Расчет стрелы провеса и усилия натяжения СИП
В этой статье хочу предоставить методику расчета стрелы провеса самонесущих изолированных проводов типа СИП-2А. По этой методике вы сможете рассчитать стрелу провеса СИП при длине пролета, отличного от типового значения. Хотите пролет сделать более 40м?
Данную методику в принципе можно применить и к СИП-1, СИП-1А и СИП-2.
СИП-1 отличается от СИП-2 изоляцией жил. У СИП-1 применяют светостабилизированный термопластический полиэтилен (ПЭ), а у СИП-2 светостабизилизированный сшитый ПЭ. Буква «А» указывает, что нулевая несущая жила в изоляции. По характеристикам СИП-2 лучше, чем СИП-1, он пропускает больший ток и имеет чуть меньшую массу.
Целью данного расчета является определение усилия натяжения несущего провода при заданной температуре монтажа, а также определение стрелы провеса СИП.
Расчет провеса СИП
Определим усилие натяжения Т(даН) в зависимости от температуры окружающей среды во время монтажа.
1 Сперва нужно посчитать по формуле ниже эквивалентную длину пролета ае(м)
Эквивалентная длина пролета
2 По таблице определяем параметр Р в зависимости от эквивалентной длины пролета ае и сечения провода.
| Конструкция провода, мм² | Параметр Р при 40°С без ветра, м | Рекомендуемая максимальная длина пролета, м | ||||
| Длина пролета (нормальная ветровая нагрузка) | Длина пролета (высокая ветровая нагрузка) | |||||
| 30м | 45м | 60м | 30м | 60м | ||
| 3×35+54,6 | 300 | 350 | 400 | 300 | 350 | 60 |
| 3×50+54,6 | 250 | 300 | 350 | 250 | 300 | |
| 3×70+54,6 | 200 | 250 | 300 | 200 | 250 | |
| 3×70+70 | 250 | 300 | 350 | 250 | 300 | |
| 3×150+70 | 200 | 250 | 250 | 200 | 250 | |
3 По полученному значению Р, эквивалентной длине пролета ае и по заданной температуре окружающей среды во время монтажа определяем усилие натяжения Т по таблице.
Определение усилия натяжения Т (даН)
Расчет величины стрелы провеса провода СИП.
Стрелу провеса самонесущего изолированного провода определяют по следующей формуле:
где а — длина пролета;
р — линейный вес (даН/м);
Т — механическое натяжение (даН).
Линейный вес провода СИП можно взять из таблицы ниже либо из каталога производителя.
| Вид СИП | (даН/м) |
| 3×35+54,6 | 0,610 |
| 3×35+54,6+2EP | 0,739 |
| 3×50+54,6 | 0,732 |
| 3×50+54,6+2EP | 0,860 |
| 3×70+54,6 | 0,936 |
| 3×70+54,6+2EP | 1,06 |
| 3×70+70 | 0,967 |
| 3×70+70+2EP | 1,09 |
| 3×150+70 | 1,66 |
| 3×150+70+2EP | 1,79 |
Примечание: EP — провода освещения.
Под действием температуры метал либо расширяется, либо сужается, поэтому и меняется натяжение провода Т. Если необходимо посчитать максимальный провис СИП, то для расчета нужно взять самый большой пролет и выбрать параметр Т исходя из температуры +40 градусов.
Получается ВЛЗ (ВЛИ) должна быть спроектирована таким образом, чтобы нагрузка на нулевой провод не превышала установленных значений.
Единственное, что смущает в этом расчете так это то, что не совсем понятно как учли толщину стенки гололеда. Ведь при обледенении проводов их вес увеличивается, соответственно и увеличивается стрела провеса и механическое натяжение. На мой взгляд в таблице определения усилия Т при температуре -5 градусов гололед и налипание снега учтено.
Вот что скажут электросети и энергонадзор, если мы сделаем пролет более 40м? По возможности пролет нужно делать согласно типовым проектам, т.е. не более 40м.
Советую почитать:
комментариев 45 “Расчет стрелы провеса и усилия натяжения СИП”
А какие данные брать для 3×25+54,6?
Считайте как для 3×35+54,6. Вы хотите более 40м сделать пролет? Где данный провод собираетесь использовать?
Да нет, у меня расстояние от 17 до 30м между опорами. Используется для наружного освещения. По ТУ это минимальное сечение.
На такое расстояние и считать не нужно.
Я и не считал, но экспертиза затребовала.
Может проще сослаться на типовой проект, где указано 40м? Если вы из РБ, то посмотрите СТП 09110.20.186-09.
Очень жду статью про механический расчет проводов сип и опор с примерами.
В ПУЭ п 2.5 нет, конечно же, того,о чем спрашивали : «. механический расчет проводов сип и опор с примерами».
Если нет точного ответа-зачем писать?
Добрый день. Подскажите пожалуйста. Расстояние между опорами составляет 70м. Сколько м. кабеля потребуется, чтобы натянуть его между опорами, если стрела провиса равна 0,38м.
