Усилие натяжения кабеля сип

Основные сведения о механическом расчёте проводов

Монтажные таблицы стрел провеса проводов для сип

Расчет параметров подвеса СИП «Торсада»

На данной странице приводится расчет стрелы провеса и усилия натяжения СИП, который рекомендует компания NEXANS для своего провода «Торсада». На наш взгляд, данный расчет справедлив и для проводов СИП-2, производимых российскими кабельными заводами, но имеющих совпадающую с «Торсадой» конструкцию и совпадающие или очень близкие весовые характеристики. Для СИП-2 других конструкций, не указанных в данном расчете, а также для исходных данных, отличающихся от указанных в расчете (температура окружающей среды, длина пролета), данную методику расчета можно применить, находя расчетные параметры, используя интерполяцию имеющихся расчетных данных. Целью расчета являются: — определение усилия натяжения провода за несущую жилу при заданной температуре среды при монтаже, — определение стрелы провеса провода и определение расстояния до земли. Критерии монтажа: — Выбор длины пролета

— Расчет эквивалентной длины пролета a
e
(м)

— Выбор параметра R

в зависимости от сечения провода и длины пролета
ae
осуществляется по Таблице 1.

Конструкция провода, мм²	Параметр R 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

рассчитывается в зависимости от ветровых нагрузок в различное время года (зима/лето). В следующей Таблице 2. показана зависимость ветровых нагрузок от средней температуры сезона во Франции.

Сила ветра (Па)
Нормальная ветровая нагрузка	Высокая ветровая нагрузка
Лето	+15°С	360	480
Зима	-10°С	135
Мороз	-5°С	360

Условия максимального напряжения в проводе и максимальной стрелы провеса

Согласно ПУЭ для каждой марки провода, используемых при сооружении воздушной линии электропередачи, назначаются три значения допускаемого напряжения соответственно для трех возможных наиболее тяжелых режимов работы, отличающихся значениями величин внешних воздействий (давление ветра, гололедные отложения, температура окружающей среды) и, как правило, несовпадающими по временам года. Повторяемость перечисленных неблагоприятных факторов и вероятность их возникновения неодинакова. Кроме того, значения величин наибольших нагрузок, согласно картам ветрового напора и гололедных образований ПУЭ, являются различными для разных географических районов и местностей сооружения воздушных линий.

Максимальное напряжение в материале провода воздушной линии электропередач (ВЛ) может наступить при одном из следующих двух условий:

1. при низшей температуре в данной местности, ϑмин;
2. при наибольшей добавочной нагрузке и соответствующей этой нагрузке температуре окружающего воздуха при гололеде, ϑг, обычно равной минус 5℃, но иногда лежащей в пределах минус 5 до минус 10℃.

В первом случае увеличение тяжения по проводу происходит за счет сокращения его длины при низшей температуре, а во втором – за счет действия наибольших добавочных нагрузок (гололед, ветровой напор). При расчетах прежде всего выясняют, какой из этих случаев будет наиболее тяжелым для данного провода, а затем, исходя из допустимого напряжения в проводе в этом, более тяжелом случае, определяют напряжения для всех других условий работы провода в пролете.

Рис. 2. Гололедное образование на проводе ВЛ

Первый случай – для малых пролетов, когда в пределе значение длины пролета l = 0. Подставим значение l в уравнение состояния провода и, упростив его, получим:

где величины с индексом m относятся к известному (исходному) состоянию провода;

ϑ − искомая температура окружающей среды;

Е – модуль упругости, Н/мм2.

α −коэффициент неравномерности распределения скоростного ветрового напора по длине ВЛ.

