Механический расчёт проводов («вручную»)

Современные программные средства позволяют без особых проблем произвести механический расчет линии электропередач. Однако и о теории забывать не стоит. Ранее я выкладывал ссылку на книгу К.П. Крюкова «Конструкции и механический расчет линий электропередачи». На сайте LineCross нашел пример механического расчёта проводов («вручную»). Этот пример выкладываю на страницах этого сайта. Источник можно посмотреть здесь.

Пример механического расчета проводов «вручную»

Произвести механический расчёт провода АС-120 с пролётом , подвешенного на воздушной ЛЭП 110 кВ в III районе по гололёду и в III ветровом районе с температурами:

Сечение алюминия, ; сечение стали, ; общее сечение провода, ; диаметр провода, ; вес 1 км равен 492 кг ().

Удельные нагрузки (1…7):

Нагрузка от собственного веса провода

Нагрузка от веса гололёда (гололёд на проводе имеет цилиндрическую форму).

— удельный вес гололёда.

— толщина гололёда (берётся по таблице 1-5 Крюков К.П., Новгородцев Б.П. Конструкции и механический расчёт линий электропередачи, стр.27 (далее см. «Крюков»).

Нагрузка от веса провода с гололёдом.

Нагрузка от давления ветра на провод без гололёда. Значение (скоростной напор ветра)берём из таблицы (Крюков, стр.25).

Значение (коэффициент неравномерности) получаем интерполяцией. (Крюков, стр. 31).

Значение (аэродинамический коэффициент) также берём в таблице (Крюков, стр.30).

Интерполяция :
Для для указаны значения коэффициента . По ним находим истинное значение .

— через скоростной напор.

— через скорость ветра

Нагрузка от давления ветра на провод с гололёдом.

При этом при гололёде, (Крюков, стр.31). не меняется.

Нагрузка от давления ветра и веса провода без гололёда.

Нагрузка от ветра и веса провода с гололёдом.

Теперь можно определить критические пролёты.

Исходные данные берём из таблиц.

(Крюков, стр.52).

Допускаемые напряжения:


(Крюков, стр.51).
(Три допускаемых напряжения (при наибольшей нагрузке, при низшей температуре и среднегодовой температуре) принимались до 1975 года для сталеалюминиевых проводов (высокое – при гололеде, ниже – при низшей температуре), для монометаллических проводов одинаковые. В 1975 году установлены допускаемые напряжения при низшей температуре такие же, как и при наибольшей нагрузке.)

Данные «n»-ных и «m»-ных условий выбираем по таблице, данной в теории. Выбираем также, какие нагрузки мы должны учесть из условий задачи.

В результате нами получен случай, когда .

Расчётным будет являться второй критический пролёт () (см. теорию).

В нашем случае , то есть .

Отсюда следует, что расчётными условиями будут являться условия наибольших нагрузок (гололёд).

Для определения наибольшей стрелы провеса провода нужно определить напряжения в проводе при различных атмосферных условиях.

Расчёт производим по уравнению состояния провода (см. теорию).

где:

— напряжение в материале провода при изменяющихся атмосферных условиях (см. теорию).

— действительная (заданная) длина пролёта.

— нагрузка на каждом из сочетаний атмосферных условий (см. теорию).

— модуль упругости.

— сравниваемое напряжение в материале провода. В данном случае получились гололёдные условия; в соответствии с этим напряжением:

— нагрузка при сравниваемых атмосферных условиях — — в нашем примере.

— соответственно, в нашем примере – температура гололёдообразования (-5ºС).

температура соответствующего сочетания атмосферных (климатических) условий.

Мы будем брать поочередно каждое сочетание климатических условий и определять напряжение в проводе, сравнивая с гололёдными «m»-ными
условиями.
I сочетание (провода покрыты гололёдом; (скоростной
напор)).

Из нашего предыдущего решения расчётные условия – гололёдные, то есть

II сочетание(провода покрыты гололёдом, ветра нет; )

Сравниваем все сочетания с гололёдными условиями («m»-ные условия)

Решаем это кубическое уравнение на логарифмической линейке (Крюков, стр.49).

III сочетание (скоростной напор — гололёда нет)

(то же).

(то же);

.

IV сочетание (гололёда и ветра нет; среднегодовая температура — ).

В нашем примере

(то же).

V сочетание ( ветра и гололёда нет).

(то же).

VI сочетание ( — режим низшей температуры; ветра и гололёда нет).

(то же).

VII сочетание ( — режим высшей температуры; ветра и гололёда нет).

(то же).

Теперь можно определить стрелы провеса. Нас интересует (для правильного выбора высоты опоры) наибольшая стрела провеса.

Наибольшая стрела провеса может быть в двух вероятных случаях: при гололёде (наибольшая нагрузка) без ветра; при меньшем напряжении в проводе при первой удельной нагрузке , то есть при высших температурах.

1. Определим стрелу провеса при гололёде без ветра (нет горизонтального отклонения проводов) – вероятное условие наибольшей стрелы провеса. В нашем примере (по таблице, см. теорию) определяем удельную нагрузку

II сочетание (климатических условий).

Напряжение, по которому проводим расчёт берём также из II сочетания климатических условий по предыдущему расчёту.

Определим стрелу провеса при наименьшем напряжении в проводе, режиме наивысших температур – также вероятное условие наибольшей стрелы провеса.

Это VII сочетание климатических условий.

Из этих двух вероятных наибольших стрел провеса наибольшей получилась стрела провеса при II сочетании климатических условий.

Итак,

При других сочетаниях стрела провеса меньше.

Зная стрелу провеса можно выбрать стандартизованную опору по высоте.