Расстановка опор по профилю трассы

При расстановке опор по профилю трассы должны быть выполнены два основных условия:

а) расстояние от проводов до земли и до пересекаемых инженерных сооружений не должно быть меньше допускаемых ПУЭ,

б) нагрузки, воспринимаемые опорами, не должны превышать значений, установленных для опор данного типа.

После выполнения расстановки опор окончательно определяется число и тип используемых опор, число изоляторов и линейной арматуры и др.

6.1 Построение шаблона

На заданном профиле трассы расстановка опор производится с помощью специальных шаблонов. Шаблон представляет собой три кривые провисания провода, сдвинутые относительно друг друга, построенные в виде парабол для режима, при котором возникает наибольшая стрела провеса (рис. 6.1).

Такими режимами могут быть либо режим гололеда без ветра, либо режим максимальной температуры.

Режим максимальной стрелы провеса определяется из анализа результатов механического расчета провода (глава 3). Он может быть также определен вычислением критической температуры, при которой стрела провеса провода при отсутствии гололеда и ветра достигает такого же значения, как и при гололеде без ветра:

, (6.1)

где - температура при гололеде;

- напряжение в проводе при гололеде без ветра.

Если , то наибольшая стрела провеса будет возникать при , а если - при гололеде ветра.

Кривая 1 – кривая провисания нижнего провода – строится на основе формулы стрелы провеса:

где - удельная нагрузка и напряжение в проводе в режиме, отвечающем наибольшей стреле провеса .

Для построения шаблона указанное выражение представим в виде уравнения:

, (6.2)

где , тогда .

Так при расчетной длине пролета м достаточно для построения кривой 1 в I квадранте рис. 6.1 выполнить шесть расчетов значений у, представив их в виде таблицы:

Таблица 6.1


х
у

Кривая 2, называемая габаритной, сдвинута по вертикали вниз от кривой 1 на расстояние требуемого габарита от земли Г. Кривая 3, называемая земляной, сдвинута от кривой 1 вниз на расстояние , равное высоте подвеса нижнего провода над землей, где - фактическая длина гирлянды изоляторов, - расстояние от земли до нижней траверсы опоры.

Шаблон чертится на миллиметровке, а затем переносится на кальку. До расстановки опор всю трассу разбивают на участки, ограниченные анкерными опорами. Расстановку промежуточных опор производят на каждом анкерном участке независимо от других анкерных участков.

Шаблон накладывают на профиль трассы так, чтобы кривая 3 пересекала профиль в месте установки первой анкерной опоры, а кривая 2 касалась его (рис. 6.2), при этом ось у должна быть строго вертикальна. Тогда другая точка пересечения кривой 3 с профилем будет соответствовать месту установки первой промежуточной опоры. При таком положении шаблона во всех точках пролета габарит будет не меньше допустимого. Затем шаблон передвигают, принимая за начальную первую промежуточную опору, и находят место установки второй промежуточной опоры и т. д. до конца анкерного участка. Длина последнего пролета в конце анкерного участка может оказаться малой. В этом случае его увеличивают, уменьшая ряд длин соседних пролетов, стремясь к тому, чтобы все они были примерно одинаковы.

После монтажа анкерного участка в проводах происходит выравнивание напряжения, которое соответствует какому-то условному пролету. Этот пролет называется приведенным, и его длина определяется из выражения:

, (6.3)

где - фактическая длина i-го пролета в анкерном участке, м;

n – количество пролетов в анкерном участке.

Если длина приведенного пролета близка к расчетному, для которого построен шаблон (отличие не более 5 %), то механический расчет проводов и тросов можно считать удовлетворительным. Если отличие и значительно, то повторяется выполнение механического расчета при замене значения на , строится новый шаблон и заново проводится расстановка опор по профилю трассы. Допустимо изменение расстановки опор без проведения повторного механического расчета.

6.2 Проверка опор на прочность

При расстановке опор по профилю трассы все они должны быть проверены на прочность в реальных условиях. Вертикальные нагрузки, действующие на опору, определяются собственной массой проводов и гололеда, а горизонтальные – действием ветра. Проверку выполняют сопоставлением вычисленных для каждой опоры весового и ветрового пролетов со значениями этих пролетов, указанных в технических характеристиках опоры.

Весовой пролет соответствует вертикальной нагрузке на опору и определяется суммой двух смежных эквивалентных полупролетов, прилегающих к данной опоре:

. (6.4)

Эквивалентный пролет – это условный пролет с подвеской провода на одинаковых высотах, вычисляемый по формулам:

- первый (большой) эквивалентный пролет

- второй (малый) эквивалентный пролет

где - действительная длина пролета, – разность между высотами точек подвеса провода, - удельная нагрузка, - напряжение в проводе.

Так для опоры № 2 (рис. 6.3):

; .

Смежными эквивалентными пролетами, прилегающими к опоре могут быть и два больших или два малых эквивалентных пролета. Тогда выражение (6.4) будет иметь вид:

или .

Очевидно, что при подвеске провода на одинаковой высоте ( ) весовой пролет равен полусумме действительных пролетов:

Ветровой пролет для каждой опоры рассчитывается как полусумма смежных пролетов:

. (6.5)

Для каждой опоры должны выполняться соотношения для рассчитанных по формулам (6.4) и (6.5) фактических значений пролетов:

Если для какой-то опоры весовой или ветровой фактический пролет оказался больше указанного в паспортных данных, то должна быть произведена соответствующая перестановка опор на профиле трассы.