При заданном скоростном напоре ветра, ?н, (Н/м2) коэффициент неравномерности распределения скоростного напора по длине ВЛ равен:

Из уравнения для первого случая видно, что при малых длинах пролетов расчетным является условие низшей температуры. Уравнение состояния провода для этого случая, после подстановки в него вместо σ? величины σдоп = σмакс будет иметь вид:

Второй случай – для больших пролетов, когда в пределе ? = ∞. Разделим уравнение состояния провода на ?2 и, упростив его, получим:

Из этого уравнения следует, что при больших длинах пролетов расчетным является условие наибольшей добавочной нагрузки, для которого уравнение состояния провода будет

В соответствии с полученным уравнением, искомые напряжения в проводе зависят от длины пролета линии l. Можно подобрать пролет такой длины, при которой напряжения в проводе, как при низшей температуре, ϑмин, так и при наибольшей добавочной нагрузке γ7, будут одинаковыми, такой пролет называют критическим (lкр) при соответствующих условиях:

Совместное решение уравнений относительно ? = ?кр дает длину критического пролета:

Сравнивая длину заданного (расчетного) пролета с длиной критического пролета, полученного из уравнения, можно установить, в каком из двух расчетных случаев материал провода испытывает большее напряжение.

Если заданный пролет меньше критического, то максимальное напряжение в проводе будет при низшей температуре окружающего воздуха ϑмин и удельной нагрузке γ1. Если заданный пролет больше критического, то максимальное напряжение в проводе будет при наибольшей удельной нагрузке γ7 и температуре ϑг.

Различают 3 критических пролета ?кр ?:

— ?кр1 –первый критический пролет – определяет переход от расчетных условий при наинизшей температуре к средним эксплуатационным условиям (СГ), при этом выполняются условия:

— ?кр2 –второй критический пролет – определяет переход от расчетных условий наинизшей температуры к условиям наибольшей нагрузки (НБ):

— ?кр3 – третий критический пролет – определяет переход от расчетных средних эксплуатационных условий(СЭ) к условиям наибольшей нагрузки:

где величины с индексом m относятся к известному (исходному) состоянию провода, а с индексом n – к искомому состоянию.

Исходные условия расчета проводов на механическую прочность, соотношения расчетного и критического пролетов в зависимости от наинизшей температуры и наибольшей нагрузки приведены в табл. 1.

Одной из величин, определяющих высоту опор, является стрела провеса провода. Наибольшая стрела провеса провода, называемая максимальной стрелой провеса, может возникнуть только при отсутствии ветра, когда провод находится в вертикальной плоскости, проходящей через точки его крепления. Такой случай может быть:

а) — при гололеде и температуре от 0 до минус 10℃, когда провод испытывает наибольшую вертикальную нагрузку (γ3);

б) — при высшей температуре окружающего воздуха, например, при значении максимальной температуры ϑмакс = +40℃, когда провод имеет минимальное механическое напряжение и испытывает вертикальную нагрузку только от собственной массы (γ1).

Таблица 1. Условия расчета проводов на механическую прочность

Соотношения критических пролетов	Соотношения расчетного и критического	Исходные условия расчета проводов на механическую прочность
?кр1 ?кр3	γНБ — Наибольшая нагрузка
	?кр1 > ?кр2 > ?кр3	? ?кр2	? > ?кр3 — Наибольшая нагрузка

Температура, при которой стрела провеса провода fп1, вызываемая только его собственной массой, будет равна стреле провеса провода в условиях гололеда без ветра fп3, называется критической температурой ϑкр. Значение последней определяется по формуле, полученной для случая ?п3 = ?п1. Путем сравнения значения ϑкр с высшей температурой ϑ(+) выявляются габаритные климатические условия. Приближенное значение критической температуры вычисляется по формуле:

Чтобы определить, в каком случае будет максимальная стрела провеса, сравнивают величину высшей температуры данной местности с величиной критической температуры. Поскольку расчет механической прочности проводов все равно требует определения напряжения в проводе при высшей температуре и при гололеде без ветра, то, применяя эту формулу, можно значительно проще определить и сопоставить стрелы провеса в интересующих нас условиях.

Если критическая температура меньше высшей температуры данной местности, то максимальная стрела провеса провода будет при высшей температуре. Если же критическая температура больше высшей температуры данной местности, то максимальная стрела провеса будет при гололеде без ветра.

Длина фазного провода (троса) в пролете при одинаковой высоте его крепления на смежных опорах и пролетах до 800 м вычисляется как для параболы:

или при более длинных пролетах – как для цепной линии

При неодинаковых высотах точек крепления проводов на опорах ВЛ их длина в пролете определяется по формуле:

т.е. в виде суммы длин провода в половине пролета до разных точек крепления.

