Расчет максимальной стрелы провеса

Наибольшая стрела провеса, называемая максимальной, может возникнуть только при отсутствии ветра, когда провод находится в вертикальной плоскости, проходящей через точки его крепления . Такой случай может быть при режимах:

а) гололеда, когда провод испытывает наибольшую вертикальную нагрузку (при t°C = t_Г = ‒5°С) при отсутствии ветрового воздействия;

б) высшей температуры окружающего воздуха при t°C = t_max , когда провод имеет минимальное напряжение и испытывает вертикальную нагрузку только от собственной массы .

Сравнивая рассчитанные значения максимальных стрел провеса в режимах гололеда и высшей температуры, принимают наибольшее значение для построения кривых шаблона.

Максимальная стрела провеса в расчетном режиме при одинаковой высоте подвеса провода на опорах определяется по формуле, м:

, (4.16)

где ‒ расчетная длина пролета, м;

‒ удельная нагрузка на провод при соответствующем режиме, даН/м³;

‒ механическое напряжение в проводе при соответствующем климатическом режиме.

Расчетная длина пролета принимается в пределах:

, (4.17)

где - величина габаритного пролета, определяемая при выборе типа опор, = = 86 м.

При выборе должно соблюдаться соотношение (4.16).

Для отыскания механического напряжения в проводах следует воспользоваться уравнением состояния:

, (4.18)

где и ‒ механические напряжения в низшей точке провода при задан­ном (исходном) и расчетном (искомом) режимах;

и ‒ приведен­ные нагрузки, соответствующие исходному и расчетному режимам, даН/м³;

‒ длина расчетного пролета, м;

и ‒ температуры воздуха, соответ­ствующие и , °С;

‒ модуль упругости провода, МПа; табл. 2.5.8 [1]

‒ температурный коэффициент линейного расширения провода, , табл. 2.5.8 [1].

Представим полученное уравнение как неполное кубическое:

(4.19)

где A и B – числовые коэффициенты, полученные в результате подстановки в уравнение состояния всех известных параметров:

Для решения кубического уравнения (4.19) могут быть использованы известные из курса высшей математики численные и аналитические методы и стандартные программные продукты (Mathcad, Excel).

Расчет корней кубического уравнения выполняется при помощи программного комплекса Mathcad:

а) Решаем уравнение состояния провода относительно величины напряжения для режима гололеда.

Расчетный режим ‒ гололеда, исходный ‒ низшей температуры,

Напряжение для режима гололеда:

Максимальная стрела провеса в режиме гололеда:

б) Расчетный режим ‒ высшей температуры, исходный ‒ среднеэксплуатационный,

Напряжение для режима высших температур:

Максимальная стрела провеса в режиме высших температур:

Сравнивая стрелы провеса в расчетных режимах, приходим к выводу, что максимальная стрела провеса образуется в режиме гололеда без ветра и составляет

Построение шаблона

При проектной расстановке опор по профилю трассы должны выполняться два основных условия:

1) расстояния от проводов до поверхности земли должны быть не меньше требуемых,

2) нагрузки, воспринимаемые опорами, не должны превышать значений, установленных для опор данного типа.

Расстановка опор производится с помощью шаблона, который представляет собой кривые провисания провода в режиме, при котором возникает наибольшая стрела провеса.

Таким режимом является режим гололеда без ветра.

Кривую макси­мального провисания провода для шаблона строим по формуле:

(4.20)

где ‒ переменная величина, представляющая собой длину полупролета провода, м;

‒ постоянная шаблона для каждого расчетного пролета и марки провода;

и берутся для режима гололеда.

Таким образом, уравнение кривой провисания провода: Для построения шаблона необходимо выполнить расчеты значений y, с изменением расчетной длины пролета от 0 до 77,4 , представив их в виде таблицы:

Таблица 6

, м										77.4
х, м										38.7
у, м	0,0174	0.069	0.156	0.279	0.436	0.628	0.794	1.048	1.335	1.633

Кривая 2, называемая габаритной, сдвинута по вертикали вниз от кривой 1 на расстояние требуемого габарита от земли H_Г и ΔН_Г ‒ за­паса в габарите на неточность построения профиля, шаблона и допуски при монтаже проводов.

