Как рассчитать провис провода?

Как рассчитать провис провода?

Как рассчитать провис провода?

Подробности Категория: Оборудование

Построение кривой провисания провода и определение стрел провисания

Общие сведения. Допускаемые напряжения в проводе

Жесткость проводов и тросов сказывается только при подвеске коротких отрезков проводов, например, длиной в несколько метров между гирляндами анкерных опор. При длине пролётов, принимаемых на воздушных линиях электропередачи, жесткостью проводов можно пренебречь и рассматривать их как идеальные гибкие нити, подвешенные в двух точках и подвергающихся воздействию равномерно распределенной нагрузки от собственного веса провода.

Такая гибкая нить примет очертание цепной линии, как показано на рис. 2.11 [3, 11, 13]. Рис. 2.11. Кривая провисания провода при одинаковой высоте точек подвеса. Согласно обозначениям на рис. 2.11, расстояние по горизонтали между точками подвеса А и В называется пролётом и обозначается буквой l.

Расстояние по вертикали в середине пролёта между проводами и прямой АВ, соединяющей точки подвеса, называется стрелой провисания провода и обозначается буквой f. Обе величины измеряются в метрах. Сила, действующая в любой точке провода и направленная по касательной к кривой провисания, называется тяжением и обозначается буквой Т. Тяжение в низшей точке кривой провисания, направленное горизонтально, принято обозначать буквой Н.

Оба вида тяжения измеряют в деканьютонах (даН) или килограмм — силах (кгс). Сила, действующая на единицу сечения провода, называется напряжением, обозначается буквой σ и определяется по формуле:

(2.10) даН/ мм , кгс/ мм ,

где T — тяжение в проводе, кгс (даН);

f — поперечное сечение провода, мм .

Согласно [13], механический расчет проводов и тросов производится по методу допускаемых напряжений, согласно которому необходимым условием является работа провода в пределах упругости его материала, то есть напряжения σ, возникающие в проводах или тросах при воздействии наибольшей нагрузки или наинизшей температуры, должны быть меньше предела прочности материала проводника. Допускаемое максимальное напряжение в проводе или тросе (даН/мм ) определяется в зависимости от временного сопротивления материала провода σΒ (даН/мм ) и принятого коэффициента запаса прочности n по формуле:

(2.11)

В [13] допускаемые напряжения установлены для трех исходных условий: 1) при наибольшей нагрузке; 2) при наинизшей температуре; 3) при среднегодовой температуре. При этом значения допускаемых напряжений при наибольшей нагрузке и наинизшей температуре имеют одинаковые численные значения [13, стр. 324, 325, табл. 2.5.7].

Определение стрелы провисания провода при длине пролётов менее 800 метров

Если длина пролёта воздушной линии электропередачи составляет менее 800 м, расчет стрелы провисания провода производят по уравнению параболы [3, 11]. Для вывода уравнения кривой провисания провода примем систему координат с началом в низшей точке кривой провисания О, осью абсцисс X и осью ординат Y, как показано на рис. 2.12.

При выводе используются основные уравнения статики для системы, находящейся в равновесии: а)   сумма проекций всех внешних сил на координатные оси равна нулю: Σ X = 0; Σ y = 0;                                                                                                      (2.12) б)   сумма моментов всех внешних сил или их проекций относительно любой точки равна нулю: Σ м = 0.

                                                                  (2.13) Рассмотрим часть провода, разрезав его в низшей точке О и в любой точке D с координатами (х;у). Отрезанные части провода заменим соответствующими тяжениями: в низшей точке кривой провисания тяжением Н, а в точке D тяжением Т.

Так как для воздушных линий касательная к кривой провисания в любой точке имеет малый угол с горизонтальной прямой, то вес рассматриваемого участка можно принять равномерно распределенным по горизонтали и заменить сосредоточенной силой рх, действующей в середине рассматриваемого участка, то есть на расстоянии х/2 от точек О и D, а силу тяжения Тх приравнивают к силе тяжения в наинизшей точке Н.

Направление действия силы Н в точке D противоположно по отношению к направлению этой же силы в наинизшей точке кривой провисания провода, так как вследствие свойств идеальной гибкой нити она может работать только на растяжение. В этом случае уравнение моментов сил относительно точки D запишется следующим образом:

Читайте также  Как рассчитать ток короткого замыкания трансформатора?