Добавьте 1 см на пролет и спите спокойно.
Наверное 1м имели ввиду))
Постройте дугу в автокаде и посмотрите на сколько она длиннее, чем 70м. Правда 40 см провис на 70 м мне кажется маловато.
Добрый день! А можете пояснить как измерить стрелу провеса на уже построенной ВЛ без применения тахеометра и без её отключения??
Добрый день. Если выполнен подвес по типовому, расчет стрел провеса по этой методике можно выполнить? (требует экспертиза,я из РФ)
Думаю да. Только я не понимаю,зачем рассчитывать, если вы не превышаете допустимого пролета. Ссылка на типовой проект не решает проблемы?
Видимо не решает. Однако я не стала делать расчет все равно,объяснив что расстояние не превышает допустимого и нет смысла считать. Буду ждать реакции)
этим расчетом мы находим «максимально допустимую стрелу провеса» или «стрелу провеса, которая у нас получится при выбранном натяжении, у уже введенного в эксплуатацию кабеля»? Просто, судя по формуле — чем больше натяжение (нагрузка на провод), тем меньше стрела провеса, что указывает на то, что мы рассчитываем «максимально допустимую стрелу». Я правильно понял?
*минимально допустимую стрелу провеса
т.к., чем больше мы сделаем стрелу провеса, тем менее у нас будет нагружен кабель, поэтому от увеличения стрелы провеса кабелю будет только лучше, значит «минимально допустимая», а не «максимально допустимая»
Правильно ли будет считать провис провода СИП 3 (1Х70) по этой формуле ?
f = a в квадр х р и разделить на 8Т
ГДЕ а в квадрате — длина пролета
р — линейный вес даН/м
Т — механическое напряжение
Да, только Т-механическое натяжение.
А допустимые значения стрел провеса есть?
В нормативной документации имеется ввиду
Здравствуйте мне нужно провести провод СИП 2Х16 С ОПОРЫ до гаража с помощью натяжителей. Растояние 60 метров. Какой примерно будет провис и не вредно ли это для провода?
Алексей. тот же вопрос. Отвод СИП 2 2*16 от магистрали к одиночному столбу через дорогу. Какие параметры указывать в «электрике» там нет такого сечения (кабеля)?
Попробуйте программу smartline.
60 м — приличное расстояние. Придется наверное ставить подставную опору.
Провис можете посчитать при помощи программы ЭЛЕКТРИК.
Большое человеческое спасибо!
Игорь, хорошо бы еще ссылку давать на источник этой методики расчета — Nexans, компании, которая впервые создала изолированный провод для воздушных линий с изолированной нейтралью марки «Torsada». А в основе этой методики для СИП лежит советская методика, используемая для голых проводов в 60-х — 70-х годах.
Здравствуйте. Подскажите, откуда берутся все эти таблицы и формулы? Нужно узнать, как расчитывается стрела провеса с учетом поправки на расчетную температуру, не могу найти никак, в какой документации или литературе это описано.
Посмотрите этот файл: скачать.
Есть Android приложение для расчета тяжений, стрел провеса и нагрузок на опоры.
Разрабатывалось для самонесущих диэлектрических волоконно — оптических кабелей, но электрические провода тоже считает. Важно правильно указать исходные данные. Сечение — сечение упругих элементов (в случае СИП-2 — сечение нулевой несущей жилы), диаметр — внешний диаметр жгута.
Проект некоммерческий, установка бесплатна.
Здраствуйте, сип 1Х95, длина пролета 65метров, сколько метров брать на провис одного пролета.
Я вам рекомендую ориентироваться на ТАБЛИЦЫ РАСЧЕТНЫХ ПРОЛЕТОВ из типовых проектов. Например, в РБ действует СТП 09110.21.182-07. Там имеются таблицы пролетов в зависимости от сечения провода, типа смежных опор, толщины стенки гололеда и местности.
магазин подключен от подстанции и кабель проходит по столбам осещения.расстояние между столбами примерно 20 м.поступила жалоба (магазин стоит 20 лет.появились плохие люди) ,что провода провисли и создается угроза.заръясните пожалуйста нормы провиса или минимальное расстояние до земли.столбы проходят вдоль дороги и детской площадкой.кабель закреплен на просу,прикручен скобами.кабель сечение 4/16мм.и если можно ссылку.спасибо!!
2.4.55. Расстояние по вертикали от проводов ВЛИ до поверхности земли в населенной и ненаселенной местности до земли и проезжей части улиц должно быть не менее 5 м.
Странно, а где данные на сип2а 3×95+1×95?
У меня пролет нужно делать 50м, т.к. заказчик не хочет возиться с землеотводом
он готов опоры высокие поставить даже
Делал длинный переход на 91м. у Ensto есть типовые на длины до 120м кажется.
В статье смешаны совершенно разные линии, а именно:
ВЛИ — это воздушные линии с изолированными проводами, к каковым согласно ГОСТ 31946-2012 (действует и на территории РФ и на территории РБ) относятся провода для линий напряжением до 1 кВ (см.п.4.1.а).
