veststuВестник Сибирского государственного университета путей сообщенияBulletin of Siberian State University of Transport1815-9265Сибирский государственный университет путей сообщения10.52170/1815-9265_2022_63_86veststu-27Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREАнализ расчета стальных конструкций ЛЭП по современным нормативно-техническим документамComputational analysis of power transmission line steel structures according to modern regulatory and technical documentsНовоселовА. А.NovoselovA. A.

Алексей Анатольевич Новоселов – доцент кафедры «Здания, строительные конструкции и материалы», кандидат технических наук

Новосибирск

Alexey A. Novoselov – Associate Professor of the Buildings, Building Constructions and Materials Department, Candidate of Engineering

Novosibirsk

alex19732009@mail.ruПичкуроваН. С.PichkurovaN. S.

Наталья Сергеевна Пичкурова – доцент кафедры «Здания, строительные конструкции и материалы», кандидат технических наук

Новосибирск

Natalia S. Pichkurova – Associate Professor of the Buildings, Building Constructions and Materials Department, Candidate of Engineering

Novosibirsk

nataliapich@mail.ruСибирский государственный университет путей сообщенияРоссияSiberian Transport UniversityRussian Federation202230122022048693Copyright © Новоселов А.А., Пичкурова Н.С., 20222022Новоселов А.А., Пичкурова Н.С.Novoselov A.A., Pichkurova N.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikstu.ru/jour/article/view/27

   Опыт эксплуатации линий электропередачи показал, что, помимо обрыва проводов и тросов, возможно разрушение отдельных элементов опор в результате динамических воздействий, которые влияют на сооружение в течение всего срока эксплуатации. Нормативно-технические документы по расчету подобных конструкций претерпели ряд изменений в сторону увеличения нагрузок, расчетных коэффициентов и пр. Однако до сих пор нередки случаи строительства ЛЭП по типовым сериям, разработанным в середине XX в., не соответствующим требованиям действующих в настоящее время норм.   В статье проведен анализ изменений в нормативно-технических документах в расчетах гололеда, ветра и самих элементов ЛЭП. Так, вес гололеда на проводах на 1 пог. м увеличился в 3 раза, толщина стенки гололеда на высоте 10 м – в 2 раза, а нормативное давление ветра – в 1,5 раза по сравнению с теми требованиями, которые действовали в середине XX в.   Проведен анализ напряженного состояния трех разных опор башенного типа, смоделированных в ПК SCAD по типовым сериям, но рассчитанных по действующим нормативным документам. Опоры различаются по высоте, типу (промежуточные и анкерно-угловые), ветровому и весовому пролету, ветровому и гололедному районам, а также по видам сечений конструктивных элементов. Расчет показал, что у большинства конструктивных элементов опор не обеспечена предельная гибкость элементов. Таким образом, для соответствия сооружений требованиям надежности необходимо провести замену сечений элементов, что в свою очередь приведет к увеличению общей массы опоры.   Результаты проведенных расчетов планируется использовать для дальнейших исследований в области повышения надежности, долговечности и экономичности стальных опор ЛЭП.

   Experience in the operation of power lines has shown that in addition to the breakage of wires and cables, the destruction of individual elements of the supports is possible as a result of those dynamic effects that act on the structure during the entire period of operation. Normative and technical documents for the calculation of such structures have undergone a number of changes in the direction of increasing loads, design coefficients, etc. However, it is still not uncommon for the construction of power transmission lines according to standard series developed in the middle of the 20th century, and not meeting the requirements of the current standards.   The article analyzes the changes that have occurred in the normative and technical documents, in the calculation of ice, wind and the elements of power lines themselves. Thus, the weight of ice on wires increased by 3 times per linear meter, the thickness of the ice wall at a height of 10 m increased by 2 times, and the standard wind pressure by 1.5 times compared to the requirements that were in force in the middle of the 20th century.   The analysis of the stress state of three different tower-type supports, modeled in the SCAD software according to standard series, but calculated according to the current regulatory documents, was carried out. The supports differ from each other in height, type (intermediate and anchor-angle), wind and weight span, wind and ice areas, as well as in the types of sections of structural elements. The calculation showed that the majority of the structural elements of the supports do not provide the ultimate flexibility of the elements. Thus, in order to meet the reliability requirements of structures, it is necessary to replace the sections of the elements, which in turn leads to an increase in the total mass of the transmission line.   The results of the calculations performed are planned to be used for further research in the field of improving the reliability, durability and efficiency of steel pylons for power transmission lines.

линии электропередачиконструктивные решениянадежностьоценка напряженно-деформированного состоянияpower linesdesign solutionsreliabilityassessment of the stress-strain stateReferencesШевченко Н. Ю. Повышение эффективности реконструируемых воздушных линий электропередач, подверженных экстремальным метеовоздействиям : специальность 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Саратов, 2011. 163 с.Shevchenko N. Yu. Improving the efficiency of reconstructed overhead power lines subject to extreme weather effects: specialty 05.09.03 Electrical complexes and systems: dissertation for the degree of candidate of Engineering. Saratov; 2011. 163 p. (In Russ.).Назим Я. В., Лещенко А. А., Костин В. В. Сравнительный анализ подходов к определению климатических нагрузок на ВЛ на примере Крымской ЭС // Металлические конструкции. 2010. Т. 16, № 1. С. 61–74.Nazim Ya. V., Leshchenko A. A., Kostin V. V. Comparative analysis of approaches to determining climatic loads on overhead lines on the example of the Crimean Power Plant. Metal structures. 2010;16(1):61–74. (In Russ.).Назим Я. В., Лещенко А. А., Костин В. В. Внедрение новых разработок нормативной документации в сфере климатического обеспечения электросетей в практические расчеты // Вістник Донбаської національної академії будівництва і архітектури. 2009. Т. 1. С. 22–25.Nazim Ya. V., Leshchenko A. A., Kostin V. V. Implementation of new developments of normative documentation in the sphere of electric networks climatic provision in practical calculations. Bulletin of the Donbas National Academy of Life and Architecture. 2009;1:22–25. (In Russ.).Ветровые и гололедные воздействия на воздушные линии электропередачи / Е. В. Горохов, М. И. Казакевич, С. В. Турбин, Я. В. Назим ; под ред. Е. В. Горохова. Донецк, 2005. 348 с.Gorokhov E. V., Kazakevich M. I., Turbin S. V., Nazim Ya. V. Wind and ice effects on overhead power lines. Edited by E. V. Gorohova. Donetsk; 2005. 348 p. (In Russ.).Прогнозирование и предупреждение аварий на воздушных линиях электропередачи при действии экстремальных гололедно-ветровых нагрузок / Е. В. Горохов, Я. В. Назим, В. Н. Васылев, А. А. Лещенко // Эффективность энергетического строительства и эксплуатации в Украине. Макеевка : Донбасская национальная академия строительства и архитектуры, 2008. С. 54–65.Gorokhov E. V., Nazim Ya. V., Vasylev V. N., Leshchenko A. A. Forecasting and prevention of accidents on overhead power lines under the action of extreme ice-wind loads. Efficiency of energy construction and operation in Ukraine. Makeevka: Donbass National Academy of Civil Engineering and Architecture; 2008. Р. 54–65. (In Russ.).Ефимов Е. Н., Тимашова Л. В., Ясинская Н. В. Причины и характер повреждаемости компонентов воздушных линий электропередачи напряжением 110–50 кВ в 1997–2007 гг. // Энергия единой сети. 2012. № 5. С. 32–41.Efimov E. N., Timashova L. V., Yasinskaya N. V. Causes and nature of damage to components of overhead power lines with a voltage of 110–750 kV in 1997-2007. Energy of a single network. 2012;(5):32–41. (In Russ.).Горохов Е. В., Шаповалов С. Н., Удод Е. И. Повышение надежности и долговечности электросетевых конструкций / под ред. Е. В. Горохова. Київ : Техніка, 1997. 284 с.Gorokhov E. V., Shapovalov S. N., Udod E. I. Improving the reliability and durability of electric grid structures. Edited by E. V. Gorokhov. Kyiv: Tekhnika; 1997. 284 p. (In Russ.).Аэродинамика электросетевых конструкций / Е. В. Горохов, М. И. Казакевич, С. Н. Шаповалов, Я. В. Назим ; под. ред. Е. В. Горохова, М. И. Казакевича. Донецк, 2000. 336 с.Gorokhov E. V., Kazakevich M. I., Shapovalov S. N., Nazim Ya. V. Aerodynamics of power grid structures. Edited by E. V. Gorohov, M. I. Kazakevich. Donetsk; 2000. 336 p. (In Russ.).Барг И. Г., Эдельман В. И. Воздушные линии электропередачи: Вопросы эксплуатации и надежности. Москва : Энергоатомиздат, 1985. 248 с.Barg I. G., Edelman V. I. Overhead power lines: Issues of operation and reliability. Moscow: Energoatomizdat; 1985. 248 p. (In Russ.).Горохов Е. В., Бакаев С. Н., Назим Я. В. Анализ причин и последствий аварий на участках ВЛ 330 кВ Джанкойских МЭС Крымской электроэнергетической системы НЭК «Укрэнерго» // Металлические конструкции. 2010. Т. 16, № 2. С. 81–97.Gorokhov E. V., Bakaev S. N., Nazim Ya. V. Analysis of the causes and consequences of accidents at sections of the 330 kV overhead line Dzhankoy MES of the Crimean electric power system of NPC Ukrenergo. Metal constructions. 2010;16(2):81–97. (In Russ.).Правила устройства электроустановок : утверждены приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 8 июля 2002 г. № 204 : дата введения 2003-01-01. 7-е издание. Москва : Минэнерго России, 2005. 504 с.Electric installation rules. Approved by order of the Ministry of Energy of the Russian Federation dated July 8,2002 No. 204: introduction date 2003-01-01. 7th edition. Moscow: Ministry of Energy of Russia; 2005. 504 p. (In Russ.).Правила устройства электроустановок / Государственный производственный комитет по энергетике и электрификации СССР, Техническое управление по эксплуатации энергосистем. 3-е издание, переработанное и дополненное. Москва ; Ленинград : Энергия, 1964. 456 с.Rules for the installation of electrical installations / State Production Committee for Energy and Electrification of the USSR. Technical Administration for the Operation of Energy Systems. 3rd edition, revised and additional. Moscow; Leningrad: Energy; 1964. 456 p. (In Russ.).СНиП II-B.3-72. Стальные конструкции. Нормы проектирования : утверждены Государственным комитетом Совета Министров СССР по делам строительства 29 декабря 1972 г. Москва : Стройиздат, 1974. 70 с.SNiP II-B.3-72. Steel structures. Design standards: approved by the State Committee of the Council of Ministers of the USSR for construction on December 29, 1972. Moscow: Stroyizdat; 1974. 70 p. (In Russ.).СП 16.13330.2017. Стальные конструкции = Steel structures : свод правил : издание официальное : утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 27 февраля 2017 г. № 126/пр : [взамен 16.13330.2011] : дата введения 2017-08-28. Москва : Стандартинформ, 2017. 142 c.SP 16.13330.2017. Steel structures: set of rules: official edition: approved by order of the Ministry of Construction and Housing and Communal Services of the Russian Federation dated February 27, 2017 no. 126/pr: [instead of 16.13330.2011]: introduction date 2017-08-28. Moscow: Standartinform; 2017. 142 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.