Расчёт удельных механических нагрузок, воздействующих на провода

Определим постоянно действующую вертикальную нормативную удельную механическую нагрузку, обусловленную собственной массой провода по выражению [3]

, (1.1)

где М_пр – масса 1 км провода (Табл. 1), кг / км;

g – ускорение свободного падения, м / с ².

Расчётная удельная механическая нагрузка от собственной массы провода

, (1.2)

где k_f – коэффициент надёжности по весовой нагрузке, так как в отношении данного коэффициента не было оговорено особых условий, то k_f = 1.

Для дальнейшего расчёта удельных механических нагрузок необходимо рассчитать высоту расположения центра тяжести системы проводов ВЛЭП, закреплённых на опоре.

Допустимая стрела провеса провода

, (1.3)

где – расстояние от поверхности земли до нижней траверсы опоры (Рис. 2), м.

Высота расположения центра тяжести проводов нижнего яруса

, (1.4)

Высота расположения центра тяжести провода верхнего яруса

, (1.5)

где Δ h_{ниж - верх} – расстояние между нижними и верхней траверсами опоры, м.

Высота расположения приведённого центра тяжести системы из трёх проводов равна

(1.6)

Расчётное значение толщины стенки гололёда с учётом поправочных коэффициентов

, (1.7)

где – поправочный коэффициент, учитывающий изменение толщины стенки гололёда в зависимости от диаметра провода;

– поправочный коэффициент на нормативную толщину стенки гололёда в зависимости от высоты расположения приведённого центра тяжести системы проводов;

b ₀ – нормативная толщина стенки гололёда для проводов ВЛЭП, расположенных на высоте 10 м от поверхности земли.

Так как диаметр провода d_пр = 22,4 мм > 10 мм, то значение поправочного коэффициента находится с помощью линейной интерполяцией по данным табл. 2.5.4 [4]. Пояснение к расчёту искомых и заданных значений с помощью линейной интерполяцией представлено в виде Табл. 1.1.

Табл. 1.1
d
dпр ( i )
…	…
dпр ( x )
…	…
dпр ( i +1)

, (1.8)

где , d_{пр ( x )} – соответственно искомое значение поправочного коэффициента и диаметра провода d_пр;

, и d_{пр ( i )}, d_{пр ( i +1)} – соответственно предыдущее и последующее значения поправочного коэффициента и диаметра провода d_пр, приведённые в табл. 1.1;

Так как высота расположения приведённого центра тяжести системы проводов ВЛЭП = 15,23 м < 25 м, то поправочные коэффициенты и = 1 согласно комментариям к табл. 2.5.4 [4], получаем

Временно действующая вертикальная нормативная удельная механическая нагрузка на провода от массы гололёдноизморозевых отложений равна [3]

, (1.9)

Расчётное значение удельной механической нагрузки на провода от массы гололёдноизморозевых отложений

, (1.10)

где k_н – коэффициент надёжности по ответственности, в соответствии с требованиями [4] для одноцепных ВЛЭП с U _ном = 220 кВ k_н = 1;

k_р – региональный коэффициент, согласно 2.5.55 [4] принимаем k_р = 1;

k_fb – коэффициент надёжности по гололёдной нагрузке, для районов по гололёду III и выше k_fb = 1,6;

k_d – коэффициент условия работы, согласно [4] k_d = 0,5.

Рис. 1.1 – Вертикальные удельные механические нагрузки, действующие на провод, покрытый гололёдом

Суммарная вертикальная расчётная удельная механическая нагрузка (Рис. 1.1) от собственной массы провода и массы гололёдноизморозевых отложений [3]

, (1.11)

Временно действующая горизонтальная нормативная удельная механическая нагрузка от ветрового давления на провод свободный от гололёда [3]

, (1.12)

где C_x – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления для проводов свободных от гололёда с d_пр = 22,4 мм > 20 мм коэффициент C_x = 1,1 согласно с 2.5.52 [4];

α_W – поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность распределения ветрового давления по пролёту трассы ВЛЭП, α_W = 0,7 в соответствии с 2.5.52 [4];

k_W – поправочный коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте расположения центра тяжести проводов данного типа местности, по табл. 2.5.2 [4] для местности типа А значение k_W = 1,012 определятся с помощью линейной интерполяцией;

k_l – поправочный коэффициент, учитывающий влияние длины пролёта на ветровую нагрузку, так как для выбранного типа опоры П220-3 длина габаритного пролёта составляет l_габ = 380 ÷ 520 м [2], то k_l = 1 согласно с 2.5.52 [4];

W₀ – нормативное ветровое давление, действующее на поверхность провода [4];

ψ – угол между направлением ветра и осью провода, принимаем ψ = 90^о [4].

Расчётное значение удельной механической нагрузки от ветрового давления на провод свободный от гололёда

, (1.13)

где k_fW – коэффициент надёжности по ветровой нагрузке, согласно с 2.5.54 [4] k_fW = 1,1.

Временно действующая горизонтальная нормативная удельная механическая нагрузка от давления ветра на провод, покрытый гололёдом [3]

, (1.14)

где – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления для проводов, покрытых гололёдом = 1,2 согласно с 2.5.52 [4];

– нормативное ветровое давление на провод, покрытый гололёдом, при отсутствии данных наблюдения следует принимать = 0,25 W₀ согласно 2.5.43 [4];

– поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность распределения ветрового давления по пролёту трассы ВЛЭП, = 1 в соответствии с 2.5.52 [4].

Расчётное значение удельной механической нагрузки от давления ветра на провод, покрытый гололёдом [3]

, (1.15)

γ 5

а)	б)

Рис. 1.2 – Горизонтальные удельные механические нагрузки на провод свободный (а) и покрытый (б) гололёдом

Результирующая расчётная удельная механическая нагрузка на провод свободный от гололёда [3]

(1.16)

Результирующая расчётная удельная механическая нагрузка на провод, покрытый гололёдом [3]

(1.17)

а)	б)

Рис. 1.3 – Результирующие удельные механические нагрузки на провод свободный (а) и покрытый (б) гололёдом

Наибольшая результирующая расчётная удельная механическая нагрузка на провод соответствует климатическим условиям при температуре гололёдообразования, так как

(1.18)