ГЛАВА 2

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЭЛЕМЕНТЫ КОНТАКТНЫХ СЕТЕЙ

И ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

 

2.1. Общие положения

 

Климатические факторы — основа исходных данных технических условий проектирования, расчетов, а также эксплуатации любых ЛЭП и контактных сетей, относящихся к устройствам наружной установки. От температуры окружающего воздуха зависят усилия (натяжения) проводов, действующие на опорно-поддерживающие устройства, а также требования, предъявляемые к материалам по хладоломкости. Воз­действия ветра и гололеда определяют расчетные горизонтальные и вертикальные нагрузки на подвешенные провода и элементы других подсистем контактных сетей и ВЛ. От нагрузок и собственного веса проводов, распределенных в пролете, также зависит их натяжение. ВЛ должны работать при любых атмосферных условиях, поэтому при рас­четах необходимо учитывать наиболее опасные сочетания нагрузок и климатических факторов, установленные действующими нормами и правилами. Любые отступления от правил должны быть обоснованы.

Нагрузки, действующие на провода и конструкции, подразде­ляют на постоянные, временные и особые. К постоянным нагруз­кам относят вес всех элементов и усилия в устройствах, вызывае­мые натяжением проводов. К временным нагрузкам относят гололедные и снежные образования на проводах и конструкциях, дав­ление ветра на них и нагрузки (изменение нагрузок), которые по­являются при изменениях натяжений проводов, а также вес элект­ромонтера с инструментом и нагрузки, возникающие при монта­же конструкций. Временные (добавочные) нагрузки необходимо учитывать при расчете, т.к. большинство разрушений воздушных линий происходит при гололеде и ветре. При расчетах проводов добавочные нагрузки принимают равномерно распределенными и равными среднему значению. Особые нагрузки на конструкции создаются при обрыве проводов.

Если принять за расчетное наиболее неблагоприятное сочета­ние наибольших нагрузок и экстремальных температур, то про­изойдет значительное удорожание проектируемого сооружения. Поэтому в расчетах учитывают только нагрузки, называемые нор­мативными, и те их сочетания, которые имеют определенную по­вторяемость не реже чем через нормируемое число лет. Считает­ся, что устранение возможных редко встречающихся повреждений некоторых сооружений выгоднее, чем установление излишних за­пасов прочности этих сооружений, вызывающих большие допол­нительные денежные и материальные затраты.

В зависимости от действующих нагрузок и их повторяемости выби­рают также принцип построения расчета. Расчеты на прочность раз­личных сооружений в течение длительного времени выполнялись по методу допустимых напряжений, при котором эксплуатационное напря­жение в элементах не должно было превышать допустимое, определя­емое как частное от деления предельного напряжения (для стали — предела текучести) на выбранный коэффициент запаса прочности (не менее 4). В качестве предельного принималось временное сопротив­ление разрыву по диаграмме растяжения.

Метод расчета по предельным состояниям заключается в том, что расчет ведется не по эксплуатационному, а предельному состоянию, при достижении которого уже невозможна эксплуатация сооружения. Особенностью этого метода является введение взамен одного общего коэффициента запаса нескольких, учитывающих перегрузки, неоднородности материала и условия работы сооружения. Эти коэф­фициенты определяются статистическими методами по данным экс­периментов с натурными изделиями. Если такие коэффициенты неиз­вестны, то расчет ведут по допустимым напряжениям. Поэтому прово­да, изоляторы, а также арматуру контактных сетей и ВЛ рассчитывают по допустимым напряжениям, а опорные, поддерживающие и другие строительные конструкции — по предельным состояниям.

Наибольшие нормативные значения скорости ветра и толщины стен­ки гололеда в соответствии с ПУЭ определяют из их повторяемости 1 раз в 10 лет (для ВЛ 500 кВ — 1 раз в 15лет).