ВЛЗ — это воздушные линии с защищенными проводами , к каковым относятся провода для линий напряжением 10-20 кВ и 35 кВ (см.там же).
К изолированным относятся выпускаемые в РФ провода типов СИП-1, СИП-2, СИП-2А, СИП-4; к защищенным — СИП-3 и СИП-7.
Изолированные провода могут быть 2, 3, 4 и 5-ти жильными. Могут быть и больше жил, но такие провода изготавливаются по спецзаказу. Защищенные провода, как правили, одножильные (исключения разные мультивиски и некоторые др., с которыми обычные проектировщики за всю свою проф.жизнь могут и не столкнуться.
Рассчитываются линии с изолированными и защищенными проводами несколько по-разному (см.ПУЭ-7). Если считать всё честно, то это будет большой и непростой термо-электро-механический расчет, где объектами расчета будут не только провода, но и опоры, изоляторы, арматура и ещё много чего. Никому этого не советую делать, если, конечно, не вынуждают обстоятельства. Самое простое и, кстати, самое правильное пользоваться типовыми альбомами и пособиями для проектировщиков, которые выпускают арматуру. Лучшие, на мой взгляд, альбомы и пособия, выпускаемые российским подразделением фирмы Энсто. На второе место я бы поставил пособия НИЛЕД/ВК (хороши для ВЛИ, для ВЛЗ много хуже, я им писАл — обещали доработать). Далее следуют МЗВА, СИМЕЛЬ и т.д. Альбомы и пособия Энсто одобрены Ростехнадзором, а альбомы НИЛЕД/ВК прошли утверждение в Россетях. Если использовать типовые решения из этих альбомов, а в прилагаемых документах ПД/РД приводить копии соответствующих листов из альбомов и пособий, то ни гос, ни другая экспертиза придраться не сможет — многократно проверено (СПб, ЛО, ХМАО-Югра).
Вывод: пользуйтесь типовыми решениями и будет вам счастье 😉
Помогите ответить пожалуйста:
Определить при каком суммарном натяжении проводов 5М120 железобетонная опора СС136.6-3 может выдержать анкеровку без оттяжки. Пролет 50м
разнонаправленные — 6ть линий,в одном направлении- две.но при подвесе по крайне допустимому нижнему уровню
Источник
Теория расчетов при проектировании подвесных ВОЛС
1.1. Начальный модуль упругости.
При растяжении кабеля необходимо учитывать модуль упругости кабеля, Eкаб. Оптический кабель состоит из различных материалов, при этом определяющее значение на модуль упругости целого кабеля оказывают центральный силовой элемент и упрочняющие нити Для расчета модуля упругости кабеля, необходимо воспользоваться следующей формулой:
где Ei и Si– модуль и площадь i-го несущего элемента кабеля. Понятно, что модуль упругости кабеля также зависит от числа и вида силовых элементов и определяется изготовителем кабеля.
Для самонесущего оптического кабеля
1.2. Сечение кабеля.
Расчет производится по следующей формуле:
где Dкаб – внешний диаметр кабеля. Необходимо учесть, что модули упругости приведены к сечению всего кабеля в целом. Соответственно приводится и расчет площади всего кабеля. В этом случае расчет площади твердых элементов кабеля не нужен.
1.3. Расчет максимально допустимой растягивающей нагрузки.
При расчете рассматриваются оптические кабели со свободной укладкой волокна в оптических модулях скрученных вокруг центрального силового элемента (ЦСЭ) (типов ДПТа, ДПТс, ДОТа, ДОТс производства ООО «Инкаб»). Максимально допустимая растягивающая нагрузка пропорционально предельно допустимому удлинению самого кабеля и оптического волокна. Удлинение кабеля приводит к тому, что волокна, расположенные в центре модуля, начинают смещаться к внутренней поверхности модуля у ЦСЭ (рис. 1).
Рис. 1. Расположение волокон в оптическом модуле.
При этом еще не происходит удлинения волокна. При дальнейшем удлинении волокно распрямляется за счет избыточной длины в модуле. После распрямления начинает удлиняться само волокно, при этом оно не должно превысить некоторого допустимого значения. Поэтому допустимое удлинение кабеля вычисляется по следующей формуле:
где, εдоп – максимально допустимое удлинение кабеля; εк – допустимое удлинение кабеля, при котором волокно не подвергается механическому напряжению; εизб – избыточная длина волокна в модуле; εов – максимально допустимое удлинение оптического волокна. Избыточная длина волокна в модуле закладывается при его изготовлении и задается изготовителем ОК. Максимально допустимое удлинение оптического волокна определяется исходя зависимости срока службы оптического волокна от приложенной растягивающей нагрузки. При определенном сроке службы кабеля в 25 лет, допускается удлинение волокна на величину до 0,25% без ухудшения его свойств в течение всего времени. Следует понимать, что максимально допустимая растягивающая нагрузка действует на кабель максимум несколько суток раз в 10-15 лет [3], что также гарантирует сохранение свойств волокна в течение всего срока службы. Допустимое удлинение кабеля, при котором волокно не подвергается механическому напряжению, зависит от конструкции, определяемой конкретным изготовителем, и рассчитывается по следующей формуле:
где, R – радиус скрутки; S – шаг скрутки; ΔR – зазор между оптическим волокном и внутренней стенкой модуля. Путем увеличения радиуса скрутки и зазора (внутреннего пространства модуля), а также уменьшения шага скрутки можно получить большее допустимое удлинение кабеля без механического напряжения волокна. При этом шаг скрутки не должен быть меньше определенной величины, определяемой минимальным радиусом кривизны волокна за счет спиральной скрутки модулей. Таким образом, зная начальный модуль упругости кабеля, его сечение и допустимое удлинение, можно определить максимально допустимую растягивающую нагрузку на кабель (МДРН):
Именно эта расчетная величина, указывается изготовителем в характеристиках кабеля. Соответственно, при расчете нагрузок, действующих на кабель при заданных условиях эксплуатации необходимо, чтобы они не превышали МДРН кабеля.
