Критические пролеты проводов

При ограничении допускаемых напряжений для трех режимов возникает вопрос, какой из этих режимов следует принимать в качестве исходного. Этот вопрос решается путем вычисления так называемых критических пролетов для различных режимов.

Критический пролет в общем виде определяется по формуле

(19)

где – коэффициент упругого удлинения провода, мм²/Н.

Различают три критических пролета:

1. – этопролет такой длины, для которого напряжение провода в режиме среднегодовых температур равно допустимому , а в режиме низшей температуры равно допустимому , т.е определяет переход от расчетных условий при низшей температуре к среднегодовым условиям. При этом

2. – имеет место в том случае, когда в режиме максимальных внешних нагрузок в режиме низшей температуры напряжение в проводе равны допустимым s_г, т.е. определяет переход от расчетных условий при низшей температуре к условиям наибольшей нагрузки. При этом

3. – имеет место в том случае, когда напряжение в режиме максимальных внешних нагрузок равно допустимому , а в режиме среднегодовых нагрузок равно допустимому , т.е. определяет переход от расчетных среднегодовых условий к условиям наибольшей нагрузки. При этом

Для сталеалюминевых проводов критические пролеты можно определить по следующим формулам:

(20)

 

(21)

 

(22)

где – допускаемое напряжение при низшей температуре, Н/мм²; – допускаемое напряжение при наибольшей нагрузке, Н/мм²; – допускаемое напряжение при среднегодовой температуре, Н/мм².

Полученные значения длин критических пролетов следует сравнить с действительной величиной пролета и сделать выводы. Рекомендуется в первую очередь определить и сравнить его с действительным пролетом.

Далее могут возникнуть следующие варианты:

Если < < ,то расчетным пролетом является , .

Если > > ,то расчетным пролетом является .

Если – мнимый, < ,то расчетным пролетом является .

Если – мнимый, то расчетным пролетом является .

После определения критических пролетов необходимо рассчитать уравнения состояния и определить значения напряжений в проводе в различных режимах.

Если вариант 1, то уравнение состояния для расчета провода с учетом критических пролетов будет иметь следующий вид при соотношении фактического и критического пролетов:

1) Если

(23)

2) Если

(24)

 

3) Если

(25)

 

Если вариант2, то уравнение состояния для расчета провода с учетом критических пролетов будет иметь следующий вид при соотношении фактического и критического пролетов:

- при – уравнение (24);

- при – уравнение (23).

Если вариант3, то уравнение состояния для расчета провода с учетом критических пролетов будет иметь следующий вид при соотношении фактического и критического пролетов:

- при – уравнение (25);

- при – уравнение (23).

Если вариант4, то уравнение состояния для расчета провода с учетом критических пролетов будет иметь следующий вид при соотношении фактического и критического пролетов:

- при – уравнение (24);

- при – уравнение (25).

Расчет проводится для режимов:

- Максимальных температур ().

- Минимальных температур ().

- Среднегодовых температур ().

- Гололеда ().

- Режима максимальных нагрузок ().

Соотношения, определяющие исходные условия для расчета проводов сводятся в таблицу 6.

Таблица 6

Вариант	Соотношение пролетов	Исходные напряжения	Расчетный критический пролет	Формулы
	< <		и	(23) (24) (25)
	> >			(24) (23)
	– мнимый,			(25) (23)
	– мнимый			(24) (25)

Стрела провеса

Одной из величин, определяющих высоту опор, является стрела провеса. При достаточно больших отношениях длины пролета L к стреле провеса f (что соответствует действительности), кривая провеса провода очень близка к параболе вида . При совмещении начала координат с низшей точкой провеса () уравнение параболы примет вид . В отечественной практике расчеты проводов производятся по параболе; исключением являются расчеты проводов с очень большими пролетами (800-1000 м).

Исходя из этого уравнения и полагая, что длина провода примерно равна длине пролета l»L, при одинаковой высоте точек подвеса, стрела провеса определится (при пролете до 600 м)

(26)

где g– удельнаянагрузка при конкретных климатических условиях, Н/м×мм²;s– напряжение при растяжении в низшей точке провода, Н/мм².

