6.2 Удельные нормативные и расчетные нагрузки на провод

При выполнении механического расчета проводов различных сечений F при различной длине расчетного пролета 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.

Постоянная действующая нагрузка от собственной массы провода определяется через вес одного км провода по формуле:

Р₁=М_п* 10^-3, (65)

где М_п – масса провода, кг.

Удельная нагрузка от собственной массы провода определяется через вес одного км и его сечение провода по формуле:

, (66)

где F_a – сечение проводника;

F_с – сечение сердечника.

В соответствии с ПУЭ 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= π*g₀*K_i*K_d* b_э*(d+ K_i*K_d* b_э)/ (F_a+F_c), (67)

где g₀ = 0,9*10^-3 даН/м*мм² – плотность льда;

b_э – нормативная толщина стенки гололеда на высоте 10м, мм;

d – диаметр провода, мм;

Ki – 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 приведенного центра тяжести проводов определяется по выражению:

, (68)

где h _П-З, h _П-П – геометрические размеры выбранной опоры;

λ – длина гирлянды изоляторов, для ВЛ 35 кВ λ=0,6м;

[f] – максимально допустимая стрела провисания провода.

Максимально допустимая стрела провисания провода определяется по выражению:

[f] = h _П-З – λ –h_Г, (69)

где h_Г – наименьшее допустимое расстояние от провода до земли (габарит ВЛ).

Величина h_Г выбирается по таблице 24, в зависимости от типа местности и номинального напряжения линии.

Таблица 24 – Величина габарита ВЛ

Характер местности	Габарит ВЛ пр напряжении 35кВ, hГ, м
Населенная	7
Ненаселенная	6
Труднодоступная	5

Значения коэффициентов K_i, K_d учитывающих изменение толщины стенки гололеда от высоты расположения приведенного центра тяжести проводов и в зависимости от диаметра провода, приведены в таблице 25.

Таблица 25 - Значения коэффициентов K_i, K_d

h ПР, м	Ki	d, м	Kd
до 25	1,0	до 10	1,0
30	1,4	20	0,9
50	1,6	30	0,8
70	1,8	50	0,7
100	2,0	70	0,6

Удельная расчетная нагрузка от веса гололеда на проводе:

Р₂=Р_2н*γ_nw* γ_р* γ_f* γ_d, (70)

где γ_nw – коэффициент надежности по ответственности ВЛ, зависящий от напряжения и количества цепей; для ВЛ до 220 кВ включительно

γ_nw =1; для двухцепных ВЛ γ_nw =1,3 независимо от напряжения;

γ_р – региональный коэффициент на основании опыта эксплуатации,(γ_р=1);

γ_f – коэффициент надежности по гололедной нагрузке (для 1 и 2 района по гололеду γ_f=1,3; для 3 района по гололеду и выше γ_f=1,6);

γ_d – коэффициент условий работы γ_d=0,5.

Суммарная удельная расчетная нагрузка от веса провода и гололеда определяется суммированием нагрузок Р₁ и Р₂, поскольку обе эти нагрузки имеют одинаковое направление.

Р₃= Р₁ + Р₂ (71)

Удельная нормативная ветровая нагрузка при отсутствии гололеда, определяется по формуле:

P_4н=α_w*K_L*Kw*Cx*W*d*10^-3/F, (72)

где α_w – коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового давления по пролету ВЛ, принимаемый по таблице 26;

K_L – коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку, принимаемый по таблице 27;

K_w – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности принимаемый по таблице 28;

C_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 20мм;

W – нормативное ветровое давление, Па;

F – сечение провода, мм².

Таблица 26 – Значение коэффициента α_w

W, Па	200	240	280	300	360	400
αw	1,0	0,88	0,85	0,83	0,80	0,76

Таблица 27 – Значение коэффициента K_L

lр	KL
50	1,2
100	1,1
150	1,05
250 и более	1,0

Таблица 28 – Значение коэффициента K_w

h ПР, м	Типы местности
	А	В	С
до 15м	1,0	0,65	0,4
20	1,25	0,85	0,55
40	1,5	1,1	0,8
60	1,7	1,3	1,0
80	1,85	1,45	1,15
100	2,0	1,6	1,25

Промежуточные значения коэффициентов  K_w, K_L, α_w определяются линейной интерполяцией.

Удельная нормативная ветровая нагрузка при наличии гололеда, определяется по формуле:

P_5н = α_w*K_L*K_w*C_x*W_г* (d+ 2*K_i*K_d* b_э) *10^-3/ F, (73)

где C_x = 1,2 для всех проводов, покрытых гололедом;

W_г = 0,25*W – ветровое давление при гололеде.

Удельные расчетные ветровые нагрузки при отсутствии и наличии гололеда определяются соответственно по формулам:

P₄= P_4н* γ_nw* γ_р* γ_f (74)

P₅= P_5н* γ_nw* γ_р* γ_f , (75)

где γ_f – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, γ_f = 1,1.

Расчетная удельная нагрузка от ветра и веса провода без гололеда определяется по формуле:

(76)

Расчетная удельная нагрузка от веса провода, покрытого гололедом, и ветра определяется по формуле:

(77)

Удельные нагрузки Р₆ и Р₇ определяются геометрическим сложением составляющих, поскольку эти составляющие направлены вертикально (в случае Р₁ и Р₃ ) и горизонтально (в случае Р₄ и Р₅ ). На основании расчетов раздела 6, необходимо сделать вывод, какая из нагрузок, воздействующих на провода заданного участка, является максимальной.