1.4. Прочие допустимые нагрузки.
Допустимая монтажная нагрузка (ДМН) – нагрузка, которая допустима при монтаже кабеля и его прокатке через ролики.
Максимально допустимая монтажная нагрузка (МДМН) – нагрузка, которая допустима при выставлении монтажных стрел провеса.
Разрывная нагрузка – нагрузка, при которой происходит разрыв кабеля.
Значения данных нагрузок зависят от механических свойств кабеля, как совокупности конструкции и материалов (в первую очередь количества силовых элементов), а, следовательно, пропорциональны значению МДРН.
1.5. Масса кабеля.
Рассчитывается как масса отдельных материалов из которых состоит кабель.
— массы центрального силового элемента, оптических волокон, ПБТ, корделей, гидрофобов внутримодульного и межмодульного, промежуточной оболочки, силовых нитей и наружной оболочки соответственно.
1.6. Наружный диаметр кабеля.
Рассчитывается следующим образом:
Где Dскр – диаметр по скрутке, который складывается из диаметра центрального силового элемента и диаметров оптических модулей; hпр.об. – толщина промежуточной оболочки (при ее наличии); hнить – толщина слоя силовых нитей; hоб. – толщина наружной оболочки.
1.7. Конечный модуль упругости.
Первоначальное удлинение оптического кабеля при увеличении прикладываемой нагрузке происходит по начальному модулю упругости. Однако после снятия максимальной нагрузки, в кабеле остается остаточное удлинение (см. рис)
Далее растяжение-сжатие происходит по прямой 2 на рисунке, соответственно расчет нужно проводить по конечному модулю упругости, определяемому как тангенс угла между получившейся прямой 2 и осью удлинения. Для определения конечного модулей упругости необходимо провести тест на растяжение-сжатие. К кабелю прикладывается растягивающая нагрузка, возрастающая до МДРН. Параллельно фиксируется удлинение кабеля. Далее растягивающая нагрузка снимается и фиксируется остаточное удлинение. Точка на графике, соответствующая этому растяжению, соединяется с точкой, соответствующей МДРН и максимально допустимому удлинению кабеля. Тангенс угла между получившейся прямой 2 и осью удлинения будет равен конечному модулю упругости:
где 
доп. — остаточное удлинение кабеля.
1.8. Модуль упругости после вытяжки.
При расчетах необходимо учитывать вытяжку кабеля при среднеэксплуатационной нагрузке. Вытяжка кабелей имеет место для всех типов кабелей, в независимости от материала армирующих элементов. Величина вытяжки определяется как свойствами кабеля, так и величиной растягивающей нагрузки. При проектировании подвески кабеля необходимо рассчитывать стрелы провеса и тяжения кабеля с учетом его вытяжки при среднеэксплуатационной нагрузке, которая не всегда бывает определяющей в эксплуатации, а также и в режиме после воздействия максимальной внешней нагрузки, воздействие которой, может приводить к большей остаточной деформации кабелей. Условия, при которых удлинение кабеля будет наибольшим при его эксплуатации, определяются условиями подвески (длина пролета, стрела провеса, внешние климатические нагрузки) и физико-механическими параметрами кабеля. Для определения модуля упругости после вытяжки проводят тест на вытяжку в соответствии с IEEE 1222. К кабелю прикладывается растягивающая нагрузка, равная 50% МДРН. При этом температура должна оставаться постоянной. Регистрируются удлинения кабеля через 1, 10, 100 и 1000ч.
Получившийся график зависимости вытяжки от времени описывается функцией:
где – удлинение кабеля; t – время, ч; A,B – коэффициенты, вычисляемые из эксперимента. Коэффициент А определяется как вытяжка, зафиксированная через 1 час после начала эксперимента. Коэффициент В определяется путём подстановки в уравнения текущего значения вытяжки, времени и известного значения коэффициента А:
Зная коэффициенты А и В, можно вычислить величину вытяжки кабеля через 25 лет при значении нагрузки 50% от МДРН. Через соответствующую точку можно построить зависимость удлинения от нагрузки для СОК при учёте 25 летней вытяжки.
