Натянем провода и самонесущие кабели сегодня так, чтобы не было мучительно больно ... послезавтра ...

Наши цены не дороже денег.

Проекты ВЛ

ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

Дополнительно см. Руководство пользователя LineS. Описание применения в проектах.
На этой странице сайта приведены примеры использования программ при проектировании ВЛ и рекомендации по заполнению исходных данных.
Рекомендации по заполнению исходных данных программ

1. Имеются в проекте воздушных линий: планы местности, профиль воздушных линий, климатические условия по данным метеостанций и ПУЭ, выбранные провод, трос согласно ПУЭ и расчётам, типовые проекты опор, согласованные с заказчиком.

2. Допускаемые напряжения на линейку применяемых проводов могут быть указаны в типовых проектах опор. Если нет, - найти допускаемое тяжение на опоры выбранных типовых проектов опор, определить допускаемые напряжения по этому тяжению на провод. Сравнить определённые допускаемые напряжения по тяжениям на опоры с допускаемым максимальным напряжением и при среднегодовой температуре на провод согласно ПУЭ, ГОСТ, ТУ или данным завода - изготовителя. По наименьшему значению выбираем расчётное допускаемое максимальное напряжение в проводе и при среднегодовой температуре для нашего проекта.

Пример:

Из расчётов на потери напряжения в сети 10 кВ выбраны самонесущие изолирование провода СИП3(50) сечением несущей части 50 мм2. Опоры допускают тяжение на фазу не более 640 даН. Поэтому проектировщик принимает в проекте максимальное допускаемое напряжение 640/50 = 12.8 даН/мм2 сечения провода. Это же напряжение проектировщик принимает для режима среднеэксплуатационной температуры. Выполняются (по любой, в том числе нашей программе) расчёты монтажных тяжений и стрел провеса и выдаются проектом таблицы для монтажников.

Монтажники, умудренные опытом, без всяких расчётов, отметили, что монтажные стрелы значительно занижены (провода будут перетянуты) и были правы.

Нарушения:
По ПУЭ эти провода допускают максимальное напряжение 11.4 даН/мм2 при наибольшей нагрузке и низшей температуре; 8.5 даН/мм2 - при среднегодовой температуре.

Налицо две ошибки:
1. Завышение максимального допускаемого напряжения с 11.4 до 12.8 даН/мм2 при наибольшей нагрузке и низшей температуре.
2. Завышение максимального допускаемого напряжения с 8.5 до 12.8 даН/мм2 при среднегодовой температуре.

Одинаковое значение допускаемых напряжений на провод, трос, самонесущий кабель для всех режимов вполне может быть, но не для данных условий и всегда не более чем при среднегодовой температуре по ПУЭ, ГОСТ, ТУ.

Возникает вывод, что механический расчёт провода не выполнялся, габаритный пролёт не контролировался. Неизвестно, обеспечены ли габариты при подходах под линиями более высокого напряжения.

Явное нарушение требований ПУЭ, но такой проект был выполнен и принят заказчиком.


3. Выполнить расчёт провода по программе LineMech, задавая расчётное допускаемое максимальное напряжение и при среднегодовой температуре, определённые в предыдущем пункте. Минимальный пролёт, шаг расчёта и максимальный рассчитываемый пролёт принимаем приближённо, исходя из предварительной прикидки возможных пролётов на воздушной линии. Если в справочнике программы нет данных по данному проводу, одновременно вносим их согласно приведённым на этой странице рекомендациям. Выставляя данные климатических условий руководствуемся ПУЭ и "Помощи" к программе.

Теория механического расчёта и пример расчёта "вручную" представлены на странице Теория и практика.

