Натяг і стріли прогину проведення при різних атмосферних умовах

Вільно підвішене проведення зберігає дані йому при монтажі натяг і стрілу прогину лише доти, поки не зміняться атмосферні умови, які були при монтажі. Зі зміною температури навколишнього повітря або зміною температури самого проведення внаслідок зменшення або збільшення, що протікає по ньому струму, а також з появою додаткових навантажень від ожеледі й вітру змінюються довжина проведення, його натяг і стріли прогину.

При проектуванні ВЛ визначають натяги й стріли прогину проводів у різних умовах (режимах) їхньої роботи. Для рішення цього завдання залежність натягів проведення від температури й навантаження виражають у вигляді рівняння, називаного рівнянням стану проведення.

Рівняння стану вільно підвішеного проведення дозволяє визначити натяг проведення Н_х для будь-якої температури повітря t_х і навантаження на проведення q_х, якщо відомо натяг проведення Н₁ при температурі t₁ і навантаженню q_1.

Для висновку рівняння стану розглянемо проведення в одному прольоті, тобто в прольоті із твердим закріпленням проведення в крапках його підвісу, розташованих на однаковій висоті.

Для визначення зміни довжини проведення ΔL при переході від одного стану (t_1, q₁, Н₁) до іншого (t_x, q_x, Н_х) скористаємося формулою

звідки маємо:

Зміна довжини проведення може відбутися внаслідок пружних подовжень проведення, викликаних зміною його натягу на (Н_х – H₁) і обумовлених відповідно до закону Гука вираженням l(Н_Х — H₁) / (ES), а також внаслідок температурних подовжень проведення при зміні температури на (t_x – t₁), обумовлених вираженням la(t_x – t₁). Тут:

Е — модуль пружності проведення;

S — площа поперечного переріза проведення;

α - температурний коефіцієнт лінійного розширення матеріалу проведення.

При визначенні пружних і температурних подовжень проведення будемо вважати, що L — l. Таке допущення можна зробити, оскільки для звичайно прийнятих прольотів і натягів довжина проведення мало відрізняється від довжини прольоту.

Таким чином, при одночасній зміні натягу проведення і його температур проведення одержить подовження

Дорівнявши значення ΔL і скоротивши обидві частини рівняння на l,

Одержимо

Рівняння має ясний фізичний зміст й у такому виді найбільше зручно для розрахунку. Ліва сторона рівняння являє собою повне відносне подовження проведення при переході від одного режиму температури й навантаження до іншого, права - суму пружних і температурного відносних подовжень.

Після переносу в ліву частину всіх позовних значень (Н_х, q_x) і алгебраїчних перетворень одержимо рівняння стану проведення в наступному виді:

Цим рівнянням можна користуватися, думаючи значення величин для режиму з індексом 1 відомими й визначаючи значення для режиму з індексом х, або навпаки. При постановці значень негативних температур в останнє рівняння необхідно обов'язково дотримувати правило знаків.

Величина t входить у рівняння стану в першому ступені. Тому для спрощення розрахунків при побудові монтажних кривих його часто приводять до виду

звідки, виділяючи в дужки величини, що мають постійне значення, одержимо

Це рівняння після підстановки в нього відомих величин буде мати вигляд

де А, В, С — постійні коефіцієнти.

Підставляючи в рівняння різні значення Н_x узяті через довільні інтервали (наприклад, через 1 кН), одержують відповідні значення t_x. Ці значення повинні бути в межах заданого діапазону температур (від t_minдо t_max), за отриманим значенням t_x будують криву Н_x (t_x).

Відповідні значення стріл прогину проведення знаходять по формулі За отриманим даними будують криву ƒ_х (t_x).

Критичний проліт. Максимальний натяг підвішене проведення в процесі експлуатації може одержати в режимі мінімальної температури (t_min) або в режимі найбільшого додаткового навантаження (q_max) при ожеледі й вітрі або при максимальному вітрі. Виникає питання, який із цих режимів варто приймати в якості вихідного при розрахунку проводів і тросів.