Тангенс угла между получившейся прямой и осью удлинения будет равен модулю упругости после вытяжки:
где вып. – удлинение СОК после 25 летней вытяжки.
1.9. Минимально допустимый радиус изгиба кабеля.
Определяется по следующей формуле:
1.10. Температурный коэффициент линейного расширения.
ТКЛР всех элементов в кабеле (кроме арамидных нитей) имеет положительное значение.
ТКЛР арамидных нитей имеет отрицательное значение.
ТКЛР всего кабеля будет определяться исходя из условия равновесия всех элементов, входящих в кабель, по следующей формуле:
Где — ТКЛР каждого элемента кабеля.
1.11. Температуры эксплуатации и монтажа.
Температурный диапазон эксплуатации определяется исходя из требований, указанных в «Правилах применения оптических кабелей связи, пассивных оптических устройств и устройств для сварки оптических волокон», утвержденных Приказом Мининформсвязи России № 47 от 19.04.2006г. Минимально допустимая температура монтажа определяется исходя из проведенных испытаний на изгиб кабеля при отрицательных температурах и обеспечивается соответствующими применяемыми материалами и технологией производства.
1.12. Максимально допустимый потенциал электрического поля.
Максимально допустимый потенциал электрического поля определяется исходя из типа материала применяемого в оболочке.
Обычный полиэтилен средней или высокой плотности в оболочке допускает максимальное воздействие потенциала электрического поля в 12 кВ.
Трекингостойкий полиэтилен в оболочке допускает максимальное воздействие потенциала электрического поля в 24 кВ.
2.1. Вес кабеля.
Вес кабеля в Н/м рассчитывается исходя из заданной массы кабеля кг/км по следующей формуле:
Где g – ускорение свободного падения, м/с 2 .
2.2. Растягивающая нагрузка, действующая на кабель.
Растягивающая нагрузка, H, действующая на кабель вычисляется следующим образом:
где W – линейный вес кабеля, Н/м; L – расстояние между опорами, м; S – стрела провеса, м – определяемая как максимальная величина, на которую провисает кабель от горизонтальной линии между точками подвеса кабеля.
Исходя из формулы, видно, что нагрузка на кабель увеличивается с увеличением веса кабеля и расстояния между опорами и уменьшается при увеличении стрелы провеса. Начальная нагрузка на кабель:
2.3. Перепад высот между опорами.
При разной высоте точек подвеса, кривая провисания кабеля будет несимметричной и низшая точка этой кривой будет находиться не посередине, а ближе к более низкой опоре. В данном случае, для расчета стрел провеса удобно пользоваться значениями эквивалентных пролетов.
Можно достроить левую ветвь кривой до точки, одинаковой по высоте с правой, и получить симметричную кривую. Расстояние L1 называется малым эквивалентным пролетом, а расстояние L2 – большим эквивалентным пролетом. Расстояния L1 и L2 рассчитываются следующим образом:
Стрелы провеса S1 и S2:
2.4. Длина подвешенного кабеля.
Очевидно, что длина подвешенного кабеля больше расстояния между опорами, за счет некоторого провиса кабеля и она, тем больше, чем больше стрела провиса. Длина подвешенного кабеля рассчитывается следующим образом:
2.5. Длина кабеля в ненагруженном состоянии:
Для дальнейших расчетов необходимо знать длину кабеля между опорами, как если бы он не находился под действием растягивающих нагрузок (H = 0). Данная величина называется длиной кабеля в ненагруженном состоянии, Lн0:
2.6. Длина кабеля в ненагруженном состоянии с учетом температуры:
Дальше необходимо определить длину кабеля в ненагруженном состоянии с учетом температуры кабеля, Lнк. Под действием температуры кабель может, как удлиняться, так и сжиматься и эта способность определяется температурным коэффициентом линейного расширения кабеля (ТКЛР, 1/°С).
где Т – температура кабеля в условиях эксплуатации; Тср – средняя температура эксплуатации.
2.7. Вес кабеля при воздействии максимального гололеда.