Отступление:

Во всех программах основа расчёта по методу допускаемых напряжений - определение параметров монтажа провода таких, чтобы затем, при эксплуатации, напряжения в проводе при чётко оговоренных ПУЭ 3-х режимах: наибольших внешних нагрузок, низшей температуры, при среднегодовой температуре не были никогда превышены. Режим наибольшей внешней нагрузки возникает либо при максимальном ветре, либо при гололёде с ветром. Это определяющие режимы, рассчитываемые программой LineMech. Остальные режимы нужны либо для принятия решений, либо для проведения других расчётов.

4. Основываясь высотой подвески проводов на массовых опорах, с учётом или без учёта подвесных гирлянд изоляторов, определяем величину габаритного пролёта. Габаритный пролет - пролет, длина которого определяется нормированным вертикальным расстоянием от проводов до земли при установке опор на идеально ровной поверхности (ПУЭ). Для уточнения габаритного пролёта удобно произвести расчёт по программе LineMech с шагом 1 метр в необходимом диапазоне пролётов. Габаритный пролёт в зависимости от климатических условий и характеристик провода может быть определён либо в режиме 2 (гололёд, температура при гололёде, без ветра) либо в режиме 7 (высшая температура, без ветра) для максимальной стрелы провеса.Основываясь на величине габаритного пролёта выполняется плановая расстановка опор воздушных линий 0.4 кВ, иногда опор воздушных линий 10 кВ, либо строится шаблон для расстановки опор по профилю трассы. При построении шаблона задаётся некоторый запас по габариту, см. учебную литературу. Выполняется первоначальная расстановка опор, при которой может быть выполнен и некоторый запас габарита при пересечениях с инженерными сооружениями и естественными препятствиями с подстановкой, если нужно повышенных и пониженных опор.

Отступление.

Невнимательное определение максимальной стрелы провеса (2 или 7 режим), и, соответственно, неправильное решение по габаритному пролёту, приведёт к возможной переделке проекта. В представленных программах контроль максимальной стрелы провеса предусмотрен только в программе LineCross. Были обращения из проектных организаций: "Почему ваша программа меняет рабочую температуру на пересечении с +40 на -5" (и наоборот). Это значит, что проектировщики невнимательно рассмотрели результаты механического расчёта провода и приняли неправильное заключение по габаритному пролёту, и выяснилось это уже после расстановки опор при расчёте габаритов пересечений. Печально.

4а. Шаблоны для расстановки опор по профилю теперь могут быть получены в программе LineMech - развитии программы LineMech.

Пример расстановки опор по профилю

На расстановке опор по профилю, представленной нашим клиентом, проектировщик решил показать кривые провисания проводов шаблона и при температурах обеспечения габаритов на пересечениях, полученные программой LineMech. Такое решение при оформлении профилей более наглядно, чем без кривых провисания провода.

5. После первоначальной расстановки опор появляется возможность выполнить расчёт приведённых пролётов на анкерных участках и уточнить кривые шаблонов для разных анкерных участков. Основываясь величиной приведённого пролёта и расчётом по программе LineMech строятся новые шаблоны и с их помощью выполняется контроль расстановки опор по профилю. Контроль расстановки опор требуется не всегда, зависит от соотношения пролётов с критическим (см. учебную литературу).

Внимание!
Относитесь к каждому анкерному участку как к отдельной линии. Если есть возможность снизить рабочее допускаемое напряжение в проводе на анкерном участке, то его лучше снизить, произведя необходимые расчёты со сниженными параметрами напряжений по сравнению с нормативными. При неблагоприятных климатических условиях снизится общая аварийность на всей трассе. При наличии доступных в любое время программных средств было бы неприемлемым не просчитать отдельно каждый анкерный участок, особенно при значительной разнице в величине приведённого пролёта.


Отступление. В примере расстановки опор по профилю, показанном в предыдущем пункте, после предварительной расстановки опор во всех пролётах оказался запас по габариту. Проектировщик принял решение снизить на несколько процентов допускаемое напряжение в проводе, чем обеспечил проектом большую надёжность линии в целом.