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.

Независимо от климатических условий (ветер, температура, мороз) нагрузка приложенная нулевому несущему проводу не должна превышать 500даН, для нулевого провода сечением 54,6мм2 и 650даН для нулевого провода сечением 70мм2.

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:

Программа для расчета фундамента молниезащиты

Программа для расчета потери напряжения в сетях освещения

Через сколько лет окупит себя офисный светодиодный светильник?

Расчет рационального размещения трансформаторной подстанции

5.3. Уравнение состояния провода. Исходный режим

Механическое напряжение в проводе изменяется в зависимости от удельной нагрузки на провод и температуры окружающего воздуха. Для двух любых режимов i и j , характеризующихся удельными нагрузками р i и р j и температурами Θ i и Θ j , механические напряжения в проводе σ i и σ j в этих режимах связаны уравнением состояния провода, которое имеет следующий вид:

где α − температурный коэффициент линейного удлинения материала провода, 1/ о С; Е – модуль упругости материала провода, даН/мм 2 ;

l – расчетная длина пролета, м.

При дальнейшем изложении порядка расчета провода на прочность полагается, что опора выбрана и, следовательно, известны ее характеристики и геометрические размеры (см. приложение 3). В частности, известен габаритный пролет l г . Это пролет такой длины, в котором в режиме с максимальной стрелой провеса при установке опор на идеально ровной местности точно выполняется установленный ПУЭ габарит ВЛ (расстояние от низшей точки провисания провода до земли).

Расчетная длина пролета выбирается по габаритному пролету l =(0,8. 0,9) l г . Меньшие значения расчетного пролета принимаются для населенной местности, большие – для ненаселенной.

По уравнению состояния (5.14) необходимо определить механические напряжения в проводе в режимах низшей температуры ( р 1 , Θ min ), среднегодовой температуры ( р 1 , Θ ср ) и наибольшей внешней нагрузки ( р max , Θ г = Θ в = − 5 o C) и проверить условия (5.1).

Проверка габаритов и стрелы провеса проводов и тросов

Стрела провеса — это расстояние по вертикали в промежуточном пролете ВЛ между проводом (тросом) и прямой линией, соединяющей точки его подвеса. Стрелы провеса проводов и тросов, габариты линии до земли или пересекаемых объектов измеряют при приемке линии в эксплуатацию для проверки правильности монтажа, и в процессе эксплуатации, а в дальнейшем по мере необходимости: при появлении новых пересечений или сооружений, при переустройстве имеющихся переходов или пересекаемых объектов (замена опор, проводов, изоляторов, арматуры), а также при наклонах опор или изменениях их конструкций при ремонтных и реконструктивных работах, вытяжке проводов, проскальзывании проводов в подвесных и натяжных болтовых зажимах, изменения длины гирлянд при замене дефектных изоляторов и перекосе траверс и др. Габариты линий могут измениться в результате прокладки под проводами дорог, сооружения линий электропередачи. Если строительство таких сооружений не было согласовано с эксплуатирующей организацией, то габариты могут оказаться недостаточными, возникнет угроза безопасности для посторонних лиц и снизится надёжность работы линии. Строгой периодичности измерения стрел провеса габаритов не установлено и эти измерения должны производиться по мере необходимости, определяемой в результате периодических осмотров. Измерения, как правило, производят без отключения линии при помощи угломерных приборов или изолирующих штанг и капронового или сухого хлопчатобумажного каната. Для измерений на отключенных линиях могут быть использованы дополнительно обычные рулетки или веревки. В качестве угломерных приборов могут быть использованы теодолиты, нивелиры, а также более простые, но достаточно точные для данных измерений оптические приборы, карманные высотомеры и т.п. При измерениях следует фиксировать температуру воздуха. Полученные при измерениях фактические значения путем расчетов или с помощью специальных таблиц приводятся к температуре, при которой получаются наибольшие стрелы провеса, которые сопоставляются с проектными данными и допусками, приведенными в нормативно-технической документации. Фактическая стрела провеса проводов и тросов не должна отличаться от расчетной более чем на 5%. Разрегулировка проводов любой фазы по отношению к другой, а также разрегулировка тросов допускается не более чем на 10% проектного значения при условии соблюдения необходимого расстояния до земли и пересекаемых объектов. Расстояния от проводов ВЛ до земли и до различных пересекаемых объектов в местах сближения с ним должна быть не менее определённых в нормативах . Проверка габаритов в местах пересечения линии с другими сооружениями является обязательной во всех случаях реконструкции и ремонта линии со сменой или переустройством опор, при замене проводов, возвышении каких-либо сооружений под линией и других работах, вызванных изменениями габаритов. Способы измерения габаритов и стрелы провеса проводов и тросов ВЛ. Измерение габарита линии с помощью капронового каната ведут в такой последовательности. На опору, не доходя 2 м до уровня изолирующих подвесок, поднимается электромонтер и устанавливает блок бесконечного каната. Затем по этому канату он поднимает изолирующую штангу и в специальном чехле ролик с измерительным капроновым канатом. С помощью штанги ролик устанавливают на проводе, второй конец капронового каната держит второй электромонтер, находящийся на земле. После установки ролик с помощью капронового каната вторым электромонтером передвигается до места измерения габарита. По отметкам на канате определяется расстояние от ролика (проводов) до поверхности земли (рис.). После измерения ролик возвращается к опоре и снимается первым электромонтером с помощью изолирующей штанги.