 

 

2.2. Нагрузка от веса провода

 

Вес провода является вертикальной и постоянно действующей на­грузкой. Интенсивность этой нагрузки определяется линейной плот­ностью провода, которая представляет собой массу провода, распреде­ленную на длине 1 м. Вес единицы длины провода в контактных сетях называют погонной нагрузкой (кН/м). Для ЛЭП принимают другую — удельную нагрузку, отнесенную к площади сечения провода (кН/мм²). Таким образом, погонная нагрузка от веса провода g, кН/м,

 

g=10^-3g_нp_l=9,81·10^-3ρ_l ,                                                                        (2.1)

 

где g_н — ускорение свободного падения, м/с²; ρ_l — линейная плот­ность провода, кг/м.

Для однопроволочных проводов погонная нагрузка от веса прово­да, кН/м,

g=9,81·10^-9Sρ,                                                     (2.2)

где S — расчетная площадь сечения провода, мм²; ρ — плотность материала провода, кг/м³.

Для провода диаметром d, мм,

g = 9,81·10^-9πd²/4ρ=7,7·10^-9d²ρ.                                      (2.3)

У многопроволочных проводов длина проволок превышает длину самого провода, поэтому его погонная нагрузка примерно на 2,5 % больше, чем у однопроволочного с такой же площадью сечения, т.е.

g=10,06•10^-9Sp.                                                 (2.4)

У комбинированного провода ( например, сталеалюминиевого)

g=10,05·10^-9(S_aρ_a+ S_cρ_c),                                          (2.5)

где ρ_a, ρ_c, S_a, S_c — плотности и площади сечений соответственно алюминиевой и стальной частей провода.

Струновые зажимы и детали различного назначения учитывают в виде дополнительной равномерно распределенной по пролету (погонной) нагрузки.

 

2.3. Гололед и гололедные нагрузки

 

Определение исходных данных по гололеду. Причина появления гололеда — конденсация имеющихся в воздухе паров на охлажденных поверхностях элементов сооружений. На проводах и конструкциях контактной сети отложение гололедных образований наблюдается обычно при неустойчивой погоде, когда оттепель сменяется похолоданием, в туманную погоду или при выпадении переохлажденного дождя. Различают три основных вида гололедных образований: гололед, представляющий собой плотное твердое прозрачное или полупрозрачное вещество плотностью 600 – 900 кг/м³; изморозь — кристаллический налет плотностью 20 – 100 кг/м³ и смесь, образующуюся при наслоениях гололеда и изморози, плотностью 200 – 600 кг/м³.

Гололед, изморозь и смесь, как правило, образуются при ветре со скоростью до 10 – 15, реже 20 – 25 м/с и температуре -5 °С. Форма сечения гололедных образований на проводах разнообразна. Чаще всего встречается эллиптическая форма, когда гололедные образования находятся в основном с одной стороны провода. Плотность гололеда – случайная величина.

Данные о гололеде собирают и обрабатывают на метео- и гололедных станциях. В прошлом станции открывали для обеспечения судоходства вблизи морей и при строительстве железных дорог, что позволяло получать данные многолетних наблюдений. Измерения гололеда в настоящее время производят на отрезке провода длиной 1 м диаметром 5 мм, расположенном на высоте 2 м от земли. Значение плотности образований определяют как среднее по всем случаям наблюдении. При форме гололеда, отличной от окружности, измеряются полуоси эллипса сечения и затем рассчитывается средний диаметр с учетом приведения полученной плотности к плотности 900 кг/м³. Затем вычисляется толщина стенки гололеда.

Для расчета нагрузок необходимы данные об интенсивности (толщине стенки или корки) отложения на проводе, мм, и их плотности, кг/м³. Одновременно следует учитывать температуру воздуха и скорость ветра при гололеде. При отсутствии метеостанций и климатологических справочников данные определяются по специальным картам, на которых территория СНГ разделена на пять районов по толщине стенки намерзшего льда (рис 2.1), причем самым гололедным районом СНГ являет-

 

Рис. 2.1. карта районирования территории СНГ по толщине стенки гололеда

 

ся Дон­басс. На картах районирования различные виды и формы гололедных образований приведены к цилиндрической плотностью 900 кг/м³, т.е. к плотности льда. Для повторяемости 1 раз в 10 лет толщина стенки гололеда (рис. 2.2) на высоте 10 м принята следующей:

номер района по интенсивности гололеда .......................................I II III IV У(особый)

толщина стенки гололеда b, мм .....................................................  5 10 15 20 25 и более

 

 

Рис. 2.2. Форма гололеда на проводе, принимаемая при расчёте: d — диаметр прово­да; D — наружный диаметр гололеда: b — толщина стен­ки гололеда

 

Толщину стенки льда рекомендуется уточнять во время обсле­дований и наблюдений в горной и пересеченной местностях, т.к. должно быть учтено влияние рельефа на интенсивность гололедных отложений. Толщину льда в V районе следует принимать по фактическим наблюдениям с точностью до 1 мм.

Интенсивность гололеда зависит от диаметра провода. Для опре­деления ее на проводах разных диаметров, необходимо нормативную толщину стенки льда умножать на поправочный коэффициент k_д:

диаметр провода d, мм...........................................................................5    10   20    30

коэффициент k_{д……………………………………………}.........................................1,1   1,0   0,9   0,8

При расположении ВЛ на насыпи толщину стенки льда на проводе для соответствующего района необходимо умножить на коэффициент k_в:

высота, м……………………………………………5      10    15    20     25     30 и более

коэффициент k_в ……………………………………1,10 1,30 1,35 1,45  1,55  1,60

При незащищенной от ветра открытой ровной поверхности k_в = 1,1, а при защищенной (лес, здания, постройки высотой, большей высоты подвеса провода)   k_в = 0,8.

Расчет гололедной нагрузки. На­грузка от гололеда действует как сила тяжести, вертикальная по направлению, кратковременная — по сроку действия.

Интенсивность гололедной на грузки на провод. кН/м, (см. рис. 2.2) определяется по формуле     

g_г=10^-9π(D²-d²)/4ρ_гg_н,                                             (2.6)

D = d + 2b,                                                      (2.7)

g_г = 0,25 • 10^-9π[(d + 2b)² – d²]ρ_гg_н ,                               (2.8)

где d — диаметр провода, мм; D — то же с гололедом; b — толщина стенки льда, мм; ρ_г –– плотность гололедного отложения, кг/м³.

После подстановки значений π, g_н и преобразований получим:

g_г =30,8 •10^-9b (d+b) ρ_г.                                          (2.9)

Таким образом, нормативная гололедная нагрузка на провод, приведенная к плотности льда ρ_г = 900 кг/м³, составит:

g_г=27,7 • 10^-6 b' (d+b'),                                         (2.10)

где b' = b k_д k_в — толщина корки льда с учетом диаметра провода и высоты его расположения, мм.

Учитывая систематический проход под подвеской токоприемников и меры, принимаемые к устранению гололеда, толщину стенки гололе­да для контактного провода принимают в 2 раза меньшей, чем для не­сущего троса. При расчете гололедной нагрузки диаметр контактного провода определяют как среднее между его высотой и шириной.

 

2.4. Ветер и ветровые нагрузки

 

Определение исходных данных по ветру. Причиной ветра является перемещение воздушных масс из мест с большим давлением в места с уменьшенным. Это связано с нагревом земной поверхно­сти солнечным излучением.

История измерений параметров ветра на метеостанциях насчитыва­ет несколько веков. Долгое время проводилось визуальное бесприбор­ное измерение скорости по 12-балльной шкале Бофорта (1 балл — ти­хое дуновение... 7 баллов — двигаются стволы деревьев и т.д.). Затем в качестве приборов стали применяться флюгеры Вильдта, анемометры и анемографы. Для определения направления ветра в метеорологии ис­пользуется система румбов на компасе (16 угловых единиц по различ­ным направлениям сторон света), при этом главные румбы соответству­ют сторонам света: С, Ю, В, 3 или N, S, О, W. По результатам этих изме­рений определяется также векторная диаграмма — роза ветров, нагляд­но изображающая распределение ветров того или иного направления в определенном пункте в течение года (или другого отрезка времени).