Розрахунки показують, що співвідношення натягів проводів при різних температурах і додаткових навантаженнях в основному залежить від довжини прольоту. Розглянемо залежність натягу проведення від температури й від навантаження при малих і більших прольотах. Припустимо, що довжина прольоту прагне до нуля; приймемо умовно її граничне значення l = 0, тоді рівняння стану проведення прийме вид Н_х = Н₁ – αES (t_x – t₁), звідки видно, що при малих прольотах зміни натягу проведення визначаються 1 основному змінами температури й найбільший натяг буде мати місце в режимі мінімальної температури.

Якщо обидві частини рівняння розділити на l ², то

При більших прольотах величини цього рівняння, що мають l² у знаменнику, будуть мати невелике значення, а при l = ∞ звернуться в нулі. У цьому випадку Вирішивши це рівняння

Рисунок 14.4. Зміни натягів проведення H_min й H_max залежно від довжини прольоту

відносно Н_х і проведемо спрощення, маємо звідки треба, що при більших прольотах зміна натягу проведення залежить в основному від зміни навантаження й найбільший натяг буде в режимі найбільшого додаткового навантаження.

Очевидно, що між малими прольотами, у яких найбільший натяг проведення виникає при мінімальній температурі, і більшими прольотами, у яких найбільший натяг виникає при найбільшому додатковому навантаженні (ожеледь, вітер), повинен перебувати проліт, що розмежовує (Рисунок 14.4), у якому натяг проведення досягає максимального припустимого значення як при мінімальній температурі, так і при найбільшому навантаженні. Такий проліт називають критичним l _кр. Критичний проліт можна знайти з рівняння, якщо віднести в ньому величини з індексом х до режиму найбільшого додаткового навантаження, а величини з індексом 1 — до режиму мінімальної температури. Приймемо:

q_x = q_тах — сумарне максимальне навантаження на проведення при ожеледі й вітрі або при максимальному вітрі;

t_x = t_max — температура, при якій ведеться розрахунок проведення на додаткові навантаження;

q₁ = q — навантаження від ваги проведення;

t₁=t_min — мінімальна розрахункова температура;

Н_x = Н₁ = Н_тах — максимальний припустимий натяг проведення. Тоді при l = l_кр одержимо

Вирішуючи це рівняння відносно l_кр, знайдемо

Як видно з отриманої формули, значення критичного прольоту залежить від кліматичних умов (t_{q max}, t_min, q_max ), атакож від фізичних властивостей і максимального припустимого натягу проведення (α, g, Н_max).

Визначивши критичний проліт, порівнюють його з розрахунковим прольотом. Якщо розрахунковий проліт менше критичного, то вихідним розрахунковим режимом буде режим мінімальної температури, якщо більше критичного - режим найбільшого додаткового навантаження.

Критична температура. У деяких випадках необхідно знати, у якому режимі стріла прогину буде мати найбільше значення: при ожеледі або при максимальній температурі. При певній температурі стріла прогину проведення, що перебуває під впливом ваги, досягне такого ж значення, як при наявності ожеледі на проведенні. Таку температуру називають критичною й позначають t. Знаючи цю температуру й зіставляючи її з найвищої (розрахункової) для даного району, можна вирішити, при

якому режимі стріла прогину одержить максимальне значення:

де t _г— температура утворення ожеледі на проведенні;.

Н _г— натяг проведення при ожеледі;

g — навантаження від ваги проведення;

g _г— навантаження на проведення від ожеледі.

У формулу не входить довжина прольоту. Отже, для розглянутого проведення із заданими параметрами критична температура буде однакової для прольотів різної довжини, у яких Н _г має те саме значення.

Якщо найвища температура в даному районі вище критичної, те максимальна стріла прогину буде при найвищій (максимальної) температурі; якщо найвища температура в даному районі нижче критичної, те максимальна стріла прогину буде при ожеледі (без вітру). В останньому випадку для визначення висоти проведення над землею або над спорудженнями можна обмежитися обчисленням стріл прогину при ожеледі.

Дата добавления: 2015-07-11