Электростанции
Навигация
- Меню сайта
Расчет проводов и тросов в аварийных режимах
|
Под аварийным режимом воздушной линии понимают работу при полностью или частично оборванных проводах и тросах. Обрывы проводов и тросов возможны даже при правильно спроектированной по нормальному режиму и правильно построенной линии. Повреждения линии с обрывом проводов могут произойти при воздействии на них внешних нагрузок, значительно превосходящих расчетные, из-за незначительного повреждения проводов в зажимах при монтаже и вибрации проводов, при схлестывании проводов в процессе «пляски» и т. д.
Основная задача механического расчета проводов при аварийном режиме заключается в определении величины натяжения и провеса провода в пролетах, смежных с аварийным.
Если анкерный пролет состоит из одного пролета, то при обрыве провода в нем со стороны уцелевших проводов в смежных пролетах на анкерные опоры возникает усилие, равное полному натяжению провода до обрыва. Величина этого усилия применяется в качестве нормативной горизонтальной нагрузки при расчете анкерных опор в аварийном режиме.
Если же анкерный пролет состоит из нескольких пролетов, то при обрыве провода в одном из пролетов, ограниченном промежуточными опорами, на промежуточные опоры передаются горизонтальные силы, соответствующие тяжению в уцелевших проводах. Одностороннее тяжение вызывает отклонение гирлянды подвесных изоляторов, которое будет происходить до тех пор, пока не наступит равновесия всех внешних сил, приложенных к ней. Отклонение гирлянды изоляторов приводит к ослаблению тяжения по уцелевшим проводам. Ослабление тяжения также происходит из-за отклонения опор в сторону действия горизонтальной силы.
Изменение тяжения провода в результате смещения его точки подвеса называется редукцией, а установившееся новое тяжение — редуцированным.
Целью расчета аварийного режима воздушной линии является определение редуцированного тяжения. Оно представляет нагрузку на промежуточную опору в аварийном режиме. При конструировании новых опор величина редуцированного тяжения служит в качестве исходного данного. Если проектирование линии ведется с применением унифицированных опор, то это тяжение определяют для заданных условий и затем сравнивают его с наибольшим, по которому производился расчет выбранного типа унифицированной опоры.
Кроме того, по редуцированному тяжению определяют стрелы провеса и производят проверку габарита проводов до земли и до пересекаемых инженерных сооружений.
Редуцированное тяжение зависит от материала и конструкции опоры, типа изоляции, нагрузки на провода и длины пролета.
Расчет проводов в аварийном режиме следует производить для сочетаний климатических условий, приведенных в табл. 10.3.
По расчетным режимам 1 и 2 находят наибольшую нагрузку, действующую на анкерные опоры при обрыве провода. Она может возникнуть при гололеде либо при наименьшей температуре. Режим 3 используют для расчета промежуточных опор, определения стрел провеса и проверки габаритов. Несмотря на то что наибольшая стрела провеса может возникнуть при других условиях (например, при максимальной температуре), этот расчет проводят для среднегодовых условий, так как в противном случае стоимость линии значительно повышается.
Промежуточные опоры с подвесными гирляндами рассчитываются на условные усилия при обрыве тех проводов и тросов, которые дают наибольший изгибающий или крутящий момент на опору.
Расчет опор производится для следующих условий: оборван один провод (при любом числе проводов на опоре), тросы не оборваны; оборван один трос, провода не оборваны. Расчет выполняют для сочетаний климатических условий, соответствующих среднеэксплуатационным (при среднегодовой температуре и отсутствии ветра и гололеда).
Расчет промежуточных опор для линий с нерасщепленными проводами ведут, исходя из нормативного тяжения, принимаемого равным следующим условным величинам:
1) для металлических свободно стоящих опор из любого материала на оттяжках: с проводами сечением до 185 мм2—0,5 Ттлх, с проводами сечением 240 мм2 и более — 0,4 Тща*;
2) для железобетонных свободно стоящих опор: с проводами сечением до 185 мм2 — 0,3 Гта*; спроводами сечением 240 мм2 и более — 0,25.
3) для деревянных свободно стоящих опор: с проводами сечением до 185 мм2 — 0,25 Ттлх\ с проводами сечением от 240 до 400 мм2 — 0,2 Гщах (здесь |Цах — наибольшее нормативное тяжение соответствующей марки провода, для которой производится конструирование данной опоры).