Измерение габарита ВЛ с помощью капронового каната 1 — ролик; 2 — отметки; 3 — капроновый канат

Порядок расчета монтажных стрел провеса грозозащитного троса

Расчет монтажных стрел провеса грозозащитного троса выполняется по условию требуемой защиты элементов ВЛ тросом в грозовом режиме. Пролеты в анкерном участке имеют разную длину, поэтому требуемое расстояние по вертикали в середине пролета между верхним проводом и тросом будет различным. ПУЭ допускают соблюдение расстояния для пролета, длина которого равна габаритному пролету , т.е. считается, что в этом случае обеспечивается удовлетворительная защита тросом всех элементов ВЛ во всех пролетах анкерного участка.

Порядок расчета монтажных стрел провеса троса следующий :

1. Определяют стрелу провеса провода в габаритном пролете при t = 15 0 С:

где — напряжение в проводе в приведенном пролете при t = 15 0 С, определенное по выражению (8.1) или по графику .

2. Определяют стрелу провеса троса в габаритном пролете в режиме грозы исходя из требуемого расстояния для габаритного пролета:

где — фактическая длина гирлянды изоляторов.

3. Вычисляют напряжение в тросе в грозовом режиме из выражения:

4. Из уравнения состояния определяют напряжение в тросе при температуре монтажа , принимая в качестве исходного грозовой режим:

В курсовом проекте “вручную” достаточно произвести расчет напряжения в тросе в режиме монтажа при температуре , а расчеты для других значений выполнить с помощью программы “MERA2”.

5. Рассчитывают стрелу провеса троса в пролете наименьшей длины по выражению:

где — напряжение в тросе в режиме монтажа при .

6. Проводят аналогичные расчеты для пролета наибольшей длины :

7. Определяют величину тяжения в тросе по выражению:

Норма провисания

Существуют нормативы, согласно которым определённое расстояние между землёй и провисшим проводом считается приемлемым. Они приведены в следующем перечне.

1. Высота между провисшим проводом и асфальтом, где ходят люди, должна быть не меньше 3,5 метров, над проезжими местами – не меньше 5. Ответвление делается на высоте 2,5 метров для СИП.
2. Если проводник не изолирован, то высота над пешеходными участками должна быть не меньше 3,5, над проезжими – не меньше 6. Ответвление делается на высоте 2,75 метров.
3. Если СИП проходит через жилое здание, то расстояние между балконом и провисшим кабелем должно составлять как минимум один метр, между проводом и стеной – не меньше 20 см.
4. Если провисший проводник не изолирован, то допускается не меньше 1,5 метра между балконом и кабелем и не меньше одного метра между проводом и стеной.
5. Линии электропередач с неизолированными проводниками над зданиями не располагаются, это категорически запрещено.

Источник