В современных условиях определяются как абсолютная максимальная скорость ветра, так и его скорость при минимальной тем­пературе и гололеде, данные о которых необходимы для расчетов ветровых нагрузок.

Получить данные при отсутствии метеостанций можно по кар­там СНИПов, на которых нанесены зоны для районов страны < разными скоростями ветра.

Структура воздушных течений зависит от их скорости. Параллельными эти течения бывают только при малых скоростях. При увеличении скоростей возникают сложные вихревые движения которые определяются неровностями земной поверхности и различием температуры соседних масс воздуха. По этой причине скорость ветра не может быть постоянной, он дует порывами. Толчки ветра по времени непродолжительны — обычно 0,5—2,0 с, причем они изменяются по скорости и направлению. Следовательно, когда на основании каких-либо источников получена средняя скорость ветра, то нужно иметь в виду, что скорость потока в отдельные моменты времени может ее превышать. Колебания скорости ветра характеризует коэффициент порывистости k_пор , равный отношению наибольшей скорости при порывах к средней за некоторый промежуток времени. Наблюдения показывают, что k_пор уменьшается с увеличением средней скорости ветра (рис. 2.3). Пульсации ветра вызывают дополнительную динамическую нагрузку на провода и опорные конструкции. Ранее контактные сети рассчитывали по средней скорости ветра без учета пульсации. Научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИСом) проведены исследования влияния пульсации ветра и созданы методы определения нагрузок с их учетом.

Скорости ветра являются случайными величинами и могу характеризоваться кривыми распределения. Для расчета устройств контактной сети принимают ско-

Рис. 2.3. Зависимость коэффициента порывистости k_пор от средней скорости ветра v

 

рость ветра с повторяемостью 1 раз в 10 лет. Значения скоростей ветра также уточняют с учетом условий расположения ВЛ на конкретной территории в защищен­ных и незащищенных местах, кроме того, корректируют ветровой напор с учетом порывистости. Рельеф местности определяет рас­положение ВЛ в так называемых ветровых трубах (с увеличенной скоростью ветра) или в аэродинамической тени (с уменьшенной скоростью ветра). Обычно ветер наибольшей интенсивности на­блюдается при температуре +5 °С.

Нормативную ветровую нагрузку принято представлять в виде суммы двух составляющих: статической р_c и динамической р_д. Ис­ходным понятием при определении статической составляющей вет­ровой нагрузки является равномерное постоянное перемещение воздушной массы и, как следствие, постоянное скоростное давле­ние (напор). При отсутствии данных местных метеостанций скоро­стной напор и скорость ветра определяются по картам райониро­вания территории СНГ по нормативным скоростным давлениям (скоростным напорам) или скоростям ветра (рис. 2.4, табл. 2.1).

При пользовании картами районирования для полосы шири­ной 100 км, прилегающей к границе районов, следует принимать большие значения скоростей или давлений.

Расчет ветровой нагрузки. Нагрузка от ветрового воздействия, воспринимаемая поверхностью, перпендикулярной направлению ветра, является горизонтальной и определяется по формуле, кН,

p_вт=с_хq₀S.

Таблица 2.1.

Нормативное скоростное давление и скорость ветра

 на высоте 10 м от земли (повторяемость 1 раз в 10 лет)

 

Для круглого провода

p_вт=с_хdv_нор²/16.                                               (2.11)

Скоростной напор ветра q₀, Па, соответствует энергии 1 м³ воздуха, движущегося со скоростью v_нор, т.е.

q₀=0,5ρ v_нор²,                                                (2.12)

где ρ — плотность воздуха, кг/м³; v_нор –– нормативная скорость ветра, м/с.

При температуре 15°С и атмосферном давлении 760 мм ртут­ного столба плотность воздуха 1,23 кг/м³. Тогда скоростной на­пор ветра:

q₀=0,615v_нор².                                                (2.13)

Таким образом, в общем виде

p_вт=0,615·10^-3 v²с_хS,                                          (2.14)

где v — скорость ветра, м/с; с_х — аэродинамический коэффици­ент лобового сопротивления, зависящий от формы и положения объекта; S — площадь поверхности, на которую действует воз­душный поток [для круглого провода — диаметральное (миделево) сечение], м².