В некоторые периоды эксплуатации происходит обледенение оптического кабеля подвешенного между опорами. При этом величина обледенения зависит от географического местоположения подвешенного кабеля и определяется районами гололедности по классификации и картам гололедных районов РФ, согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) – 7 ред. Гололедная нагрузка действует на кабель вертикально вниз. Исходя из заданного района гололедности определяют толщину стенки льда на кабе-ле и рассчитывают вес кабеля в условиях обледенения:
Где ρл – объемная масса гололеда (обычно 0,9·10 -3 ), кг/см 3 ; С – толщина стенки гололеда, мм; d – диаметр кабеля, мм; Ki и Kd – коэффициенты учитывающий изменение толщины стенки гололеда по высоте и в зависимости от диаметра провода. Коэффициенты Ki и Kd учитывающие изменение толщины стенки гололеда
| Высота расположения приведенного центра тяжести проводов, тросов и средних точек зон конструкций опор над поверхностью земли, м | Коэффициент Ki, учитывающий изменение толщины стенки гололеда по высоте над поверхностью земли | Диаметр провода (троса), мм | Коэффициент Kd, учитывающий изменение толщины стенки гололеда в зависимости от диаметра провода (троса) |
| 25 | 1,0 | 10 | 1,0 |
| 30 | 1,4 | 20 | 0,9 |
| 50 | 1,6 | 30 | 0,8 |
| 70 | 1,8 | 50 | 0,7 |
| 100 | 2,0 | 70 | 0,6 |
Примечание. Для промежуточных высот и диаметров значения коэффициентов Ki и Kd определяются линейной интерполяцией. Нормативную толщину стенки гололеда плотностью 0,9 г/см 3 следует принимать по табл. в соответствии с картой районирования территории России по толщине стенки гололеда или по региональным картам районирования.
Карта районирования территории РФ по толщине стенки гололеда.
Нормативная толщина стенки гололеда bэ для высоты 10 м над поверхностью земли.
| Район по гололеду | Нормативная толщина стенки гололеда bэ, мм |
| I | 10 |
| II | 15 |
| III | 20 |
| IV | 25 |
| V | 30 |
| VI | 35 |
| VII | 40 |
| Особый | Выше 40 |
2.8. Ветровая нагрузка на кабель при гололеде.
Также необходимо учитывать, что в процессе эксплуатации на подвешенный оптический кабель действуют ветровые нагрузки и следует рассчитать максимальную нагрузку под воздействием ветра. Для этого, исходя из географического места подвеса кабеля, по классификации и картам районов РФ по максимальной ветровому давлению (или скорости ветра), выбирают необходимое значение.
Ветровая нагрузка действует на кабель в горизонтальном направлении, перпендикулярном его оси.
Ветровая нагрузка (Н/м) рассчитывается следующим образом:
где aw — коэффициент, учитывающий неравномерность ветрового давления по пролету ВЛ, принимаемый равным:
| Ветровое давление, Па | До 200 | 240 | 280 | 300 | 320 | 360 | 400 | 500 | 580 и более |
| Коэффициент aw | 1 | 0,94 | 0,88 | 0,85 | 0,83 | 0,80 | 0,76 | 0,71 | 0,70 |
Промежуточные значения aw определяются линейной интерполяцией; Kl — коэффициент, учитывающий влияние длины пролета на ветровую нагрузку, равный 1,2 при длине пролета до 50 м, 1,1 — при 100 м, 1,05 — при 150 м, 1,0 — при 250 м и более (промежуточные значения Klопределяются интерполяцией); Kw — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности, определяемый по табл: Изменение коэффициента Kw по высоте в зависимости от типа местности
| Высота расположения приведенного | Коэффициент Kw для типов местности | ||
| центра тяжести проводов, тросов и средних точек зон конструкций опор ВЛ над поверхностью земли, м | А | В | С |
| До 15 | 1,00 | 0,65 | 0,40 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| 40 | 1,50 | 1,10 | 0,80 |
| 60 | 1,70 | 1,30 | 1,00 |
| 80 | 1,85 | 1,45 | 1,15 |
| 100 | 2,00 | 1,60 | 1,25 |
| 150 | 2,25 | 1,90 | 1,55 |
| 200 | 2,45 | 2,10 | 1,80 |
| 250 | 2,65 | 2,30 | 2,00 |
| 300 | 2,75 | 2,50 | 2,20 |
| 350 и выше | 2,75 | 2,75 | 2,35 |
По условиям воздействия ветра на ВЛ различают три типа местности: А — открытые побережья морей, озер, водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра; В — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой не менее 2/3 высоты опор; С — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м, просеки в лесных массивах с высотой деревьев более высоты опор, орографически защищенные извилистые и узкие склоновые долины и ущелья. Cx — коэффициент лобового сопротивления, принимаемый равным: 1,1 — для кабелей, свободных от гололеда, диаметром 20 мм и более; 1,2 — для всех кабелей, покрытых гололедом, и для всех проводов и тросов, свободных от гололеда, диаметром менее 20 мм; W — нормативное ветровое давление, Па, в рассматриваемом режиме: — в режиме максимального ветра: W = W0 — определяется по табл. в зависимости от ветрового района: Нормативное ветровое давление W0 навысоте 10 м над поверхностью земли
| Район по ветру | Нормативное ветровое давление W0, Па (скорость ветра v0, м/с) |
| I | 400 (25) |
| II | 500 (29) |
| III | 650 (32) |
| IV | 800 (36) |
| V | 1 000 (40) |
| VI | 1 250 (45) |
| VII | 1 500 (49) |
| Особый | Выше 1 500 (выше 49) |
2.9. Максимальная нагрузка, действующая на кабель.
Совместное действие вертикальной гололедной нагрузки и горизонтальной ветровой определяется как максимальная нагрузка по следующей формуле:
2.10. Расчет максимальной стрела провиса.
