Допускаемое напряжение на опору

Раздел 2. Канализация электроэнергии

Глава 2.5. Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ

2.5.1. Настоящая глава Правил распространяется на ВЛ выше 1 кВ и до 500 кВ, выполняемые неизолированными проводами. Настоящая глава не распространяется на электрические воздушные линии, сооружение которых определяется специальными правилами, нормами и постановлениями (контактные сети электрифицированных железных дорог, трамвая, троллейбуса, сигнальные линии автоблокировки и т. д.). Кабельные вставки в ВЛ должны выполняться в соответствии с требованиями, приведенными в гл. 2.3 и 2.5.69.

2.5.2. Воздушной линией электропередачи выше 1 кВ называется устройство для передачи электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т. п.).

За начало и конец ВЛ принимаются линейные порталы или линейные вводы распределительных устройств, а для ответвлений — ответвительная опора и линейный портал или линейный ввод распределительного устройства.

2.5.3. Нормальным режимом ВЛ выше 1 кВ называется состояние ВЛ при необорванных проводах и тросах.

Аварийным режимом ВЛ выше 1 кВ называется состояние ВЛ при оборванных одном или нескольких проводах или тросах.

Монтажным режимом ВЛ выше 1 кВ называется состояние в условиях монтажа опор, проводов и тросов.

Габаритным пролетом называется пролет, длина которого определяется нормированным вертикальным габаритом от проводов до земли при устройстве опор на идеально ровной поверхности.

Ветровым пролетом называется длина участка ВЛ, давление ветра на провода или тросы с которого воспринимается опорой.

Весовым пролетом называется длина участка ВЛ, вес проводов или тросов которого воспринимается опорой.

Габаритной стрелой провеса провода называется наибольшая стрела провеса в габаритном пролете.

2.5.4. Населенной местностью называются земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа в пределах поселковой черты и сельских населенных пунктов в пределах черты этих пунктов.

Ненаселенной местностью называются земли единого государственного земельного фонда, за исключением населенной и труднодоступной местности. К ненаселенной местности настоящие Правила относят незастроенные местности, хотя бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта и сельскохозяйственных машин, сельскохозяйственные угодья, огороды, сады, местности с отдельными редко стоящими строениями и временными сооружениями.

Труднодоступной местностью называется местность, недоступная для транспорта и сельскохозяйственных машин.

Застроенной местностью в настоящих Правилах называются территории городов, поселков и сельских населенных пунктов в границах фактической застройки, защищающие ВЛ с обеих сторон от поперечных ветров.

2.5.5. Большими переходами называются пересечения судоходных рек, судоходных проливов или каналов, на которых устанавливаются опоры высотой 50 м и более, а также пересечения любых водных пространств с пролетом пересечения более 700 м независимо от высоты опор ВЛ.

Общие требования

2.5.6. Механический расчет проводов и тросов ВЛ производится по методу допускаемых напряжений, расчет изоляторов и арматуры — по методу разрушающих нагрузок. По обоим методам расчеты производятся на нормативные нагрузки. Расчет опор и фундаментов ВЛ производится по методу расчетных предельных состояний. Применение других методов расчета в каждом отдельном случае должно быть обосновано в проекте.

В настоящей главе приведены условия для определения нормативных нагрузок. Указания по определению расчетных нагрузок, используемых в расчетах строительных конструкций ВЛ (опор и фундаментов), даны в приложении к настоящей главе.

Коэффициенты перегрузки и расчетные положения, касающиеся специфических условий расчета конструкций ВЛ, приводятся в приложении к настоящей главе.

2.5.7. На ВЛ 110-500 кВ длиной более 100 км для ограничения несимметрии токов и напряжений должен выполняться один полный цикл транспозиции. На двухцепных ВЛ схемы транспозиции должны быть одинаковыми. Шаг транспозиции по условию влияний на линии связи не нормируется.

В электрических сетях 110-500 кВ, содержащих несколько участков ВЛ длиной менее 100 км каждый, транспозиция проводов выполняется непосредственно на промежуточных подстанциях (на шинах, в пролете между концевой опорой и порталом подстанции или на концевой опоре). При этом транспозиция должна осуществляться так, чтобы суммарные длины участков ВЛ с различным чередованием фаз были примерно равны.

В электрических сетях до 35 кВ рекомендуется производить транспозицию фаз на подстанциях так, чтобы суммарные длины участков с различным чередованием фаз были примерно равны.

2.5.8. Обслуживание ВЛ должно предусматриваться с ремонтно-производственных баз (РПБ) и ремонтно-эксплуатационных пунктов (РЭП).

Размещение РПБ и РЭП, выбор их типа, оснащение средствами механизации работ и транспорта должны производиться на основании схем организации эксплуатации, утвержденных в установленном порядке, или действующих нормативов.

РПБ и РЭП должны оборудоваться средствами связи в соответствии со схемой организации эксплуатации, утвержденной в установленном порядке.

Кроме РПБ и РЭП для эксплуатации ВЛ в труднодоступной местности на трассе ВЛ должны быть предусмотрены упрощенные пункты обогрева, количество и расположение которых должны быть обоснованы в проекте.

2.5.9. При ремонтно-производственных базах предусматривается строительство производственно-жилой площади для оперативного и ремонтно-эксплуатационного персонала ВЛ. Объем строительства производственно-жилой площади определяется в соответствии со схемой организации эксплуатации энергосистемы, утвержденной в установленном порядке, или действующими нормативами.

Производственно-жилые помещения размещаются, как правило, на территории подстанций или РПБ и должны быть обеспечены местной телефонной или радиосвязью с возможностью выхода на ближайшую телефонную сеть, вызывной сигнализацией, а также средствами радиофикации.

2.5.10. Укомплектование сетевых предприятий и их структурных подразделений транспортными средствами и средствами механизации работ для эксплуатации и ремонта ВЛ производится в соответствии с перспективной схемой организации эксплуатации, утвержденной в установленном порядке, или действующими нормативами.

Автомашины и самоходные механизмы, предназначенные для эксплуатации и ремонта ВЛ, должны быть оборудованы средствами двусторонней радиосвязи с РПБ.

2.5.11. Численность персонала, объем производственно-жилых помещений РПБ и РЭП, а также количество транспортных средств и механизмов, необходимых для эксплуатации, определяются в соответствии с действующими нормативными документами.

2.5.12. К ВЛ 110 кВ и выше должен быть обеспечен в любое время года подъезд на возможно близкое расстояние, но не далее чем на 0,5 км от трассы ВЛ. Для проезда вдоль трассы указанных ВЛ и для подъезда к ним должна быть расчищена от насаждений, пней, камней и т. п. полоса земли шириной не менее 2,5 м. Исключения допускаются лишь на участках ВЛ:

проходящих по топким болотам и сильно пересеченной местности, где проезд невозможен. В этих случаях необходимо выполнять вдоль трассы ВЛ пешеходные тропки с мостиками шириной не менее 0,4 м или насыпные земляные дорожки шириной не менее 0,8 м;

проходящих по территориям, занятым под садовые и другие ценные культуры и снегозащитные насаждения вдоль железных и шоссейных дорог.

2.5.13. Опоры ВЛ рекомендуется устанавливать вне зоны размыва берегов с учетом возможных перемещений русел и затопляемости района, а также вне мест, где могут быть потоки дождевых и других вод, ледоходы (овраги, поймы рек и др.).

При невозможности установки опор ВЛ вне указанных опасных зон должны быть выполнены мероприятия по защите опор от повреждений (устройство специальных фундаментов, укрепление берегов, откосов, склонов, устройство водоотводных канав, ледорезов или иных сооружений и т. п.).

Установка опор в зоне предполагаемых грязекаменных селевых потоков запрещается.

Наибольший горизонт ледохода и уровня высоких (паводковых) вод принимается с обеспеченностью 2% (повторяемость 1 раз в 50 лет) для ВЛ 330 кВ и ниже 1% (повторяемость 1 раз в 100 лет) или по историческому наблюдаемому уровню при наличии соответствующих данных для ВЛ 500 кВ.

2.5.14. При прохождении ВЛ с деревянными опорами по лесам, сухим болотам и другим местам, где возможны низовые пожары, для защиты опор должна быть предусмотрена одна из следующих мер:

устройство вокруг каждой стойки опоры на расстоянии 2 м от нее канавы глубиной 0,4 и шириной 0,6 м;

уничтожение химическим или другим способом травы и кустарника и очистка от них площадки радиусом 2 м вокруг каждой опоры;

применение железобетонных приставок (пасынков); при этом расстояние от земли до нижнего торца стойки должно быть не менее 1 м.