Принимаем ΔН_Г = 0,4 м. Кривая 3, называемая земляной, сдвинута от кривой 1 вниз на расстояние, равное высоте подвеса нижнего провода над землей. Это расстояние определяется формулой:

(4.21)

где ‒ фактическая длина гирлянды изоляторов, ‒ расстояние от земли до нижней траверсы опоры.

Построение шаблона производят в масштабах по вертикали (М_В) и по го­ризонтали (М_Г), значения которых принимают в соответствии с рекомендация­ми, приведенными в [2]:

М_В=1:500

М_Г=1:5000

До расстановки опор всю трассу ВЛ разбивают на участки, ограниченные анкерными опорами. Расстановку промежуточных опор производят на каждом анкерном участке независимо от других анкерных участков.

Шаблон накладывают на профиль трассы так, чтобы кривая 3 пересекала профиль в месте установки первой анкерной опоры, а кривая 2 касалась его (рис. 4.9), при этом ось ординат должна быть строго вертикальна. Тогда другая точка пересечения кривой 3 с профилем будет соответствовать месту установки первой промежуточной опоры. При таком положении шаблона будут соблю­даться требования ПУЭ. Затем шаблон передвигают, принимая за начальную первую промежуточную опору, и находят место установки второй промежу­точной опоры и т. д. до конца анкерного участка. Длина последнего пролета в конце анкерного участка может оказаться малой. В этом случае его увеличива­ют, уменьшая ряд длин соседних пролетов, стремясь к тому, чтобы все они бы­ли примерно одинаковы [5].

Для построения шаблона необходимо определить границы его ис-пользования, то есть интервал приведенных пролетов, в котором шаблон пригоден. С этой целью находят два крайних значения механического на-пряжения при высшей температуре по формуле:

(4.22)

где ‒ определяется для того же режима, что и коэффициент шаблона.

Определим крайние значения длин пролетов:

(4.23)

Рис. 4.9. Шаблон для расстановки опор:

1‒ кривая положения провода;

2 ‒ габаритная кривая;

3 ‒ земляная кривая.

Расстановка опор для первого анкерного участка приведена на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Расстановка опор по профилю трассы на первом анкерном участке

После монтажа анкерного участка в проводах происходит выравнивание напряжения, которое соответствует какому-то условному пролету. Этот пролет называется приведенным, и его длина определяется из выражения:

, (4.24)

где – фактическая длина i-го пролета в анкерном участке, м;

n – количество пролетов в анкерном участке.

Если длина приведенного пролета близка к расчетному, для которого построен шаблон (отличие не более 5 %), то механический расчет проводов и тросов можно считать удовлетворительным. Если отличие и значительно, то повторяется выполнение механического расчета при замене значения на , строится новый шаблон и заново проводится расстановка опор по профилю трассы. Допустимо изменение расстановки опор без проведения повторного механического расчета [5].

Так для первого анкерного участка значение приведенного пролета после расстановки опор (рис. 4.10) будет равно:

не отличается от более чем на 5 %, поэтому расстановка опор считается удовлетворительной.

Расстановка опор для первого анкерного участка завершена.

Значение приведенного пролета после расстановки опор (рис. 4.12) на втором анкерном участке будет равно:

Так как отличается от более чем на 5 %, расстановка опор считается неудовлетворительной, необходимо установить дополнительные промежуточные опоры (рис. 4.13).

Приведенный пролет после установки дополнительных опор:

Рис. 4.12. Расстановка опор по профилю трассы на втором анкерном участке.

Расстановка опор для второго анкерного участка завершена.

Значение приведенного пролета после расстановки опор (рис. 4.14) на третьем анкерном участке будет равно:

Так как отличается от более чем на 5 %, расстановка опор считается неудовлетворительной, необходимо установить дополнительные промежуточные опоры (рис. 4.15).

Приведенный пролет после установки дополнительных опор:

Рис. 4.12. Расстановка опор по профилю трассы на третьем анкерном участке.

Расстановка опор для третьего анкерного участка завершена.