- 5. РАСЧЕТ ПРОВОДОВ НА ОСОБЫХ УЧАСТКАХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Механический расчет проводов на особых участках трассы (населенные местности, пролеты пересечения с инженерными сооружениями и естественными препятствиями, застроенные или планируемые территории, участки с сильно пересеченным рельефом) сводится в основном к определению фактических (расчетных) расстояний по вертикали и горизонтали от проводов линии до земли и сооружений и выявлению усилий от тяжения проводов, действующих на изоляторы и арматуру при значительных перепадах отметок крепления проводов на смежных опорах. Наименьшие допустимые расстояния от проводов линии до поверхности земли и надземных сооружений в различных режимах работы линии приведены в табл. 4-5. Здесь следует отметить, что каждое отступление от указаний ПУЭ, в частности в сторону уменьшения нормируемых расстояний, как бы необходимо или незначительно оно ни было, должно быть при достаточном обосновании согласованно в соответствующих организациях МЭиЭ СССР.
Определение расстояний по вертикали от проводов линии до поверхности земли и пересекаемых инженерных сооружений выполняется, исходя из установленных действующими ПУЭ расчетных условий (табл. 4-6). Расчет проводов производится по наиболее неблагоприятному с точки зрения расстояний между пересекающимися сооружениями расчетному условию, для чего в конечном счете необходимо выполнение соответствующих сопоставлений результатов расчета, произведённого пo нормируемым сочетаниям расчетных климатических условий, приведенным в табл. 4-6. Задача по определению исходных расчетных условий несколько упрощается путем введения в расчет понятия так называемой критической температуры, значение которой для конкретных условий вычисляется по формуле
где tT — температура образования гололеда, °С; (тг — напряжение в проводе при гололеде и отсутствии ветра, кГ/мм2,
уз — удельная нагрузка от веса провода, покрытого гололедом, кГ/м • мм2.
Рис. 4-6. Схема пролета пересечения воздушной линии с сооружениями.
Путем сравнения полученной из (4-23) величины /Кр с высшей температурой окружающего воздуха /Макс, принимаемой для расчета, можно определить, при каких условиях будет иметь место максимальный провес провода в рассматриваемом пролете. Определение расстояний по вертикали от проводов ВЛ до сооружений в пролете пересечения (рис. 4-6) может производиться по одному из приведенных ниже методов.
Нормируемые расстояния от проводов воздушной линии до земли и сооружений
Характер местности и наименование сооружения | Расстояния | |||||
по горизонтали | по вертикали | |||||
Ненаселенная местность | От крайних проводов при неотклоненном их положении до отдельно стоящих зданий и сооружений не менее: для ВЛ 35 кВ — 15 м для ВЛ 110 кВ— 20 м; для ВЛ 150—220 кВ— 25 м От проводов при их наибольшем отклонении до крон деревьев не менее: для ВЛ 35—110 кВ — 3 м; для ВЛ 150—220 кВ — 4 м | От нижних проводов до поверхности земли при наибольшем провесе не менее: для ВЛ 35—110 кВ — 6 м; для ВЛ 150 кВ— 6,5 ж; для ВЛ 220 кВ — 7 м (в труднодоступной местности расстояния могут быть уменьшены соответственно до 5; 5,5 и 6 м) | ||||
Населенная местность, территории промышленных предприятий | От крайних проводов при их наибольшем отклонении до зданий и сооружений не менее: | От нижних проводов до поверхности земли при их наибольшем провесе не менее: для ВЛ 35—110 кВ — 7 м; для ВЛ 150 кВ — 7,5 м; для ВЛ 220 кВ — 8 м (в нормальном режиме работы ВЛ); для ВЛ 35—150 кВ — 4 м; для ВЛ 220 кВ—5 м (при обрыве провода в соседнем пролете) От нижнего провода до крыши несгораемого здания или сооружения не менее: для ВЛ 35 кВ — 3 м; для ВЛ 110—150 кВ — 4 ж; для ВЛ 220 кВ — 5 я | ||||
Воздушные линии до 1 000 в и выше | Между осями ВЛ при сближении: с ВЛ 500 кВ — не менее 100 м; с ВЛ 330 кВ — | Между проводами (или между проводами и тросами) пересекающихся ВЛ в | ||||
| не менее высоты наиболее высокой опоры на параллельном участке сближения | зависимости от длины переходного пролета 1 и расстояния от места пересечения до ближайшей опоры ВЛ h не менее приведенных ниже значений, м | ||||
| На участках стесненной трассы между проводами ВЛ при их неотклоненном положении не менее: |
| ||||
|
|
| ||||
Линии связи и сигнализации | При параллельном следовании между осями ВЛ и линии связи не менее высоты наиболее высокой опоры ВЛ. На участках стесненной трассы от крайних проводов ВЛ | От нижних проводов ВЛ до проводов линии связи не менее: | ||||
