Параметризация цепной линии
Если мы хотим научиться рисовать физически точные цепные линии, то (1) может быть не лучшим способом для этого. Причина проста: кроме изменения у нас практически нет никакого контроля над тем, где и как их можно разместить. Более «настраиваемым» уравнением является (2), позволяющее перемещать кривую горизонтально и вертикально при помощи двух дополнительных параметров и :
Однако в идеале нам бы подошло уравнение цепной линии, проходящей через две точки закрепления и : Параметр позволяет перемещать вершину цепной линии; когда , вершина находится на оси Y. Мы можем сдвигать цепную линию так, чтобы вершина находилась ровно между и : На самом деле, это идеально, если и , и находятся на одном уровне (т.е. когда ). Но если это не так, то получившаяся цепная линия будет физически неверной. Кроме того, это почти не позволяет нам управлять степенью провисания цепной линии. Поэтому нам нужно подойти к задаче по-другому: нам нужен более «художественный» способ управления линией.
Расстояние, на котором устанавливаются линии электропередач до забора
В вопросе строительства дома и оборудования его территории важны многие вопросы. В том числе и расстояние от ЛЭП до забора, о котором должны знать все, кто начал возведение ограждения для своего частного надела. От правильности расчетов расстояния от линий электропередач до забора частного дома зависит безопасность тех, кто приезжает на территорию на отдых, или же постоянно проживает на территории.
Схема с размерами расположения забора от линии электропередач
Важные моменты
Человек все время пользуется электричеством, будь то дома, на даче или в офисе. Но мало кто углубляется в то, что линии электропередач не только подают полезный ресурс, но и могут быть вредны, за счет магнитных полей, а также в случае сбоев становятся небезопасными для человека. Обязательно нужно придерживаться установленных правил, которые указывают на то, какое необходимо расстояние от опоры до забора жилого частного дома по следующим причинам:
- Чтобы сохранить здоровье жильцов строения.
- Дабы не пострадать от воздействия воздушных электромагнитных полей, пагубно влияющих на мозг человека.
- В охранной зоне ЛЭП, где уровень напряжения особо опасен для человека, особо остро стоит вопрос размещения жилых зданий. Если уровень опасности зашкаливает, то территорию ограждают промышленным забором и ставят запрет на строительство в этой зоне.
Схема охранной зоны линии электропередач
Поэтому в СНиП установлены расстояния от линий электропередач до забора дома не просто для того, чтобы люди не получили штрафы за нарушения, а для безопасности населения городов и сел.
В санитарных нормах, относящихся к линиям электропередач, четко и детально расписано, на каком расстоянии от ЛЭП могут быть установлены заборы. Данное расстояние зависит от уровня напряжения в проводах. В местах особой напряженности, которые специально оборудуют, есть санитарные зоны, вблизи от которых запрещается размещать заборы и возводить жилые дома.
Безопасное расстояние от ЛЭП
Устанавливается требование к расстоянию от забора на дачном участке, до места, где стоит опора линий электропередач, отталкиваясь от класса напряжения.
Некоторые владельцы частных наделов обращаются в органы городского или сельского самоуправления с целью получения информации о том, каков класс напряжения в линиях электропередач, расположенных неподалеку от дачного участка.
Конечно, не зная как определить уровень напряжения в проводах, лучше именно так и сделать, чтобы невольно не стать нарушителем требований СНиП и подвергнуть опасности жильцов частного надела.
Тем не менее, есть метод, с помощью которого можно определить самостоятельно уровень напряжения в опорах электропередач.
Схема напряжений в ЛЭП различных видов
Если напряжение совсем небольшое, то его можно определить путем подсчета изоляторов.
Как повысить уровень безопасности
Даже полностью выполнив все нормы и требования, касательно расстояния забора от опор, через которые проходит электричество, дома, возведенные неподалеку от ЛЭП все же подвержены риску в непредвиденных ситуациях и должны обезопасить свои частные сектора. Это сделать можно следующими способами:
- Подобрать для конструкции дома крышу с заземлением,
- Оборудовать арматурную сетку внутри конструкции стен. Такое решение поможет снизить уровень риска проникновения вредоносных электромагнитных волн вовнутрь жилого пространства,
- Чтобы повысить уровень безопасности жильцов дома, следует высаживать плодовые деревья на расстоянии не менее чем 2 метра по горизонтали от линий электропередач.