Для районов многолетней мерзлоты в местах, где возможны низовые пожары, расстояние от деревянной опоры до канавы и размер зоны химической обработки растительности увеличиваются до 5 м.

Установка деревянных опор ВЛ 110 кВ и выше в местах, где возможны торфяные пожары, не рекомендуется.

2.5.15. На опорах ВЛ на высоте 2,5-3,0 м должны быть нанесены следующие постоянные знаки:

порядковый номер — на всех опорах;

номер ВЛ или ее условное обозначение — на концевых опорах, первых опорах ответвлений от линии, на опорах в месте пересечения линий одного напряжения, на опорах, ограничивающих пролет пересечения с железными дорогами и автомобильными дорогами I-V категорий, а также на всех опорах участков трассы с параллельно идущими линиями, если расстояние между их осями — менее 200 м. На двухцепных и многоцепных опорах ВЛ, кроме того, должна быть обозначена соответствующая цепь;

расцветка фаз — на ВЛ 35 кВ и выше на концевых опорах, опорах, смежных с транспозиционными, и на первых опорах ответвлений от ВЛ;

предупреждающие плакаты — на всех опорах ВЛ в населенной местности;

плакаты, на которых указаны расстояния от опоры ВЛ до кабельной линии связи, — на опорах, установленных на расстоянии менее половины высоты опоры до кабелей связи;

информационные знаки, на которых указаны ширина охранной зоны ВЛ и номер телефона владельца ВЛ. (смотри в приложении «Требования к информационным знакам и их установке»)

2.5.16. Металлические опоры и подножники, выступающие металлические части железобетонных опор и все металлические детали деревянных и железобетонных опор ВЛ должны быть защищены от коррозии путем оцинковки или окраски стойким покрытием. Очистка, грунтовка и окраска должны производиться только в заводских условиях. На трассе следует производить лишь повторную окраску поврежденных мест.

2.5.17. В соответствии с «Правилами маркировки и светоограждения высотных препятствий» на приаэродромных территориях и воздушных трассах в целях обеспечения безопасности полетов самолетов опоры ВЛ, которые по своему расположению или высоте представляют аэродромные или линейные препятствия для полетов самолетов, должны иметь сигнальное освещение (светоограждение) и дневную маркировку (окраску), выполненные в соответствии со следующими условиями:

1. Опоры ВЛ должны иметь световое ограждение на самой верхней части (точке) и ниже через каждые 45 м. Расстояния между промежуточными ярусами огней, как правило, должны быть одинаковыми.

2. В каждом ряду светоограждения опоры должно устанавливаться не менее двух огней, размещенных на двух внешних сторонах опоры и работающих одновременно или по одному при наличии надежного автоматического устройства для включения резервного огня при выходе из строя основного огня.

3. Заградительные огни должны быть установлены так, чтобы их можно было наблюдать со всех направлений и в пределах от зенита до 5° ниже горизонта.

4. Средства светового ограждения аэродромных препятствий по условиям электроснабжения относятся к электроприемникам I категории. В отдельных случаях допускается электроснабжение заградительных огней по одной линии электропередачи при полной надежности ее работы.

5. Включение и отключение светового ограждения препятствий в районе аэродрома должны производиться владельцами ВЛ и командно-диспетчерским пунктом аэродрома по заданному режиму работы.

Допускается применение надежных автоматических устройств для включения и отключения заградительных огней. На случай отказа в работе этих устройств следует предусматривать возможность включения заградительных огней вручную.

6. Для обеспечения удобного и безопасного обслуживания должны предусматриваться площадки у мест размещения сигнальных огней и оборудования, а также лестницы для доступа к этим площадкам. Для этих целей следует использовать площадки и лестницы, имеющиеся на опорах ВЛ.

7. Для целей дневной маркировки опоры со световым ограждением должны быть окрашены в два цвета — красный (оранжевый) и белый — полосами шириной до 6 м в зависимости от высоты опоры. Число полос должно быть не менее трех, причем первую и последнюю полосы окрашивают в красный (оранжевый) цвет.

8. Определение того, к какому роду препятствий относится конкретная опора ВЛ, расчет высоты маркировки и светового ограждения, определение других требований, предъявляемых к выполнению светоограждения и дневной маркировки, а также согласование требований с органами гражданской авиации осуществляются в соответствии с «Правилами маркировки и светоограждения высотных препятствий».

2.5.18. Для определения мест повреждений на ВЛ 110 кВ и выше должны быть предусмотрены специальные приборы, устанавливаемые на подстанциях. При прохождении этих ВЛ в районах, где может быть гололед с толщиной стенки 15 мм и более, рекомендуется предусматривать устройства, сигнализирующие о появлении гололеда (см. также 2.5.19).

2.5.19. Для ВЛ, проходящих в районах с толщиной стенки гололеда 20 мм и более, а также в местах с частыми образованиями гололеда или изморози в сочетании с сильными ветрами и в районах с частотой и интенсивной пляской проводов, рекомендуется предусматривать плавку гололеда на проводах. Плавка гололеда на тросах ВЛ должна предусматриваться в тех случаях, когда возможно опасное приближение освобождающихся от гололеда проводов к тросам, покрытым гололедом.

При обеспечении плавки гололеда без перерыва электроснабжения потребителей нормативная толщина стенки гололеда может быть снижена на 15 мм, при этом расчетная толщина стенки гололеда должна быть не менее 15 мм.

На ВЛ с плавкой гололеда должны быть предусмотрены устройства, сигнализирующие о появлении гололеда. При выборе установок сигнализатора гололеда следует учитывать необходимое время от поступления сигнала до начала плавки в соответствии с расчетными условиями, принятыми для ВЛ.

2.5.20. Трасса ВЛ должна выбираться по возможности кратчайшей. В районах с большими отложениями гололеда, сильными ветрами, лавинами, оползнями, камнепадами, болотами и т. п. необходимо при проектировании предусматривать по возможности обходы особо неблагоприятных мест, что должно быть обосновано сравнительными технико-экономическими расчетами.

Климатические условия

2.5.21. Определение расчетных климатических условий, интенсивности грозовой деятельности и пляски проводов для расчета и выбора конструкций ВЛ должно производиться на основании карт климатического районирования с уточнением по региональным картам и материалам многих наблюдений гидрометеорологических станций и метеопостов управлений гидрометеослужбы и энергосистем за скоростью ветра, интенсивностью и плотностью гололедно-изморозевых отложений и температурой воздуха, грозовой деятельностью и пляской проводов в зоне трассы сооружаемой ВЛ.

При обработке данных наблюдений должно быть учтено влияние микроклиматических особенностей на интенсивность гололедообразования и на скорость ветра в результате действия как природных условий (пересеченный рельеф местности, высота над уровнем моря, наличие больших озер и водохранилищ, степень залесенности и т. д.), так и существующих или проектируемых инженерных сооружений (плотины и водосбросы, пруды-охладители, полосы сплошной застройки и т. п.).

Для ВЛ, сооружаемых в малоизученных районах*, значения скоростного напора ветра и толщины стенки гололеда рекомендуется принимать на район выше.
____________
* К малоизученным районам относятся районы, где:
1) Отсутствуют метеостанции либо есть метеостанции, но их количество недостаточно или они нерепрезентативны.
2) Отсутствует опыт эксплуатации.

2.5.22. Максимальные нормативные скоростные напоры ветра и толщину гололедно-изморозевых отложений определяют, исходя из их повторяемости 1 раз в 15 лет для ВЛ 500 кВ, 1 раз в 10 лет для ВЛ 6-330 кВ и 1 раз в 5 лет для ВЛ 3 кВ и ниже.

2.5.23. Максимальные нормативные скоростные напоры для высоты до 15 м от земли принимаются по табл. 2.5.1 в соответствии с картой районирования территории СНГ по скоростным напорам ветра (рис. 2.5.1-2.5.4), но не ниже 40 даН/м для ВЛ 6-330 кВ и 55 даН/м для ВЛ 500 кВ.

Рис. 2.5.1. Карта районирования территории СНГ по скоростным напорам ветра. Лист 1

Рис. 2.5.2. Карта районирования территории СНГ по скоростным напорам ветра. Лист 2

Рис. 2.5.3. Карта районирования территории СНГ по скоростным напорам ветра. Лист 3

Рис. 2.5.4. Карта районирования территории СНГ по скоростным напорам ветра. Лист 4

2.5.24. Скоростной напор ветра на провода ВЛ определяется по высоте расположения приведенного центра тяжести всех проводов, скоростной напор на тросы — по высоте расположения центра тяжести тросов. При расположении центра тяжести на высоте до 15 м скоростной напор принимается по табл. 2.5.1.

