Расчет проводов, подвешиваемых на открытых распределительных устройствах подстанций, выполняется в основном в соответствии с рекомендациями изложенными выше (см. § 4-4 и 4-5). Однако методология расчета и приемы, используемые при его выполнении, имеют некоторые различия, обусловленные спецификой работы проводов в подобных условиях. Расчет учитывает такие факторы, как пониженная (по сравнению с ВЛ) несущая способность подстанционных опорных конструкций, предназначенных для закрепления на них проводов, влияние различных атмосферных явлений (ветер, гололед, температура воздуха) на междуфазные расстояния, а также расстояния между проводами и подстанционным оборудованием или другими инженерными сооружениями, наличие в пролете сосредоточенных нагрузок, вызываемых подвеской на проводах различного рода оборудования (например, гирлянд изоляторов) и непосредственно влияющих на величины стрел провеса и натяжений по проводам. Ниже приведены основные сведения о расчете проводов на открытых подстанциях, даны расчетные формулы (без теоретических выкладок) и в элементарной форме рассмотрен метод расчета.
Специальные тяжения по проводам. Опорные конструкции современных открытых подстанций проектируются с учетом закрепления на них проводов, тяжение по каждому из которых не превышает, как правило, 400—600 кГ. Такая сравнительно небольшая величина тяжения, как показывают технико-экономические расчеты, является оптимальной, поскольку она удовлетворяет в основном требованиям действующих ПУЭ в части габаритов и, с другой стороны, позволяет избежать неоправданных расходов материалов на изготовление опорных конструкций. Однако при этом, естественно, в подавляющем большинстве случаев не используются в полной мере физико-механические характеристики проводов благодаря искусственному увеличению коэффициента запаса прочности. Другими словами, здесь возникает необходимость в снижении наибольшего допускаемого нормируемого напряжения в материале провода (см. табл. 4-4) до величины, обусловленной механической прочностью конструкций, на которых осуществляется анкерное закрепление проводов. В общем случае величина этого напряжения определяется по формуле
(4-34)
где Т—расчетная нагрузка на конструкцию от тяжения проводов всех фаз, кГ; F — площадь поперечного сечения провода, мм2; п — количество подвешиваемых проводов.
При необходимости определения напряжений в проводе, исходя из величины заданной стрелы провеса (например, по условиям обеспечения габаритов в том или ином расчетном режиме), расчет производится в следующей последовательности:
- Определяется напряжение в проводе, соответствующее, по формуле
где удельная нагрузка на провод, соответствующая режиму исходной стрелы провеса, кГ/М'ММ2.
- Исходя из полученной величины 0ИСХ, по уравнению состояния провода в пролете определяется напряжение в проводе в режиме низшей температуры без ветра и гололеда и в гололедном режиме при ветре и температуре. Решив уравнение дважды. В дальнейшем расчет производится в соответствии с изложенными выше рекомендациями (см. § 4-4 и 4-5).
Отклонение проводов. Действующими ПУЭ регламентированы наименьшие изоляционные междуфазные расстояния, а также расстояния от проводов (гибких шин) до различных конструктивных элементов открытых распределительных устройств подстанций. При этом в ряде случаев расстояния по горизонтали от проводов до элементов сближения в целях обеспечения условий нормальной эксплуатации определяются с учетом отклонения провода под воздействием скоростного напора ветра (например, при определении расстояний от проводов до заземленных конструкций, междуфазных расстояний, расстояний между фазами разных цепей и т. д.) либо под воздействием электродинамических усилий, возникающих в режиме короткого замыкания (при определении междуфазных расстояний, когда мощность короткого замыкания равна или превосходит 4 000 кВА при напряжении 110 кВ, 6000 кВА при 150 кВ и 8 000 кВА при 220 кВ). Проверка гибких шин на исключение возможности их взаимного схлестывания или опасного в отношении пробоя сближения при протекании тока короткого замыкания выполняется в соответствии с рекомендациями, изложенными ниже в § 4-7. Поэтому в данном параграфе рассмотрены вопросы отклонения проводов на открытых подстанциях только под воздействием скоростного напора ветра. В целом метод расчета, изложенный в § 4-5, остается без изменений. Приведенные здесь некоторые особенности расчета обусловлены в основном лишь несколько отличными от рекомендуемых для ВЛ расчетными условиями, характеризующимися следующими параметрами:
Здесь следует отметить, что расчет отклонения проводов в режиме максимальных внешних нагрузок (при гололеде, ветре и температуре t = —5° С) производится обычно лишь в условиях сильно гололедного IV и особого районов СССР по гололеду и носит, как правило, поверочный характер. Абсолютная величина горизонтальной проекции отклонения провода может быть определена по формулам (4-29) и (4-30). При этом значение удельной нагрузки от давления ветра на провод, свободный от гололеда, для данных расчетных условий следует определять по формуле
(4-6а)
В некоторых случаях, например при известной (заданной) в том или ином режиме стреле провеса, величину отклонения провода Ь удобно определять, используя единичные нагрузки для проводов р, кГ/м и весовые характеристики последних G, кГ/м. При этом величина отклонения провода определяется из выражения
где f — стрела провеса провода, м
В зависимости от расчетных режимов величины единичных нагрузок для проводов вычисляются по формулам
(4-35)
(при ветре, температуре = + 15° С и отсутствии гололеда) и
(4-36)
(при гололеде, ветре и температуре /==—5°С).
