрелу провеса провода над зданием определяем по формуле (6.5)

 

По формуле (6.1415) определяем вертикальное расстояние от провода до пересекаемого здания

Г = 140 – 6,21 – 128 = 5,79 м > 4 м, что допустимо.