2.3. Влияние разрегулировки стрел провеса проводов

малых сечений на их повреждаемость

Анализ аварийных отключений и многочисленные наблюдения на действующих ВЛ 6–10 кВ показали, что колебания проводов при сильном ветре часто носят несинхронный характер и сопровождаются хаотическими изменениями расстояний между фазными проводами по длине пролета. Опасные сближения и схлестывания проводов (устойчивые или самоустраняющиеся) часто наблюдались в пролетах с разными стрелами провеса фазных проводов.

Для дальнейших исследований введем величину относительной разрегулировки (коэффициента разрегулировки) стрел провеса фазных проводов [50]:

, (2.1)

где – стрелы провеса соответственно первого и второго проводов .

C учетом относительной разрегулировки стрелы провеса проводов в пролете ВЛ будут связаны следующим соотношением:

. (2.2)

Разрегулировка проводов может быть вызвана дефектами монтажа при строительстве или ремонте ВЛ ввиду неправильного визирования монтажных стрел провеса [3], т. е. когда .

Разрегулировка проводов в процессе эксплуатации возникает (рис. 2.4) из-за недостаточной прочности крепления провода к изолятору (дефект вязки или зажима ЗАК-10-1), неидентичности вытяжки от гололедно-изморозевых отложений и пластической долговременной деформации фазных проводов. При ослабленном креплении разница в гололедно-ветровых нагрузках на провода соседних пролетов (например, при неравных длинах, неравномерности покрытия проводов гололедом из-за выветривания или повышения температуры окружающего воздуха) приводит к перемещению (проскальзыванию) провода через крепление и его удлинению в одном из смежных пролетов.

Пусть в процессе эксплуатации в пролете ВЛ произошло увеличение стрел провеса фазных проводов, в общем случае, на величины соответственно ( ). Тогда конечные значения стрел провеса составят:

. (2.3)

Общая величина относительной разрегулировки стрел провеса с учетом полученных выражений (2.1), (2.2), (2.3) определится следующим образом:

(2.4)

где .

Таким образом, величина относительной разрегулировки стрел провеса фазных проводов учитывает возможность дефекта монтажа при строительстве или ремонте воздушных линий электропередачи и изменения стрел провеса проводов в процессе их эксплуатации при воздействии ветровых и гололедных нагрузок.

В связи с тем, что при увеличении длины провода в пролете уменьшается и тяжение в нем, одновременно происходит сокращение провода за счет упругих свойств его материала. Общее увеличение длины провода в пролете описывается следующим выражением [3]:

(2.5)

где длина пролета, м;

удельная нагрузка от массы провода, H/(м∙мм²);

модуль упругости провода, H/мм².

Выражение (2.5) после подстановки соотношения (2.2) приведем к следующему виду:

(2.6)

После выполнения соответствующих алгебраических преобразований из выражения (2.6) получим кубическое уравнение:

(2.7)

где

.

Подстановкой уравнение (2.7) приводится к «неполному» виду:

(2.8)

где

.

Дискриминант «неполного» кубического уравнения (2.8) определяется следующим образом [61]:

. (2.9)

Если то действительный корень уравнения (2.8) равен (решение Кардано):

. (2.10)

Если то

(2.11)

где .

На основе выполненных по формулам (2.9), (2.10), (2.11) расчетов нами получены зависимости относительной разрегулировки стрел провеса проводов от величины их удлинения в пролетах разной длины (рис. 2.10). При построении кривых на рисунке 2.10 использованы монтажные таблицы [85] при температуре +20°С для проводов АС-35/6,2 и АС-50/8,0 с учетом их работы в тяжелых климатических условиях.