При высоте более 15 м скоростной напор определяется путем умножения значения напора, указанного в табл. 2.5.1 для высоты до 15 м, на поправочный коэффициент по табл. 2.5.2, учитывающий возрастание скорости ветра по высоте.

Таблица 2.5.1. Максимальный нормативный скоростной напор ветра на высоте до 15 м от земли

Расчет нагрузок на опору от подвеса ВОК

Оптический кабель, как правило, является дополнительным элементом ВЛ. При подвесе ОКСН на действующих ВЛ всегда возникают дополнительные нагрузки, которые не были учтены при расстановке опор на этапе проектирования ВЛ, а также при выборе и расчете фундаментов или закреплений в грунте. Если в проектной документации не провести расчет допустимых нагрузок на опоры, то в процессе эксплуатации, это может привести к выходу из строя не только линии связи, но и к аварийной ситуации на линии электропередачи, перебоям с поставкой электроэнергии потребителям и длительному и дорогостоящему восстановительному ремонту.

В связи с этим при проектировании подвеса ВОК на ВЛ следует определять суммарные расчетные нагрузки на конструкции опор от всех фазных проводов, грозозащитного троса и ВОК с учетом ветровых нагрузок и гололедных отложений и сопоставлять их с допустимыми. В случае превышения нагрузок рекомендуется усиление опор, фундаментов или закреплений в грунте, замена опор или уменьшение пролетов путем подстановки новых опор.

Рис. 1. Упавшая опора ВЛЭП.

До середины 60-х годов в СССР расчет стальных и деревянных опор производился по методу допускаемых напряжений, а расчет железобетонных опор и оснований фундаментов опор из любого материала — по методу разрушающих нагрузок. В настоящее время расчет опор и их оснований производится по новому методу — методу предельных состояний.

Опоры, фундаменты или закрепления в грунте должны быть рассчитаны на сочетания расчетных нагрузок нормальных режимов по первой и второй группам предельных состояний, а также аварийных и монтажных режимов ВЛ по первой группе предельных состояний.

Расчет следует выполнить для каждого типа опоры, фундамента или закрепления в грунте.

При подвесе ОКСН или ОКГТ в межфазном пространстве, если нагрузки от них являются дополнительными, то в проекте должны быть представлены результаты расчетов опор, фундаментов или закреплений в грунте на нагрузки от ОК.

Предельные состояния, по которым производится расчет фундаментов или закреплений в грунте опор ВЛ, подразделяются на две следующие группы:

Первая группа включает предельные состояния, которые ведут к потере несущей способности элементов или к полной непригодности их в эксплуатации, т. е. к их разрушению любого характера. К этой группе относятся состояния при наибольших внешних нагрузках и при низшей температуре, т. е. при условиях, которые могут привести к наибольшим изгибающим или крутящим моментам на опоры, наибольшим сжимающим или растягивающим усилиям на опоры и фундаменты.

Вторая группа включает предельные состояния, при которых возникают недопустимые деформации, перемещения или отклонения элементов, нарушающие нормальную эксплуатацию, к этой группе относятся состояния при наибольших прогибах опор.

Метод расчета по предельным состояниям имеет целью не допускать, с определенной вероятностью, наступления предельных состояний первой и второй групп при эксплуатации, а также первой группы при строительстве ВЛ.

При разработке проектной документации оформленные результаты расчета нагрузок от ОК на опоры каждого типа должны содержать:

1) Титульный лист с указанием титула и наименования ВЛ; схемы с местом крепления ОК на опоре с размерами; информацию о ПО, в котором рассчитаны нагрузки; при расчете нагрузок без применения программных средств должны быть приведены ссылки на нормативные документы и справочную литературу, в соответствии с которой выполнен расчет; должны быть указаны номер и тип опоры; климатические условия расчета (ветровое давление, толщина стенки гололеда), региональные коэффициенты или коэффициенты перегрузки; схема расположения векторов вертикальной, поперечной и продольной составляющих, из которой однозначно понятно в какой системе координат («провод» или «опора») получены нагрузки; должны быть указаны длины пролетов, смежных с рассчитываемой опорой; типы фазных проводов, ГТ и/или ОКГТ, ОКСН, ОКНН и ОКФП, подвешенных до и после рассчитываемой опоры.

2) Первый лист отчета для промежуточной опоры должен содержать расчет на сочетание расчетных нагрузок нормальных и аварийных режимов по первой группе предельных состояний.

3) Первый лист отчета для анкерно-угловой опоры должен содержать расчет на сочетание расчетных нагрузок нормальных, аварийных и монтажных режимов по первой группе предельных состояний.

4) Второй лист отчета для промежуточной, а также анкерно-угловой опоры, должен содержать расчет на сочетание расчетных нагрузок нормальных режимов по второй группе предельных состояний.

Расчет дополнительных нагрузок на опору от подвеса ВОК

Нагрузки, соответствующие условиям эксплуатации конструкции или сооружения, называются нормативными нагрузками. В расчетах опор и их оснований принимают расчетные нагрузки, получаемые путем умножения нормативных нагрузок на коэффициенты перегрузки. Эти коэффициенты определены в зависимости от вероятности превышения нагрузок различных видов и от состояния линии, так называемого режима.

При расчете дополнительных нагрузок на опору от подвеса ВОК следует рассматривать следующие режимы работы:

Нормальный режим. Ветра нет, гололеда нет.
Режим максимального ветра под углом 45° к линии. Ветровой напор 100% под углом 45° к линии, гололеда нет.
Режим максимального ветра перпендикулярного линии. Ветровой напор 100% перпендикулярно линии, гололеда нет.
Режим гололеда с ветром. Ветровой напор 25% перпендикулярно линии, максимальный гололед.
Аварийный режим. Одностороннее тяжение (обрыв оптического кабеля), ветер и гололед отсутствуют.
Монтажный режим. Для промежуточной опоры: ветер и гололед отсутствуют, учитываются вес монтажной оснастки и монтажника. Для анкерной опоры: одностороннее тяжение, ветер и гололед отсутствуют, учитываются вес монтажной оснастки и монтажника.

На опору от подвеса на нее ВОК будут действовать 3 типа сил:

G — вертикальная сила, обусловленная силой тяжести ВОК, гололеда и монтажника;
P — горизонтальная поперечная сила, обусловленная воздействием ветра на ВОК;
T — горизонтальная продольная сила, тяжение ВОК в нижней точке кривой провеса.

Итоговое тяжение кабеля H — это суперпозиция этих сил.

Рис. 2. Дополнительные силы, прикладываемые к промежуточной опоре со стороны оптического кабеля

Рис. 3. Дополнительные силы, прикладываемые к анкерной опоре со стороны оптического кабеля

Алгоритм расчета сводится к следующему: находятся нормативные нагрузки, действующие на опору в рассматриваемом режиме, затем эти нагрузки умножаются на коэффициенты и получаются значения расчетных нагрузок. Расчетные нагрузки от ВОК в сумме с расчетными нагрузками от троса и проводов сравниваются с допустимыми нагрузками для конкретной опоры.

Нормативные нагрузки на опору

Нормативная горизонтальная продольная нагрузка T ищется как проекция тяжения H на горизонтальную продольную ось.

Расчет вертикальной нагрузки на опору в рассматриваемом режиме, обусловленную силой тяжести ВОК и гололеда G, выполняется не через проекцию тяжения на вертикальную ось, а напрямую, используя расчет приведенный в ПУЭ. Следует помнить, что весовая нагрузка в пролете распределяется на обе опоры поровну если точки подвеса расположены на одной высоте. В общем случае весовая нагрузка от ВОК действует на опору от точки закрепления на опоре и до самой нижней точки кривой провеса кабеля.

Нормативную горизонтальную поперечную нагрузку, обусловленную воздействием ветра на ВОК P, можно найти не через проекцию тяжения на горизонтальную поперечную ось, а также напрямую. Следует помнить, что ветровая нагрузка в пролете распределяется на обе опоры поровну.

Рис. 4. Суммарный вектор нагрузки H, направленный вдоль кабеля

Расчетные нагрузки на опору

Расчетные нагрузки рассчитываются путем умножения нормативных нагрузок на следующие коэффициенты.

Горизонтальная поперечная нагрузка P умножается на:

γ_nw — коэффициент надежности по ответственности, принимаемый равным: 1,0 — для ВЛ до 220 кВ; 1,1 — для ВЛ 330–750 кВ и ВЛ, сооружаемых на двухцепных и многоцепных опорах независимо от напряжения, а также для отдельных особо ответственных одноцепных ВЛ до 220 кВ при наличии обоснования;
γ_fP — коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,3 при расчете по первой группе предельных состояний и 1,1 при расчете по второй группе предельных состояний;
γ_р — региональный коэффициент, принимаемый от 1 до 1,3. Значение коэффициента принимается на основании опыта эксплуатации и указывается в задании на проектирование. В большинстве случаев равен единице.