Максимальная стрела провеса может возникнуть только при отсутствии ветра при условии:

1. При гололеде, когда провод испытывает наибольшую вертикальную нагрузку ():

(27)

2. При наивысшей температуре воздуха, когда провод испытывает вертикальную нагрузку только от собственной массы ():

(28)

 

Температура, при которой стрелы провеса равны , называется критической температурой

(29)

Если то (30)

Если то (31)

 

Длина провода в пролете , м, определится как длина дуги параболы, (погрешность составляет 0,1 %)

(32)

 

Наименьшая стрела провеса будет при минимальных температурах, но без гололеда

(33)

Кривые строятся в координатах за начало координат принимается точка с координатами и

Масштаб по горизонтали и вертикали может быть разным.

Выбор подвесных изоляторов

Выбор типа и материала изоляторов производится на основании требований ПУЭ [1] с учетом климатических условий и условий загрязнения.

На ВЛ 35-220 кВ рекомендуется применять стеклянные или полимерные изоляторы.

Изоляторы и арматура выбираются по нагрузкам в нормальных и аварийных режимах ВЛ с учетом климатических условий. Расчетные усилия в изоляторах и арматуре не должны превышать значений разрушающих нагрузок (механической или электромеханической), установленных техническими условиями, деленных на коэффициент надежности по материалу :

1. В нормальном режиме:

- при максимальных нагрузках

- при эксплуатационных нагрузках для поддерживающих гирлянд

- для натяжных гирлянд

2. В аварийном режиме (для напряжения 330 кВ и меньше)

Расчетный коэффициент надежности по материалу определяется

(34)

где – допустимая разрушающая нагрузка, Н; – расчетная разрушающая нагрузка, Н.

Порядок расчета:

1. Выбирается тип и число изоляторов в соответствии с условиями окружающей среды.

2. Определяется строительная высота изолятора , разрушающая нагрузка , масса изолятора .

3. Определяется длина гирлянды изоляторов , м

, (35)

где n – число изоляторов; – строительная высота изолятора, см.

4. Определяется нагрузка, действующая на гирлянду изоляторов. Она состоит из веса гирлянды и веса провода. Расчет производится для двух режимов (без ветра и гололеда и с ветром и гололедом ) и выбирается максимальная нагрузка.

(36)

где – нормативныйкоэффициент запаса:

(режим без ветра и гололеда);

(режим с ветром и гололедом);

– весовойпролет, т.е. расстояние между низшими точками кривых провисания в пролетах, примыкающих к рассматриваемой опоре, м.

Весгирлянды изоляторов определяется по формуле

(37)

где – масса изолятора, кг; – ускорение свободного падения.

5. Определяется коэффициент надежности по материалу для режима с наибольшей расчетной нагрузкой, полученное значение сравнивается с нормативным

Минимально допустимое расположение траверсы опоры определится

(38)

где – габарит линии,т. е. минимальное расстояние от провода до земли, м.

Выбор опор

Опоры, фундаменты и основания ВЛ должны рассчитываться на сочетание расчетных нагрузок нормальных режимов по первой и второй группам предельных состояний:

Первая группа включает предельные состояния, которые ведут к потере несущей способности элементов или к полной их непригодности к эксплуатации, т.е. к их разрушению. К той группе относятся состояния при наибольших внешних нагрузках и при низшей температуре.

Вторая группа включает предельные состояния, при которых возникают недопустимые деформации, перемещения или отклонения элементов, нарушающие нормальную эксплуатацию, к этой группе относятся состояния при наибольших погибах опор.

Нагрузки, воздействующие на строительные конструкции ВЛ, в зависимости от продолжительности воздействия подразделяются на постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).

К постоянным относятся – собственныйвес провода, строительных конструкций, гирлянд изоляторов, тяжение проводов и тросов при среднегодовой температуре и отсутствии ветра и гололеда.

К длительным нагрузкам относятся нагрузки, создаваемые воздействием неравномерных деформаций оснований, не сопровождающихся изменением структуры грунта.

К кратковременным нагрузкам относятся – давление ветра на провода с гололедом и без, вес гололеда, тяжение проводов и торосов сверх их значений при среднегодовой температуре и т.д.

К особым нагрузкам относятся нагрузки, возникающие при обрыве проводов или тросов, а также нагрузки при сейсмических воздействиях.

Опоры могут быть жесткими (металлические) и гибкими (деревянные).У жестких опор при обрыве провода из-за неравномерного тяжения слева и справа будет отклоняться только гирлянда. У гибких опор наблюдается прогиб опоры (опора отклоняется в ту же сторону, что и гирлянда).

Этот факт влияет на величину стрелы провеса и его надо учитывать при выборе опор.