2. Расчет конструктивной части воздушных линий

2.1 Общие сведения

ВЛ работает в естественных климатических условиях и подвергается ветровым и гололедным нагрузкам, изменениям температуры окружающего воздуха, воздействию грозы. Все климатические условия фиксируются на метеостанциях. На основании статистических данных метеостанций вся территория страны разделена на районы:

по толщине стенки гололеда (пять районов);

скоростным напорам ветра (семь районов);

среднегодовой продолжительности гроз;

пляске проводов - колебаниям проводов с большой амплитудой и малой частотой под воздействием ветровых и гололедных нагрузок (три района).

Карты районирования территории страны приводятся в ПУЭ.

В каждом районе фиксируются значения низшей и высшей температур воздуха, значения температур при максимальной скорости ветра, интенсивном гололедообразовании, грозе, рассчитывается среднегодовая температура.

При проектировании ВЛ необходимо учитывать климатические условия района, где будет сооружаться линия.

Одним из важных моментов проектирования ВЛ является расчет проводов и тросов на механическую прочность. Расчет опор и других элементов ВЛ (изоляторов, арматуры), как правило, не производится. Эти элементы, в частности опоры, выбираются из унифицированного ряда с учетом климатических условий района сооружения ВЛ. Для каждой унифицированной опоры в справочных материалах указываются ее размеры и область применения.

Под расчетом проводов и тросов ВЛ на механическую прочность понимается определение механического напряжения в проводах и тросах при различных сочетаниях климатических условий и сопоставление этих напряжений с допустимыми значениями. Расчеты проводов и тросов имеют много общего, поэтому ниже под термином "провод" будет подразумеваться и трос, а отличительные особенности расчета троса будут рассмотрены в п. 2.5.

Основными факторами, влияющими на механическое напряжение в проводе, являются:

температура окружающего воздуха;

гололедные нагрузки;

ветровые нагрузки.

При изменении температуры воздуха меняется внутреннее механическое напряжение в проводе за счет изменения длины провода в пролете. Гололед и ветер влияют на механическое напряжение в проводе за счет внешнего механического воздействия.

Для ВЛ применяются, главным образом, сталеалюминиевые провода. Физико-механические характеристики алюминия и стали существенно отличаются. В практических инженерных расчетах сталеалюминиевых проводов используются эквивалентные физико-механические характеристики, приведенные к проводу в целом:

модуль упругости Е;

температурный коэффициент линейного удлинения α;

механическое напряжение σ.

Характеристики сталеалюминиевых проводов различного сечения приведены в приложении 1.

ПУЭ устанавливают допустимые механические напряжения в проводе для трех режимов:

режима низшей температуры [σ_tmin];

режима среднегодовой температуры [σ_tср];

режима наибольшей внешней нагрузки [σ_pmax].

Основной задачей механического расчета провода является определение таких условий его монтажа, чтобы в процессе эксплуатации линии механические напряжения в проводе в режимах низшей температуры σ_tmin, среднегодовой температуры σ_tср и наибольшей внешней нагрузки σ_рmax не превышали допустимых значений.

Таким образом, условия проверки провода на механическую прочность имеют следующий вид:

σ_tmin < [σ_tmin]; σ_tср < [σ_tср]; σ_рmax < [σ_рmax] (2.1)

Кроме указанных трех режимов, ПУЭ устанавливают и другие расчетные режимы, которые по мере необходимости будут рассмотрены ниже.