6.3. Проверка опор на вырывание

При расстановке опор необходимо следить за тем, чтобы точки установки опор не попали на неудобные места – болота, поймы, грунтовые дороги, крутые склоны и т.д. При расстановке опор на пересеченной местности может оказаться так, что отметка расположения какой-либо опоры будет значительно ниже отметок двух соседних опор (рис. 6.4), что при определенных условиях может привести к “вырыванию” опоры из грунта.

Проверка на вырывание производится с помощью шаблона, представляющего кривую провисания провода при минимальной стреле провеса. Шаблон рассчитывается по формуле (6.2), в которую подставляется нагрузка от собственного веса провода и . Построенный таким образом шаблон накладывают на профиль так, чтобы кривая проходила через точки подвеса провода двух смежных опор, например для опор №1 и №3 (рис. 6.3). Если при этом кривая шаблона окажется выше точки крепления провода нижестоящей опоры №2, то делается вывод о том, что опора №2 будет испытывать силу, действующую вертикально вверх. Эта сила будет поднимать, «поддергивать» поддерживающую гирлянду изоляторов вверх, что может вызвать замыкание провода на землю через траверсу опоры. Для предотвращения этого проводятся следующие мероприятия: перестановка опоры №2 на более высокую отметку; ликвидация опоры №2; установка повышенной опоры №2; установка анкерной опоры вместо промежуточной №2; ослабление тяжения провода; подвеска компенсирующих грузов. Осуществление того или иного мероприятия должно быть как технически, так и экономически обосновано. Однако на практике чаще применяют последнее.

Вырывающая сила V определяется по формуле

где - углы наклона к горизонтали прямых, соединяющих точки подвеса провода на опорах №1 и №2, №2 и №3 (рис. 6.5).

Вес компенсирующего груза рекомендуется применять равным:

где - вес одного метра провода без гололеда.

При большой разнице отметок вес груза получается очень большим и рекомендуется установка вместо низко расположенной промежуточной опоры №2 опоры анкерного типа.

Применение повышенных и пониженных опор возможно при наличии соответствующих конструкций опор используемого типа.

Ослабление тяжения может быть рекомендовано только в исключительных случаях, так как при этом увеличиваются стрелы провеса, а следовательно и число опор в анкерном участке.

Пример проверки опоры на вырывание. Пусть ВЛ 110 кВ проходит в IV районе по гололеду, выполнена на опорах ПБ110-5 проводом АС120/19 и имеет участок на трассе, отображенный на рис. 6.5. Кривая провисания нижнего провода (1) построена по напряжению в проводе в режиме t_min. Она проходит выше точки подвеса провода опоры №2. Следовательно, на опору №2 действует вырывающая сила V, и эту силу необходимо компенсировать, например подвеской дополнительного груза G на гирлянды опоры №2.

Рассчитаем значение вырывающей силы V:

даН;

даН.

Для опоры ПБ110-5, проходящей в IV районе по гололеду м. Вес провода АС120/19 даН/м. Вес дополнительного груза определиться как:

даН.

6.4 Пояснения к выполнению курсового проекта

1. Продольный профиль трассы представляет собой очертания вертикального разреза вдоль трассы. Рельеф трассы не бывает ровным и поэтому профиль изображается ломаной линией. Профиль используется для проверки вертикальных расстояний над землей, поэтому чертеж профиля выполняется в разных масштабах по вертикали и горизонтали. Рекомендуется в курсовом проекте принять масштаб по вертикали , а масштаб по горизонтали принять в зависимости от длины пролета: при м - ; при м - ; при м - .

На продольном профиле трассы обозначаются пересекаемые инженерные сооружения, а также геологический разрез, показывающий глубину залегания грунтов различных типов. Под горизонтальной линией, ограничивающей чертеж профиля, наносят сверху вниз следующие данные: отметки профиля; горизонтальные расстояния, отметки которых были замерены; пикетаж, обозначающий длину трассы в метрах; абрис, где указываются границы пересекаемых трассой полей, лугов, лесов, болот, рек, инженерных сооружений; углы поворота линии; характеристики грунтов и характеристики линии.

Пример продольного профиля трассы приведен в [4]. В задании на курсовой проект предложено лишь очертание вертикального разреза и места установки начальной и конечной опоры анкерного участка. Полный чертеж профиля трассы с расстановкой опор и геологическим разрезом разрабатывается самостоятельно и приводится в графической части проекта.

В записке на листе миллиметровки формата А4 приводится чертеж очертания вертикального разреза с указанием инженерных сооружений, расставленных опор, значений ветровых и весовых пролетов. Отдельно в записке приводится рисунок перехода через инженерное сооружение или расчет проверки опоры на вырывание.

2. При построении шаблона следует подтвердить расчетом по формуле (6.1) выбор режима, соответствующий максимальной стреле провеса.

3. В случае значительного отличия и следует выполнить механический расчет провода для длины пролета, равной , построить новый шаблон и провести новую расстановку опор по трассе.

4. При построении шаблона и профиля трассы используется один и тот же масштаб.

5. Шаблон, по которому проводилась расстановка опор, вкладывается в пояснительную записку.