Удельные нормативные и расчетные нагрузки на провод

При выполнении механического расчета проводов различных сечений F при различной длине пролета l удобно пользоваться удельными механическими нагрузками на провод, т. е. нагрузками, приведенными к 1 м длины и 1 мм² сечения провода. Размерность удельной нагрузки - даН/м^.мм².

Удельная нагрузка от собственного веса провода определяется через вес Р одного км провода и его сечение F:

р₁ = Р ^.10^-3 / F. (5.2)

В соответствии с [4] удельные нагрузки, обусловленные гололедом и ветром, подразделяются на нормативные и расчетные. В нормативных нагрузках учитывается конструкция ВЛ: высота подвеса провода, его диаметр и другие факторы. Расчетные нагрузки дополнительно учитывают ответственность ВЛ, опыт эксплуатации аналогичных ВЛ в рассматриваемом районе и другие условия.

Удельная нормативная нагрузка от веса гололеда на проводе, исходя из цилиндрической формы гололедных отложений, составляет

р_2н = g₀ K_i K_d b (d + K_i K_d b) / F, (5.3)

где g₀ = 0,9^.10³ даН/м³ = 0,9^.10^-3 даН/м^.мм² – плотность льда;

b – нормативная толщина стенки гололеда на высоте 10 м, мм;

d – диаметр провода, мм;

K_i – коэффициент, учитывающий изменение толщины стенки гололеда от высоты расположения приведенного центра тяжести проводов;

K_d – коэффициент, учитывающий изменение толщины стенки гололеда в зависимости от диаметра провода.

Высота расположения приведенного центра тяжести проводов определяется по выражению

h_пр = , (5.4)

где h_i – расстояние от земли до i-й траверсы опоры;

m – количество проводов на опоре;

l– длина гирлянды изоляторов, предварительно принимаемая 0,6 м, 1,3 м и 2,4 м для ВЛ напряжением 35, 110 и 220 кВ соответственно;

[f] –максимально допустимая стрела провеса провода, определяемая по выражению

[f] = h_п-з – l – h_г, (5.5)

где h_п-з – расстояние от земли до траверсы нижнего провода;

h_г – наименьшее допустимое расстояние от провода до земли (габарит ВЛ), принимаемое по табл. 5.2.

Т а б л и ц а 5.2

Значения коэффициентов K_i и K_d, учитывающих изменение толщины стенки гололеда от высоты расположения приведенного центра тяжести проводов и в зависимости от диаметра провода, приведены в табл. 5.3.

Удельная расчетная нагрузка от веса гололеда на проводе

р₂=р_2н g_nw g_p g_f g_d, (5.6)

где g_nw - коэффициент надежности по ответственности ВЛ, зависящий от напряжения и количества цепей; для ВЛ до 220 кВ включительно g_nw=1; для двухцепных ВЛ g_nw=1,3 независимо от напряжения;

g_p - региональный коэффициент, принимаемый в диапазоне 1,0…1,3; значение этого коэффициента принимается на основании опыта эксплуатации и указывается в задании на проектирование ВЛ;

g_f - коэффициент надежности по гололедной нагрузке; g_f =1,3 для районов по гололеду I и II, g_f =1,6 для районов по гололеду III и выше;

g_d =0,5 – коэффициент условий работы.

Т а б л и ц а 5.3

Примечание. Для промежуточных высот h_пр значения коэффициентов K_i и K_d определяются линейной интерполяцией.

Суммарная удельная расчетная нагрузка от веса провода и гололеда определяется суммированием нагрузок р₁ и р₂, поскольку обе эти нагрузки имеют одинаковое вертикальное направление. Таким образом,

р₃ = р₁ + р₂. (5.7)

Удельная нормативная ветровая нагрузка при отсутствии гололеда, составляет

р_4н = a_w К_l К_w С_x W d ^.10^-3 / F, (5.8)

где a_w – коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового давления по пролету ВЛ, принимаемый равным 0,76 при W=40 даН/м²; a_w=0,71 – при 50 даН/м²; 0,7 – при 60 даН/м² и более;

К_l – коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку, равный 1,2 при длине пролета 50 м, 1,1 - при 100 м, 1,05 – при 150 м, 1,0 – при 250 м и более;

К_w –коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности, определяемый по табл. 5.4;

Т а б л и ц а 5.4

Примечания. 1. Тип местности: А – открытая; В – городские территории с низкоэтажной застройкой; открытая; С – городские территории с застройкой зданиями высотой более 25 м. 2. Для промежуточных высот h_пр значение коэффициента K_W определяется линейной интерполяцией.

С_x – коэффициент лобового сопротивления, зависящий от диаметра провода и принимаемый равным: 1,1 – для проводов диаметром 20 мм и более; 1,2 – для проводов диаметром менее 20 мм;

W – ветровое давление в соответствии с районом по ветру.

Удельная нормативная ветровая нагрузка при наличии гололеда, составляет

р_5н = a_w К_l К_w С_x W_г (d +2K_i K_d b) ^.10^-3 / F, (5.9)

где С_x=1,2 для всех проводов, покрытых гололедом; остальные составляющие указаны выше;

W_г = 0,25W – ветровое давление при гололеде.

Удельные расчетные ветровые нагрузки при отсутствии и наличии гололеда соответственно составляют

р₄ = р_4н g_nw g_р g_f; (5.10)

р₅ = р_5нg_nw g_р g_f, (5.11)

где g_f – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,1; остальные составляющие указаны выше.

Расчетная удельная нагрузка от ветра и веса провода без гололеда составляет

р₆ = . (5.12)

Расчетная удельная нагрузка от веса провода, покрытого гололедом, и ветра составляет

р₇ = . (5.13)

Удельные нагрузки р₆ и р₇ определяются геометрическим сложением составляющих, поскольку эти составляющие направлены вертикально (р₁ и р₃) и горизонтально (р₄ и р₅).

Для расчета проводов на механическую прочность [4] регламентируют следующие сочетания климатических условий (режимы):

1. Режим низшей температуры при отсутствии ветра и гололеда, характеризуемый удельной расчетной нагрузкой р₁ и температурой Q_min;

2. Режим среднегодовой температуры при отсутствии ветра и гололеда, характеризуемый удельной расчетной нагрузкой р₁ и температурой Q_ср;

3. Режим наибольшей внешней нагрузки, характеризуемый удельной расчетной нагрузкой р_max и температурой Q_г = Q_в = -5^оС.

В режиме 3 в качестве наибольшей удельной расчетной нагрузки р_max принимается нагрузка р₆ или р₇. При соотношении р₇ > р₆ принимается р_max = р₇; при соотношении р₆ > р₇ принимается p_max = р₆.