Характер местности и наименование сооружения | Расстояния | |||||
по горизонтали | по вертикали | |||||
| при их наибольшем отклонении до проводов линии связи не менее: для ВЛ 35—110 кВ— 4 м для ВЛ 150 кВ— 5 для ВЛ 220 кВ — 6 м | (при наличии на ВЛ грозозащитных устройств) и соответственно для ВЛ 35—110 кВ — 5 м; для ВЛ 150—220 кВ — 6 м (при отсутствии на ВЛ грозозащитных устройств) | ||||
Железные дороги | От крайнего провода ВЛ при его наибольшем отклонении до габарита приближения строений не менее 2,5 м | От нижнего провода ВЛ при его наибольшем провесе (/=+70°С) до головки рельса в нормальном режиме не менее: | ||||
|
| для ВЛ 150—220 кВ — 5 ж (дороги узкой колеи) | ||||
Автомобильные дороги | От крайнего провода ВЛ при параллельном следовании до бровки земляного полотна дороги (без учета отклонения провода) не менее: | От нижнего провода ВЛ до проводов: или тросов контактной сети, как при пересечении с ВЛ выше 1 000 в; при этом расстояния до верха опор контактной сети не должны быть менее: | ||||
Трамвайные и троллейбусные линии | При сближении от крайних проводов ВЛ при их наибольшем отклонении до опор контактной сети не менее: для ВЛ 35—110 кВ—3 ж; для ВЛ 150—220 кВ — 4 м | От проводов ВЛ при их наибольшем провесе до отметки проезжей части троллейбуса i(b нормальном режиме) не менее:: для ВЛ 35—110 кВ—11 ж; для ВЛ 150—220 кВ—12 ж То же до головки рельса трамвая: для ВЛ 35—110 кВ — 9,5 м; для ВЛ 150—220 кВ—10,5 ж То же до проводов и тросов контактной сети трамвая и троллейбуса: для ВЛ 35—110 кВ — 3 ж; для ВЛ 150—220 кВ — 4 ж | ||||
Характер местности и наименование сооружения | Расстояния | |
по горизонтали | по вертикали | |
|
| То же до верха опор контактной сети: для ВЛ 35—110 кВ—7 м для ВЛ 150—220 кВ — 8 м От нижнего провода ВЛ при обрыве его в соседнем пролете (аварийный режим) до проводов и тросов контактной сети троллейбуса и трамвая не менее: для ВЛ 35—110 кВ — 1 м; для ВЛ 150—220 кВ — 2 м |
Надземные трубопроводы и канатные дороги | От крайнего провода ВЛ при его наибольшем отклонении до любой части трубопровода или канатной дороги не менее: для ВЛ 35—110 кВ — 4 м для ВЛ 150 кВ— 4,5 м; для ВЛ 220 кВ — 5 м | От нижних проводов ВЛ при их наибольшем провесе до верхней отметки трубопровода или канатной дороги (в нормальном режиме), не менее: для BЛ 35—110 кВ — 4 м; |
Расчетные сочетания климатических условий для расчета проводов воздушной линии
на особых участках
Характер местности или наименование пересекаемого сооружения | Расчетные условия | |
при нормальном режиме | при аварийном режиме | |
Населенные местности, территории промышленных предприятий | Температура высшая, гололед и ветер отсутствуют; температура t=—5° С (при —5° С t е= —10° С) при гололеде, ветер отсутствует | Температура среднегодовая, гололед и ветер отсутствуют |
Ненаселенные местности | То же | — |
Пролеты пересечения с линиями связи, автомобильными дорогами, трамвайными и троллейбусными линиями, надземными трубопроводами и канатными дорогами | То же (при пересечении железных дорог общего пользования и электрифицированных высшая температура принимается равной +70° С) | Температура среднегодовая, гололед и ветер отсутствуют |
Пролеты пересечения с воздушными линиями электропередачи | Температура /=+15° С; ветер и гололед отсутствуют | — |
Расстояние от провода ВЛ при его наибольшем провесе до нижней отметки пересекаемого сооружения находят из выражения
(4-27)
где H1 и е — наиболее высокая отметка подвески провода на опоре в переходном пролете и высшая отметка пересекаемого сооружения, выраженные в одной системе, м.
Однако применительно к ВЛ, располагаемым на территориях промышленных предприятий, при наличии большого количества пересекаемых ВЛ инженерных сооружений рекомендуемый выше метод расчета является наиболее приемлемым, поскольку он прост в исполнении, требует минимального времени и обладает достаточной степенью точности.
Рис. 4-7. Графики для определения коэффициента В.
Расчет проводов в пролетах пересечения с сооружениями и при прохождении ВЛ в населенной местности и по территориям промышленных предприятий в аварийном режиме производится в соответствии с рекомендациями, изложенными в § 4-4. При этом стрела провеса в любой точке переходного пролета может быть определена из формулы
(4-24а)
где напряжение в материале провода после обрыва в соседнем пролете, кГ/мм2.
