Пример расчета опоры ЛЭП по методу предельных состояний
Расчет опоры ЛЭП: документы, особенности, общая последовательность
Опоры ЛЭП (линий электропередач) – разновидность силовых опор, служащих для передачи и распределения энергии по проводам, которые на нее подвешиваются. Чтобы столбы выполняли свои функции, их необходимо правильно рассчитать. Расчет опоры ЛЭП – достаточно трудоемкий процесс, связанным с вычислением большого количества параметров. Их определяют с учетом сил, действующих на столб, которые называют нагрузками. Вычисления производятся по тому же принципу, что и расчет нагрузки на опору освещения.
В основе расчета – метод предельных состояний, при которых конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней требованиям. Существует 2 типа предельных состояний:
- С возможностью продолжения эксплуатации, но с ограничениями.
- С запретом на дальнейшую эксплуатацию из-за потери устойчивости.
Возникновение предельного состояния возможно при изменении разных параметров опоры:
- Механических свойств металла, из которого изготовлена опора.
- Физических свойств грунта, выступающего основанием для столба.
- Условий работы конструкции.
- Характера и величины нагрузок.
Примером предельного состояния, при котором нельзя продолжать эксплуатацию конструкции, выступает ее падение, поскольку в таком случае теряется устойчивость конструкции.
Расчет опоры ВЛ может выполняться с разными целями, к примеру, для проектирования фундамента, определения количества столбов, вычисления критических пролетов, прочности и жесткости провода. В зависимости от конкретных задач для расчета можно использовать следующие документы:
- СТО 56947007-29.120.95-049-2010. Стандарт по проектированию поверхностных фундаментов для опор ВЛ и ПС.
- СП 20.13330.2016. Свод правил с общими правилами и требованиями по назначению нагрузок, воздействий и их сочетаний.
- СТО 70238424.29.240.20.003-2011. Стандарт организации с нормами и требованиями к созданию воздушных линий напряжением 35-750 кВ.
- Пособие к СНиП П-23-81* по проектированию стальных конструкций опор ЛЭП.
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ-7), издание седьмое.
Какие исходные данные необходимы
Чтобы выполнить расчеты ЛЭП, необходимо иметь следующие исходные данные:
- Марка и модель исполнения опоры с чертежами.
- Класс напряжения линии электропередач.
- Характеристики существующего провода.
- Климатические условия региона (район по гололеду и ветровой нагрузке, высшая, низшая и среднегодовая температуры, а еще температура гололедообразования).
- Место расположения точки подвеса кабеля.
Сбор нагрузок на опору ЛЭП
Расчет параметров ЛЭП происходит для разных режимов работы опоры:
- нормального,
- аварийного,
- монтажного.
В каждом случае на столб ЛЭП, как и на опору освещения, действует комплекс разных нагрузок. В нормальном режиме это:
- Gоп – собственный вес опоры.
- Gг – вес изоляторов.
- Gп – вес проводов.
- Gт – вес тросов без гололеда.
- ΔT – нагрузка от натяжений проводов.
- ΔTт – нагрузка от тросов.
На рисунке схема нагрузок для промежуточной двухцепной (а) и анкерной (б) опор.
Это список постоянных нагрузок (в случае с опорой освещения в перечень войдет и вес светильников). Еще на опору действуют кратковременные силы: давления ветра Qп, троса Qт и опоры, а еще вес от гололеда на проводах и тросах.
Ветровая нагрузка на сам столб, провода и тросы, а также нагрузка от тяжения проводов и тросов, давление ледяной корки – это горизонтальные силы. Поскольку опора ЛЭП большую часть времени работает в нормальном режиме, перечисленные нагрузки называют основным сочетанием.
Следующий режим – аварийный, т. е. при обрыве проводов и тросов. В таком режиме столб работает сравнительно недолго, поэтому при расчете нагрузки и натяжения проводов умножаются на коэффициенты. На рисунке приведены схемы работы в аварийном режиме промежуточной одноцепной и анкерной опор.
Порядок расчета опоры ЛЭП
На примере расчета опоры ЛЭП можно проследить последовательность вычислений:
- Определение нормативных постоянных и кратковременных нагрузок.
- Вычисление расчетных нагрузок путем умножения нормативных значений на коэффициент перегрузки в нормальных и аварийных режимах.
- Суммирование отдельно вертикальных и горизонтальных нагрузок.
- Расчет изгибающих моментов от внешних нагрузок, действующих вдоль и перпендикулярно траверсе, а также расчетного крутящего момента от натяжения проводов (силы и моменты изображают на эпюрах, как на рисунке ниже).
- Сравнение полученных значений с допустимыми – вывод о возможности подвеса проектируемого кабеля или провода.
Расчет опор ЛЭП с учетом правил и требования нормативных документов позволяет гарантировать безопасность функционирования и снижение риска чрезвычайных ситуаций.
Дмитрий Петров
Незаменимый специалист в команде ООО “КСО-1”, Москва. С его приходом в компанию ряд удачных проектов стал только увеличиваться, а качество светотехнического оборудования и услуг поднялось на новый уровень.
Инженер-светотехник