Вертикальная нагрузка G умножается на:

γ_nw — коэффициент надежности по ответственности, принимаемый равным: 1,0 — для ВЛ до 220 кВ; 1,3 — для ВЛ 330–750 кВ и ВЛ, сооружаемых на двухцепных и многоцепных опорах независимо от напряжения, а также для отдельных особо ответственных одноцепных ВЛ до 220 кВ при наличии обоснования;
γ_fG — коэффициент надежности по гололедной нагрузке равный 1,6 для районов по гололеду III и выше;
γ_d — коэффициент условий работы, равный 1 при расчете по первой группе предельных состояний и 0,5 при расчете по второй группе предельных состояний;
γ_р — региональный коэффициент, принимаемый равным от 1 до 1,5. Значение коэффициента принимается на основании опыта эксплуатации и указывается в задании на проектирование. В большинстве случаев равен единице.

Горизонтальная продольная нагрузка T умножается на:

γ_fT — коэффициент надежности по нагрузке от тяжения, равный 1,3 при расчете по первой группе предельных состояний и равный 1 при расчёте по второй группе предельных состояний.

Момент силы на основание опоры

В расчете момента, действующего на основание опоры, принимаются только горизонтальная поперечная и продольная силы (P и T). Находится их суперпозиция и умножается на высоту подвеса ВОК.

Рис. 5. Момент силы M на основание опоры.

Дополнительные нагрузки на опору от ОКГТ

Такие нагрузки возникают и требуют расчета в том случае, если ОКГТ больше и тяжелее грозотроса по типовому проекту. В большинстве случаев ОКГТ легче троса, так как ОКГТ производится из стальных проволок, плакированных алюминием и проволок из алюминиевого сплава.

Рис. 6. Схематичное изображение сечения ОКГТ.

Рис. 7. Схематичное изображение сечения ГТК.

Дополнительные нагрузки на опору от ОКФП

Считаются только в случае, если величины диаметра и веса ОКФП больше, чем у провода на 10% и выше.

Рис. 8. Схематичное изображение сечения ОКФП.

Рис. 9. Схематичное изображение сечения фазного провода.

Дополнительные нагрузки на опору от ОКНН

Нагрузка на провод/трос от ОКНН с учетом увеличения воздействия гололеда и ветра;
Временное воздействие монтажного оборудования (навивочной машины).

Рис. 10. Для расчета ОКНН используется эквивалентный диаметр ГТК.

Рис. 11. Применение навивочной машины.

Примером расчета нагрузок на опору может служить результат работы в конфигураторе «ВОЛС на ВЛ с ОКСН». Смотрите по ссылке ниже подробный пример расчета с указанием источников нормативной и методологической информации:
https://vols.expert/mountings-calc_files/suspension_tower_loads_20-11-2017_10-14-17.pdf

Конфигуратор предназначен для автоматизации различных этапов проектирования подвесных ВОЛС:

выбора и подсчета необходимых комплектующих (кабель, арматура, муфты),
осмечивания проекта по материалам,
предоставления готовых чертежей по типовым узлам и решениям,
проверки соответствия проектных решений актуальным нормативным документам и методикам,
проверки совместимости различных материалов и узлов между собой.

Конфигуратор позволяет выполнить следующие автоматизированные расчеты:

выбор марки кабеля,
расчет оптимальных строительных длин,
подбор виброгасителей и составление схемы виброгашения,
расчет тяжений и стрел провеса,
расчет нагрузок на опоры от подвеса ВОК,
расчет на сближение с фазными проводами при различных климатических воздействиях и при возникновении пляски,
расчет наведенного электрического потенциала вблизи опоры и определение допустимых точек подвеса ОКСН (выдача результата из проведенных ранее расчетов для типовых опор).

Если вы являетесь инженером-проектировщиком или руководителем проектного отдела строительной организации, занимающейся строительством магистральных ВОЛС и хотели бы повысить свою квалификацию или квалификацию специалистов вашего отдела, рекомендуем вам обучение на курсе «Проектирование ВОЛС». Актуальное расписание ближайших занятий, программу курса и всю информацию по вопросам подачи заявок на обучение вы сможете найти в разделе «Обучение».

Габариты ВЛ: длина пролета, расстояния до объектов, стрела провеса, проведение замеров

Основным документом, в котором прописываются требования к габаритам, является «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ). В этой нормативной документации предоставляется отдельная глава, которая посвящается рассматриваемому вопросу. Разберем основные моменты по заданному направлению.

Определения

Габариты ВЛ – это предельно допустимые расстояния от проводов до поверхности земли и различных объектов, сооружений и устройств. Соблюдение этих требований обеспечивает правильное и безопасное использование электроустановки для передачи и распределения электроэнергии. В понятие включается:

Высота подвеса – расстояние от места крепления проводов на изоляторе до земли. Габаритом над землей называется величина от низшей точки пролета до земли.
Стрела провеса – это разница от подвеса ЛЭП и проводов в наименьшей точке (посередине пролета) до земли. Величина зависит от температуры воздуха, пролета, марки опор.
Существует понятие габарит при пересечении и сближении. Это величины, которые регламентируют длину по вертикали до поверхности дорог, рек, пересекаемых ВЛ, а также наименьшие величины до объектов и строений.

Длина промежуточного пролета – это величина между смежными опорами. Для ВЛ 0,4 кВ этот показатель составляет 30-50 метров в зависимости от сечения, климата, типов опор.

Читайте также: Как правильно подключить тепловое реле к электродвигателю

Допустимые величины по ПУЭ

ПУЭ

Габариты ВЛ зависят от нескольких факторов, в том числе от напряжения линии, от проходимости в городе или на пересеченной местности, по используемым материала. Рассмотрим различные примеры далее:

Для ВЛ 0,4 кВ согласно ПУЭ следующие – до земли не менее 6 метров. Ответвление ввода через дорогу обязано сопровождаться высотой не менее 3,5 м. От проводов на фронтоне до земли величина составляет не меньше 2,75 метра. При пересечении с железной дорогой, трамвайной или троллейбусной линией не менее 7,5 м, до других проводов не менее 1,5 м. Стрела провеса для линии до 1000 В при пролете 35-45 метров последняя не превышает 1,2 метра.
Габариты ВЛ 10 кВ регламентируются ПУЭ. Минимальное расстояние до земли составляет не менее 7 м. При пересечении с железной дорогой, трамвайной или троллейбусной линией не менее 9,5 м, до провода не менее 3 метров. Стрела провеса ВЛ 10 киловольт не превышает 1,5 м.

Строительство ВЛ любого напряжения над зданиями не допускается. При совместной подвеске разного напряжения между фазами соблюдается расстояние не менее 1,2 метра.

Расчет габаритов основывается на «Правилах устройства электроснабжения». Этот нормативный документ лег в основу типовых проектов по каждому типу опор ВЛ 0,4-10 кВ. Расчет осуществляется с учетом климатических особенностей. В ПУЭ представлена формула, определяющая стрелу провеса провода для ВЛ от 35 киловольт и выше.

Допустимые расстояния от проводов ВЛ 6-10 кВ до различных объектов

Допустимые расстояния от проводов ВЛ 6-10 кВ до различных объектов (ПУЭ Седьмое издание. Раздел 2.Глава 2.5.)

1. Наименьшие расстояния от проводов ВЛ до поверхности земли, сооружений, дорог и поверхности воды (по вертикали)

нормальный режим до поверхности земли;
обрыв провода в смежном пролете до поверхности земли; —до производственных зданий или сооружений

ВЛ на деревянных опорах при наличии грозозащитных устройств, а также ВЛ на металлических и железобетонных опорах;
ВЛ на деревянных опорах при отсутствии грозозащитных устройств;
при обрыве проводов ВЛ в смежных пролетах

до гребня и бровки откоса;

—до наклонной поверхности откосов;

до поверхности воды, переливающейся через плотину

нормальный режим;
обрыв провода в смежном пролете

нормальный режим;
обрыв провода в смежном пролете

до провода контактной сети или несущих проводов;
при обрыве провода в смежном пролете до проводов или несущих тросов трамвайных линий

2. Наименьшие расстояния приближения ВЛ к различным объектам и сооружениям по горизонтал

между проводами ВЛ и кронами деревьев;
то же, ВЛЗ по территории фруктовых деревьев высотой более 4 м;
от крайних проводов ВЛ при наибольшем их отклонении до границ приусадебных земельных участков индивидуальных домов и коллективных садовых участков

от основания опоры ВЛ до габарита приближения строений на неэлектрифицированных железных дорогах или от оси опор контактной сети электрифицированных железных дорог, или подлежащих электрификации;
то же, на участках стесненной трассы

от основания опоры до бровки земляного полотна дороги при пересечении ВЛ с дорогами всех категорий за исключением Ш-С и V
то же на участках стесненной трассы от любой части опоры до подошвы насыпи дороги или до наружной бровки кювета при пересечении ВЛ с дорогами I А, 1Б и II;

—то же при пересечении В Л с дорогами категорий 111,1 V, I-C ПС;

от основания опоры до бровки земляного полотна при параллельном следовании ВЛ с дорогами всех категорий;
при параллельном следовании от крайнего провода при неотклоненном положении до бровки земляного полотна; —то же, в стесненных условиях

*Если высота надземного сооружения превышает высоту опоры ВЛ расстояние между этим сооружением и ВЛ следует принимать не менее высоты этого сооружения.