2.10.1. Определив максимальную нагрузку, можно узнать длину кабеля в нагруженном состоянии (из п. 2.5. и п. 2.2.):
2.10.2. Эта же величина равна:
2.10.3. Из п.п. 2.2. и 2.4.
2.10.4. Подставив выражения из 2.10.3. в 2.10.2. получим:
2.10.5. Из п.2.4 находим:
2.10.6. Подставим выражение из п.2.10.5. в выражение из п.2.10.4.:
2.10.7. Приравняем выражения из 2.10.1. и 2.10.6.:
После преобразования, получим кубическое уравнение следующего вида:
2.10.9. Решив кубическое уравнение можно получить значения максимальной стрелы провиса при наиболее сложных погодных условиях: Если
2.11. Максимальная растягивающая нагрузка при наихудших условиях.
Зная максимальную стрелу провиса кабеля, легко найти (по аналогии с п.2.2.) максимальную растягивающую нагрузку, действующую на кабель, при наихудших погодных условиях:
Эквивалентные пролеты и стрелы провиса при переде высот между опорами рассчитываются по аналогии с п.2.3, только вместо начального веса и нагрузки подставляются максимальный вес и максимальная нагрузка:
2.12. Расчет монтажной стрелы провеса, нагрузки и монтажной таблицы.
По п. 2.6. определяется длина кабеля в ненагруженном состоянии с учетом монтажной температуры:
Далее расчет ведется, согласно п.п. 2.10.8, 2.10.9 и 2.11 подставляя соответствующую длину кабеля в ненагруженном состоянии (LнмонT), модуль упругости кабеля Eкаби вес кабеля W и определяется стрела провеса при соответствующей температуре монтажа (Sмон) и нагрузка (Hмон). Монтажная таблица – монтажные нагрузки и стрелы провиса при различных температурах монтажа исходя из заданной начальной нагрузки. Расчет монтажной таблицы ведется аналогично расчету максимальной нагрузки и стрел. Определяется длина кабеля в ненагруженном состоянии при различной температуре:
где Тмон – температура кабеля в условиях эксплуатации; Тср – средняя температура эксплуатации. Эта длина используется при расчете коэффициентов для определения монтажной стрелы провеса, в качестве веса используется вес кабеля в нормальных условиях:
По рассчитанным коэффициентам вычисляется Sмон и Hмон, согласно п.2.10.9 и 2.11.
2.13. Расчет конечной стрелы провеса и нагрузки при нормальных условиях.
После воздействия на кабель максимально тяжелого режима (гололед с ветром), кабель возвращается (сжимается) в нормальное состояние по конечному модулю упругости, т.е. остается остаточное удлинение (см. п.1.7). Для того чтобы рассчитать конечную стрелу провеса и нагрузку при нормальных условиях необходимо определить длину кабеля при воздействии максимальной нагрузки:
Далее эта длина приводится к длине кабеля в ненагруженном состоянии по конечному модулю упругости:
Затем по п.п. 2.10.8, 2.10.9 и 2.11 (подставляя W, Lкк, Eкон) находим конечную стрелу провеса Sн.кон и нагрузку Hн.кон. Эквивалентные длины пролетов и стрел провеса (при наличии перепада высот между опорами) определяются согласно п. 2.3., подставляя вес кабеля и рассчитанную нагрузку.
2.13. Расчет стрелы провеса и нагрузки при нормальных условиях после реализации вытяжки.
В процессе эксплуатации кабеля при подвесе происходит его вытяжка (см. п.1.8). Для того, чтобы определить стрелу провеса Sн.выт. и нагрузку Hн.выт после вытяжки, необходимо воспользоваться формулами из п.п. 2.10.8, 2.10.9 и 2.11, подставляя в коэффициент b вместо начального модуля упругости, модуль упругости после вытяжки Eвыт. Вес принимается равным весу кабеля. Эквивалентные длины пролетов L1н.выт, L2н.выт и стрел провеса S1н.выт, S2н.выт (при наличии перепада высот между опорами) определяются согласно п. 2.3., подставляя вес кабеля и рассчитанную нагрузку.
2.14. Расчет стрел провеса и нагрузок при минимальной и максимальной температуре эксплуатации после реализации вытяжки.
По п. 2.6. определяется длина кабеля в ненагруженном состоянии с учетом минимальной или максимальной температуры:
Далее расчет ведется, согласно п.п. 2.10.8, 2.10.9 и 2.11 подставляя соответствующую длину кабеля в ненагруженном состоянии (LнminT, LнmaxT), модуль упругости вытяжки Eвыти вес кабеля W и определяется стрела провеса при соответствующей температуре (SнminT, SнminT) и нагрузки (HнminT , HнmaxT).
2.15. Расчет стрелы провеса и нагрузки при максимальных условиях (гололед + ветер) после реализации вытяжки.