(2.14)

Решив уравнение (2.14) относительно у, получим основное уравнение кривой провисания провода:

2(2.15)

Рис. 2.12. Внешние силы, действующие на отрезок провода

В формулу (2.15) входят: единичная нагрузка на провод p и тяжение в низшей точке кривой провисания H. В практических же расчетах пользуются не тяжением, а напряжением в проводе σ, и не единичной нагрузкой, а удельной γ. Подставляя в формулу (2.15) p = γF и H = gF , получим:
(2.16)

Определение стрелы провисания провода при одинаковой высоте точек подвеса

Для определения стрелы провеса при одинаковой высоте точек подвеса достаточно подставить в формулу (2.16) значение x = I/ 2, тогда
(2.17)

Определение стрелы провисания провода при разной высоте точек подвеса

При разной высоте точек подвеса кривая провисания провода будет несимметричной и низшая точка кривой провисания провода будет находиться не в середине пролёта, а ближе либо к точке А, как показано на рис. 2.13, либо к точке В [3, 11].
В этом случае необходимо определять три различные стрелы провисания:

  1. fc — стрела провисания в середине пролёта, находится по выражению, тождественному выражению для стрелы провисания при одинаковой высоте точек подвеса провода, формула (2.17);
  2. fa — стрела провисания провода, измеряемая относительно ординаты низшей точки подвеса А, находится по формуле:

Источник: https://1000eletric.com/kak-rasschitat-provis-provoda/

Стрелы провеса и натяжение СИП проводов. Монтажные таблицы

Как рассчитать провис провода?

Одним из наиболее важных моментов при монтаже провода СИП, является задание ему правильного тяжения.

При строительстве ВЛИ и ВЛЗ вы можете использовать современные и супердорогие инструменты и приспособления (мотолебедка), применять надежную европейскую арматуру (Ensto и Sicame), но стоит вам ошибиться всего лишь в одном моменте, грубо говоря перетянуть СИП больше положенного, и через год вся ваша работа пойдет насмарку.
Зимний период эксплуатации с нашими морозами не прощает таких ошибок.

Конечно любому электромонтеру понятно, что ни СИП, ни голые провода А или АС, и даже современные инновационные AEROZ нельзя натягивать в струну. 

Хотя со стороны это визуально красиво, однако значительно снижает надежность эксплуатируемой ВЛ. Даже опоры, спокойно выдерживающие большие изгибающие моменты, начнут гнуться и наклоняться.

Либо какой-то из элементов анкерного крепления не выдержит нагрузки и обломится. При правильном монтаже крюка на опоре, в первую очередь должен разойтись замок на бандажной ленте.

Сам СИП при этом упадет на землю без серьезных повреждений оболочки. Но не всегда монтаж арматуры осуществляется при помощи стальной бандажной ленты.

Зачастую применяются сквозные крюки.

Как же правильно рассчитать тяжение изолированной линии с проводами СИП, чтобы при низких температурах не появлялось больших изгибающих моментов, а сам провод и арматура не подвергались повышенным нагрузкам?

В этом деле вам помогут монтажные таблицы. Они есть практически в любом типовом проекте.

Ознакомиться и скачать таблицы тяжений и расчетных стрел провеса (от Ensto) для провода СИП-4 можно отсюда (со страницы 32 до страницы 104).

Правда не забывайте пересчитывать именно монтажное тяжение во всем проводе. Так как в табличках стоят данные по механическому напряжению. 

Также для перевода мПа в более удобный формат кгс или кН, применяемый на шкалах динамометров, можно воспользоваться удобным онлайн конвертером по ссылке отсюда.

Давайте в качестве примера рассмотрим два крайних случая:

  • при монтаже используется минимальное сечение 4*25
  • и наоборот максимальное 4*120

Из табличных данных хорошо видно, как меняется провис СИП у правильно натянутого провода в зависимости от температуры.

При длине пролета в 30 метров между опорами и температуре +20С, стрела провеса должна быть около полуметра. Тяжение для этого же провода не превышает 84кг.

Это не очень большая величина, и у многих возникает соблазн натянуть линию посильнее. Благо сделать это можно даже вручную двумя-тремя монтерами, без применения специальных лебедок. 

Однако зимой, когда температура окружающего воздуха в течение долгого времени держится на уровне ниже 20 градусов и доходит до -30С, все резко меняется. Правильно натянутый СИП сечением 25мм2 уже провисает всего на 14см! А если вы его летом чуть-чуть перетянули, то вот тут и возникают лишние изгибающие и вырывающие усилия.

Это все передается опорам и анкерным зажимам. При -30С тяжение увеличивается в 4 раза и достигает 323кг.

Для СИП 4*120 при t=+20С, стрела провеса будет 86см. А при -30С поднимется до 0,6м. С одной стороны, визуально разница здесь будет не так заметна.

Читайте также  Как рассчитать количество светильников в помещении?

Однако сами посмотрите на усилие тяжения. Оно и летом то превышает 200кг, не говоря уже про зимний максимум или гололед.

