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:

р ₁ = 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 = g ₀ K _i K _d b (d + K _i K _d b) / F, (5.3)

где g ₀ = 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

Характер местности	Габарит ВЛ, h г, м, при напряжении
до 35 кВ	110 кВ	220 кВ
Населенная
Ненаселенная
Труднодоступная

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_{2 н} 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

h пр,м	K i	d, мм	K d
до 25	1,0	до 10	1,0
	1,4		0,9
	1,6		0,8
	1,8		0,7
	2,0		0,6

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 р ₁ и р ₂, поскольку обе эти нагрузки имеют одинаковое вертикальное направление. Таким образом,

р ₃ = р ₁ + р ₂. (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

h пр, м	Коэффициент К w для типов местности
А	В	С
до 15	1,0	0,65	0,4
	1,25	0,85	0,55
	1,5	1,1	0,8
	1,7	1,3	1,0
	1,85	1,45	1,15
	2,0	1,6	1,25

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 +2 K _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 = 0,25 W – ветровое давление при гололеде.

Удельные расчетные ветровые нагрузки при отсутствии и наличии гололеда соответственно составляют

р ₄ = р _4н g_nw g_р g_f; (5.10)

р ₅ = 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

р ₆ = . (5.12)

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

р ₇ = . (5.13)

Удельные нагрузки р ₆ и р ₇ определяются геометрическим сложением составляющих, поскольку эти составляющие направлены вертикально (р ₁ и р ₃) и горизонтально (р ₄ и р ₅).

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 р ₁ и температурой Q_min;

2. Режим среднегодовой температуры при отсутствии ветра и гололеда, характеризуемый удельной расчетной нагрузкой р ₁ 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 р ₆ или р ₇. При соотношении р ₇ > р ₆ принимается р _max = р ₇; при соотношении р ₆ > р ₇ принимается p _max = р ₆.