Проведение замеров габаритов

Наиболее точный, безопасный и эффективный способ определения расстояния основан на использовании оптических приборов. Этот вариант позволяет получить информацию без отключения ВЛ электропередач. Для реализации поставленной задачи подходит теодолит, высотомер или другие изделия схожего назначения. Процесс поэтапный, на первой стадии оценивается высота подвеса линии. На второй делается замер до низшей точки провисания провода, а также в местах пересечения с дорогами или объектами.

Стрела провеса провода ВЛ определяется математически. Величина меняется в зависимости от температуры наружного воздуха. Если ЛЭП не введена в эксплуатацию оценка производится с применением штанги или каната с метками. Помните, что неправильно выбранные величины становятся причиной появления несчастных случаев, «схлестов» и обрывов.

Кабельная линия электропередачи

Кабельная линия электропередачи (КЛ) состоит из одного или нескольких кабелей и кабельной арматуры для соединения кабелей и для присоединения кабелей к электрическим аппаратам или шинам распределительных устройств.

В отличие от ВЛ кабели прокладываются не только на открытом воздухе, но и внутри помещений (рис. 8), в земле и воде. Поэтому КЛ подвержены воздействию влаги, химической агрессивности воды и почвы, механическим повреждениям при проведении земляных работ и смещении грунта во время ливневых дождей и паводков. Конструкция кабеля и сооружений для прокладки кабеля должна предусматривать защиту от указанных воздействий.

Читайте также: Ремонт электрического теплого пола: почему плохо греет или перестал работать

Рис. 8. Прокладка силовых кабелей в помещении и на улице

По значению номинального напряжения кабели делятся на три группы: кабели низкого напряжения (до 1 кВ), кабели среднего напряжения (6…35 кВ), кабели высокого напряжения (110 кВ и выше). По роду тока различают кабели переменного и постоянного тока.

Силовые кабели выполняются одножильными, двухжильными, трехжильными, четырехжильными и пятижильными. Одножильными выполняются кабели высокого напряжения; двухжильными – кабели постоянного тока; трехжильными – кабели среднего напряжения.

Кабели низкого напряжения выполняются с количеством жил до пяти. Такие кабели могут иметь одну, две или три фазных жилы, а также нулевую рабочую жилу N и нулевую защитную жилу РЕ или совмещенную нулевую рабочую и защитную жилу PEN.

По материалу токопроводящих жил различают кабели с алюминиевыми и медными жилами. В силу дефицитности меди наибольшее распространение получили кабели с алюминиевыми жилами. В качестве изоляционного материала используется кабельная бумага, пропитанная маслоканифольным составом, пластмасса и резина. Различают кабели с нормальной пропиткой, обедненной пропиткой и пропиткой нестекающим составом. Кабели с обедненной или нестекающей пропиткой прокладывают по трассе с большим перепадом высот или по вертикальным участкам трассы.

Кабели высокого напряжения выполняются маслонаполненными или газонаполненными. В этих кабелях бумажная изоляция заполняется маслом или газом под давлением.

Защита изоляции от высыхания и попадания воздуха и влаги обеспечивается наложением на изоляцию герметичной оболочки. Защита кабеля от возможных механических повреждений обеспечивается броней. Для защиты от агрессивности внешней среды служит наружный защитный покров.

При изучении кабельных линий целесообразно отметить сверхпроводящие кабели для линий электропередачи в основу конструкции которых положено явление сверхпроводимости. В упрощенном виде явление сверхпроводимости в металлах можно представить следующим образом. Между электронами как между одноименно заряженными частицами действуют кулоновские силы отталкивания. Однако при сверхнизких температурах для сверхпроводящих материалов (а это 27 чистых металлов и большое количество специальных сплавов и соединений) характер взаимодействия электронов между собой и с атомной решеткой существенно видоизменяется. В результате становится возможным притягивание электронов и образование так называемых электронных (куперовских) пар. Возникновение этих пар, их увеличение, образование «конденсата» электронных пар и объясняет появление сверхпроводимости. С повышением температуры часть электронов термически возбуждается и переходит в одиночное состояние. При некоторой так называемой критической температуре все электроны становятся нормальными и состояние сверхпроводимости исчезает. То же происходит и при повышении напряженности магнитного поля. Критические температуры сверхпроводящих сплавов и соединений, используемых в технике, составляют 10 — 18 К, т.е. от –263 до –255°С.

Первые проекты, экспериментальные модели и опытные образцы таких кабелей в гибких гофрированных криостатирующих оболочках были реализованы лишь в 70—80-е годы XX века. В качестве сверхпроводника использовались ленты на основе интерметаллического соединения ниобия с оловом, охлаждаемые жидким гелием.

В 1986 г. было открыто явление высокотемпературной сверхпроводимости, и уже в начале 1987 г. были получены проводники такого рода, представляющие собой керамические материалы, критическая температура которых была повышена до 90 К. Примерный состав первого высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7–d (d 2 , из них сечением до 16 мм 2 – однопроволочные, свыше – многопроволочные.

Провод – одна неизолированная или одна и более изолированных жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплетка волокнистыми материалами или проволокой.

Шнур – две или более изолированных, или особо гибких жил сечением до 1,5 мм 2 , скрученных или уложенных параллельно, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации могут быть наложены неметаллическая оболочка и защитные покрытия.

Классификация опор [ править | править код ]

По назначению [ править | править код ]

Промежуточные опоры
устанавливаются на прямых участках трассы ВЛ, предназначены только для поддержания проводов и тросов и не рассчитаны на нагрузки от тяжения проводов вдоль линии. Обычно составляют 80—90 % всех опор ВЛ.
Угловые опоры
устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ, при нормальных условиях воспринимают равнодействующую сил натяжения проводов и тросов смежных пролётов, направленную по биссектрисе угла, дополняющего угол поворота линии на 180°. При небольших углах поворота (до 15—30°), где нагрузки невелики, используют угловые промежуточные опоры. Если углы поворота больше, то применяют угловые анкерные опоры, имеющие более жёсткую конструкцию и анкерное крепление проводов.
Анкерные опоры
устанавливаются на прямых участках трассы для перехода через инженерные сооружения или естественные преграды, воспринимают продольную нагрузку от тяжения проводов и тросов. Их конструкция отличается жесткостью и прочностью.
Концевые опоры
— разновидность анкерных и устанавливаются в конце или начале линии. При нормальных условиях работы ВЛ они воспринимают нагрузку от одностороннего натяжения проводов и тросов.
Специальные опоры
: транспозиционные — для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвлительные — для устройства ответвлений от магистральной линии; перекрёстные — при пересечении ВЛ двух направлений; противоветровые — для усиления механической прочности ВЛ; переходные — при переходах ВЛ через инженерные сооружения или естественные преграды.
Стилизованные опоры линии электропередачи
– опоры-скульптуры, которые кроме основной функции удержания проводов, выполняют эстетическую.

По способу закрепления в грунте [ править | править код ]

Опоры, устанавливаемые непосредственно в грунт
Опоры, устанавливаемые на фундаменты

классические (с широкой базой более 4 м 2 ), как правило, рамные (каркасные) с заливкой бетоном или пригрузом, засыпанным песчано-гравийной смесью
узкобазовые (менее 4 м 2 ) (например: с креплением на стальную трубу, стальную винтовую или железобетонную сваю)

По конструкции [ править | править код ]

Свободностоя́щие опоры

одностоечные
многостоечные

По количеству цепей [ править | править код ]

По напряжению [ править | править код ]

Опоры подразделяются на опоры для линий 0.4, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ. Отличаются эти группы опор размерами и весом. Чем больше напряжение, тем выше опора, длиннее её траверсы и больше её вес. Увеличение размеров опоры вызвано необходимостью получения нужных расстояний от провода до тела опоры и до земли, соответствующих ПУЭ для различных напряжений линий.