Все эти таблицы рассчитаны таким образом, чтобы у вас при любых обстоятельствах, даже самых худших (температура минус 40С или минус 5С, но с гололедом), усилия тяжения достигались максимально возможных, но в то же время не выходили за норму.

То есть, если летом при хороших погодных условиях вы натяните провода по таблице, а не “на глазок”, то и зимой при самом плохом развитии событий, у вас ничего не сломается и не оборвется.

Монтажные таблицы и стрелу провеса для высоковольтного СИП-3 можно скачать отсюда (Пособия по проектированию — Книга 4.1 страница 26-50).
Сам по себе провод СИП очень прочный. Он существенно отличается по своим свойствам от не изолированного голого провода АС. 

Поэтому натягивать его в струну нельзя.

Если у вас нет специальных измерительных динамометров, то лучше пусть она провисает. Главное обеспечить габарит над дорогой.

По крайней мере, никаких захлестов и аварийных отключений из-за этого не будет. А ВЛИ-0,4кв спокойно прослужит свои отведенные 40 лет.

Как же воспользоваться этими таблицами на практике в реальных условиях? Для того чтобы правильно натянуть по ним линию СИП, можно применить два способа:

  • воспользоваться динамометром
  • замерить в одном пролете стрелу провеса вручную

При использовании динамометра, одного усилия тяжение, взятого из таблицы не достаточно. Необходимо еще знать приведенный анкерный пролет. Что это такое?

Это пролет или пролеты на ВЛ между двумя анкерными опорами. Между ними может быть как одна, так и несколько промежуточных опор.

При этом в расчетных таблицах указываются данные именно для приведенных пролетов. Они представляют из себя некое среднее математическое значение.

Связано это с тем, что линии не бывают всегда равномерными. И расстояния между опорами иногда отличаются на несколько десятков метров.

Допустим, у вас есть два анкера и одна промежуточная опора между ними. Длина первого пролета 40 метров, а второго всего 10м. Понятно, что при одинаковом тяжении, в большем пролете стрела провеса всегда будет больше.

Поэтому само тяжение, определяется именно для усредненного значения. Рассчитывается средний приведенный пролет по следующей формуле: 

  • Li – это длина одного пролета в метрах или км
  • ∑Li – сумма всех пролетов

Рассчитав значение по этой формуле, вы получите итоговый приведенный пролет. Для нашего случая (40м+10м) он будет 25м.

Далее с помощью интерполяции в таблице ищем требуемое тяжение. В табличных данных при пролетах до 40м, значения разбиты с шагом в 2м.

При более длинных расстояниях, обычно фигурируют целые значения 40-45-50м. Вам понадобится подобрать ближайшее.

Узнав требуемую величину, натягиваете СИП на конечной опоре через динамометр.

Для того, чтобы сделать это правильно — просто контролируйте показания шкалы измерительного прибора, дабы не выйти за границы этого усилия.

Второй способ для тех, у кого нет при себе подобных измерительных инструментов. В этом случае придется вручную, поднявшись на две промежуточные опоры ВЛИ, визировать расчетную стрелу провеса. Ровно также, как это делается на ЛЭП с голыми проводами.

Но для этого вам сначала потребуется определить визируемый пролет. Лучше взять самый длинный из всех имеющихся. И далее по формуле приведенной ниже, рассчитать именно для него свою стрелу провеса.

Какие переменные величины используются в этой формуле?

  • Fi – стрела провеса в метрах
  • Li – длина реального визируемого пролета
  • Pl – вес 1км провода СИП, взятый из его технических характеристик
  • T – тяжение для приведенного пролета в конкретных условиях монтажа

Последнюю переменную берете из вышерассмотренных таблиц. Она будет меняться в зависимости от окружающей температуры при монтаже.

Вот расчет для провода СИП 4*25, когда расстояние между двумя выбранными опорами 40м. Монтаж происходит летом при t=20С.

После проделанных вычислений, электромонтер поднимается на промежуточные опоры и визуально по рейке контролирует данную стрелу в расчетном пролете.

Получив нужный размер, провода окончательно закрепляют на анкерах и СИП перекидывается с раскаточных роликов в поддерживающие зажимы.

Таким образом, при монтаже ВЛ можно обойтись всего лишь обычной измерительной рейкой со шкалой в сантиметрах, а замеры делать в одном единственном пролете.

Даже без применения специальных динамометров, линия СИП при этом также будет соответствовать заявленным параметрам и прослужит отведенный ей срок.

Читайте также  Как рассчитать количество потолочных светильников?

Безусловно, расчетных таблиц в типовых проектах великое множество, и выбор тех или иных параметров по ним, зависит в первую очередь от вашего климатического района. В выше рассмотренных примерах брались усредненные данные.