При определении ветровой нагрузки на опору коэффициент с_х принимают равным 0,7 для цилиндрических и 1,4 — для плоских опор. Ветровую нагрузку на решетчатые опоры определяют для площади элементов передней фермы и умножают на 1,5 для учета воздействия ветра на заднюю ферму.

 

 

Рис. 2.4. Карта районирования территории СНГ по скоростным давлениям (напорам) ветра

 

     

При определении погонной ветровой нагрузки на провод выра­жение (2.14) принимает вид

p_вт=0,615·10^-6 v²с_хd,                                         (2.15)

где d — диаметр круглого или высота контактного провода, мм.

Аэродинамический коэффициент лобового сопротивления с_х определяют экспериментально и при расчетах принимают:

одинарный провод без гололеда диаметром 

          20 мм и более.............................................................................................1,10    

         то же менее 20 мм ……………................................................................1,20                                        

        одинарный провод любого диаметра,

         покрытый гололедом............................................................................... 1,20

         тоже с учетом зажимов и струн..............................................................1,25

Контактный провод с учетом зажимов и струн марки

                  МФ-85, МФ-100....................................................................................... 1,25

         МФ-120, МФ-150...................................................................................... l,30

Двойной контактный провод марки 2МФ-100: 

 в выемках, на нулевых местах и насыпях высотой до 5 м при расстоянии между проводами:                            

                     40 мм.......................................................................................................... 1,55

      100 мм......................................................................................................... 1,85

        более 100 мм...............................................................................................2,50

на насыпях высотой более 5 м при расстоянии между проводами:

                    40 мм........................................................................................................... 1,85

                   100 мм................................................................................. ……………….2,15        

                   более 100 мм................................................................................................ 2,50          

Скорость ветра v в выражениях (2.14) и (2.15) зависит от характера местности, ее защищенности, поперечного профиля и т. п. и определяется по формуле

v=v_норk_Zk_M,                                                (2.16)

Повышающий коэффициент k_Z вводят при высоких насыпях, где скорость ветра возрастает:

высота насыпи, м.......... 0—5             6—10           11—20             21—30            31––40                                 

коэффициент k_Z, ..........  1,00              1,04               1,12                   1,20                 1,25 

         Характер местности оценивается коэффициентом k_M. Для участков с ясно выраженным усилением ветра по сравнению с окружающей местностью увеличивают скорость ветра на 12 % (скоростное давление — на 25%), а для защищенных мест уменьшают на 5% (скоростное давление — на 10%).

В документах, основанных на новых исследованиях, исходят из более сложной зависимости v от v_нор. В этом случае вместо двух коэффициентов k_Z и  k_M вводят один коэффициент k_v и тогда выражение (2.16) получит вид

v=v_норk_v.                                                   (2.17)

Коэффициент  k_v=0,238ln(z/z₀),                                                                           (2.18)

где z — высота над поверхностью земли, м (рис. 2.5); z₀ — параметр шероховатости, учитывающий характер подстилающей поверхности, т.е. поверхности земли, определяемый по табл. 2.2.

Ветровая погонная нагрузка на провод, покрытый гололедом, кН/м, определяется

p_г = 0,615 •10^-6v_г²c_х(d+2b),                                    (2.19)

где v_г — скорость ветра при гололеде, м/с; d — диаметр провода; b — толщина стенки гололеда, мм.

Для расчета конструкций контактной сети по предельным состояниямг v_г принимают равной 0,5 нормативной скорости данного района: v_г = 0,5v_нор. Для расчета длин пролетов, проводов и конструкции по допустимым напряжениям скорость ветра при гололеде для рас­сматриваемого района v_г = 0,6 v_нор, но не менее 20 м/с для III, IV и V районов по гололеду.

