Механические нагрузки проводов и тросов

Лекция

 

 

по дисциплине: «Электроэнергетические системы и сети»

 

тема: «Механический расчет проводов»

 

 

План лекции.

 

1. Общие сведения.

Механические нагрузки проводов и тросов

     3. Стрела провеса и напряжения в материале провода

 

 

Литература

 

1. В.И.Идельчик «Электрические системы и сети», М., Энергоатомиздат, 1989 г., с. 346 - 362        

 

Общие сведения.

Величины механических нагрузок зависят от климатических условий той местности, где сооружена или будет сооружаться линия. Расчетные климатические условия принимаются в соответ­ствии с картами районирования территории СССР по скоростным напорам ветра и по гололеду и уточняются материалами многолетних наблюдений метеорологических служб над скоростью ветра, гололедно-изморозными отложениями и температурой воздуха в зоне трассы линии электропередачи.

При определении расчетных нагрузок следует исходить из наиболее невыгодных сочетаний климатических условий, наблюдаемых не реже одного раза в 15 лет — для воздушных линий напряжением 500 кв, в 10 лет — для линий напряжением 110-330 кв и в 5 лет — для линий напряжением 35 кв и ниже.

Механическую часть воздушных линий напряжением выше 1000 В рассчитывают, исходя из сочетаний климатических условий, приведенных в табл.1:

а)     на нормальный режим, когда провода и тросы не оборваны;

б) на аварийный режим, когда часть проводов или тросов оборвана;

в) на приближение проводов к элементам опор и сооружений — по рабочему напряжению, по атмосферным и внутренним перенапряжениям и по условиям монтажа.

Таблица 1

Расчетные климатические условия и рекомендуемые

Сочетания их для расчета механической прочности воздушных

линий напряжением выше 1000 в

Режим работы ВЛ	Учитываемые расчетом
	Температура, ºС	Скоростной напор ветра Q, кГ/м²	Толщина стенки гололеда, мм
Нормальный	Высшая –5 Низшая Средне- годовая -5 -5	0 0 0 0 Q макс 0,25 Q макс, но не менее 14 кГ/м² (15м/сек) при толщине стенки гололеда 15 мм и более	0 наибольшая 0 0 0 Наибольшая
Аварийный	-5 Низшая Средне-годовая	0 0 0	Наибольшая 0 0
При расчете приближения проводов к элементам опор и сооружений: При рабочем напряжении При атмосферных перенапряжениях При внутренних перенапряжениях По условиям монтажа	-5 +15 Среднегодовая -15	Q макс 6,25кГ/м² (10м/сек) 0,27 Q макс 6,25кГ/м²	0 0 0 0

Воздушные линии напряжением ниже 1000 в подлежат расчету только на нормальный режим работы исходя из сочетаний климатических условий, приведенных в табл.1.

Расчетные высшие, низшие и среднегодовые температуры I духа принимаются по данным фактических наблюдений одинаковыми, независимо от напряжения воздушной линии, и округляются до значений, кратных пяти.

Скоростной напор ветра, действующий на провода ВЛ, определяют в такой последовательности:

1. По формуле   находят высоту расположения приведенного центра тяжести всех проводов в зависимости средней высоты крепления проводов к изоляторам на опоре h ср и стрелы провесе провода f  условно принимаемой наибольшей (при высшей температуре или гололеде без ветра).

2. При расположении приведенного центра тяжести проводов на высоте до 15 м скоростной напор ветра принимают по табл. 2 в соответствии с районом прохождения трассы линии.

Таблица 2

Нормативные скоростные напоры ветра на высоте 10 м

от земли, кГ/м²

Районы СССР по ветру	При повторяемости
	1 раз в 5 лет	1 раз в 10 лет	1 раз в 15 лет
I II III IV V VI VII	27 (21) 35 (24) 45 (27) 55 (30) 70 (33) 85 (37) 100 (40)	40(25) 40 (25) 50 (29) 65 (32) 80 (36) 100 (39) 115 (43)	55 (30) 55 (30) 55 (30) 70 (33) 85 (37) 105 (41) 125 (45)

Примечание. В скобках помещены данные, примерно соответствующее скорости ветра, м\сек.

3. При высоте более 15 м скоростной напор ветра определяют с учетом коэффициентов увеличения, приведенных в табл. 3.

Таблица 3

Коэффициенты увеличения скоростного напора ветра по

Таблица 4

Нормативная толщина стенки гололеда

Нагрузка от веса гололеда

 

При определении нагрузки от веса гололеда все виды обледе­нения приводят к чистому гололеду цилиндрической формы с объемным весом 0,9 Г/см и считают, что стенка го­лоледа вокруг провода диаметром А имеет повсюду одинаковую толщину b. Удельная нагрузка от веса гололеда γ₂ определяется как вес G пустотелого цилиндра гололеда, деленный на поперечное сечение провода.     

Объем гололеда на проводе длиной 1 м составляет:

где b и d даны в миллиметрах.

Соответственно вес гололеда на проводе

где g ₀ = 0.9*10³ кГ/см² - объемный вес гололеда, принимаемый одинаковым для всех районов.

Отсюда удельная нагрузка от гололеда

                                          

 

Нагрузка от давления ветра

 

Давление ветра, направленного горизонтально под углом 90 к поверхности провода, определяется по формуле:

 

где Q = v ² / 16 —скоростной напор ветра, кГ/м²;

v — скорость ветра, м/сек;

  α — коэффициент, учитывающий неравномерность скорости ветра по длине пролета; величину α принимают в зависимости от скоростного напора ветра   Q:

 

Скоростной напор ветра Q, кг/м²	Коэффициент
До 27 40 55 76 и более	1 0,85 0,75 0,7

 

Сх - аэродинамический коэффициент, равный 1,1 для проводов диаметром 20 мм и более и 1,2 для проводов диаметром до 20 мм, а также для всем проводов, покрытых гололедом;

S — площадь диаметрального сечения провода, м^2;

Давление ветра на 1 м длины провода диаметром d [мм] можно подсчитать по формуле:

а удельную нагрузку от ветра на провод, свободный от гололеда, - по формуле:

С появлением гололеда поверхность провода, на которую давит ветер, увеличивается. Удельная нагрузка в этом случае будет:

 

 

В формулу (5) скоростной напор ветра подставляют из табл. 1.

 

 

Суммарные нагрузки

 

Для определения результирующих (суммарных) нагрузок на провод надо найти геометрическую сумму действующих на него вертикальных и горизонтальных нагрузок.

Так, суммарная удельная нагрузка на провод от его собствен­ного веса и давления ветра на провод равна:

                                                         

 

Суммарная удельная нагрузка на провод от веса провода, веса гололеда и давления ветра составляет:

                                                  

 

 

Лекция

 

 

по дисциплине: «Электроэнергетические системы и сети»

 

тема: «Механический расчет проводов»

 

 

План лекции.

 

1. Общие сведения.

Механические нагрузки проводов и тросов

     3. Стрела провеса и напряжения в материале провода

 

 

Литература

 

1. В.И.Идельчик «Электрические системы и сети», М., Энергоатомиздат, 1989 г., с. 346 - 362        

 

Общие сведения.

Величины механических нагрузок зависят от климатических условий той местности, где сооружена или будет сооружаться линия. Расчетные климатические условия принимаются в соответ­ствии с картами районирования территории СССР по скоростным напорам ветра и по гололеду и уточняются материалами многолетних наблюдений метеорологических служб над скоростью ветра, гололедно-изморозными отложениями и температурой воздуха в зоне трассы линии электропередачи.

При определении расчетных нагрузок следует исходить из наиболее невыгодных сочетаний климатических условий, наблюдаемых не реже одного раза в 15 лет — для воздушных линий напряжением 500 кв, в 10 лет — для линий напряжением 110-330 кв и в 5 лет — для линий напряжением 35 кв и ниже.

Механическую часть воздушных линий напряжением выше 1000 В рассчитывают, исходя из сочетаний климатических условий, приведенных в табл.1:

а)     на нормальный режим, когда провода и тросы не оборваны;

б) на аварийный режим, когда часть проводов или тросов оборвана;

в) на приближение проводов к элементам опор и сооружений — по рабочему напряжению, по атмосферным и внутренним перенапряжениям и по условиям монтажа.

Таблица 1