Климатические условия

2.5.21. Определение расчетных климатических условий, интенсивности грозовой деятельности и пляски проводов для расчета и выбора конструкций ВЛ должно производиться на основании карт климатического районирования с уточнением по региональным картам и материалам многих наблюдений гидрометеорологических станций и метеопостов управлений гидрометеослужбы и энергосистем за скоростью ветра, интенсивностью и плотностью гололедно-изморозевых отложений и температурой воздуха, грозовой деятельностью и пляской проводов в зоне трассы сооружаемой ВЛ.

При обработке данных наблюдений должно быть учтено влияние микроклиматических особенностей на интенсивность гололедообразования и на скорость ветра в результате действия как природных условий (пересеченный рельеф местности, высота над уровнем моря, наличие больших озер и водохранилищ, степень залесенности и т.д.), так и существующих или проектируемых инженерных сооружений (плотины и водосбросы, пруды-охладители, полосы сплошной застройки и т.п.).

Для ВЛ, сооружаемых в малоизученных* районах, значения скоростного напора ветра и толщины стенки гололеда рекомендуется принимать на район выше.

___________

* К малоизученным районам относятся районы, где:

1. Отсутствуют метеостанции либо есть метеостанции, но их количество недостаточно или они непрезентативны.

2. Отсутствует опыт эксплуатации.

2.5.22. Максимальные нормативные скоростные напоры ветра и толщину гололедно-изморозевых отложений определяют, исходя из их повторяемости 1 раз в 15 лет для ВЛ 500 кВ, 1 раз в 10 лет для ВЛ 6 - 330 кВ к 1 раз в 5 лет для ВЛ 3 кВ и ниже.

2.5.23. Максимальные нормативные скоростные напоры для высоты до 15 м от земли принимаются по табл. 2.5.1 в соответствии с картой районирования территории СССР по скоростным напорам ветра (рис. 2.5.1 - 2.5.4), но не ниже 40 даН/м² для ВЛ 6 - 330 кВ и 55 даН/м² для ВЛ 500 кВ.

2.5.24. Скоростной напор ветра на провода ВЛ определяется по высоте расположения приведенного центра тяжести всех проводов, скоростной напор на тросы - по высоте расположения центра тяжести тросов. При расположении центра тяжести на высоте до 15 м скоростной напор принимается по табл. 2.5.1.

Таблица 2.5.1. Максимальный нормативный скоростной напор ветра на высоте до 15 м от земли

Примечания: Для повторяемости 1 раз в 10 лет и 1 раз в 15 лет в таблице даны унифицированные значения скоростных напоров и скоростей ветра.

2. Значения скоростных напоров при их уточнении на основании обработки фактически замеренных скоростей определяются по формуле

гдеv- скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью земли (при двухминутном интервале усреднения), превышаемая в среднем один раз в 5, 10 или 15, лет;a= 0,75 + 5/v_max - поправочный коэффициент к скоростям ветра, полученным из обработки наблюдений по флюгеру, принимается не более единицы; при использовании малоинерционных анемометров коэффициентaпринимается равным единице.

Полученные значения применяются до высоты 15 м. Рекомендуется округлять их до ближайшего указанного в таблице значения.

При высоте более 15 м скоростной напор определяется путем умножения значения напора, указанного в табл. 2.5.1 для высоты до 15 м, на поправочный коэффициент по табл. 2.5.2, учитывающий возрастание скорости ветра по высоте.

Высота расположения приведенного центра тяжести проводов или тросов h_пр определяется для габаритного пролета по формуле

где h_ср - средняя высота крепления проводов к изоляторам или средняя высота крепления тросов на опоре, отсчитываемая от отметки земли в местах установки опор, м; f - стрела провеса провода или троса, условно принимаемая наибольшей (при высшей температуре или гололеде без ветра), м.

Полученные значения скоростных напоров ветра должны быть округлены до целого числа.

Таблица 2.5.2. Поправочный коэффициент на возрастание скоростных напоров ветра по высоте

Примечание. Для промежуточных высот значения поправочных коэффициентов определяются по линейной интерполяции.

2.5.25. Скоростной напор ветра на провода и тросы больших переходов через водные пространства определяется по указаниям 2.5.24, но с учетом следующих дополнительных требований:

1. Для перехода, состоящего из одного пролета, высота расположения приведенного центра тяжести проводов или тросов определяется по формуле

где h_ch1, h_ср2 - высота крепления тросов или средняя высота крепления проводов к изоляторам на опорах перехода, отсчитываемая от меженного уровня реки или нормального горизонта пролива, канала, водохранилища, м; f - наибольшая стрела провеса провода или троса перехода, м.

2. Для перехода, состоящего из нескольких пролетов, скоростной напор ветра на провода или тросы определяется для высоты h_ср, соответствующей средневзвешенному значению высот приведенных центров тяжести проводов или тросов во всех пролетах перехода и вычисляемой по формуле

где h_пр1, h_пр2, ..., h_прn - высоты приведенных центров тяжести проводов или тросов над меженным уровнем реки или нормальным горизонтом пролива, канала, водохранилища в каждом из пролетов, м. При этом, если пересекаемое водное пространство имеет высокий, незатопляемый берег, на котором расположены как переходные, так и смежные с ними опоры, то высоты приведенных центров тяжести в пролете, смежном с переходным, отсчитываются от отметки земли в этом пролете; l₁, l₂, ..., l_n - длины пролетов, входящих в переход, м.

2.5.26. Скоростной напор ветра на конструкции опор определяется с учетом его возрастания по высоте. Для отдельных зон высотой не более 15 м значение поправочных коэффициентов следует принимать постоянным, определяя его по высоте средних точек соответствующих зон, отсчитываемой от отметки земли в месте установки опоры.

2.5.27. Для участков ВЛ, сооружаемых в застроенной местности, максимальный нормативный скоростной напор ветра допускается уменьшать на 30 % (скорость ветра - на 16 %) по сравнению с принятым для района прохождения ВЛ, если средняя высота окружающих зданий составляет не менее 2/3 высоты опор. Такое же уменьшение скоростного напора ветра допускается для ВЛ, трасса которых защищена от поперечных ветров (например, в лесных массивах заповедников, в горных долинах и ущельях).

2.5.28. Для участков ВЛ, находящихся в местах с сильными ветрами (высокий берег большой реки, резко выделяющаяся над окружающей местностью возвышенность, долины и ущелья, открытые для сильных ветров, прибрежная полоса больших озер и водохранилищ в пределах 3 - 5 км), при отсутствии данных наблюдений максимальный скоростной напор следует увеличивать на 40 % (скорость ветра - на 18 %) по сравнению с принятым для данного района. Полученные цифры рекомендуется округлять до ближайшего значения, указанного в табл. 2.5.1.

2.5.29. При расчете проводов и тросов на ветровые нагрузки направление ветра следует принимать под углом 90°, 45° и 0° к ВЛ. При расчете опор следует принимать направление ветра под углом 90 и 45° к ВЛ.

2.5.30. Нормативная ветровая нагрузка Р, даН, на провода и тросы, действующая перпендикулярно проводу (тросу), для каждого расчетного режима определяется по формуле

где a - коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра по пролету ВЛ, принимаемый равным: 1 при скоростном напоре ветра до 27 даН/м², 0,85 при 40 даН/м², 0,75 при 55 даН/м², 0,7 при 76 даН/м² и более (промежуточные значения определяются линейной интерполяцией); K_l - 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 при 250 м и более (промежуточные значения K_l определяются интерполяцией); C_x - коэффициент лобового сопротивления, принимаемый равным: 1,1 для проводов и тросов диаметром 20 мм и более, свободных от гололеда, 1,2 для всех проводов и тросов, покрытых гололедом, и для проводов и тросов диаметром менее 20 мм, свободных от гололеда; q - нормативный скоростной напор ветра в рассматриваемом режиме, даН/м²; F - площадь диаметрального сечения провода, м² (при гололеде с учетом нормативной толщины стенки гололеда); j - угол между направлением ветра и осью ВЛ.

2.5.31. Нормативная масса гололедных отложений на проводах и тросах определяется, исходя из цилиндрической формы отложений с плотностью 0,9 г/см³.

