5.1 Розрахунок механічного навантаження
Так як, траса ВОЛП пролягатиме по опорах освітлення і ЛЕП, то слід зробити розрахунок механічних навантажень на обрані кабелі.
Механічне навантаження на оптичні кабелі, вбудовані в грозозахисний трос визначається власною масою кабелю, стрілою провисання, довжиною прольоту, а також додатковими навантаженнями за рахунок ожеледних утворень і вітрового тиску на ОК.
Погонний вага ожеледі визначається за формулою:
де b - товщина стінок ожеледі, (0,5-2 см в залежності від метеорологічних умов місцевості), см;
# 948; - питома вага ожеледі, # 948; = 0,9 # 8729; 10 -3. кг / см 3;
d к - діаметр кабелю, см.
Погонний вага кабелю з ожеледицею визначається за формулою:
де - погонний вага кабелю, кг / см;
- погонний вага ожеледі, кг / см.
Тиск вітру на кабель з ожеледицею визначимо за формулою:
де K - коефіцієнт що враховує тиск вітру на плоске тіло, кг # 8729; с / см 4 (K = 6 # 8729; 10 -10 кг # 8729; с / см 4);
V - швидкість вітру, см / с;
d к - діаметр кабелю, см;
b - товщина стінок ожеледі, см.
Повне навантаження від ваги кабелю, ожеледі і вітру визначимо за формулою:
де p 4 - погонний вага кабелю з ожеледдю, кг / см;
p 5 - тиск вітру на кабель з ожеледдю, кг / см.
Силу натягу ОК визначимо за формулою:
Привести висновки по кожному розрахунку
5.2 Розрахунок питомого навантаження
Для зручності проведення розрахунків повітряних конструкцій на механічну міцність прийнято висловлювати всі навантаження, що діють в них. через так звані питомі навантаження.
- питома навантаження # 947; 1 від сили тяжіння оптичного кабелю
де Р - маса одиниці довжини кабелю, кг / м
g- прискорення вільного падіння. рівне 9,81 м / с 2
S- площа поперечного перерізу кабелю, м 2
- питома навантаження # 947; 2 від наявності на повітряних конструкціях льоду при ожеледі
де b - товщина стінки льоду на кабелі, м (5-20 мм в залежності метеорологічних умов місцевості)
- щільність льоду. 900кг / м 3
d- зовнішній діаметр оптичного кабелю, м
- питома навантаження # 947; 3 від сили тяжіння оптичного кабелю і сили тяжіння відклався на ньому льоду
- питома навантаження # 947; 4 від тиску вітру на повітряні конструкції при відсутності ожеледі
де - швидкість вітру. м / с
- питома навантаження # 947; 5 від тиску вітру на оптичний кабель, покритий ожеледицею
де - швидкість вітру при ожеледі, м / с
- питома навантаження # 947; 6 від сили тяжіння оптичного кабелю і тиску вітру при відсутності ожеледиці
- питома навантаження # 947; 7 від сили тяжіння оптичного кабелю. льоду і тиску вітру на повітряні конструкції, вкриті ожеледдю
Метою розрахунку є визначення напруги розтягнення в оптичному кабелі
де l - довжина прольоту, м
- сумарна питома навантаження (або), Н / м 3
F- стріла підвісу оптичного кабелю в прольоті, м.
Стріла підвісу оптичного кабелю в прольоті вибирається залежно від висоти підвісу ОК на опорах контактної мережі і габариту ОК по відношенню до землі F
F = 1/50 L (м).
L - довжина прольоту, км;
Розрахована таким чином величина напруги розтяжки порівнюється з допустимою величиною для відповідного ОК.
Якщо. то стріла підвісу обрана, вірно
Або вибір допустимої навантаження, що розтягує кабелю, можна розрахувати за спеціальною формулою 1:
де Т - розтягуються навантаження, кН;
Р - вага кабелю, кг / км;
L - довжина прольоту, км;
F - стріла провисання, м.
ВОЛЗ-ПЛ складається з ОК на опорах ПЛ і обслуговуються кінцевих і проміжних станцій, що містять комплекси апаратури для відновлення і регенерації переданих інформаційних сигналів. Імовірність відмови сучасної апаратури низька, ремонтопридатність гарантована виробником і час відновлення незначно. Тому надійність ВОЛЗ визначається надійністю ОК і опор ПЛ.
Надійність ВОЛЗ-ПЛ слід характеризувати наступними показниками:
- щільність відмов, m [1 / год / 100 км],
- середній час відновлення tв [час];
- середнє напрацювання між відмовами ОКГТ на короткій лінії (довжина 100 км) з однорідними умовами експлуатації. Tl [час];
-середнє напрацювання між відмовами ОКГТ на довгій лінії (13900 км), Tl. [година];
-коефіцієнт готовності ОКГТ короткої лінії, КгL;
-коефіцієнт готовності ОКГТ на довгій лінії, КгL.
При розрахунку показників надійності ОКГТ слід користуватися такими співвідношеннями:
де l, км - довжина відносно короткого ділянки кабельної лінії (зазвичай l приймають рівною 100 км)
L, км - загальна довжина кабельної лінії,
Кгn - коефіцієнт готовності ОКГТ на кабельної лінії довжиною L, що складається з n коротких ділянок,
- символ твори n співмножників.
У початковий період використання ВОЛЗ-ПЛ, поки не отримані надійні експлуатаційні показники надійності ОК, слід брати до уваги екстрапольовані показники надійності ОК, прирівнюючи їх відповідним експлуатаційним показниками надійності підвіски сталевих грозозахисних тросів.
Щільність відмов грозозахисних тросів в результаті обривів і падіння опор на 100 км ПЛ на рік наведена в табл. П.4.1.
Середній час відновлення ОК на ПЛ напругою 110 кВ і вище прийнято рівним 10 год.
Очікувані значення показників надійності ОК, екстрапольовані за експлуатаційними показниками надійності грозозахисних тросів, наведені в табл. П4.1.
Для основного цифрового каналу (ОЦК) протяжністю 13900 км (без резервування) задані наступні показники надійності по відмовам:
коефіцієнт готовності - не менше 0,98,
середній час між відмовами - не менше 255 ч,
середній час відновлення - не більше 5,2 ч.
З огляду на високу надійність сучасної апаратури ЦСП, доцільно прийняти значення коефіцієнта готовності кабельної лінії 0,985, а апаратури - 0,995.
Тоді на підземній кабельної лінії повинні забезпечуватися наступні показники:
коефіцієнт готовності - не менше 0,985,
середній час між відмовами - не менше 340,5 ч,
середній час відновлення - не більше 5,2 ч.
щільність пошкоджень - не більше 0,1823.
Відповідно до "Основних положень розвитку первинної мережі РФ" сучасні лінії передачі споруджуються з використанням цифрових систем передачі (ЦСП) і волоконно-оптичних кабелів. "Концепція створення сучасних цифрових мереж в енергетиці" проголосила ті ж самі принципи.
Тому для ВОЛЗ-ПЛ слід прийняти норми показників надійності перспективної цифрової мережі країни. Основний цифровий канал (ОЦК) гіпотетичної ВОЛЗ-ПЛ протяжністю 13900 км (без резервування), з огляду на особливості технічної експлуатації ПЛ, повинен володіти показниками надійності:
коефіцієнт готовності - не менше 0,98.
середній час відновлення - не більше 10,0 години,
напрацювання між відмовами - не менше 500 годин.
Показники надійності ОК гіпотетичної ВОЛЗ-ПЛ протяжністю 13900 км повинні бути:
коефіцієнт готовності - не менше 0,985;
середній час відновлення - не більше 10,0 ч .;
напрацювання між відмовами - не менше 670 годин.
Відповідні показники надійності ОКГТ на лінії довжиною 100 км повинні бути:
коефіцієнт готовності - не менше 0,99989;
щільність відмов - не більше 0,094.
Принципи нормування показників надійності ВОЛЗ-ПЛ, викладені вище, відповідають міжнародним. Згідно G.602 готовність каналу ТЧ (ОЦК) нормується на еталонної гіпотетичної ланцюга системи передачі довжиною 2500 км в одному напрямку (з урахуванням резервування). При цьому коефіцієнт готовності повинен бути не менше 0,996. Перерахунок коефіцієнта готовності, заданого в Рекомендації G.602, до національної гіпотетичної ланцюга довжиною 13900 км дає значення 0,97796, що практично відповідає вітчизняній нормі (без резервування).
ВОЛЗ-ПЛ із заданими показниками надійності забезпечують організацію міжнародних каналів зв'язку.
Для забезпечення необхідних показників надійності необхідно реалізувати наступні заходи:
при спорудженні ВОЛЗ-ПЛ слід застосовувати конструкції ОКГТ, сертифіковані Міністерством палива та енергетики і Державним комітетом з питань зв'язку та інформатики,
при розробці ОКГТ слід враховувати досвід експлуатації грозотроса, усунення аварії ОКГТ слід проводити в два етапи: на першому відновлювати працездатний стан оптичних волокон за допомогою оптичної вставки і тимчасових опор для її підвіски, на другому - справний стан ВОЛЗ-ПЛ при повному відновленні ВЛ.
Зразкові варіанти індивідуальних завдань: