2. Климатические условия и их нормирование.

Функционирование воздушных линий электропередачи про­исходит в условиях воздействия на них окружающей температу­ры, ветра, гололеда, образующегося на проводах и тросах, гро­зовых явлений.

Величина температуры воздуха оказывает прямое влияние на степень натяжения и провисания проводов и тросов. При этом наибольшее значение имеют высшая, низшая и среднегодовая температуры. Кроме того, на работу ВЛ влияет температура, при которой происходит процесс образования гололеда. Ветер ока­зывает давление на провода, тросы и опоры. Возникающая поперечная нагрузка на провода и тросы увеличивает их на­тяжение.

Обычно максимальная скорость ветра не совпадает во време­ни ни с низшей температурой, ни с процессами образования го­лоледа. Это обстоятельство учитывается при выборе расчетных сочетаний климатических условий.

При проектировании конкретной ВЛ выбор расчетных кли­матических условий производится в соответствии с картами климатического районирования, которые предполагают раз­деление всей территории СНГ на семь районов по ветру (от I до VII) и пять районов по гололеду (от I до IV и особого). Каждый район по ветру характеризуется скоростным напором ветра ((скоростью ветра) на высоте 10 м от земли, а по гололеду - тол­щиной стенки гололеда в зависимости от срока их повторяемо­сти.

Скоростной напор ветра (Па) связан со скоростью ветра (м/с) соотношением:

. (2.10)

Таким образом, зная район сооружения ВЛ, принимают рай­оны по ветру и гололеду с соответствующими скоростью ветра и толщиной гололеда.

Таблица 2.2.

О сновные расчетные сочетания климатических условий

Расчеты и проектирование ВЛ ведут по расчетным сочетани­ям климатических условий, которые составлены на основе наи­более вероятного одновременного появления определенной ско­рости ветра, гололеда и определенной температуры.

В ПУЭ сочетания климатических условий задаются для расчетов нор­мального, аварийного, монтажного режимов, а также для расче­тов приближений токоведущих частей к элементам опор ВЛ и сооружений. Основные расчетные сочетания климатических условий приведены в таблице 2.2.

3. Определение удельных нагрузок на провода и тросы.

Провода и тросы воздушных линий испытывают действие нагрузок  вертикальных (вес провода и гололеда) и горизон­тальных (давление ветра). В результате этого в металле возни­кают растягивающие напряжения.

При расчетах удобно пользоваться удельными (приведенны­ми) нагрузками, которые относятся к 1 м длины линии и 1 мм сечения провода (троса). Удельные нагрузки рассчитывают исходя из условия, что на­грузка по длине провода в пролете

распределяется равномерно и порывы ветра отсутствуют.

Удельная нагрузка от собственного веса провода (Н/ммм²) вычисляется в зави­симости от материала провода и его конструкции:

, (2.11)

где  масса провода, кг;  ускорение свободного падения, 9,8 м/с²;  суммарная площадь поперечного сечения всех проволок провода или троса, мм².

Удельную нагрузку от веса гололеда определяют исходя из условия, что гололедные отложения имеют цилиндрическую форму плот­ностью :

, (2.12)

где d  диаметр провода, мм; b  толщина стенки гололеда, прини­маемая в зависимости от климатического района по гололеду и номинального напряжения линии (таблица 2.3), мм;  суммарная площадь поперечного сечения всех проволок провода или троса (таблица Приложения 4), мм².

Таблица 2.3.

Нормативная толщина стенки гололеда и скоростной напор ветра для высоты 10 м над поверхностью земли

Район по гололеду	Нормативная толщина стенки гололеде, мм	Скоростной напор ветра, м/с
I	10	400
II	15	500
III	20	650
IV	25	800
V	30	1000
VI	35	1250
VII	40	1500
Особый	больше 40	больше 1500

Удельная нагрузка от собственного веса провода и гололеда направле­на вертикально и определяется по формуле:

. (2.13)

Удельная нагрузка от давления ветра при отсутствии гололеда рассчи­тывается согласно выражению:

, (2.14)

где  скоростной напор ветра (таблица 2.3), м/с;  аэродинамический коэффициент, равный 1,1 для проводов и тросов диаметром 20 мм и более, не покрытых гололедом, и 1,2  для не покрытых гололедом проводов и тросов диамет­ром менее 20 мм, а также для всех проводов и тросов, покрытых гололедом; коэффициент, учитывающий неравномерность ско­рости ветра по длине пролета, находится в пределах 1,0...0,7;  суммарная площадь поперечного сечения всех проволок провода или троса, мм².

Удельная нагрузка от давления ветра при наличии гололеда рассчиты­вается аналогично, но с учетом увеличения площади боковой поверхности провода из-за гололеда:

. (2.15)

Суммарная удельная нагрузка от собственного веса проводов и дав­ления ветра (при отсутствии гололеда) составляет:

. (2.16)

Суммарная удельная нагрузка от собственного веса провода, гололеда и давления ветра равна:

. (2.17)

При проектировании следует учитывать, что если линия име­ет большую длину, то ее отдельные участки могут оказаться в неодинаковых климатических условиях. Такое положение наи­более часто возникает при прохождении трассы по горам, мимо широких рек и больших водоемов. Для разных частей такой ли­нии расчетные климатические условия могут приниматься различными.

Следует заметить, что удельные нагрузки определяются и вводятся в расчеты не произвольно, а для определенных техни­чески обоснованных расчетных сочетаний климатических усло­вий (таблица 2.2). Например, нагрузку вычисляют не при макси­мальной скорости ветра и гололеде, а при гололеде и скоростном напоре ветра .