Минимально допустимые расстояния от деревьев до линии электропередач
Рекомендации
Требования в СНиП прописаны в первую очередь для безопасности людей, а не для выполнения пожеланий органов самоуправления. Поэтому не стоит пренебрегать правилами безопасности, особенно когда речь идет про электрическое напряжение
Стоит максимально уделить внимание просчетам, на каком расстоянии безопасно устанавливать забор от линий электропередачи. Только правильно установленная изгородь обеспечит комфорт и ограничит жильцов частного надела от неприятностей и опасности
Формальное определение
Если мы хотим получить физически корректные цепные линии, то, наверно, лучше начать с начала. Простейшая цепная линия задаётся однозначно определённым уравнением с использованием — гиперболического косинуса: Уравнение цепной линии имеет параметр , меняющий общую «ширину» кривой. Однако все кривые цепных линий похожи, потому что все они являются версиями друг друга с разным масштабом. Ниже показано изменение кривой как функции от (в оригинале статьи анимация интерактивна):Что такое гиперболический косинус?
Многие из вас знакомы с более «традиционной» функцией косинуса. Синус и косинус задаются на окружности, а их гиперболические аналоги — на гиперболе (см. анимацию ниже).
Их естественной областью использования является изучение гиперболической геометрии. Также они часто оказываются решением множества дифференциальных уравнений. На самом деле, и играют важную роль в решении следующего дифференциального уравнения: а именно: Также они сильно связаны с :Покажите, как выводится уравнение!
Вывод уравнения цепной линии — сложная задача, требующая довольно продвинутого математического анализа. Если вам любопытно, на Math24 есть очень подробная статья Equation of Catenary, пошагово демонстрирующая его вывод. Вывод уравнения начинается с допущения о том, что для каждого небольшого сегмента цепи гравитационные силы находятся в идеальном балансе с силой натяжения от соседних сегментов. Это приводит к созданию системы уравнений, при решении которой мы получаем (1): Этот вывод также даёт нам некое понимание того, что же на самом деле означает параметр : где:
- : плотность материала цепи;
- : ускорение силы тяжести;
- : площадь поперечного сечения цепи;
- : горизонтальная компонента силы натяжения, которой подвержен каждый сегмент цепи. Считается константой, потому что цепная линия рассматривается как фигура, которую принимает цепь, когда вес равномерно распределён вдоль кривой.
Как используют цепные линии?
Кроме использования для воссоздания висящих цепей, цепные линии особенно полезны во множестве других областей применения. Их форма образуется благодаря тщательному балансу между внутренним натяжением цепи и силой гравитации. Такое равновесие означает, что вес самой цепи равномерно распределён вдоль всей длины. Благодаря этому перевёрнутые цепные линии становятся идеальной формой для свободно стоящих арок постоянной толщины. Доктор Том Кроуфорд рассказывал об этом в недавнем видео Numberphile, объясняя, как внутренняя структура купола собора Святого Павла в Лондоне поддерживается перевёрнутой трёхмерной цепной линией. Цепные линии обладают и ещё одним любопытным свойством. Они являются формой, позволяющей квадратам перемещаться без колебаний их центров (см. анимацию ниже).
Правила размещения опор
Строительство линии, модернизация или реконструкция, в связи с которыми возникает необходимость устройства участков с добавочными опорами, производятся только с разрешения, выданного застройщику или заказчику соответствующим департаментом.
При необходимости установки новой линии, застройщик должен ещё обосновать целесообразность такого решения перед использованием других решений, когда, допустим, может быть добавлена вторая цепь, или первая переоборудована под более высокое напряжение.
Реконструкция воздушной линии Примечание: при переустройстве должны учитываться требования уже другого стандарта. Но минимально допустимое расстояние, предусмотренное нормативами — от линии электропередач до капитального или временного здания, а так же до земли и других, пересекаемых ею сооружений, снижаться не может. Оно должно соответствовать тому классу напряжения, в режиме которого будет работать ЛЭП.
- Конструкции воздушных линий с напряжением до 20 кВ должны предусматривать возможность установки подвесного оборудования: электротехнических аппаратов, оптоволоконных кабелей, систем автоматизированного учёта расхода энергии, защитных реле и передающих информационных систем.
- При устройстве линий, опоры надо размещать с таким расчётом, чтобы они не препятствовали транспортному и пешеходному движению, не затрудняли въезд во двор или вход в здание.