Таблица 2.5.3. Нормативная толщина стенки гололеда для высоты 10 м над поверхностью земли

Толщина стенки гололеда, приведенная к высоте 10 м от земли и к диаметру провода 10 мм при повторяемости 1 раз в 5 и 10 лет, определяется в соответствии с картой районирования территории СССР по гололеду (рис. 2.5.5 - 2.5.10) и табл. 2.5.3. Толщина стенки гололеда может быть уточнена на основании обработки многолетних наблюдений.

Толщина стенки гололеда с повторяемостью 1 раз в 15 лет в I - IV районах по гололеду, а также с любой повторяемостью в особых районах по гололеду должна приниматься на основании обработки данных фактических наблюдений.

Принимаемая в расчетах толщина стенки гололеда для повторяемости один раз в 5 и 10 лет должна быть не менее 5 мм, а для повторяемости 1 раз в 15 лет - не менее 10 мм.

При высоте расположения приведенного центра тяжести проводов до 25 м поправки на толщину стенки гололеда в зависимости от высоты и диаметра проводов и тросов не вводятся.

При высоте расположения приведенного центра тяжести проводов более 25 м толщина стенки гололеда вычисляется в соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» Госстроя России, причем высота для определения поправочного коэффициента принимается в соответствии с указаниями 2.5.25 такой же, как для вычисления скоростного напора ветра. При этом исходную толщину стенки гололеда (для высоты 10 м и диаметра 10 мм) следует принимать без увеличения, предусмотренного 2.5.32.

Толщина стенки гололеда до 22 мм округляется до ближайшего значения, кратного 5 мм, а толщина более 22 мм - до 1 мм.

2.5.32. Для участков ВЛ, проходящих по плотинам гидроэлектростанций и вблизи прудов-охладителей, при отсутствии данных наблюдений следует принимать толщину стенки гололеда на 5 мм больше, чем для всей линии.

2.5.33. Расчетные температуры воздуха принимаются одинаковыми для ВЛ всех напряжений по данным фактических наблюдений и округляются до значений, кратных пяти.

2.5.34. Расчет ВЛ по нормальному режиму работы необходимо производить для следующих сочетаний климатических условий:

1) высшая температура, ветер и гололед отсутствуют.

2) низшая температура, ветер и гололед отсутствуют.

3) среднегодовая температура t_э, ветер и гололед отсутствуют.

4) провода и тросы покрыты гололедом, температура минус 5 °С, ветер отсутствует.

5) максимальный нормативный скоростной напор ветра q_max, температура минус 5 °С, гололед отсутствует.

6) провода и тросы покрыты гололедом, температура минус 5 °С, скоростной напор ветра 0,25 q_max (скорость ветра 0,5 v_max). В районах с толщиной стенки гололеда 15 мм и более скоростной напор ветра при гололеде должен быть не менее 14 даН/м² (скорость ветра - не менее 15 м/с).

7) Фактические сочетания скоростных напоров ветра и размеров отложений гололеда на проводах и тросах при температуре минус 5°С в режимах:

7.1) Максимальное отложение гололеда на проводах и тросах и скоростной напор ветра при этом отложении.

7.2) Максимальный скоростной напор ветра и отложения гололеда на проводах и тросах при этом скоростном напоре.

Нагрузки по пунктам 7.1 и 7.2 определяются по региональным картам гололедно-ветровых нагрузок. При отсутствии региональных карт значения нагрузок определяются путём обработки соответствующих метеоданных по «Методике расчета и построения региональных карт результирующей гололедно-ветровой нагрузки ВЛ» и по «Методике разработки региональных карт нормативных районов ветровых нагрузок при гололеде для проектирования и эксплуатации ВЛ», разработанных ВНИИЭ и утвержденных Главтехуправлением Минэнерго СССР, при условии, что для характеристики климатических условий на 100 км ВЛ имеется 2 и более репрезентативных метеорологических станций с рядами наблюдений за фактическими сочетаниями отложений и наблюдаемых при них скоростей ветра.

По требованию заказчика сочетание скоростных напоров ветра и толщины гололедно-изморозевых отложений необходимо выбирать по максимально наблюдаемым в зависимости от ответственности ВЛ и требований надежности электроснабжения потребителей.