По материалу изготовления [ править | править код ]

Железобетонные — выполняют из бетона, армированного металлом. Для линий 35—110 кВ и выше обычно применяют опоры из центрифугированного бетона. Достоинством железобетонных опор является их стойкость в отношении коррозии и воздействия химических реагентов, находящихся в воздухе. Основной недостаток значительный вес, относительно высокий процент возникновения дефектов при транспортировке (сколы, трещины) и выкрашивание бетона в приповерхностном слое грунта за счет воздействия влаги и циклического изменения температуры (замерзание-оттаивание).
Металлические — выполняют из стали специальных марок. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Как правило, для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают (в том числе методом газотермического напыления) или периодически окрашивают специальными красками.

Металлические решётчатые опоры
Металлические многогранные опоры

закрытого профиля (шести-, восьми- и т. д. гранники)
открытого профиля (треугольного и квадратного сечения)

Опыт проектирования механической части ВЛ

Читайте также: Схема подключения видеодомофона с модулем сопряжения. Советы по закладке проводов.

Имеются в проекте ВЛ: планы местности, профиль ВЛ, климатические условия по данным метеостанций и ПУЭ, выбранные провод, трос согласно ПУЭ и расчётам, типовые проекты опор, согласованные с заказчиком.

. Допускаемые напряжения на линейку применяемых проводов могут быть указаны в типовых проектах опор. Если нет, — найти допускаемое тяжение на опоры выбранных типовых проектов опор, определить допускаемые напряжения по этому тяжению на провод. Сравнить определённые допускаемые напряжения по тяжениям на опоры с допускаемым максимальным напряжением и при среднегодовой температуре на провод согласно ПУЭ, ГОСТ, ТУ или данным завода — изготовителя. По наименьшему значению выбираем расчётное допускаемое максимальное напряжение в проводе и при среднегодовой температуре для нашего проекта.

Из расчётов на потери напряжения в сети 10 кВ выбраны самонесущие изолирование провода СИП3(50) сечением несущей части 50 мм2. Опоры допускают тяжение на фазу не более 640 даН. Поэтому проектировщик принимает в проекте максимальное допускаемое напряжение 640/50 = 12.8 даН/мм2 сечения провода. Это же напряжение проектировщик принимает для режима среднеэксплуатационной температуры. Выполняются (по любой, в том числе нашей программе) расчёты монтажных тяжений и стрел провеса и выдаются проектом таблицы для монтажников.

Монтажники, умудренные опытом, без всяких расчётов, отметили, что монтажные стрелы значительно занижены (провода будут перетянуты) и были правы.

По ПУЭ эти провода допускают максимальное напряжение 11.4 даН/мм2 при наибольшей нагрузке и низшей температуре; 8.5 даН/мм2 — при среднегодовой температуре.

Налицо две ошибки:

1. Завышение максимального допускаемого напряжения с 11.4 до 12.8 даН/мм2 при наибольшей нагрузке и низшей температуре.

2. Завышение максимального допускаемого напряжения с 8.5 до 12.8 даН/мм2 при среднегодовой температуре.

Одинаковое значение допускаемых напряжений на провод, трос, самонесущий кабель для всех режимов вполне может быть, но не для данных условий и всегда не более чем при среднегодовой температуре по ПУЭ, ГОСТ, ТУ.

Возникает вывод, что механический расчёт провода не выполнялся, габаритный пролёт не контролировался. Неизвестно, обеспечены ли габариты при подходах под линиями более высокого напряжения.

Явное нарушение требований ПУЭ, но такой проект был выполнен и принят заказчиком.

Выполнить расчёт провода по программе LineMech, задавая расчётное допускаемое максимальное напряжение и при среднегодовой температуре, определённые в предыдущем пункте. Минимальный пролёт, шаг расчёта и максимальный рассчитываемый пролёт принимаем приближённо, исходя из предварительной прикидки возможных пролётов на ВЛ. Если в справочнике программы нет данных по данному проводу, одновременно вносим их согласно приведённым на этой странице рекомендациям. Выставляя данные климатических условий руководствуемся ПУЭ и «Помощи» к программе.

Отступление.

Во всех программах основа расчёта по методу допускаемых напряжений — определение параметров монтажа провода таких, чтобы затем, при эксплуатации, напряжения в проводе при чётко оговоренных ПУЭ 3-х режимах: наибольших внешних нагрузок, низшей температуры, при среднегодовой температуре не были никогда превышены. Режим наибольшей внешней нагрузки возникает либо при максимальном ветре, либо при гололёде с ветром. Это определяющие режимы, рассчитываемые программой LineMech. Остальные режимы нужны либо для принятия решений, либо для проведения других расчётов.

Основываясь высотой подвески проводов на массовых опорах, с учётом или без учёта подвесных гирлянд изоляторов, определяем величину габаритного пролёта. Габаритный пролёт — пролёт, длина которого определяется нормированным вертикальным расстоянием от проводов до земли при установке опор на идеально ровной поверхности (ПУЭ). Для уточнения габаритного пролёта удобно произвести расчёт по программе LineMech с шагом 1 метр в необходимом диапазоне пролётов. Габаритный пролёт в зависимости от климатических условий и характеристик провода может быть определён либо в режиме 2 (гололёд, температура при гололёде, без ветра) либо в режиме 7 (высшая температура, без ветра) для максимальной стрелы провеса.Основываясь на величине габаритного пролёта выполняется плановая расстановка опор ВЛ 0.4 кВ, иногда опор ВЛ 10 кВ, либо строится шаблон для расстановки опор по профилю трассы. При построении шаблона задаётся некоторый запас по габариту, см. учебную литературу. Выполняется первоначальная расстановка опор, при которой может быть выполнен и некоторый запас габарита при пересечениях с инженерными сооружениями и естественными препятствиями с подстановкой, если нужно повышенных и пониженных опор.

Отступление.

Невнимательное определение максимальной стрелы провеса (2 или 7 режим), и, соответственно, неправильное решение по габаритному пролёту, приведёт к возможной переделке проекта. В представленных программах контроль максимальной стрелы провеса предусмотрен только в программе LineCross. Были обращения из проектных организаций: «Почему ваша программа меняет рабочую температуру на пересечении с +40 на -5» (и наоборот). Это значит, что проектировщики невнимательно рассмотрели результаты механического расчёта провода и приняли неправильное заключение по габаритному пролёту, и выяснилось это уже после расстановки опор при расчёте габаритов пересечений. Печально.

Шаблоны для расстановки опор по профилю теперь могут быть получены в программе LineMechCad — развитии программы LineMech, при наличии установленного на компьютере AutoCad (не ниже 2007).

Читайте также: Счетчик СО-505 – обзор, технические характеристики

На расстановке опор по профилю, представленной клиентом, проектировщик решил показать кривые провисания проводов шаблона и при температурах обеспечения габаритов на пересечениях, полученные программой LineMechCad. Такое решение при оформлении профилей более наглядно, чем без кривых провисания провода.

. После первоначальной расстановки опор появляется возможность выполнить расчёт приведённых пролётов на анкерных участках и уточнить кривые шаблонов для разных анкерных участков. Основываясь величиной приведённого пролёта и расчётом по программе LineMech строятся новые шаблоны и с их помощью выполняется контроль расстановки опор по профилю. Контроль расстановки опор требуется не всегда, зависит от соотношения пролётов с критическим (см. учебную литературу).

Относитесь к каждому анкерному участку как к отдельной линии. Если есть возможность снизить рабочее допускаемое напряжение в проводе на анкерном участке, то его лучше снизить, произведя необходимые расчёты со сниженными параметрами напряжений по сравнению с нормативными. При неблагоприятных климатических условиях снизится общая аварийность на всей трассе. При наличии доступных в любое время программных средств было бы неприемлемым не просчитать отдельно каждый анкерный участок, особенно при значительной разнице в величине приведённого пролёта.

Отступление.

В примере расстановки опор по профилю, показанном в предыдущем пункте, после предварительной расстановки опор во всех пролётах оказался запас по габариту. Проектировщик принял решение снизить на несколько процентов допускаемое напряжение в проводе, чем обеспечил проектом большую надёжность линии в целом.

В модификации программы LineMech LineMechCad предусмотрено, кроме шаблонов, построение кривых провисания проводов, тросов при разных температурах. С их помощью можно проверить габариты при разных температурах.