Определяется длина кабеля между опорами по п.2.4. подставляя соответствующие значения эквивалентных пролетов и стрел провеса после вытяжки в нормальных условиях (по п.2.4):
Затем определяется длина кабеля в ненагруженном состоянии (по конечному модулю упругости) по п.2.5.:
С учетом температуры:
Далее расчет ведется, согласно п.п. 2.10.8, 2.10.9 и 2.11 подставляя соответствующую длину кабеля после вытяжки (Lк.каб.выт), конечный модуль упругости Eкон,максимальную нагрузку Wmax(из п.2.9) и определяется стрела провеса при максимальных нагрузках после вытяжки (Smaxвыт) и нагрузка (Hmaxвыт). Эквивалентные длины пролетов L1maxвыт, L2 maxвыт и стрел провеса S1 maxвыт, S2 maxвыт (при наличии перепада высот между опорами) определяются согласно п. 2.3., подставляя максимальную нагрузку Wmax и рассчитанную растягивающую нагрузку Hmaxвыт.
2.16. Определение роли вытяжки при расчете максимальных нагрузок.
Если при воздействии максимальных нагрузок на кабель (гололед и ветер), растягивающая нагрузка после реализации вытяжки (по п.2.15) будет больше растягивающей нагрузки на кабель не подвергшийся вытяжке (по п.2.11):
то в таком случае вытяжка является определяющим фактором и при расчетах необходимо учитывать стрелы провеса и нагрузки, возникающие после реализации вытяжки (по п.2.15). Если же максимальная растягивающая нагрузка после вытяжки (по п.2.15) меньше максимальной растягивающей нагрузки без учета вытяжки (по п.2.11):
то в таком случае вытяжка НЕ является определяющим фактором и при расчетах необходимо учитывать стрелы провеса и нагрузки, возникающие после первоначального удлинения кабеля (по п.2.11).
2.17. Расчет стрелы провеса и нагрузки при воздействии максимального гололеда.
Для того, чтобы определить максимальную вертикальную стрелу провеса Smax.вер. и нагрузку Hmax.вер, необходимо воспользоваться формулами из п.п. 2.10.8, 2.10.9 и 2.11, подставляя Lк.каб.выти Eкон (если вытяжка – фактор) или Lнки Eнач(если вытяжка – не фактор). Вес принимается равным весу кабеля под воздействием гололеда Wг(по п.2.7). Эквивалентные длины пролетов L1г, L2г и стрел провеса S1г, S2г (при наличии перепада высот между опорами) определяются согласно п. 2.3., подставляя вес кабеля под воздействием льда и рассчитанную нагрузку Hmax.вер.
2.18. Расчет стрелы провеса и нагрузки при воздействии максимальной силы ветра.
Максимальная ветровая нагрузка, действующая на кабель определяется по п.2.8:
При этом используется максимальное ветровое давление W0 и диаметр кабеля dкаб без воздействия гололеда. Если максимальная ветровая нагрузка при воздействии гололеда Wв (по п.2.8) больше максимальной ветровой нагрузки без гололеда Wвmax:
то тогда для данного режима берется ветровая нагрузка при гололеде:
Для того, чтобы определить максимальную горизонтальную стрелу провеса Smax.гор. и нагрузку Hmax.гор, необходимо воспользоваться формулами из п.п. 2.10.8, 2.10.9 и 2.11, подставляя Lк.каб.выти Eкон (если вытяжка – фактор) или Lнки Eнач(если вытяжка – не фактор). Вес принимается равным весу кабеля под воздействием максимального ветра Wвmax. Эквивалентные длины пролетов L1в, L2в и стрел провеса S1в, S2в (при наличии перепада высот между опорами) определяются согласно п. 2.3., подставляя вес кабеля под воздействием ветра Wвmax и рассчитанную нагрузку Hmax.вер.
2.19. Проверка допустимости расчетных значений заданным условиям.
Результаты расчетов должны быть проверены на допустимость заданным условиям (в тех частях, где они заданы): Максимальная растягивающая нагрузка на кабель не должна превышать допустимую:
Максимальная вертикальная стрела провеса не должна превышать допустимую:
Минимальное расстояние от кабеля (при максимальной вертикальной стреле) до земли не должно быть меньше допустимого:
Монтажная нагрузка не должна превышать максимально допустимую монтажную нагрузку:
И другие проверки согласно заданным условиям.
3.1. Расчет стрелы провеса на произвольном расстоянии от одной из опор.
Для того, чтобы рассчитать стрелу провеса на любом расстоянии от одной из опор, достаточно воспользоваться следующей формулой:
Где y – расстояние от более высокой опоры, S2, L2 – эквивалентная стрела провеса и расстояние для более высокой опоры, Sy – стрела провеса на заданном расстоянии от более высокой опоры.
3.2. Расчет монтажной таблицы для других расстояний между опорами при заданной начальной стреле провеса или нагрузке.
Если задана начальная стрела провеса, то начальная нагрузка рассчитывается по п. 2.2, подставляя требуемое расстояние между опорами Lx. Если задана начальная нагрузка, то начальная стрела провеса определяется из формулы по п.2.2:
Далее расчет ведется по п.п. 2.3-2.6 и 2.12.
Источник
