Расчет тяжения опоры при обрыве в одном пролете

В ПУЭ установлены наименьшие расстояния по вертикали от провода до некоторых пересекаемых объектов, которые должны быть выдержаны при обрыве провода в смежном полете. Для расчета этих расстояний необходимо знать тяжение, установившееся в уцелевшем проводе. Определение тяжения в уцелевшем проводе требуется также для расчета промежуточных опор больших переходов.

При обрыве провода, подвешенного на поддерживающей гирлянде изоляторов, она отклоняется в сторону пролета с уцелевшим проводом, причем тяжение в нем уменьшится.

Изменение тяжения в результате смещения его точки подвеса называется редукцией, установившееся новое тяжение редуцированным, а отношение редуцированного тяжения к начальному – коэффициентом редукции.

Уменьшение тяжения провода зависит в основном от конструкции опоры, длины гирлянды, нагрузки, длины пролета до обрыва провода.

1) Если считать опору абсолютно жесткой, то перемещение точки подвеса провода будет только отклонением гирлянды.

Рисунок1.3 - Кривые провисания провода в нормальном и аварийном режимах (а),

распределение сил, действующих на гирлянду изоляторов (б):

АО - анкерная опора; А, В₀ - точки подвеса провода на анкерной и промежуточной опорах; В₁ - точка крепления гирлянды изоляторов на промежуточной опоре; В - точка, определяющая положение конца гирлянды изоляторов при обрыве провода.

В расчетах отклонения точки подвеса провода на стальных опорах прогиб их, как правило, не учитывают, т.к. коэффициент их гибкости очень мал.

Длина гирлянды оказывает большое влияние на редуцированное тяжение. Чем длиннее гирлянда, тем больше ее отклонение и тем меньше редуцированное тяжение провода. При увеличении пролета значение редуцированного тяжения возрастает.

Следует заметить, что редуцированное тяжение определяется только при использовании глухих зажимов. Если зажим выпадающий, провод сбрасывается, если с ограниченной прочностью, то редуцированное тяжение принимается равным 600-800кгс.

При обрыве провода во втором пролете после анкерной опоры провод провисает, и стрела провеса может значительно увеличиться. Поскольку на гирлянду действует тяжение провода только с одной стороны, то гирлянда отклоняется на величину D l (рис.а,) которое определяется по формуле

(Т₀ – Т)L Р₀² L³

D l = ------------- + ---------- ( 1/ Т² -- 1/ Т₀²), (1.39)

Е × F 24

где Т₀ – тяжение провода в исходном режиме , Н.

Т – редуцированное тяжение в оставшейся части провода в аварийном режиме, Н;

Р₀ - единичная нагрузка на провод в рассматриваемом режиме, Н/м;

L – длина пролета, м.

Т₀ = s₀ F, (1.40)

где s₀ - напряжение провода в исходном режиме, Н/ мм² ; ( за исходный режим

принимается режим , при котором максимальная стрела провеса).

F – сечение провода, мм².

Отклонение гирлянды изоляторов i , м , определится

___________________

i = lг / Ö 1 + (Р₀ L + Gг )² / 4Т² (1.41)

В рассматриваемом случае D l = i . Для расчета тяжения решаются два уравнения вместе D l = ¦(Т) и i =¦ (Т) .

Аналитически решение этого уравнения затруднительно, поэтому обычно применяют графический способ решения с построением кривой I по уравнению D l = ¦(Т) и кривой II по уравнению i = (Т) (рис.1.4). Результаты расчетов сводятся в таблицу, где Т – любое число, начиная с Т=То. Точка пересечения кривых дает решения уравнения, абсцисса этой точки определяет отклонение гирлянды i , а ордината – искомое редуцированное тяжение Т.

Рисунок 1.4 - Определение тяжения в проводе в уцелевшем пролете при
обрыве провода во втором пролете после анкерной опоры.

За счет перемещения точки подвеса провода длина пролета сокращается и становится равной

L' = L - D l (1.42)

Стрела провеса провода в аварийном режиме определится

P( L' )²

fав = ----------- (1.43)

8 Т

В нормальном режиме стрела провеса провода имела значение

P( L )²

f = ----------- (1.44)

8 Т_о

Определяем габарит линии в аварийном режиме

h_г = h - l_г - f_ав £ h _норм (1.45)

Для определения тяжений в последующих после второго пролетах строим графики.