Такого быть не должно, даже если расстояние от ЛЭП до жилых домов соблюдено
Столбы следует размещать так, чтобы исключить возможность наезда на них. А там, где их невозможно удалить от въезда во двор или съезда с дороги, опора должна быть защищена ограждением, как показано на фото.
Защита опоры от наезда
Информационные знаки
Если расстояние между опорами ЛЭП превышает 250 метров, на каждой из них должна присутствовать информация, нанесённая на высоте 2,5-3 м. Если дальность установки меньше, то знаки наносятся через одну опору.
Информация такая:
- Условное обозначение опоры.
- Её порядковый номер.
- Если цепей более двух, то ставится номер цепи.
- Безопасное расстояние от ЛЭП (размер охранной зоны).
Измерения провиса проводов линий электропередач с помощью приборов Vertex Laser
С помощью дальномеров Laser Geo и Vertex Laser Geo можно измерить следующие параметры:
- Расстояние между опорами
- Ширину просеки
- Высоту опоры
- Провис проводов линий электропередач
- С помощью имеющейся в приборе функции LINE CLEAR, можно определить заденет ли падающее дерево провода или другой объект (например опору)
- Расстояние от объекта до провода линии электропередач
Для измерения провиса проводов в лазерных дальномерах Vertex Laser существует функция Delta Height — измерение между двумя фиксированными позициями, и третьей точкой, например на силовой линии, где точка провиса ближе к земле.
Прокладка по стене
Далее используется фасадный крепеж. Если вы приобретаете фабричную фурнитуру, расстояние уже регламентировано: не менее 6 см от кабеля до стены. Затем производится разметка трассы кабеля и подготовка отверстий под крепеж. Расстояние между точками крепления обычно составляет не менее 70 см. В местах изгиба, частота крепежа возрастает, чтобы не допустить свободного провисания.
Важно! Если используется именно СИП, необходимо учитывать требования по геометрии прокладки. Радиус изгиба составляет не менее 10 диаметров кабеля
Затем с помощью штатных болтов, закрепляются все фасадные крепления. Для предотвращения коррозии и разрушения крепежных элементов, металлические шляпки закрываются специальными заглушками.
Если на маршруте прокладки размещены домовые коммуникации, необходимо обеспечить безопасное расстояние. До водопроводных труб не менее 10 см, до газовых труб не менее 40 см. Запрещается формирование свободных петель кабеля возле металлических конструкций.
Не допускается использование крепежных элементов, которые предназначены для иных целей. Например, хомуты для трубопроводов или кабельные клипсы для монтажа внутри помещений.
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.Конструкцияпровода, 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.
Возможные ошибки при монтаже
При монтаже ввода в дом с помощью кабеля СИП могут возникнуть трудности, а чтобы не допустить ошибок, ниже перечислены самые распространённые из них:
Слабое натяжение: при натяжении не применялся динамометр, а также монтаж велся «на глаз»
Эта ошибка может привести к увеличению нагрузки на кабель, особенно в зимнее время и его обрыву.
Сильное натяжение: также негативно сказывается на кабеле, в особенности на его изоляции.
Попытка повторного использования прокалывающих зажимов: они одноразовые, так как головка срывается и осуществить повторный монтаж не представляется возможным.
Повреждение изоляции в ходе работ: важно применять цельный кабель, повреждение изоляции может привести к короткому замыканию или поражению электрическим током.
Фиксация зажимов не до конца: проводники должны быть правильно и надежно зафиксированы в зажимах и не болтаться в них. Плохой зажим приводит к плохому контакту, искрению и повреждению кабеля.
Применение
Кабель используется при монтаже воздушных ЛЭП. Кабель передает и распределяет электрическую энергию между потребителями, параметры переменного тока в сети должны соответствовать характеристикам 20 кВ (35 кВ максимум), 50 Гц. Прокладка ведется в районах с умеренным, холодным и тропическим климатом на территории промышленных и морских участков (морское побережье, берег соленого озера, площади с засоленным песком).
Провод применим только для подключения первой категории потребителей. За счет возможности подбора требуемого сечения достигается сокращение материальных затрат на возведение дополнительных подстанций.