5а. В программе LineMech предусмотрено, кроме шаблонов, построение кривых провисания проводов, тросов при разных температурах. С их помощью можно проверить габариты при разных температурах.

6. Для пролётов пересечений с инженерными сооружениями и естественными препятствиями выполняем расчёты по программе LineCross, используя те же исходные данные по климату и напряжениям. Требуемые габариты при рабочих температурах подставляем согласно ПУЭ. Возможна некоторая подвижка или замена опор на повышенные и пониженные. Результаты расчётов прикладываем к проекту.

Теория расчёта пересечений "вручную" и пояснения к программе представлены на странице Теория и практика.

6a. В модификации программы LineCross LineCross, для облегчения создания чертежа пересечения (Детали) строится эскиз пересечения в заданном масштабе.

7. С помощью программы LineMech можно построить кривую провисания провода при низшей температуре и определить, требуется-ли расчёт на подвеску компенсирующего груза при задирании гирлянд изоляторов или замена промежуточной опоры на анкерную.

8. Если все габариты обеспечены, нагрузки на опоры получены минимально возможные, в проекте можно записать:
"С целью снижения нагрузок на опоры, при соблюдении допускаемых габаритов пересечений и стрел провеса, проектом принято допускаемое напряжение в проводе (указываем марку) на участках:
1-2, 5-6 - максимальное - ... даН/мм2; при среднегодовой температуре - ... даН/мм2;
2-3 - максимальное - ... даН/мм2; при среднегодовой температуре - ... даН/мм2;
3-4 - максимальное - ... даН/мм2; при среднегодовой температуре - ... даН/мм2;
4-5 - максимальное - ... даН/мм2; при среднегодовой температуре - ... даН/мм2."
 

9. Определение напряжения в тросе.

Первая, основная задача - обеспечить требуемое расстояние между проводом и тросом по вертикали в середине пролёта. Это расстояние зависит от длины габаритного пролёта воздушной линии и приведено в таблице 2.5.16. ПУЭ. Расстояние между проводом и тросом определяется по условиям грозозащиты при температуре +15 градусов С.
На данном сайте некоторые сведения об этом приведены на странице "Грозозащитный трос. ОКГТ. Определение напряжения (вручную и пояснения к программам)" раздела "Теория и практика".

Вторая задача - снижение нагрузки на опоры и их тросостойки.
Имея расчёт для провода на участке, зная его стрелу провеса в режиме 5 программы LineMech, выясняем, какую стрелу провеса мы можем допустить для троса. Ясно, что чтобы обеспечить расстояние между проводом и тросом согласно таблице 2.5.16. ПУЭ, нужно стрелу провеса троса иметь меньше, чем в проводе. Заранее определяем эту стрелу провеса троса согласно формуле, приведённой на странице "Грозозащитный трос. ОКГТ. Определение напряжения (вручную и пояснения к программам)" раздела "Теория и практика".

10. Выполняем расчёт троса по программе LineMech, снижая допускаемые напряжения, начиная от нормативных, получаем подбором, что требуемая стрела провеса троса (режим 5 расчёта по программе LineMech) обеспечивается при определённых рабочих допускаемых напряжениях, максимальном и при среднегодовой температуре. Решение получено. На другом участке воздушной линии может быть получено иное значение.

В проекте записываем:
"При обеспечении необходимого расстояния между проводом и тросом в пролёте согласно 2.5.16. ПУЭ, с одновременным снижением нагрузок на опоры, проектом принято допускаемое максимальное напряжение в тросе (указываем марку) - ... даН/мм2, при среднеэксплуатационных условиях - ... даН/мм2." Если на других участках трассы принято иное значение, то приводим данные и по ним.

Внимание. Для исключения перекрытий между проводом и тросом, рекомендуется проверить расстояние между проводом и тросом при гололёде, в варианте, когда есть гололёд на тросе и нет на проводе.