Рис. 2.10. Зависимость относительной разрегулировки стрел провеса

проводов от величины их удлинения в пролетах разной длины:

── для III ветрового, III гололедного районов, провода АС-35/6,2;

для IV ветрового, III гололедного районов, провода АС-50/8,0

Проведенные исследования показывают, что даже небольшая разница в длинах фазных проводов ведет к значительной относительной разрегулировке их стрел провеса При одинаковом удлинении провода в пролете относительная разрегулировка резко увеличивается с уменьшением длины пролета, чем объясняется высокая подверженность ВЛ 6–10 кВ с пролетами 40…60 м опасным сближениям и схлестываниям фазных проводов при воздействии ветра. Полученный нами вывод подтверждается результатами анализа аварийных отключений ВЛ 10 кВ ряда сетевых районов Целиноградского и Петропавловского предприятий электрических сетей на территории Северного Казахстана [21, 67]. Так, количество отключений на 100 км линии в год, вызванных обрывами проводов, а также возникающих из-за опасных сближений и схлестываний проводов составляет соответственно 0,87 и 1,50 в пролетах длиной 90…100 м; 2,34 и 2,20 в пролетах длиной 70…80 м и 5,97 и 6,05 в пролетах длиной до 60 м.

Разрегулировка стрел провеса фазных проводов в пролете ВЛ при их жестком закреплении на опоре может возникнуть в результате неравномерного покрытия проводов гололедными отложениями из-за их неодновременного опадания (сброса) при повышении температуры или под действием ветра. Для оценки возможных значений относительной разрегулировки стрел провеса введем величину неравномерного покрытия проводов гололедными отложениями :

(2.12)

где зоны охвата первого и второго проводов (по длине) гололедными отложениями м;

длина провода в пролете, м.

Рассмотрим часто встречающийся на практике случай, когда один из фазных проводов полностью освобожден от гололеда ( ), а второй – частично.

Стрела провеса провода при одинаковой высоте точек подвеса вычисляется по известной формуле [14]:

(2.13)

где удельная нагрузка, Н/м∙мм²;

напряжение в проводе, Н/мм².

Величину напряжения в проводе при наличии на нем гололедных отложений определим из уравнения состояния провода, которое для рассматриваемого нами случая и постоянной температуры имеет следующий вид [14, 85]:

(2.14)

где известное напряжение в проводе при отсутствии на нем гололедных отложений.

Расчет погонных и приведенных (удельных) нагрузок производится по формулам:

– от массы провода вес 1 м провода, ; (2.15)

– от массы гололеда ; (2.16)

– от массы провода, покрытого гололедом , (2.17)

где плотность гололеда, г/см³;

толщина стенки гололеда, мм;

диаметр провода, мм;

площадь поперечного сечения провода, мм².

Нагрузки от гололедно-изморозевых отложений рассчитываются по толщине стенки цилиндрического гололеда с плотностью 0,9 г/см³.

На основе расчетов, выполненных по приведенным формулам (2.13)…(2.17) построена зависимость стрелы провеса провода АС-35/6,2, покрытого гололедом, в пролете длиной 50 м от погонной гололедной нагрузки (рис. 2.11).

На рис. 2.12 представлена для рассматриваемого нами случая зависимость относительной разрегулировки стрел провеса фазных проводов от величины неравномерности покрытия проводов гололедом с различной толщиной его стенки Погонная гололедная нагрузка на втором проводе определяется величиной стрела провеса – по рис. 2.11 ( соответствует ), а относительная разрегулировка стрел провеса – по формуле (2.1).

Согласно нашим наблюдениям разница между зонами охвата фазных проводов гололедными отложениями не превышает 1/5…1/4 длины пролета, при этом неравномерность покрытия составляет 0,2…0,25. Из рис. 2.12 видно, что в I и II районах по гололеду неравномерность покрытия проводов гололедными отложениями не представляет опасности, так как возможная относительная разрегулировка стрел провеса не превышает 0,13. Однако в III и IV районах по гололеду относительная разрегулировка может достигать значений 0,24 и 0,36 соответственно и при воздействии ветровых нагрузок вызывать опасные сближения и схлестывания проводов в пролетах воздушных линий электропередачи напряжением 6–10 кВ.

Рис. 2.11. Зависимость

Рис. 2.12. Зависимость относительной разрегулировки стрел провеса проводов

от неравномерности покрытия их гололедом