Определение расстояний по горизонтали до зданий и сооружений от проводов воздушной линии производится с учетом их наибольшего отклонения в сторону рассматриваемого объекта под действием ветрового напора. При этом для расчета величин отклонений проводов в качестве исходных обычно принимаются следующие сочетания климатических условий:
температура воздуха t=—5°С; скоростной напор ветра максимальный QMакс; гололед отсутствует;
температура воздуха t = —5° С, скоростной напор ветра равен 0,25 QМакс, провода покрыты гололедом.
При этом в обоих режимах направление ветра принимается перпендикулярным оси линии.
Для большинства районов расчетным является первый режим. Наибольшее отклонение провода при гололеде и 0,25 QMакс имеет место, как правило, лишь в IV и особых районах по гололеду. Однако, учитывая, что на величину отклонения провода, помимо степени интенсивности гололедоизморозевых образований, влияет также множество других факторов (диаметр провода, длина пролета, скоростной напор ветра,
Рис. 4-8. Схема для определения наименьшего расстояния от оси воздушной линии до сооружений.
1 — ось трассы: 2 — провода линии в нормальном положении: 3 — отклоненное положение проводов.
Напряжение в материале провода), рекомендуется в целях получения более точных результатов расчета определять величины отклонений для обоих режимов и путем сопоставления принимать большую из полученных величин.
Отклонение провода под воздействием скоростного напора ветра определяется из соотношений
и
где ср — угол отклонения провода.
Величина отклонения провода (в горизонтальной проекции) в любой точке пролета (рис. 4-8) равна:
(4-28)
где fx — стрела провеса провода в рассматриваемой точке пролета, м, определяемая по (4-24).
Так как в общем случае
то величина б в середине пролета (в зависимости от расчетных условий) определится из следующих формул:
(4-29)
и
(4-30)
Аналогично в любой точке пролета
(4-29а)
(4-30а)
Наименьшее допустимое расстояние L от оси трассы линии до рассматриваемого объекта сближения (рис. 4-8) определяется из выражения
где а — нормируемое наименьшее расстояние от сооружения до провода ВЛ при его наибольшем отклонении, м\ с — расстояние от оси трассы ВЛ до точки крепления провода на траверсе, м.
Определение вертикальных усилий от тяжения проводов. При значительных разностях точек подвеса провода на смежных опорах и больших напряжениях в материале проводов в практике нередко наблюдаются случаи, когда в точке закрепления провода на опоре, имеющей меньшую высотную отметку, возникают вертикальные направленные вверх усилия от тяжения проводов смежных пролетов (рис. 4-9).
Рис. 4-9. К расчету вертикальных усилий от тяжения проводов.
Эти усилия при определенных условиях достигают значительных величин. Это в ряде случаев в процессе эксплуатации ВЛ вызывает такие нежелательные явления, как, например, подъем поддерживающей гирлянды изоляторов, что может привести в конечном счете к аварийному состоянию. При проектировании все сомнительные с точки зрения возникновения таких усилий места на трассе воздушной линии проверяются расчетом.
В качестве исходных условий для расчета принимаются следующие: температура окружающего воздуха низшая, ветер и гололед отсутствуют (т. е. t\—i- и Y„=Yi). Величина усилия определяется в основном абсолютными значениями отрезков пит (рис. 4-9), каждый из которых является составной частью параболы провисания провода в рассматриваемом пролете. Значения п и т находят путем введения в расчет понятия так называемого эквивалентного (фиктивного) пролета , величина которого может быть определена по формуле
(4-31)
где I — длина пролета между опорами, м\h — разность высот подвески провода на смежных опорах, м; /мил — минимальная стрела провеса провода при низшей температуре воздуха (например, при i=—40°С):
Длины отрезков п и т в данном случае (рис. 4-9) равны:
Очевидно, что отрезок п, расположенный за пределами действительного пролета /2 и, следовательно, имеющий фиктивный характер, приводит к возникновению направленного вверх вертикального усилия. С другой стороны, отрезок т, находящийся в пределах пролета U, представляет собой определенную часть подвешенного провода и, следовательно, в силу своих реальных весовых характеристик в известной степени компенсирует это усилие.
Величины усилия Q в том и другом случаях вычисляются по следующим формулам:
(4-32)
и
(4-33)
где G — вес провода, кг/м.
При этом результирующее по величине и направлению усилие QcyM находят путем определения разности усилий Q1 и Q2. В практике могут встретиться и другие случаи, например когда отрезки тип расположены вне действительных пролетов , т. е. когда на рассматриваемой опоре возникает суммарное (некомпенсированное) усилие от тяжения проводов. Допускаемая величина этого усилия ограничивается в основном механической устойчивостью узлов сопряжения поддерживающей гирлянды. В практике проектирования и строительства ВЛ не допускают сколько-нибудь существенных (обычно более 10 кГ) величин подобных усилий, для чего используется ряд способов их уменьшения или ликвидации. К таким способам в первую очередь можно отнести: изменение размещения опор по трассе с таким расчетом, чтобы уменьшить величину разности высот подвески провода h, подвеску к гирляндам компенсирующих грузов (балластов); повышение опоры, на которой по расчету ожидается возникновение усилий; снижение величины максимального напряжения в материале провода при низшей температуре.