Нормативные скорости ветра при гололеде в зависимости от района по толщине стенки гололеда приведены ниже:

номер района по интенсивности гололеда................................…   I     II    III    IV    V

скорость ветра, м/с.......................................................................     13    14   15   18   19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.5. Схемы расположения контактных проводов над подстилающей поверхностью: z — высота подвеса провода над поверхностью земли

 

Таблица 2.2

Параметры шероховатости подстилающей поверхности

№ пп	Поверхность	Параметр, м
1	Места с резким усилением скорости ветра в результате искусственного формирования направленного потока (вдоль русла реки с высокими берегами, вдоль ущелья и т.п.)	0,01
2	Открытая ровная поверхность без растительности; поверхность озер, водоемов и морей; поймы крупных рек	0,05
3	Степь, равнина, луг	0,10
4	Открытая холмистая местность или равнинная поверхность с редким лесом, садами, парками	0,20
5	Участки, защищенные лесозащитными насаждениями, не подлежащими вырубке; территории станций в пределах станционных построек	0,50
6	Густой лес, не подлежащий вырубке, с высотой деревьев не менее 10м; город со зданиями высотой более 10 м	1,00

 

Влияние условий местности учитывают при этом так же, как и в расчете статической ветровой нагрузки без гололеда.

При расчете динамической составляющей ветровой нагрузки p_д учитывается порывистый характер ветра. Это создает повышенную нагрузку на провода и поддерживающие их конструкции. Однако та­ким воздействиям противостоит масса проводов и самих конструк­ций, тем самым ограничивая возможные отклонения и деформации.

При определении допускаемой длины пролета динамическую составляющую ветровой нагрузки p_д можно выразить через ста­тическую составляющую p_с, равную в зависимости от рассматривае­мого режима p_вт [см. (2.15)] или p_г [см. (2.19)]:

p_д = p_с·2γ_пm_пξ_п,                                              (2.20)

где γ_п — коэффициент, учитывающий пульсации ветра вдоль про­лета; m_п —коэффициент пульсации; ξ_п —коэффициент динамич­ности, определяемый по зависимости ξ_п = f(p) (при гололеде — вместе с весом льда).

Суммарное давление ветра

p = p_c + p_д                                                       (2.21)

или

p = p_ck_п ,

где                                                        

 k_п = 1 + 2γ_пm_пξ_п .                                              (2.22)

Динамические усилия вследствие пульсации ветра оценить труд­но и поэтому распространен упрощенный метод расчета, в кото­ром нормативная скорость ветра умножается на эмпирический ко­эффициент k_п: для незащищенных от ветра мест    k_п = 1,15; на насы­пях высотой более 5 м, в поймах рек и оврагах, где возможны силь­ные ветры, k_п = 1,25; для участков контактной сети на высоких на­сыпях, эстакадах и местах высотой более 25 м над окружающей ме­стностью k_п = 1,35.

На ветровые нагрузки должны рассчитываться не только прово­да, но и опоры, ригели жестких поперечин, консоли, фиксаторы, сек­ционные и прочие изоляторы, элементы воздушных стрелок и т.п.

 

2.5. Температура окружающей среды и ее расчетные значения

 

Определение исходных данных по температуре воздуха. К метео­данным о температуре, необходимым для расчетов, относятся максималь­ные и минимальные ее значения, измеренные при максимальном гололе­де и ветре в градусах Цельсия, либо Кельвина, Реомюра, Фаренгейта.

Температура окружающего воздуха зависит от инсоляции (нагрев земной поверхности солнечным излучением). Изменения температу­ры в течение года и суток определяются наклоном земной оси (зима, лето) и вращением земного шара (ночь, день) — так называемый годовой и суточный ход температуры. Минимальные температуры года наблюдают в январе, суток — в 6 часов утра. Максимальный ход (амплитуда) температуры достигает 100 градусов в районе БАМа и АЯМа, где она опускается до минус 60 С.

Измерения температуры на метеостанциях осуществляют на вы­соте 2 м от земли с помощью максимальных и минимальных тер­мометров (в последнем используется эффект поверхностного натя­жения) и термографов с суточным и недельным заводом. Они по­мещаются в психрометрической будке, защищенной от прямых сол­нечных лучей.