В каждом конкретном случае требуется индивидуальный подход для обеспечения максимально точного результата в расчетах.

Источник: https://domikelectrica.ru/strely-provesa-i-natyazhenie-sip-provodov/

Построение кривой провисания и определение стрел провисания | Проектирование механической части ВЛ

Как рассчитать провис провода?

Подробности Категория: Оборудование

Построение кривой провисания провода и определение стрел провисания

Определение стрелы провисания провода при длине пролётов более чем 800 метров

При длинах пролётов более чем 800 м погрешность значения стрелы провисания, определяемой по формуле (2.16), превышает допускаемую. В этом случае пользуются формулой, выведенной не из уравнения параболы, а из уравнения цепной линии, и определяют стрелу провисания по двучленной формуле:
(2.20) Решение о том, допустимо ли пренебречь вторым членом формулы (2.

20) или нет, делается на основании вычислений стрелы провисания. Если численное значение второго члена формулы (2.20) будет меньше чем 0,1% от значения стрелы провисания, то только в этом случае им можно пренебречь. Пример 2.2 Пользуясь результатами примера 2.1, определить стрелу провисания провода АС — 240/32 нормальной конструкции для среднегодовых эксплуатационных условий работы.

Провод будет смонтирован на унифицированных двухцепных свободностоящих стальных опорах 220 кВ.

Исходные данные и пояснения

Согласно техническим данным (табл. 2.1), провод АС-240/32 нормальной конструкции имеет поперечное сечение алюминиевого проводника Fс = 238 мм , а стального сердечника — Fc = 43,1 мм . Отношение площадей поперечных сечений алюминия и стали, обозначаемое ,. В соответствии с [13, стр. 324, 325, табл. 2.5.7] для сталеалюминиевых проводов сечением 120 мм2 и более при m = 6,11-6,25 допускаемое напряжение при среднегодовой температуре σд = 8,7 даН/мм .

Среднеэксплуатационные условия работы провода характеризуются нагрузкой на провод γ1 = 0,35 · 10-2 даН/м мм2. По условию задачи провод будет смонтирован на унифицированных двухцепных свободностоящих стальных опорах 220 кВ. Марка опоры П220-2 [6, стр. 40, табл. 1.34]. Для данного типа опор допустимыми являются промежуточные пролёты в пределах l = 470-345 м. Для решения примера примем 470 м.

Решение Так как длина промежуточного пролёта менее чем 800 м, то стрелу провисания провода определим по формуле 2.17, тогда

Определение стрелы провисания провода при пересечении воздушными линиями электропередачи водных преград и инженерных сооружений

При проектировании воздушных линий требуется определять расстояние по вертикали от провода до различных пересекаемых инженерных сооружений или водных преград, чтобы проверить, будет ли соблюдаться допустимый габарит от низшей точки кривой провисания провода до сооружения или преграды [3, 11, 13, 14]. Как правило, в этих случаях бывает известна только высота точек подвеса провода на опорах (точки А и В), а высота низшей точки кривой провисания провода О не известна.

Так как местонахождение точки О, которая одновременно является началом координат не известно, то принимают систему координат с началом в фиксированной точке, например, в одной из точек подвеса, которая расположена выше (точка А на рис. 2.14). Ось X направляют в сторону пролёта, а ось Y — вниз, параллельно действию нагрузки, как это показано на рис. 2.14. Так как высоты точек подвеса А и В различны, а местонахождение точки О неизвестно, то условие статического равновесия нарушено. В этом случае помимо тяжения H необходимо учесть вертикальную реакцию V, параллельную оси Y, но противоположную ей по направлению.

Независимо от разницы в высотах точек подвеса провода вертикальная реакция зависит только от веса провода, равномерно распределенного по всей его длине, и равна весу, умноженному на половину длины пролёта:

(2.21)

Рис.2.14. К определению координат любой точки провода относительно начала, принятого в верхней точке подвеса Составим уравнение моментов всех внешних сил, приложенных е произвольной точке Х с координатами (х;у) ( на рис. 2.14 точка Х находится в середине пролёта) с учетом сосредоточенной силы от собственной массы провода рх, действующей в середине рассматриваемого участка:

(2.22)

Искомой величиной в уравнении (2.22) является fx. Решая его относительно искомой стрелы провисания, получим: (2.23) (2.24)

В случае, если точка В окажется выше точки А, необходимо за начало координат принять точку В и изменить направление оси Х, направив ее в сторону пролёта, тогда уравнение 2.24 сохранится без изменения.

Источник: https://leg.co.ua/knigi/oborudovanie/proektirovanie-mehanicheskoy-chasti-vl-4.html