Определение критических пролетов

Для каждой марки провода существует предел прочности, при превышении которого происходит необратимое изменение механических свойств провода. В проводах воздушных линий должен быть определенный запас механической прочности. При выборе запаса прочности проводов и тросов считаются с возможными погрешностями при выборе исходных данных (температуры и нагрузок) и другими допущениями. Поэтому приходится принимать значительный запас прочности.
Действующие ПУЭ задают запас прочности в виде допускаемых напряжений в проводах в процентах предела прочности провода для следующих условий: а) наибольшей внешней нагрузки; б) наименьшей температуры при отсутствии внешних нагрузок; в) среднегодовой температуры при отсутствии внешних нагрузок. Соответствующие допускаемые напряжения аг, о_ и аэ в процентах предела прочности провода приведены в табл. 10.1.
Ограничения напряжений при наибольшей нагрузке и наименьшей температуре необходимы для проверки провода на статическое растяжение при наиболее тяжелых режимах. Эти ограничения могут оказаться недостаточными при динамических условиях, возникающих из-за вибрации проводов, которые могут привести к уменьшению прочности провода в местах его закрепления. Поэтому при расчете проводов необходимо вводить также ограничение по среднеэксплуатационному напряжению сгэ. Заметим, что ограничение напряжения уменьшает вредное влияние вибрации, но не исключает его полностью. Поэтому дополнительно должны быть проведены расчеты для проверки необходимости установки дополнительных средств защиты от вибрации.
Как видно из табл. 10.1, для монометаллических проводов (А, ПС, ПСО) допускаемые напряжения при наибольшей внешней нагрузке и наименьшей температуре одинаковы. Это объясняется тем, что при механическом растяжении или изменении температуры провод по всему сечению испытывает одинаковое напряжение.
В проводах, состоящих из двух металлов (АС), стальная и алюминиевая части имеют разные температурные коэффициенты линейного расширения и модули упругости, что вызывает разнохарактерные воздействия на удлинение провода при изменении внешних нагрузок и температуры. Поэтому допускаемые напряжения при наибольшей нагрузке и наименьшей температуре приняты различными.
При механическом расчете проводов в качестве исходного (начального) можно принимать любое состояние, характеризующееся любой нагрузкой и температурой. Однако при монтаже проводов должно быть выполнено условие, чтобы напряжения в них не превышали соответствующих допускаемых напряжений для режимов максимальной нагрузки, наименьшей и среднегодовой температур. Для выполнения этого условия целесообразно в качестве исходного принять одно из состояний провода, при котором напряжение может быть принято равным допускаемому. Надо лишь правильно выбрать один из трех ограничивающих режимов. При изменении нагрузки и температуры их влияние для заданных исходных климатических условий проявляется в большей или в меньшей степени в зависимости от длины пролета. При малых пролетах на напряжение в проводе большое влияние оказывает температура, при больших пролетах — нагрузка. Граничный пролет, при котором влияние температуры и нагрузки на напряжение в проводе оказывается равноопасным, называется критическим.
При ограничении напряжения в проводе по трем режимам в общем случае существуют три критических пролета. Физический смысл их заключается в следующем.
Первый критический пролет — это пролет такой длины, при котором напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры равно допустимому при среднегодовой температуре сгэ, а в режиме наименьшей температуры равно допустимому напряжению при наименьшей температуре.
Второй критический пролет — это пролет, при котором напряжение в проводе при наибольшей нагрузке равно допустимому напряжению при наибольшей нагрузке стг, а в режиме наименьшей температуры равно допустимому напряжению при наименьшей температуре а—
Третий критический пролет — это пролет, при котором напряжение при среднегодовой температуре достигает допустимое при среднегодовой температуре аэ, а в режиме максимальной нагрузки равно допустимому при максимальной нагрузке аг.
Формулы для определения критических пролетов могут быть получены из уравнения состояния провода: где | — длина пролета; а — температурный коэффициент линейного расширения провода; р. — величина, обратная модулю упругости: — напряжение в проводе, удельная нагрузка и температура в исходном (известном) режиме (состоянии) провода; а, у, t — соответствующие величины для искомого (неизвестного) режима провода.
Для получения формулы какого-то критического пролета надо в уравнение состояния провода вместо величин, подставить значения для одного из ограничивающих режимов, вместо величин. Другого, а длину пролета считать неизвестной величиной.
Например, для нахождения первого критического пролета надо вместо ат, Щ #1 подставить аэ, Щ ta (для режима среднегодовой температуры), а вместо a, Формулы для определения критических пролетов для сталеалюминиевых проводов имеют вид: где /_, t9 — соответственно температура в режиме максимальной нагрузки, наименьшей и среднегодовой температур; уг — удельная нагрузка в режиме максимальной нагрузки. Остальные величины были пояснены ранее.
Для монометаллических проводов (алюминиевых, стальных) и тросов формулы критических пролетов упрощаются: где <Jmax — допустимое напряжение в режиме максимальной нагрузки и наименьшей температуры.
Необходимые данные для расчета критических пролетов приведены в работах.