2) Если ВЛ имеет гибкие промежуточные опоры, то отклонение гирлянды определится

lг

i = ----------------------------------- + k_m × DТ× d (1.46)

Ö 1 + (Р₀ L + 0,5Gг )² / DТ²

Гибкие опоры отклоняются в сторону уцелевшего провода под воздействием его тяжения. Прогиб определяется по формуле

d =k× m× D Т, (1.47)

где k – коэффициент гибкости опоры, принимаемый :

k = 0,002 м/кгс – для деревянных опор с пасынком;

k = 0,001 м/кгс – для деревянных опор одностоечных;

k = 0,001 м/кгс – для гибких ж/б опор без оттяжек;

m - коэффициент , учитывающий место обрыва провода :

m = 0,5 – при обрыве среднего провода;

m = 0,75 – при обрыве крайнего провода на опорах с ветровыми связями;

m = 1 – при обрыве провода на всех других типах опор;

DТ – тяжение в проводе в месте приложения силы, Н.

Расчет тяжений проводится при проектировании ВЛ , чтобы определить размеры анкерных участков. При этом одностороннее тяжение не должно превышать нормативных величин, выраженных в долях от Тmax нормального режима .

Аварийные режимы, вызванные обрывом проводов, рассчитывают для следующих режимов :

- гололеда без ветра ;

- гололеда с ветром;

- минусовых температур;

- эксплуатационного режима без ветра.

1.8 Расстановка опор по профилю с помощью шаблона

Продольный профиль трассы составляется на основании результатов топографических измерений и представляет собой очертания вертикального разреза вдоль трассы. Обычно профиль не бывает ровным и изображается ломаной линией.

Как правило, для вычерчивания профиля принимают горизонтальный масштаб 1:5000, а вертикальный 1: 500. Эти масштабы позволяют определять точки расстановки опор и высоту провода над землей с достаточной точностью.

На профиле обозначают пересекаемые инженерные сооружения (ж/д дороги, ВЛ, реки). На чертеже также указывают геологический разрез по трассе (грунты, грунтовые воды и т.д.).

При расстановке опор по профилю должны быть учтены два основных условия:

1) расстояния от проводов до земли и пересекаемых сооружений должны быть не менее требуемых ПУЭ;

2) нагрузка, воспринимаемая опорами, не должна превышать значений, принятых в расчетах опор соответствующих типов.

В паспортах типовых и унифицированных промежуточных опор приводят три значения пролетов:

1) Габаритный пролет – пролет , определяемый по условиям допустимого габарита до земли (L).

2) Ветровой пролет – соответствует значению, принятому в расчете опоры для определения давления ветра на провода.

3) Весовой пролет – для определения весовых нагрузок от проводов. Для ровной местности Lвес= 1,25L.

При расстановке опор на идеально ровной местности их можно устанавливать на расстояниях, равных L. Однако такие трасы встречаются очень редко. Обычно в условиях неровного профиля расстановка опор производится с помощью шаблона.

Шаблон представляет собой 2 или 3 кривые (параболы), соответствующие кривой максимального провисания провода и расположенные друг над другом с определенным интервалом (рис.1.5).

Кривая максимального провисания провода строится по формуле

g₁ × х²

Y = --------- (1.48)

2 s₊ ,

где g - удельная механическая нагрузка на провод, Н/м мм²;

х – расстояние от точки подвеса до расчетной точки, м ;

s₊ - напряжение в проводе в режиме максимальных температур, Н/ мм².

Y 1. Кривая провисания провода

2. Габаритная кривая

3. Земляная кривая

2 hг

ho X

Рисунок 1.5 – Построение шаблона для расстановки опор по профилю трассы

1.9 Прохождение ВЛ по ненаселенной и труднодоступной местности

Расстояния от проводов ВЛ до поверхности земли в ненаселенной и труднодоступной местностях в нормальном режиме должны приниматься не менее приведенных в ПУЭ в табл.2.5.20.

Наименьшие расстояния определяются при наибольшей стреле провеса провода без учета его нагрева эл.током при высшей температуре воздуха ( £500кВ).

Для прохождения ВЛ по насаждениям должны быть прорублены просеки шириной, равной – расстояние между крайними проводами + 3м в каждую сторону ( при высоте деревьев до 4м).

1.10 Прохождение ВЛ по населенной и труднодоступной местности

Прохождение ВЛ по населенной местности следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП. Прохождение ВЛ на зданиями и сооружениями , как правило, не допускается. Наименьшее расстояние до земли или кровли зданий в соответствии с [1,табл.2.5.22].

РАЗДЕЛ 2 Пример механического расчета воздушных линий