Пошаговый монтаж СИП кабеля от столба к дому: 12 этапов
Для того чтобы произвести монтаж СИП кабеля от столба к дому, лучше обратиться за помощью к профессионалам Выполняется монтаж сип кабеля от столба к дому в том случае, когда требуется произвести ввод силового кабеля в отдельно стоящее строение. Перед началом строительно-монтажных работ оформляется проектно-сметная документация. В ней учитывается требуемая мощность, технические характеристики провода, выбранная технология установки и нормы безопасной эксплуатации. Чем большую педантичность проявит строитель, тем меньше он рискует собственной жизнью и здоровьем.
Опытные и не очень строители всегда обращают внимание на положительные и отрицательные стороны любого технологического решения. Когда речь заходит о СИП, самонесущем изолированном проводе, первое, на что сразу обращают внимание, так это на алюминиевые жилы
Благодаря этому, система в меньшей степени подвержена разрушительному воздействию капризов природа и даже незначительных провисаний и натяжений.
Изоляционное покрытие имеет подтвержденную опытным путем устойчивость к агрессивным средам и частым перепадам уровня температуры.
Если говорить о других преимуществах, то они выглядят следующим образом:
- Удобство монтажа;
- Простота в обслуживании;
- Возможность сэкономить площадь, необходимую для прокладки высоковольтной линии;
- Может несколько дней без ущерба для целостности изоляции находится на опорах под прямыми солнечными лучами;
- Гарантированный срок эксплуатации составляет не менее четырех десятков лет.
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:
Стрела провеса
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:
Расчет мощности жилого дома для ТУ
Расчет емкости аккумуляторных батарей ИБП
Расчет освещения точечным методом
Прикидочный расчет освещения
Расчёт кривых провисания провода
Расчёт проводов ЛЭП на прочность
Постановка задачи и исходные данные
Цель курсового проекта: Спроектировать линию электропередачи (ЛЭП) и рассчитать для неё опоры при заданном ветровом районе по гололёду.
Для заданной линии ЛЭП необходимо определить нагрузки, действующие на провод для трёх расчётных режимов, напряжения в проводе, стрелу провеса, величину наибольшего провисания и её координаты, первоначальную длину провеса.
Построить кривые провисания проводов.
При расчёте принято:
длина пролёта l
разность уровней точек подвеса h = 35 м;
марка провода по ГОСТ 839-59 — АС-400;
район по гололёду — IV;
Раскатка провода
К монтажу СИП приступают после установки опор ВЛИ с закрепленными на них зажимами.
На анкерных опорах, несущих усилие натяжения проводников, устанавливаются анкерные зажимы, на расположенных между ними промежуточных опорах — поддерживающие зажимы.
Монтаж кабеля СИП начинается с его раскатки. Для этого последовательно выполняются следующие действия:
- На всех опорах анкерного пролета, на котором монтируется провод, устанавливаются специальные раскаточные ролики. На крайних, анкерных опорах, ролики крепятся с помощью ремня, на промежуточных опорах ролики подвешиваются на крюк в проушины для поддерживающих зажимов;
- За одной из крайних опор пролета устанавливается барабан с проводом. Располагается он в вертикальном положении на специальных подставках, позволяющих ему вращаться в процессе раскатки. Для того, чтобы провод входил в ролик под более пологим углом, барабан рекомендуется устанавливать от опоры на расстоянии, не менее ее длины;
- С другой стороны монтируемого пролета располагается барабан, на котором намотан трос-лидер, обычно представляющий собой синтетический канат диаметром 10–12 мм, в зависимости от способа раскатки (ручная, механизированная);
- Далее осуществляется ручная раскатка троса-лидера. Эта операция производится путем последовательного подъема на каждую опору, заправкой троса в ролик и дальнейшей его протяжки;
- После подъема на последнюю опору, трос-лидер соединяется с СИП посредством специального чулка и вертлюга, препятствующего закручиванию провода в процессе раскатки.
На этом подготовительные процедуры заканчиваются, и начинается собственно раскатка провода. Трос-лидер медленно, без рывков вытягивается в обратную сторону. При механизированной раскатке, работает сматывающее устройство барабана, приводимое двигателем внутреннего сгорания с редуктором, трос-лидер также может вытягиваться вручную.
В процессе раскатки, провод, следуя за тросом-лидером, поднимается на опору и занимает его место на роликах. Ролики и барабаны должны быть расположены так, чтобы при раскатке не происходило трения провода по земле, опоре и другим конструкциям. Недопустимо применение технологии, при которой провод раскатывается на земле, а затем поднимается на опору.