11. Проверка отклонения подвесных гирлянд изоляторов под воздействием ветра при максимальных его значениях и тяжения при низших температурах. Возможна замена промежуточной опоры на анкерную, передвижка опор, пересчёт приведённых пролётов, проверка габаритов. Расчёт балластов. Используется программа LineLoad.

Отступление.
По просьбе проектировщиков - строителей, по условиям закрепления опор в грунте, для снижения нагрузок на опоры, на отдельных участках может потребоваться некоторое снижение рабочих допускаемых напряжений в проводе и тросе. В этом случае, для принятия решения, выполняется весь комплекс расчётов снова. Может быть использован частично некоторый запас по габариту, заложенный ранее.

12. Основанием для монтажа служат расчёты по программе LineMount.
Расчёт производится для участков трассы с принятыми климатическими условиями и допускаемыми рабочими максимальными тяжениями (напряжениями), обоснованными в предыдущих расчётах.

Теория расчёта монтажных тяжений и стрел провеса "вручную" и пояснения к программе представлены на странице Теория и практика.

13. При монтаже нужно обеспечить некоторую перетяжку.
Расчёты (по умолчанию) производятся без учёта последующей вытяжки проводов, тросов и самонесущих кабелей (в процессе эксплуатации). Поэтому, при проектировании выдавать для специалистов по монтажу рекомендацию об уменьшении стрел провеса при монтаже на 3-5-7-10%. С учётом последующей вытяжки монтажные тяжения и стрелы провеса подсчитываются по процентам вытяжки, указанным для проводов, тросов в литературе, для кабелей, – в Правилах по подвеске и монтажу самонесущих ВОК.
Для того, чтобы не было неясностей, под таблицей монтажных тяжений и стрел провеса лучше выполнить запись:
"Таблицы монтажных тяжений и стрел провеса провода и троса составлены без учёта последующей вытяжки. При монтаже провода и троса стрелы провеса уменьшить на 5-10%",
или
"Таблицы монтажных тяжений и стрел провеса составлены с учётом последующей вытяжки при соблюдении длительности монтажа до закрепления в зажимах".
Рекомендуем прикладывать к проекту оба расчёта, без учёта (установившийся режим тяжения) и с учётом вытяжки, для чёткого отслеживания монтажной организацией процесса вытяжки при монтаже.

14. Результаты механического расчёта проводов и тросов в окончательном варианте являются обосновывающим материалом, в проекте не прикладываются, если нет другого решения заказчика, и хранятся в архиве в проектной организации. В проекте сообщаются только решения по этим расчётам (см. выше).
Результаты расчёта габаритов пересечений также могут не прикладываться к проекту, кроме заключительной таблицы, располагаемой на чертежах пересечений, тогда обоснования расчётов пересечений должны храниться в архиве проекта в проектной организации. В последнее время часто на чертежах приводится вся выходная форма расчёта.
Результаты расчёта монтажных тяжений и стрел провеса являются заданием на монтаж проводов и тросов и являются частью проектно-сметной документации.

15. По данным журнала расстановки опор и результатам расчёта по программе появилась возможность сформировать новую выходную форму в AutoCAD или другом графическом пакете (программа LineMount), перспективную для применения в проектах воздушных линий - поопорную схему воздушной линии.
Полученная выходная форма гармонично может быть применена в проектах воздушных линий, например, при замене проводов, грозозащитного троса, при замене гасителей вибрации согласно новым требованиям, в особенности в случаях потери профиля трассы.
Эта форма может заменить привычные таблицы монтажных тяжений и стрел провеса своей наглядностью и простотой создания.
Выполнив замеры стрел провеса на существующих линиях, можно с лёгкостью обосновать возможности реконструкции воздушных линий.

16. Программа LineMount обеспечивает расчёт гасителей вибрации.