Для пролётов пересечений с инженерными сооружениями и естественными препятствиями выполняем расчёты по программе LineCross, используя те же исходные данные по климату и напряжениям. Требуемые габариты при рабочих температурах подставляем согласно ПУЭ. Возможна некоторая подвижка или замена опор на повышенные и пониженные. Результаты расчётов прикладываем к проекту.

В модификации программы LineCross LineCrossCad, для облегчения создания чертежа пересечения (Детали) строится в AutoCAD (не ниже 2007) эскиз пересечения в заданном масштабе.

С помощью программы LineMechCad можно построить кривую провисания провода при низшей температуре и определить, требуется-ли расчёт на подвеску компенсирующего груза при задирании гирлянд изоляторов или замена промежуточной опоры на анкерную.

Если все габариты обеспечены, нагрузки на опоры получены минимально возможные, в проекте можно записать:

«С целью снижения нагрузок на опоры, при соблюдении допускаемых габаритов пересечений и стрел провеса, проектом принято допускаемое напряжение в проводе (указываем марку) на участках:

1-2, 5-6 — максимальное — … даН/мм2; при среднегодовой температуре — … даН/мм2;

2-3 — максимальное — … даН/мм2; при среднегодовой температуре — … даН/мм2;

3-4 — максимальное — … даН/мм2; при среднегодовой температуре — … даН/мм2;

4-5 — максимальное — … даН/мм2; при среднегодовой температуре — … даН/мм2»

Определение напряжения в тросе.

Первая, основная задача

— обеспечить требуемое расстояние между проводом и тросом по вертикали в середине пролёта. Это расстояние зависит от длины габаритного пролёта ВЛ и приведено в таблице 2.5.16. ПУЭ. Расстояние между проводом и тросом определяется по условиям грозозащиты при температуре +15 градусов С.

Вторая задача

— снижение нагрузки на опоры и их тросостойки.

Имея расчёт для провода на участке, зная его стрелу провеса в режиме 5 программы LineMech, выясняем, какую стрелу провеса мы можем допустить для троса. Ясно, что чтобы обеспечить расстояние между проводом и тросом согласно таблице 2.5.16. ПУЭ, нужно стрелу провеса троса иметь меньше, чем в проводе. Заранее определяем эту стрелу провеса троса.

Выполняем расчёт троса по программе LineMech, снижая допускаемые напряжения, начиная от нормативных, получаем подбором, что требуемая стрела провеса троса (режим 5 расчёта по программе LineMech) обеспечивается при определённых рабочих допускаемых напряжениях, максимальном и при среднегодовой температуре. Решение получено. На другом участке ВЛ может быть получено иное значение.

В проекте записываем:

«При обеспечении необходимого расстояния между проводом и тросом в пролёте согласно 2.5.16. ПУЭ, с одновременным снижением нагрузок на опоры, проектом принято допускаемое максимальное напряжение в тросе (указываем марку) — … даН/мм2, при среднеэксплуатационных условиях — … даН/мм2.» Если на других участках трассы принято иное значение, то приводим данные и по ним.

Для исключения перекрытий между проводом и тросом, рекомендуется проверить расстояние между проводом и тросом при гололёде, в варианте, когда есть гололёд на тросе и нет на проводе.

Проверка отклонения подвесных гирлянд изоляторов под воздействием ветра при максимальных его значениях и тяжения при низших температурах. Возможна замена промежуточной опоры на анкерную, передвижка опор, пересчёт приведённых пролётов, проверка габаритов. Расчёт балластов. Используется программа LineLoad.

Отступление

. По просьбе проектировщиков — строителей, по условиям закрепления опор в грунте, для снижения нагрузок на опоры, на отдельных участках может потребоваться некоторое снижение рабочих допускаемых напряжений в проводе и тросе. В этом случае, для принятия решения, выполняется весь комплекс расчётов снова. Может быть использован частично некоторый запас по габариту, заложенный ранее.

Читайте также: Выбор медной проволоки под предохранитель (калькулятор)

Основанием для монтажа служат расчёты по программе LineMount.

Расчёт производится для участков трассы с принятыми климатическими условиями и допускаемыми рабочими максимальными тяжениями (напряжениями), обоснованными в предыдущих расчётах.

При монтаже нужно обеспечить некоторую перетяжку.

Расчёты (по умолчанию) производятся без учёта последующей вытяжки проводов, тросов и самонесущих кабелей (в процессе эксплуатации). Поэтому, при проектировании выдавать для специалистов по монтажу рекомендацию об уменьшении стрел провеса при монтаже на 3-5-7-10%. С учётом последующей вытяжки монтажные тяжения и стрелы провеса подсчитываются по процентам вытяжки, указанным для проводов, тросов в литературе, для кабелей, – в Правилах по подвеске и монтажу самонесущих ВОК.

Для того, чтобы не было неясностей, под таблицей монтажных тяжений и стрел провеса лучше выполнить запись:

«Таблицы монтажных тяжений и стрел провеса провода и троса составлены без учёта последующей вытяжки. При монтаже провода и троса стрелы провеса уменьшить на 5-10%»,или «Таблицы монтажных тяжений и стрел провеса составлены с учётом последующей вытяжки при соблюдении длительности монтажа до закрепления в зажимах».

Рекомендуем прикладывать к проекту оба расчёта, без учёта (установившийся режим тяжения) и с учётом вытяжки, для чёткого отслеживания монтажной организацией процесса вытяжки при монтаже.

Результаты механического расчёта проводов и тросов в окончательном варианте являются обосновывающим материалом, в проекте не прикладываются, если нет другого решения заказчика, и хранятся в архиве в проектной организации. В проекте сообщаются только решения по этим расчётам (см. выше).

Результаты расчёта габаритов пересечений также могут не прикладываться к проекту, кроме заключительной таблицы, располагаемой на чертежах пересечений, тогда обоснования расчётов пересечений должны храниться в архиве проекта в проектной организации. В последнее время часто на чертежах приводится вся выходная форма расчёта.

Результаты расчёта монтажных тяжений и стрел провеса являются заданием на монтаж проводов и тросов и являются частью проектно-сметной документации.

По данным журнала расстановки опор и результатам расчёта по программе появилась возможность сформировать новую выходную форму в AutoCAD (программа LineMountCad), перспективную для применения в проектах ВЛ — поопорную схему ВЛ.

Полученная выходная форма гармонично может быть применена в проектах ВЛ, например, при замене проводов, грозозащитного троса, при замене гасителей вибрации согласно новым требованиям, в особенности в случаях потери профиля трассы.

Эта форма может заменить привычные таблицы монтажных тяжений и стрел провеса своей наглядностью и простотой создания. Выполнив замеры стрел провеса на существующих линиях, можно с лёгкостью обосновать возможности реконструкции ВЛ.

Программа LineMount (LineMountCad) с модулем damp обеспечивает расчёт гасителей вибрации.

Требования к характеристикам проводов, тросов для внесения в справочник программ (характеристики неизолированных проводов и тросов принимаются по ГОСТ, ТУ, ПУЭ, самонесущих изолированных проводов запрашиваются у завода — изготовителя или принимаются по ТУ, ПУЭ):

1. Диаметр, мм — внешний диаметр провода, троса, самонесущего изолированного провода вместе с изоляцией. Для скрученного из изолированных жил самонесущего провода — общий внешний, эквивалентный диаметр. Испытывает воздействие ветра и образование гололёда.

2. Сечение, мм2 — площадь поперечного сечения несущей, силовой части конструкции провода, троса, для самонесущего изолированного провода — сечение только несущей жилы. Для расчётов воздух между проволоками свивки, смазка, изоляция и другие подобные материалы из сечения исключаются. Испытывает тяжение, приложенное к проводу, тросу, несущей части самонесущего изолированного провода от собственного веса, натяжения, воздействия ветра, гололёда, изменения температуры.

3. Погонный вес, кг/м — вес одного метра провода, троса, всего самонесущего изолированного провода. 1 кг=0,981 даН=9,81 Н (округление до 1 даН, 10 Н на результаты практически не влияет).

4. Модуль упругости провода, троса, самонесущего изолированного провода (по несущей жиле), даН/мм2 — 1,0 гПа=1000000000 Па= 1000000 мПа=1,0 кН/мм2=100 даН/мм2.

5. Коэффициент температурного линейного расширения, 1/К — изменение длины провода, троса, самонесущего изолированного провода при изменении температуры на 1 градус. Для самонесущих изолированных проводов — по материалу несущей жилы. Для ввода в справочник программ 0,000002 соответствует 2х10-6.

Требования к данным климатических условий, запрашиваются на метеостанциях:

1. Гололёд, мм — согласно данным метеостанций, если данных нет — руководствоваться картами и рекомендациями ПУЭ.

