3. Расчет удельных нагрузок на провода и тросы

3.1 Ветровые и гололедные нагрузки

Для определения толщины стенки гололеда и скоростного напора ветра используется понятие высоты расположения приведенного центра тяжести проводов или троса h_пр, м,

(3.1)

где h_{cр -} средняя высота подвеса проводов или троса на опоре, м;

[f]- максимально допустимая стрела провеса провода или троса, м.

Значение h_cрдля проводов,

, (3.2)

где h_i- расстояние от земли доi-ой траверсы опоры, м;

m- количество проводов на опоре;

- длина гирлянды изоляторов, предварительно принимаемая 1,3 м - для ВЛ 110 кВ.

Значение для троса определяется высотой подвеса троса над землей,

(3.3),

Допустимая стрела провеса провода, м,

(3.4)

где - расстояние от земли до нижней траверсы, м;

Г- наименьшее расстояние по вертикали от проводов до поверхности земли,

Допустимая стрела провеса троса, м:

(3.5)

где

- высота подвеса троса на опоре, м;

- расстояние между нижней и верхней траверсами опоры, м;

z- наименьшее допустимое расстояние по вертикали между проводом и тросом в середине пролета, м,

Высота расположения приведенного центра тяжести провода, м,

Высота расположения приведенного центра тяжести троса, м,

В дальнейшем все расчетные величины будут даваться для провода без индекса, а для троса с индексом "т".

После определения высоты расположения приведенного центра тяжести проводов и троса оцениваются максимально возможные толщины стенки гололеда , мм, и максимальное ветровое давление.

(3.6)

(3.7)

где W₀- нормативное ветровое давление, принимаемое согласно ПУЭ, Па;К_W- поправочный коэффициент, который вводится на величину ветрового давления в зависимости от типа местности;C₀- нормативная толщина стенки гололеда, принимаемая согласно ПУЭ, мм;- поправочные коэффициенты на высоту и на диаметр провода (троса);

Максимальное ветровое давление, Па,

Максимально возможные толщины стенки гололеда, мм Температура окружающей среды сказывается на работе ВЛ путем прямого влияния на степень натяжения и провисания проводов и тросов. При расчетах проводов и тросов на механическую прочность принимаются во внимание следующие температуры:

1) высшая температура - , при которой провод может иметь максимальное удлинение и, следовательно, максимальную стрелу провеса;

2) низшая температура - , при которой провод имеет наименьшую длину, а температурные напряжения могут достигать наибольших значений;

3) среднегодовая температура , при которой провод работает наиболее длительное время;

4) температура гололеда - , при наибольшей скорости ветра и при гололеде;

5) температура грозы - , при которой определяется надежность защитым тросом всех элементов ВЛ в условиях грозового режима.

3.2 Удельные нагрузки на провода и тросы

Провода и тросы ВЛ испытывают действие нагрузок - вертикальных (вес провода и гололеда) и горизонтальных (давление ветра). В результате этих нагрузок в металле проводов возникают растягивающие напряжения. При расчетах на механическую прочность пользуются удельными нагрузками на провода и тросы.

Под удельной нагрузкой понимают равномерно распределенную вдоль провода механическую нагрузку, отнесенную к единице длины и поперечного сечения. Удельные нагрузки выражаются в Ньютонах, отнесенных к 1м длины провода и к 1мм²сечения: Н/ (м×мм2).

1. Удельная нагрузка от собственного веса провода (троса) - γ₁(рисунок 3.1):

, (3.8)

где - вес одного метра провода, Н;

-фактическое сечение провода, мм².

2. Удельные нагрузки от веса гололёда γ₂(рисунок 3.2) определяются из условия, что отложения гололёда имеют цилиндрическую форму:

(3.9)

где F- фактическое сечение провода, мм²;d- диаметр провода (троса) мм;g_{0 -} удельный вес льда,g₀= 0,910^3Н/ммм² К_{n -} коэффициент надежности по ответственности, для ВЛ до 220 кВ принимаемый равный 1; К_p- региональный коэффициент, от 1,0 до 1,5; на практике допускается принимать равным 1,0; К_f- коэффициент надежности по гололедной нагрузке, равный 1,3 для районов по гололеду 1 и 2; К_{d -} коэффициент условий работы, равный 0,5.

3. Удельные нагрузки от собственного веса провода (троса) и гололёда - γ₃(рисунок 3.3):

(3.10)

4. Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу, при отсутствии гололёда - γ₄(рисунок 3.4):

(3.11)

где - ветровое давление, Па;

- коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую

нагрузку, для = 252 м принимается равным 1,0;

- коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра по пролету,= 0,91;= 0,835;

- коэффициент лобового сопротивления, равный 1,2 - для всех проводов, покрытых гололедом, и для проводов диаметром меньше 20 мм, свободных от гололеда,

5. Удельная нагрузка от давления ветра, действующего перпендикулярно проводу, при наличии гололёда - γ₅(рисунок 3.5):

(3.12)

где

при определении значение коэффициентаберется для скоростного напора ветра

6. Удельная нагрузка от давления ветра и веса провода (троса) без гололеда - γ₆(рисунок 3.6):

(3.13)

7. Удельная нагрузка от давления ветра и веса провода (троса), покрытого гололёдом - γ₇(рисунок 3.7):

(3.14)