- •Глава 6. Механический расчет воздушных линий
- •6.1. Задачи механического расчета проводов,
- •Тросов и опор
- •Физико-механические характеристики проводов и тросов
- •Допустимое механическое напряжение в проводах и тросах вл напряжением выше 1кВ
- •Наименьшее расстояние от проводов вл до поверхности земли, зданий и сооружений, инженерных коммуникаций
- •6.2. Приведенные нагрузки на провода и тросы
- •Нормативная толщина стенки гололеда для высоты 10 м над поверхностью земли
- •Нормативное ветровое давление w0 на высоте 10 м
- •Изменение коэффициента Кw по высоте в зависимости
- •Коэффициенты Ki и Kd, учитывающие изменение толщены стенки гололеда
- •6.3. Вибрация и пляска проводов
- •6.4. Основные расчетные соотношения
- •В новом состоянии длина провода будет равна
- •6.5. Расчет проводов
- •Соотношения, определяющие исходные условия
- •Параметры для определения критического пролета
- •6.6. Расчет грозозащитных тросов
- •6.7. Задачи расчета проводов и тросов
- •6.8. Особые случаи расчета проводов
- •6.9. Расстановка опор по профилю трассы
- •Результаты расчета шаблона
- •6.10. Расчет монтажных стрел провеса
- •6.11. Выбор типов изоляторов и арматуры
- •6.12. Краткие сведения о расчете опор воздушных линий на механическую прочность
В новом состоянии длина провода будет равна
У
читывая
(6.6), позволяющую определять длину провода
в различных состояниях, последнее
выражение принимает вид
Пренебрегая величиной второго порядка малости и группируя параметры нового состояния в левой части, получаем уравнение состояния провода
(6.7)
Решая данное уравнение, определяем напряжение в проводе n в новом состоянии на основе известных параметров рm, tm, m исходного состояния.
Критический пролет. Напряжения в проводах или тросах, возникающие при воздействии наибольшей нагрузки или низшей температуры, не должны превышать допустимых значений. Напряжения при среднегодовой температуре также ограничиваются допустимыми значениями из условий вибрации проводов. При ограничении допустимых напряжений для этих трех исходных режимов возникает вопрос, какой из режимов следует принимать в качестве исходного при расчете проводов и тросов.
В качестве исходного режима следует принимать такой режим, при котором напряжения в проводе будут наибольшими и, естественно, должны быть ограничены допустимыми значениями. Для определения такого исходного режима служат так называемые критические пролеты.
Рассмотрим зависимость напряжения от температуры и от нагрузки при малых и больших значениях пролетов.
Предположим, что длина пролета стремится к нулю, l 0. Уравнение состояния провода (6.7) принимает при этом вид
Из уравнения следует, что напряжения в проводе в этом случае не зависят от нагрузки р, а определяются температурой воздуха. Из этого следует также, что наибольшее напряжение в проводе будет при низшей температуре.
П
ри
увеличении длины пролета l
уравнение (6.7), после умножения правой
и левой части на β/l2
и
упрощения, примет вид
В этом случае напряжение в проводе зависит в основном от нагрузки р и, соответственно, достигает наибольшего значения при наибольшей нагрузке.
Очевидно, что между малыми пролетами, в которых наибольшие напряжения возникают при низшей температуре, и большими пролетами, в которых максимальные напряжения возникают при наибольшей нагрузке, должен находиться такой пограничный пролет, в котором напряжения становятся равными и достигают допустимое значение как при низшей температуре, так и при наибольшей нагрузке. Такой пролет называют критическим.
Заменяя параметры в уравнении состояния провода (6.7) на параметры, характерные для критического пролета, т.е. параметры с индексом "n" на параметры характерные низшей температуре: рn = р1 ; tn = t , а с индексом "m" – на параметры характерные наибольшей нагрузке: рm = р+ ; tm = 5C, учитывая также то, что напряжение в проводе при критическом пролете равны допустимому напряжению n = m = [], после преобразования (6.7) получаем выражение для определения критического пролета
.
(6.8)
Если фактическая длина пролета больше критической, то напряжение в проводе при наибольшей нагрузке р+ больше, чем при низшей температуре t (рис. 6.12). Следовательно, для пролетов, длина которых больше критической, наибольшие напряжения в проводе имеют место при наибольшей нагрузке. Если фактическая длина пролета меньше критической, то напряжение в проводе при низшей температуре больше чем при наибольшей нагрузке. Следовательно, для пролетов, длина которых меньше критической, наибольшие напряжения в проводе имеют место при низшей температуре.
Критическая температура. Ограничения, накладываемые ПУЭ на габарит пролета (расстояние от низшей точки провода до поверхности земли или пересекаемых коммуникаций), в свою очередь вызывают необходимость знать при каких климатических условиях стрела провеса провода имеет наибольшее значение: при гололеде или при высшей температуре.
Очевидно, что при наличии гололеда стрела провеса будет больше, чем при той же температуре без гололеда. При сбросе гололеда стрела провеса уменьшится; если температура начнет повышаться, то стрела провеса будет увеличиваться. При определенной температуре стрела провеса провода без гололеда достигнет такого же значения, что и при наличии гололеда. Такая температура называется критической tк.
П
риведенная
нагрузка на провод при гололеде р3
температура
воздуха –5оС,
напряжение в проводе при этом 3.
При критической температуре (провод
без гололеда) приведенная нагрузка на
провод р1,
напряжение
при этом 1.
Из условия равенства стрел провеса по
формуле (6.2) имеем
В
оспользуемся
уравнением состояния провода (6.7), в
котором в качестве параметров исходного
и искомого режимов примем следующие
значения:
Решив полученное уравнение относительно tк, получим формулу для определения критической температуры
(6.9)
Из сопоставления вычисленной критической температуры с максимальной для данной местности можно сделать следующие выводы:
если максимальная температура выше критической, то наибольшая стрела провеса будет при максимальной температуре;
если максимальная температура ниже критической, то наибольшая стрела провеса будет при гололеде.