Требования к характеристикам проводов, тросов для внесения в справочник программ (характеристики неизолированных проводов и тросов принимаются по ГОСТ, ТУ, ПУЭ, самонесущих изолированных проводов запрашиваются у завода - изготовителя или принимаются по ТУ, ПУЭ):

1. Диаметр, мм - внешний диаметр провода, троса, самонесущего изолированного провода вместе с изоляцией. Для скрученного из изолированных жил самонесущего провода - общий внешний, эквивалентный диаметр. Испытывает воздействие ветра и образование гололёда.

2. Сечение, мм2 - площадь поперечного сечения несущей, силовой части конструкции провода, троса, для самонесущего изолированного провода - сечение только несущей жилы. Для расчётов воздух между проволоками свивки, смазка, изоляция и другие подобные материалы из сечения исключаются. Испытывает тяжение, приложенное к проводу, тросу, несущей части самонесущего изолированного провода от собственного веса, натяжения, воздействия ветра, гололёда, изменения температуры.

3. Погонный вес, кг/м - вес одного метра провода, троса, всего самонесущего изолированного провода. 1 кг=0,981 даН=9,81 Н (округление до 1 даН, 10 Н на результаты практически не влияет).

4. Модуль упругости провода, троса, самонесущего изолированного провода (по несущей жиле), даН/мм2 - 1,0 гПа=1000000000 Па=1,0 кН/мм2=100 даН/мм2.

5. Коэффициент температурного линейного расширения, 1/К - изменение длины провода, троса, самонесущего изолированного провода при изменении температуры на 1 градус. Для самонесущих изолированных проводов - по материалу несущей жилы. Для ввода в справочник программ 0,000002 соответствует 2х10-6.

Требования к данным климатических условий, запрашиваются на метеостанциях:

1. Гололёд, мм - согласно данным метеостанций, если данных нет - руководствоваться картами и рекомендациями ПУЭ.

2. Температуры максимальная, минимальная (это не температура самой холодной пятидневки), среднегодовая - данные метеостанций. Это температуры абсолютные с повторяемостью 1 раз в 25 лет.

Внимание!.
Если нужно учесть температуру дополнительного нагрева проводов электрическим током и от солнечной радиации - корректируйте максимальную температуру.

3. Температуры при гололёде и при максимальном ветре принимаются согласно ПУЭ.

4. Максимальная скорость ветра, м/с - повторяемостью 1 раз в 25 лет и скорость ветра при гололёде (пересчёт с ветрового давления в ПУЭ) принимаются согласно данным метеостанций, при их отсутствии - согласно картам и рекомендациям ПУЭ.

Требования к задаваемым максимальным напряжениям.

1. Максимальное допустимое напряжение, даН/мм2 - напряжение в материале провода, троса, несущей части конструкции самонесущего изолированного провода, задаваемое для расчётов. Принимается всегда не больше допускаемого по тяжению по данным ПУЭ, ГОСТ, ТУ или завода - изготовителя. Напряжение - тяжение, делённое на несущее сечение провода, троса, самонесущего изолированного провода. Допустимое напряжение обычно составляет не более 50% от разрывного по механической прочности (см. ПУЭ).

2. Допустимое напряжение при среднегодовых (среднеэксплуатационных) условиях, даН/мм2 - напряжение, допустимое при среднегодовой температуре. Обычно 60 - 75% от максимального допустимого, если другое не указано в ПУЭ, ГОСТ, ТУ или заводом - изготовителем.


Главная задача проектировщика, если это возможно - снизить нагрузки на несущие конструкции.

Коэффициенты надёжности, при отсутствии данных, согласно 2.5.11. ПУЭ принимаются равными единице.
Если заказчик не выдал в ТЗ, значит учитывать их не нужно.
Видел в конкретном проекте бездумное применение коэффициента 0,5 на гололёд. Нет слов, если это массовый подход к проектированию воздушных линий, в расчётах некоторых сторонних программ этот коэффициент зашит "по умолчанию". Прямой путь к обрыву проводов и разрушению опор при гололёде.