2. Температуры максимальная, минимальная (это не температура самой холодной пятидневки), среднегодовая — данные метеостанций. Это температуры абсолютные с повторяемостью 1 раз в 25 лет.

Если нужно учесть температуру дополнительного нагрева проводов электрическим током и от солнечной радиации — корректируйте максимальную температуру.

3. Температуры при гололёде и при максимальном ветре принимаются согласно ПУЭ.

4. Максимальная скорость ветра, м/с — повторяемостью 1 раз в 25 лет и скорость ветра при гололёде (пересчёт с ветрового давления в ПУЭ) принимаются согласно данным метеостанций, при их отсутствии — согласно картам и рекомендациям ПУЭ.

Требования к задаваемым максимальным напряжениям.

1. Максимальное допустимое напряжение, даН/мм2 — напряжение в материале провода, троса, несущей части конструкции самонесущего изолированного провода, задаваемое для расчётов. Принимается всегда не больше допускаемого по тяжению по данным ПУЭ, ГОСТ, ТУ или завода — изготовителя. Напряжение — тяжение, делённое на несущее сечение провода, троса, самонесущего изолированного провода. Допустимое напряжение обычно составляет не более 50% от разрывного по механической прочности (см. ПУЭ).

2. Допустимое напряжение при среднегодовых (среднеэксплуатационных) условиях, даН/мм2 — напряжение, допустимое при среднегодовой температуре. Обычно 60 — 75% от максимального допустимого, если другое не указано в ПУЭ, ГОСТ, ТУ или заводом — изготовителем.

Главная задача проектировщика, если это возможно — снизить нагрузки на несущие конструкции.

Коэффициенты надёжности, при отсутствии данных, согласно 2.5.11. ПУЭ принимаются равными единице.

Если заказчик не выдал в ТЗ, значит учитывать их не нужно.

Пролет ВЛ — участок ВЛ между двумя опорами или конструкциями, заменяющими опоры

На установки электролиза алюминия не распространяется Читать далее: Элементы ВЛ рассчитываются на сочетания нагрузок, действующих в нормальных, аварийных и монтажных режимах

2.5.3. Пролет ВЛ — участок ВЛ между двумя опорами или конструкциями, заменяющими опоры.

Длина пролета — горизонтальная проекция этого участка ВЛ.

Габаритный пролет lгаб — пролет, длина которого определяется нормированным вертикальным расстоянием от проводов до земли при установке опор на идеально ровной поверхности.

Ветровой пролет lветр — длина участка ВЛ, с которого давление ветра на провода и грозозащитные тросы* воспринимается опорой.

Весовой пролет lвес — длина участка ВЛ, вес проводов (тросов) которого воспринимается опорой.

Стрела провеса провода f — расстояние по вертикали от прямой, соединяющей точки крепления провода, до провода.

Габаритная стрела провеса провода fгаб — наибольшая стрела провеса провода в габаритном пролете.

Анкерный пролет — участок ВЛ между двумя ближайшими анкерными опорами.

Подвесной изолятор — изолятор, предназначенный для подвижного крепления токоведущих элементов к опорам, несущим конструкциям и различным элементам инженерных сооружений.

Гирлянда изоляторов — устройство, состоящее из нескольких подвесных изоляторов и линейной арматуры, подвижно соединенных между собой.

Тросовое крепление — устройство для прикрепления грозозащитных тросов к опоре; если в состав тросового крепления входит один или несколько изоляторов, то оно называется изолированным.

Штыревой изолятор — изолятор, состоящий из изоляционной детали, закрепляемой на штыре или крюке опоры.

Усиленное крепление провода с защитной оболочкой — крепление провода на штыревом изоляторе или к гирлянде изоляторов, которое не допускает проскальзывания проводов при возникновении разности тяжений в смежных пролетах в нормальном и аварийном режимах ВЛЗ.

Пляска проводов (тросов) — устойчивые периодические низкочастотные (0,2 — 2 Гц) колебания провода (троса) в пролете с односторонним или асимметричным отложением гололеда (мокрого снега, изморози, смеси), вызываемые ветром скоростью 3 — 25 м/с и образующие стоячие волны (иногда в сочетании с бегущими) с числом полуволн от одной до двадцати и амплитудой 0,3 — 5 м.

Вибрация проводов (тросов) — периодические колебания провода (троса) в пролете с частотой от 3 до 150 Гц, происходящие в вертикальной плоскости при ветре и образующие стоячие волны с размахом (двойной амплитудой), который может превышать диаметр провода (троса).

2.5.4. Состояние ВЛ в расчетах механической части:

нормальный режим — режим при необорванных проводах, тросах, гирляндах изоляторов и тросовых креплениях;

аварийный режим — режим при оборванных одном или нескольких проводах или тросах, гирляндах изоляторов и тросовых креплений;

монтажный режим — режим в условиях монтажа опор, проводов и тросов.

2.5.5. Населенная местность — земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, курортные и пригородные зоны, зеленые зоны вокруг городов и других населенных пунктов, земли поселков городского типа в пределах поселковой черты и сельских населенных пунктов в пределах черты этих пунктов, а также территории садово-огородных участков.

Труднодоступная местность — местность, недоступная для транспорта и сельскохозяйственных машин.

Ненаселенная местность — земли, не отнесенные к населенной и труднодоступной местности.

Застроенная местность — территории городов, поселков, сельских населенных пунктов в границах фактической застройки.

Трасса ВЛ в стесненных условиях — участки трассы ВЛ, проходящие по территориям, насыщенным надземными и (или) подземными коммуникациями, сооружениями, строениями.

2.5.6. По условиям воздействия ветра на ВЛ различают три типа местности:

А — открытые побережья морей, озер, водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

В — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой не менее 2/3 высоты опор;

С — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м, просеки в лесных массивах с высотой деревьев более высоты опор, орографически защищенные извилистые и узкие склоновые долины и ущелья.

Воздушная линия считается расположенной в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны ВЛ на расстоянии, равном тридцатикратной высоте опоры при высоте опор до 60 м и 2 км при большей высоте.

2.5.7. Большими переходами называются пересечения судоходных участков рек, каналов, озер и водохранилищ, на которых устанавливаются опоры высотой 50 м и более, а также пересечения ущелий, оврагов, водных пространств и других препятствий с пролетом пересечения более 700 м независимо от высоты опор ВЛ.

2.5.8. Все элементы ВЛ должны соответствовать государственным стандартам, строительным нормам и правилам Российской Федерации и настоящей главе Правил.

При проектировании, строительстве, реконструкции и эксплуатации ВЛ должны соблюдаться требования «Правил охраны электрических сетей напряжением свыше 1000 В» и действующих санитарно-эпидемиологических правил и нормативов.

2.5.9. Механический расчет проводов и тросов ВЛ производится по методу допускаемых напряжений, расчет изоляторов и арматуры — по методу разрушающих нагрузок. По обоим методам расчеты производятся на расчетные нагрузки.

Расчет строительных конструкций ВЛ (опор, фундаментов и оснований) производится по методу предельных состояний на расчетные нагрузки для двух групп предельных состояний (2.5.137) в соответствии с государственными стандартами и строительными нормами и правилами.

Применение других методов расчета в каждом отдельном случае должно быть обосновано в проекте.

Информация о работе «Электрооборудование промышленных предприятий, его монтаж и эксплуатация»

Раздел: Физика Количество знаков с пробелами: 50694 Количество таблиц: 4 Количество изображений: 1

Допускаемое напряжение на опору

Раздел 2. Канализация электроэнергии

Глава 2.5. Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ

Общие требования

Климатические условия

Расчет нагрузок на опору от подвеса ВОК

Расчет дополнительных нагрузок на опору от подвеса ВОК

Нормативные нагрузки на опору

Расчетные нагрузки на опору

Момент силы на основание опоры

Дополнительные нагрузки на опору от ОКГТ

Дополнительные нагрузки на опору от ОКФП

Дополнительные нагрузки на опору от ОКНН

Габариты ВЛ: длина пролета, расстояния до объектов, стрела провеса, проведение замеров

Определения

Допустимые величины по ПУЭ

Допустимые расстояния от проводов ВЛ 6-10 кВ до различных объектов

Проведение замеров габаритов

Кабельная линия электропередачи

Классификация опор [ править | править код ]

По назначению [ править | править код ]

По способу закрепления в грунте [ править | править код ]

По конструкции [ править | править код ]

По количеству цепей [ править | править код ]

По напряжению [ править | править код ]

По материалу изготовления [ править | править код ]

Опыт проектирования механической части ВЛ

Пролет ВЛ — участок ВЛ между двумя опорами или конструкциями, заменяющими опоры

Похожие работы