Нормативное тяжекие при обрыве троса принимается равным 0,5 ГШах (Ттах — наибольшее тяжение троса при климатических условиях, для которых производится конструирование опоры).
В случае применения унифицированных опор задача сводится к сравнению полученного при проектировании линии редуцированного тяжения с нормативным тяжением при обрыве провода, по которому рассчитана применяемая унифицированная опора. Величина Гтах обычно известна из технических данных унифицированных опор. Ее можно также определить по формуле
Тшгх=СГдоп,
где Сдоп — наибольшее допускаемое напряжение для данной марки провода; s — наибольшее сечение провода из всего диапазона сечений, для которого может быть применена данная унифицированная опора.
Существует несколько методов определения тяжения проводов в аварийном режиме. Аналитическое решение этой задачи громоздко. Поэтому практические расчеты выполняют графическими или графоаналитическими методами. Теоретические положения этих методов изложены в работах. Здесь же укажем порядок расчета без подробных теоретических пояснений.
Исследования показывают, что если число уцелевших пролетов между анкерными опорами больше 5, определение редуцированного тяжения можно вести, полагая между анкерными опорами б пролетов.' При этом остальные пролеты оказывают малое влияние на редуцированное тяжение в пролете, смежном с аварийным, из-за малого смещения точек подвеса. Поэтому для расчета проводов в аварийном режиме принимают расчетную схему из б одинаковых пролетов, длина которых равна расчетной длине пролета /о. Полагают также, что точки подвеса провода имеют одинаковые отметки.
При обрыве провода в пролете 0 на опорах возникает разность тяжений AT, которая приводит к отклонению точек подвеса провода на опорах на величины 6. Эти величины обусловлены гибкостью опор (6') и отклонением гирлянд изоляторов. Из-за неодинакового отклонения точек подвеса провода длины пролетов изменятся неодинаково и станут неравными: 1\ — 1$.
Для определения редуцированного тяжения предварительно производят построение двух зависимостей: разности тяжений на опоре от отклонения точки подвеса провода ДГ=/(б) и тяжения провода от изменения длины пролета T=f (А/).
Отклонение точки подвеса провода определяется прогибом опоры и отклонением гирлянды изоляторов:
6=646".
Прогиб промежуточной опоры, вызываемый разностью тяжений в двух смежных пролетах,
где k — коэффициент гибкости опоры, принимаемый по работе [33]; т — коэффициент распределения усилий между стойками опоры. Для П-образных опор принимается: при обрыве крайнего провода для опор без ветровых связей— 1,0, для опор с ветровой связью — 0,75; при обрыве среднего провода — 0,5; для доностоечных опор — 1,0.
Отклонение гирлянды изоляторов из-за разности тяжений в проводах двух смежных пролетов
где К— длина гирлянды изоляторов; Ga — масса пролета провода; Gr — масса гирлянды изоляторов.
Таким образом, зависимость АГ=/(6) может быть построена по уравнению
Для ее построения задаются 6—8 значениями разности тяжений AT в интервале от 0 до 60—70% величины тяжения нормального режима линии (при необорванных проводах) и по формуле (10.5) определяют соответствующие значения 6. Тяжение в нормальном режиме определяют по напряжению материала провода из систематического расчета для того же сочетания климатических условий:
T3=os,
где 5 — площадь сечения провода.
Зависимость Г=/(Д/) строят, используя следующее уравнение, получаемое в результате приравнивания длины провода в пролете до и после обрыва провода:
где Lo— длина провода в пролете; у — удельная нагрузка от собственной массы провода; I — длина пролета в аварийном режиме.
Длина провода в пролете, где о. — напряжение провода, взятое из систематического расчета для расчетного пролета.
Задаваясь различными значениями длины пролета /, по формуле (10.6) находят тяжение провода Т. Имея в виду, что изменение длины пролета Д/=/о—/, можно построить зависимость
В практических расчетах при нахождении тяжения задаются 8—10 значениями длины пролета, начина с /о и затем уменьшающимися через 0,1—0,3 м.
Зависимости AT=f(b) и Г=/(Д/) имеют вид, показанный на рис. 10.4. Их построение выполняют обязательно в одном масштабе.
Редуцированное тяжение в пролете, смежном с аварийным, находят, задаваясь в пятом пролете тяжением порядка 70—80% тяжения провода в нормальном режиме и выполняя серию построений на кривых, представленных на рис. 10.4. Методика этих построений подробно изложена в работах.