3. Механічні розрахунки опор

Для опор ПЛ визначають навантаження в нормальних і аварійних режимах роботи, причому якщо проводи розраховують по допустимих напруженнях, те будівельні конструкції опор - методом граничних станів. Його сутність полягає в тому, що спочатку знаходять звичайним способом нормативні навантаження на опору. Потім їх множать на коефіцієнти перевантаження, наведені далі, і одержують розрахункові навантаження.

Розглянемо порядок розрахунків одностоєчної проміжної опори (рис. 12.7).

Вибирають довжину прольоту /. З її збільшенням зменшується число опор на 1 км, але вартість кожної опори збільшується, тому що опори повинні бути вище, щоб витримати заданий габарит лінії Аг. Тому звичайно при збільшенні довжини прольоту спочатку вартість 1 км лінії зменшується, а потім починає зростати. Мінімальна вартість лінії відповідає оптимальній довжині прольоту. Отже, необхідно розрахувати велику кількість варіантів і вибрати найкращий. Так і роблять при розробці типових проектів повітряних ліній, які складені для всіх перетинів проводів і кліматичних умов. Ці проекти широко застосовують при масовому будівництві сільських мереж і дають істотну економію.

Коли споруджують окремі лінії невеликої довжини й відсутні типові проекти або проекти є, але на складі відсутні колоди потрібної довжини й діаметра, довжину прольоту визначають, виходячи з наявних матеріалів.

Нехай задана довжина колоди для стійки /_ст і для Тоді можна записати рівність (рис. 12.7)

Габарит лінії А_г і максимальна стріла прогину/„_ах у сумі становлять:

Звідси знаходимо максимальну стрілу прогину, яку можна одержати, виконавши опору з даних колод:

Рис. 12.7. Схема одностоєчної проміжної опори із приставкою

На опору діють дві горизонтальні сили. Перша з них Р, - результат тиску вітру на проводи, що передається на опору (рис. 12.8). Нормативне значення цієї сили, Н, прикладеної в точці з, при відсутності ожеледі для трехпроводной лінії становить:

де g - питоме навантаження від тиску вітру на проведення, вільний від ожеледі, МПа/м; - перетин проводу, мм²; / - проліт лінії, м.

Розрахунковий тиск, з урахуванням коефіцієнта перевантаження

Нормативне значення тиску вітру на проведення, Н, покриті ожеледдю,

де gs - питоме навантаження від тиску вітру на проведення, покритий ожеледдю, МПа/м.

Розрахункове значення

Рис. 12.8. Схема сил, що діють на одностоечную проміжну опору із приставкою

Друга горизонтальна сила Р₂ - результат тиску вітру на опору:

де Р„ - питоме навантаження від тиску вітру на опору, Па [тут Р₀ - С_ху^2/1,6, де С_х =0,7 – аеродинамічний коефіцієнт; V - максимальна швидкість вітру, м/с]; 4_Р - середній діаметр опори з урахуванням стоку, м.

Під дією горизонтальних сил опора звивається. Прогин опори а показано на рис. 12.8.

На опору діє також вертикальна сила Р₃, яка визначається вагою проводів і шару ожеледі на них. Для трьохпроводної лінії

де gi - сумарне питоме навантаження від власної ваги проведення й ваги ожеледі, МПа/м.

Крім того, на опору діє вертикальна сила Р₄, яка дорівнює сумі ваги основної стійки <7,, надземної частини приставки З₂ і траверси З₃, якщо вона є, тобто

Після того як знайдені сили, прикладені до опори, визначають напруги в деревині опори. В основній стійці найбільші напруги створюються в перетині А-А по осі верхнього бандажа, що з'єднує основну стійку із приставкою, а в приставці - у місці закладення опори в землю, тобто в перетині В-В. Перетин А-А. Згинальний момент від тиску вітру на проведення й опору в перетині А-А.

Тут сила від тиску вітру на стійку висотою /г₃ рівна й прикладена на відстані у від перетину А-А. Повний згинальний момент у перетині А-А

де 1,05 - коефіцієнт, що враховує моменти від дії вертикальних сил ваги проводів, шаруючи ожеледі й власної ваги опори.

Напруга в перетині А-А

де \¥_а - момент опору в перетині А-А [тут 1У_А = 0,95 0,1, де 0,95 коефіцієнт, що враховує ослаблення перетину стійки притеской її до приставки; їв - діаметр опори в перетині А-А].

Діаметр стійки опори в перетині А-А

де ё_а - діаметр стійки в отрубе.

Перетин В-В. Згинальний момент від тиску вітру на проведення й опору

Як і в попередньому випадку, дія вертикальних сил можна врахувати, збільшивши момент М, на 10 %. Тоді

Напруга в перетині В-В

Тоді

Напруги о_А й о_в, отримані по формулах, не повинні перевищувати допустимі напруження на вигин у матеріалі опори.

Розрахункові допустимі напруження, Мпа, при просоченій деревині сосни приймають наступними:

без ожеледі з ожеледдю при аварійному режимі

Допустимі напруження деревини модрини одержують при множенні наведених раніше значень на коефіцієнт 1,2, а їли - на 0,9.

Модуль пружності уздовж волокон незалежно від породи дерева приймають рівним 10 • 103 МПа для просоченої деревини.

Якщо в матеріалі опори напруга менше припустимого, то діаметр стійки або приставки можна зменшити. Однак для ліній напругою понад 35 кВ діаметр у верхньому зрізі повинен бути не менш 18 см, для ліній напругою 1...35 кВ - не менш 16, для ліній напругою до 1 кВ - не менш 14 см.

Якщо напруга більше припустимого, то слід брати колоду більшого діаметра, а при його відсутності зменшити довжину прольоту.

Після того як розрахують опору, слід перевірити її закріплення в ґрунті. Для орієнтовних розрахунків глибина закріплення опор у ґрунті, м,

де мВ - згинальний момент, що діє на опору в місці входу її в ґрунт (перетин в-в)\ до, - коефіцієнт запасу стійкості опори (для проміжних опор у нормальному режимі до, = 2,5, в аварійному - до, = 2,0; для анкерних - відповідно 3,0 і 2,5; для кутових, кінцевих і перехідних в обох режимах ку = 4,5); а - коефіцієнт, що характеризує властивості ґрунту; ь - коефіцієнт, що враховує ширину опори ( для одиночної опори ь - 2_порівн).

Лекція 13

Тема: Регулювання напруги в електричних мережах