При отсутствии данных местных метеостанций и климатологи­ческих справочников температурные характеристики регионов оп­ределяют по климатическим картам СНИП, на которых вся тер­ритория СНГ в зависимости от температуры окружающей среды разделена на климатические зоны (рис. 2.6): холодную I, умерен­ную II, теплую влажную III и жаркую IV. Зоны делятся на районы: холодная — на очень холодный I а и холодный I б; умеренная — на умеренно холодный II а и умеренно теплый II б районы и т.д. Рай­оны разделены на подрайоны, различающиеся по влажности воз­духа. В стандарте также приведены средние и экстремальные тем­пературы для каждого района. Последние соответствуют наибо­лее жестким условиям в пределах района. Для каждого района оп­ределен представительный географический пункт с характерными средними для района статистическими параметрами температуры, а также пункт с экстремальными температурными параметрами.

Годовые минимумы и максимумы температуры климатических райо­нов, зафиксированные наблюдениями за 60—80 лет, приведены в табл. 2.3.

Значения годовых минимумов (равных и ниже) и годовых мак­симумов (равных и выше) возможны в среднем 1 раз соответствен­но в 20 и 10 лет. Для расчета контактной сети необходимо прини­мать низшую и высшую температуры окружаю-

 

Рис. 2.6. Районирование территории СНГ по воздействию климата на технические изделия и материалы:

 – представительный географический пункт;  – пункт с экстремальными параметрами

Таблица 2.3

Годовые минимумы и максимумы температуры окружающей среды           различной обеспеченности

Климати­ческий район	Минимум, °С					Максимум, °С
		0,05	0,1	0,25	0,5		0,05	0,1	0,25	0,5
Умеренно холодный	-44	-40	-38	-35	-32	+37	+36	+35	+34	+32
Умеренно теплый	-30	-26	-24	-21	-18	+38	+37	+36	+35	+34

 

щей среды по за­данной в нормах повторяемости 1 раз в 10 лет (табл. 2.4).

Таблица 2.4

Годовая температура повторяемостью 1 раз в 10 лет

 

Примечание. В скобках даны значения температур в пунктах с экстремальны­ми параметрами.

2.6. Расчетные режимы и результирующие нагрузки

 

При расчетах нагрузок большое значение оказывает совпаде­ние таких факторов, как температура воздуха, толщина гололедных образований и скорость ветра. В результате обработки дли­тельных наблюдений установлено наиболее вероятное сочетание температуры образования и интенсивности гололедных отложений с наибольшей скоростью ветра при этом (см. п. 2.3), а также соче­тание температуры окружающей среды и ветра наибольшей интен­сивности (см. п. 2.4). Наблюдениями установлено, что вероятность появления ветра и гололеда с ветром при других температурах воз­духа исключительно мала. Поэтому в нормах расчета контактной сети и воздушных линий принято, что для всех возможных расчет­ных режимов при проектировании контактной сети и воздушной ли­нии необходимо учитывать только три сочетания вертикальных и горизонтальных нагрузок: вес провода и ветер; вес провода, покры­того гололедом, и ветер; вес провода. Расчет провода выполняют по результирующей нагрузке, равной геометрической сумме вертикаль­ной и горизонтальной составляющих. Так как направления нагру­зок от веса провода g и действия ветра p_вт на него при отсутствии гололеда составляют прямой угол (рис. 2.7, а), можно найти резуль­тирующую нагрузку q на провод при ветре, кН/м

.                                                  (2.23)

Угол между результиру­ющей и вертикальной на­грузками

.                          

При давлении ветра на провод, покрытый гололе­дом (рис. 2.7, б), результиру­ющая нагрузка, кН/м,

.                                            (2.24)

 

Угол между результирующей и вертикальной нагрузками при гололеде с ветром

.                                            (2.25)

 

Рис. 2.7. Результирующие нагрузки на провод при ветре (в) и гололеде с ветром (б)

 

Если добавочные нагрузки (гололед с ветром и ветер наибольшей интенсивности) отсутствуют, то на провод действует только нагрузка от силы тяжести провода, в этом случае q = g .