В тех случаях, когда определение нагрузок не представляется возможным, расчет ВЛ на воздействие гололедно-ветровых нагрузок следует производить на условиях согласно пункту 6. при этом скоростной напор ветра при гололеде следует принимать не более 30 даН/м² (V = 22 м/сек).

При расчете ВЛ по п.п. 6 и 7.1 в районах с нормативной толщиной стенки гололеда до 10 мм соответствующий скоростной напор ветра при гололеде должен быть не менее 6,25 даН/м² (V = 10 м/сек), а в районах с нормативной толщиной стенки гололеда 15 мм и более – не менее 14,0 даН/м² (V = 15 м/сек).

Для районов со среднегодовой температурой минус 5°С и ниже, температуру в п.п. 4, 5, 6, 7 следует принимать равной минус 10°С.

2.5.35. Расчет ВЛ по аварийному режиму работы необходимо производить для следующих сочетаний климатических условий:

1. Среднегодовая температура t_э, ветер и гололед отсутствуют.

2. Низшая температура t_min, ветер и гололед отсутствуют.

3. Провода и тросы покрыты гололедом, температура минус 5 °С, ветер отсутствует.

4. Провода и тросы покрыты гололедом, температура минус 5 °С, скоростной напор ветра 0,25 q_макс.

2.5.36. При проверке опор ВЛ по условиям монтажа необходимо принимать следующие сочетания климатических условий: температура минус 15 °С, скоростной напор ветра на высоте до 15 м от земли 6,25 даН/м², гололед отсутствует.

2.5.37. При расчете приближений токоведущих частей к элементам опор ВЛ и сооружений необходимо принимать следующие сочетания климатических условий:

1. При рабочем напряжении: максимальный нормативный скоростной напор ветра q_max, температура минус 5 °С (см. также 2.5.34).

2. При грозовых и внутренних перенапряжениях: температура плюс 15 °С, скоростной напор q = 0,1 q_max (v » 0,3 v_max), но не менее 6,25 даН/м².

3. Для обеспечения безопасного подъема на опору под напряжением: температура минус 15 °С, ветер и гололед отсутствуют.

Значение q_max принимается таким же, как для определения ветровой нагрузки на провода.

Расчет приближений по п. 2 должен производиться также при отсутствии ветра.

Угол отклонения проводов и тросов определяется по формуле

где k - коэффициент, учитывающий динамику колебаний провода при его отклонениях и принимаемый равным: 1 при скоростном напоре ветра до 40 даН/м², 0,95 при 45 даН/м², 0,9 при 55 даН/м², 0,85 при 65 даН/м², 0,8 при 80 даН/м² и более (промежуточные значения определяются линейной интерполяцией); Р - нормативная ветровая нагрузка на провод, даН; G_пр - нагрузка на гирлянду от веса провода, даН; G_г - вес гирлянды изоляторов, даН.

Рис. 2.5.1. Карта районирования территории по скоростным напорам ветра. Лист 1

Рис. 2.5.2. Карта районирования территории по скоростным напорам ветра. Лист 2

Рис. 2.5.3. Карта районирования территории по скоростным напорам ветра. Лист 3

рис. 2.5.4. Карта районирования территории по скоростным напорам ветра. Лист 4

Рис. 2.5.5. Карта районирования территории по толщине стенки гололеда. Лист 1

Рис. 2.5.6. Карта районирования территории по толщине стенки гололеда. Лист 2

Рис. 2.5.7. Карта районирования территории по толщине стенки гололеда. Лист 3

Рис. 2.5.8. Карта районирования территории по толщине стенки гололеда. Лист 4

Рис. 2.5.9. Карта районирования территории по толщине стенки гололеда. Лист 5

Рис. 2.5.10. Карта районирования территории по толщине стенки гололеда. Лист 6

Рис. 2.5.11. Карта районирования территории по пляске проводов. Лист 1

Рис. 2.5.12. Карта районирования территории по пляске проводов. Лист 2

Рис. 2.5.13. Карта среднегодовой продолжительности гроз.

Лист 1

Рис. 2.5.14. Карта среднегодовой продолжительности гроз.

Лист 2

Рис. 2.5.15. Карта среднегодовой продолжительности гроз.

Лист 3

Рис. 2.5.16. Карта среднегодовой продолжительности гроз.

Лист 4