4 Механический расчёт проводов и троса

1. 4.1 Расчётные климатические условия

Расчет проводов и тросов ВЛ на механическую прочность включает в се­бя определение напряжений при различных условиях работы. При изменении климатических условий меняются удельные нагрузки, температура провода и напряжение в его материале. Для определения напряжений в материале провода при разных климатических условиях используют уравнение состояния провода, которое имеет следующий вид:

1. режим высшей температуры, характеризуется следующими параметрами – t_max = 35^°C, ветер и гололёд отсутствуют, удельная нагрузка − γ₁;

2. режим гололёда без ветра − t_гол = −5^°C, ветер отсутствует, провода покрыты гололёдом, удельная нагрузка – γ₃;

3. режим низшей температуры – t_min = -20^°C, ветер и гололёд отсутствуют, удельная нагрузка − γ₁;

4. режим среднегодовой температуры – t_ср = 5^°C, ветер и гололёд отсутствуют, удельная нагрузка − γ₁;

5. ветровой режим – t = −10^°C, гололёд отсутствует, максимальный напор ветра, удельная нагрузка − γ₆;

6. режим наибольшей нагрузки – t = −5^°C, провода и тросы покрыты гололёдом, удельная нагрузка − γ₇;

7. грозовой режим − t_гр = 15^°C, ветер и гололёд отсутствуют, удельная нагрузка − γ₁.

В районах со среднегодовой температурой минус 5 °С и ниже температу­ры для режимов 2,5 и 6 следует принимать минус 10 °С. Режимы 1 и 2 опреде­ляют наибольшую вертикальную стрелу провеса, которая может быть при выс­шей температуре или при гололеде без ветра. В режимах 3,4,5 и 6 выполняется проверка проводов и тросов по допустимому напряжению в условиях низшей и среднегодовой температуры и в условиях наибольшей внешней нагрузки γ _тах. При γ ₇ > γ ₆ наибольшая внешняя нагрузка будет обусловлена гололедом (ре­жим 6), при γ ₆ > γ ₇ ветром (режим 5). Режим 7 необходим для проверки усло­вий защиты элементов ВЛ тросом во время грозы.

4.2 Определение исходного режима

При выполнении механического расчёта проводов и троса очень важным моментом является определение исходного режима. Исходным режимом называется такой режим, при котором известны три параметра: механическое напряжение в проводе или тросе, температура и удельная нагрузка. При механическом расчёте проводов и троса в качестве исходного режима принято принимать наиболее тяжёлый режим, при котором напряжение в проводе достигает допустимого значения. Для выбора исходного режима используется понятие критических пролётов. Критическим называется граничный пролёт, при котором влияние температуры и нагрузки на напряжения в проводе оказывается равноопасным. Определяются три критических пролёта.

Допустимые напряжения задаются в ПУЭ в процентах от предела прочности провода для трех режимов:

1. наибольшей нагрузки -

2. низшей температуры -

3. среднегодовой температуры -

Первый критический пролет – это пролёт, при котором напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры равно допустимому при среднегодовой температуре, а в режиме низшей температуры – допустимому напряжению при низшей температуре. Первый критический пролет определяется по формуле:

(17)

где Е-модуль упругости, для провода AC-150/24принимается равным Е=82,5 10³ н/мм2,

_{температурный коэффициент.}

Второй критический пролёт – это пролёт, при котором напряжение в проводе при наибольшей нагрузке равно допустимому напряжению при наибольшей нагрузке, а в режиме низшей температуры – допустимому напряжению при низшей температуре. Второй критический пролет определяется по формуле:

(18)

Третий критический пролёт – это пролёт, при котором напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры равно допустимому при среднегодовой температуре, а в режиме наибольшей нагрузки – допустимому напряжению при наибольшей нагрузке.

Третий критический пролет определяется по формуле:

(19)

В результате расчётов получили:

Исходным режимом будет режим наибольшей нагрузки с параметрами: