Ожеледь, паморозь і мокрий сніг на проводах ЛЕП: види відкладень і розрахункова товщина

Навіщо знати про ожеледні відкладення

Ожеледні відкладення збільшують вагу проводів і тросів, вітрову площу й натяг, тому разом із вітром визначають розрахункові навантаження на опори й фундаменти. Загальний огляд вітрових, ожеледних і температурних впливів та розрахункових режимів — у статті Навантаження на опори ЛЕП: вітер, ожеледь; вітрові райони — у статті Вітрові райони України.

Види відкладень і їх параметри

До ожеледних утворень належать іній, кристалічна й зерниста паморозь, ожеледь і змішані відкладення. Іній і кристалічна паморозь для проводів істотного додаткового навантаження не створюють. Значно важчі умови створюють зерниста паморозь, ожеледь та їх суміш.

• Зерниста паморозь — пухкий сніговидний лід, що наростає з навітряного боку проводів у мряку, здебільшого вітряну, особливо в горах. Товщина відкладень сягає багатьох сантиметрів, об’ємна щільність — до 0,4 г/см³. У гірських районах діаметр відкладень іноді досягає 150–200 мм, а тримаються вони 10 діб і довше. Через велику парусність вони можуть спричинити значні, а подекуди катастрофічні навантаження.
• Ожеледь — шар щільного льоду, що наростає з навітряного боку від намерзання крапель переохолодженого дощу чи мряки. Її спостерігають переважно за температури від 0 до −3 °C, рідше — до −16 °C. Товщина кірки сягає кількох сантиметрів (в окремих районах 50–60 мм), щільність — 0,6–0,9 г/см³. Ожеледь може утворюватися від кількох годин до кількох діб і триматися до 15 діб. За великої товщини вага льоду в багато разів перевищує вагу самого проводу, а зростання парусності значно збільшує вітровий тиск.
• Суміш ожеледі й паморозі в гірських і передгірних районах іноді досягає 70 мм, а за чергування шарів — удвічі більше. Її щільність — від 0,2 до 0,6 г/см³ (у горах у середньому 0,35, на рівнині 0,2 г/см³). Суміш може триматися на проводах до 40 діб.
• Мокрий сніг налипає за температури приблизно до +1 °C. Якщо потім температура падає нижче нуля, сніг примерзає й не обсипається від вітру. Щільність замерзлого снігу — від 0,1 до 0,5 г/см³, менше, ніж у льоду, але розміри відкладень можуть бути дуже великими (20–30, а іноді й 50 мм у діаметрі). У поперечному вітрі такі умови не легші, ніж за ожеледі.

Відкладення можуть утворюватися й на самих опорах та створювати додаткове навантаження на стрижні.

Кількість відкладень залежить від місцевих умов. Наприклад, у центральній частині України ожеледні відкладення спостерігають порівняно рідко, вага їх — 0,5–1 кг на метр проводу, а в окремих районах Донбасу ожеледь і паморозь — звичайне явище, вага відкладень — 2–5 кг/м. Інтенсивність і повторюваність ожеледі зростають із висотою місцевості над рівнем моря, а поблизу великих водойм ожеледі сильніші й частіші: вплив моря поширюється на десятки й сотні кілометрів. У більшості районів України трапляється легка кристалічна паморозь, а сильні ожеледі — в Західній Україні, Криму й на Донбасі. Найгірші умови — на відкритих вершинах гірських хребтів і навітряних схилах.

Метеостанції спостерігають зледеніння на коротких проводах або стрижнях діаметром 5 мм на висоті близько 2 м, а проводи ліній підвішені значно вище й мають більший діаметр. Тому розрахункове ожеледне навантаження на провід лінії визначають із поправковими коефіцієнтами на висоту підвісу й діаметр: воно зростає з висотою, бо на висоті вища швидкість вітру та більший вміст переохолоджених крапель. За ПУЕ (ред. 2026 р.), п. 2.5.27, 2.5.35, рис. 2.5.1, характеристичне значення (Н/м), за яким обчислюють стінку ожеледі, задають для проводу діаметром 10 мм на висоті 10 м над землею на рівнині за картою з шести районів для середнього періоду повторюваності 50 років.

Райони за ожеледдю в ПУЕ: від 8 до 40 Н/м

ПУЕ (редакція 2026 р.) ділить територію України за ожеледдю на шість районів (рис. 2.5.1). Для кожного району карта дає характеристичне навантаження gp, Н/м; стінку ожеледі b для елементів опор перерізом понад 70 мм обчислюють із gp за формулою b = √(35,4 · gp + 25) − 5 (п. 2.5.35, 2.5.37).

Для ліній класів безвідмовності 3КБ і 4КБ (110–330 і 500–750 кВ) значення gp беруть за регіональними картами з додатка А (окремий альбом), для 1КБ і 2КБ (до 35 кВ) — за ними або за картою ПУЕ (табл. 2.5.2, п. 2.5.29).

На ділянках у важкодоступній місцевості, на греблях ГЕС і біля ставків-охолоджувачів gp за відсутності даних спостережень треба збільшити на 2 Н/м (райони 1–3) або на 5 Н/м (райони 4–6) (п. 2.5.32); значення за картою дозволено уточнювати за багаторічними спостереженнями (п. 2.5.30).

Таблиця відтворює легенду карти (рис. 2.5.1); для району 6 формула дає b близько 33 мм. Остаточні значення для конкретного об’єкта проєктувальник бере з чинного тексту ПУЕ.

Приклад: вага й парусність льоду

Умовний приклад, не значення для району. Діаметр проводу d = 10 мм, товщина стінки ожеледі b = 10 мм, щільність 0,9 г/см³. Площа кільця льоду π · b · (d + b) = 3,14 · 10 · 20 ≈ 628 мм²; перевірка через діаметр із льодом (d + 2b = 30 мм): π/4 · (30² − 10²) ≈ 628 мм². Лід важить 6,28 см² · 100 см · 0,9 г/см³ ≈ 565 г на метр (0,57 кг/м).

На рівній місцевості за сусідніх прогонів 300 і 260 м ваговий прогін дорівнює (300 + 260) / 2 = 280 м, і лід на ньому додає до ваги проводу 0,565 · 280 ≈ 158 кг. Діаметр із льодом 30 мм утричі більший за діаметр проводу, тож парусність проводу на метр довжини також зростає втричі.

Від gp до навантаження на провід

ПУЕ (редакція 2026 р.) обчислює розрахункове ожеледне навантаження на провід, трос чи інший круглий елемент діаметром до 70 мм як Gmp = k1 · μ1 · gp · γfG, Н/м (п. 2.5.33, 2.5.34). Коефіцієнт k1 залежить від висоти приведеного центра ваги проводу: 5 м — 0,7; 10 м — 1,0; 20 м — 1,3; 30 м — 1,7; 50 м — 2,2; 70 м — 2,7; 100 м — 3,3 (табл. 2.5.3). Коефіцієнт μ1 залежить від діаметра й від самого навантаження, для d = 10 мм він дорівнює 1,0 (табл. 2.5.4). Коефіцієнт γfG залежить від періоду повторюваності T: 5 років — 0,46; 10 — 0,63; 15 — 0,72; 25 — 0,84; 50 — 1,00 (табл. 2.5.5).

Для проводів період T задає клас безвідмовності лінії: 5, 10, 15 або 25 років для 1КБ–4КБ (табл. 2.5.1); 2КБ відповідає лініям 1–35 кВ, 3КБ — 110–330 кВ (табл. 2.5.2). Для розрахунку несучої здатності опор і фундаментів періоди довші: 30, 50, 150 і 500 років.

Умовний приклад для розрахунку самого проводу (п. 2.5.25), а не значення для реальної лінії. Нехай gp = 15 Н/м, провід d = 10 мм (μ1 = 1,0), висота центра ваги 30 м (k1 = 1,7). Лінія 35 кВ (2КБ, T = 10 років, γfG = 0,63): Gmp = 1,7 · 1,0 · 15 · 0,63 ≈ 16,1 Н/м. Лінія 110 кВ (3КБ, T = 15 років, γfG = 0,72): Gmp = 1,7 · 1,0 · 15 · 0,72 ≈ 18,4 Н/м. Різниця близько 14 %, бо 0,72 ÷ 0,63 ≈ 1,14.

Ожеледь на самій опорі

Відкладення на самій опорі ПУЕ (ред. 2026 р.) вимагає враховувати не завжди. Для металевих опор із фасонного прокату їх враховують, коли опора вища за 50 м, стоїть у 5-му чи 6-му районі за ожеледдю або в горах, де максимальне характеристичне ожеледне навантаження перевищує 30 Н/м; для залізобетонних, багатогранних і дерев’яних опор та металевих опор із трубчастими елементами — не враховують (п. 2.5.36).

Вітер під час ожеледі в ПУЕ

ПУЕ (ред. 2026 р.) задає вітер під час ожеледі окремо. Для вкритих ожеледдю проводів і тросів це лінійне навантаження в Н/м за окремою картою (рис. 2.5.5, п. 2.5.54, 2.5.56). Для площинних елементів перерізом понад 70 мм (елементи опор, ізолятори) це характеристичний тиск від 150 до 400 Па за картою з шести районів, на висоті 10 м на рівнині (рис. 2.5.4, п. 2.5.51, 2.5.53). У нормальному режимі такий вітер поєднують з ожеледдю 0,9 від розрахункового значення за температури мінус 5 °C (табл. 2.5.14, п. 2.5.61).

Чек-лист і типові помилки

Перевірте:

• вид відкладень і щільність: 0,9 г/см³ — це щільність льоду (ожеледі), а в паморозі й мокрого снігу щільність значно нижча; для проводів ПУЕ (ред. 2026 р.) задає ожеледь не щільністю, а навантаженням у Н/м за районом (рис. 2.5.1), а щільність льоду 0,9 г/см³ називає лише для елементів опор перерізом понад 70 мм (п. 2.5.37);
• район за ожеледдю, а з ним gp і стінку b — за картою ПУЕ або регіональними картами, період повторюваності — за табл. 2.5.1, окремо для проводів і для опор;
• діаметр проводу, висоту підвісу й ваговий прогін (див. Відстань між опорами ЛЕП);
• парусність — за діаметром із льодом.