Общие сведения. ВЛ работают в естественных климатических условиях и подвергаются ветровым и гололедным нагрузкам, изменениям температуры воздуха

ВЛ работают в естественных климатических условиях и подвергаются ветровым и гололедным нагрузкам, изменениям температуры воздуха. Все климатические условия фиксируются на метеостанциях. На основании статистических данных метеостанций вся территория страны разделена на районы по ветру и гололеду [4].

Воздействие ветра на ВЛ характеризуется ветровым давлением W, то есть силой, действующей на 1 м² поверхности. Значения W и скорости ветра V, измеренные на высоте 10 м, приведены в табл. 5.1.

Т а б л и ц а 5.1

Гололедные отложения на метеостанциях измеряются на круглом стержне диаметром 10 мм, расположенном на высоте 10 м. Эти гололедные отложения приводятся к форме идеального полого цилиндра изо льда с толщиной стенки b. Значения b приведены в табл. 5.1.

В каждом районе страны фиксируются значения низшей Q_min и высшей Q_max температуры воздуха, рассчитывается среднегодовая температура Q_ср. Значения этих температур приводятся, например, в [6]. Значения температуры при интенсивном ветре Q_в и интенсивном гололедообразовании Q_г принимаются равными Q_в = -5°С и Q_г = -5°С [4].

Естественно, что при проектировании ВЛ необходимо учитывать климатические условия района, где будет сооружаться линия.

Одним из важных моментов проектирования ВЛ является расчет проводов на механическую прочность. Расчет опор и других элементов ВЛ (изоляторов, арматуры), как правило, не производится. Эти элементы, в частности опоры, выбираются из унифицированного ряда с учетом климатических условий района сооружения ВЛ. Для каждой унифицированной опоры в справочных материалах указываются ее размеры и область применения (см. приложение 3).

Под расчетом проводов ВЛ на механическую прочность понимается определение механического напряжения в проводах при различных сочетаниях климатических условий и сопоставление этих напряжений с допустимыми значениями.

ВЛ напряжением 35 кВ и выше имеют грозозащитный трос. Расчеты на механическую прочность проводов и грозозащитных тросов имеют много общего, поэтому ниже под термином «провод» будет подразумеваться и трос, а отличительные особенности расчета троса будут рассмотрены отдельно в п. 5.5.

Основными факторами, влияющими на механическое напряжение в проводе, являются:

температура окружающего воздуха;

гололедные нагрузки;

ветровые нагрузки.

При изменении температуры воздуха меняется внутреннее механическое напряжение в проводе за счет изменения длины провода в пролете. Гололед и ветер влияют на механическое напряжение в проводе за счет внешнего механического воздействия.

Для ВЛ применяются, главным образом, сталеалюминиевые провода. Физико-механические характеристики алюминия и стали существенно отличаются. В практических инженерных расчетах сталеалюминиевых проводов используются эквивалентные физико-механические характеристики, приведенные к проводу в целом:

модуль упругости Е;

температурный коэффициент линейного удлинения;

механическое напряжение.

Физико-механические характеристики сталеалюминиевых проводов различного сечения приведены в приложении 3.

В [4] даются допустимые механические напряжения в проводе для трех режимов:

режима низшей температуры [_{Q min}];

режима среднегодовой температуры [_Qср];

режима наибольшей внешней нагрузки [_{p max}].

Основной задачей расчета провода на механическую прочность является определение таких условий его монтажа, чтобы в процессе эксплуатации линии механические напряжения в проводе в режимах низшей температуры _{Q min}, среднегодовой температуры _{Q ср} и наибольшей внешней нагрузки _{р max} не превышали допустимых значений.

Таким образом, условия проверки провода на механическую прочность имеют следующий вид:

_{Q min} < [_{Q min}]; _{Q ср} < [_{Q ср}]; _рmax < [_рmax]. (5.1)

Поскольку расчетные значения механического напряжения в проводе сопоставляются с допустимыми напряжениями, метод расчета получил название метода допустимых напряжений.

Кроме указанных трех режимов, в [4] установлены и другие расчетные режимы, которые по мере необходимости будут рассмотрены ниже.