Окончание таблицы 8.3

9 ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ ЛИНИИ 220 КВ БЛАГОВЕЩЕНСКАЯ – ВАРВАРОВКА ДЛЯ ДАННОГО УЧАСТКА

С учетом стоимости всех элементов, входящих в состав линии 220 кВ Благовещенская – Варваровка на данном участке – составляется таблица 9.1:

Таблица 9.1 – Стоимость оборудования

10 ВИБРАЦИЯ ПРОВОДОВ

Вибрация провода – это периодические колебания провода в пролете, вызванные ветром и происходящие в вертикальной плоскости с образованием стоячих волн, которые при этом характеризуются большой частотой и небольшим размахом. Наибольшее отклонение от положения равновесия называется пучностью, а место, в котором провод совершает только угловые колебания ­– узлом. Удвоенное расстояние между двумя соседними пучностями ­принято считать длиной волны вибрации, а наибольший размах колебаний – амплитудой вибрации (Рис.10.1).

L – длина пролета; – длина волны; – угол вибрации; – амплитуда колебаний; 2А – размах колебаний; 1 – узел; 2 – пучность

Рисунок 10.1 – Стоячие волны вибрации провода в пролете

Для вибрации проводов характерен диапазон частот от 3 до 150 Герц (Гц). Длина волны при этом составляет от 1 до 10 м, а амплитуда обычно не превышает 3-5 см.

К величинам, характеризующим интенсивность вибрации, можно отнести:

– угол вибрации ;

– амплитуда колебаний;

– изгибная амплитуда (Рис.10.2);

– амплитуда циклических напряжений в точке выхода провода из зажима;

– амплитуда деформации провода в зажиме.

– изгибная амплитуда; – расстояние от последней точки контакта провода с зажимом

Рисунок 10.2. – Деформированное состояние провода при жестком закреплении на конце

Вибрация в проводах появляется при скорости ветра 0,5-0,6 метров в секунду (м/с), которую можно считать наименьшей. Наибольшая скорость, выше которой вибрация становится незначительной, определяется пределами от 4 до 5 м/с при высоте подвеса провода 12 м, и до 8-10 м/с при высоте подвеса провода в районе 70 м.

Появление вибрации обусловлено возникновением завихрений воздушного потока за проводом, которые периодически возникают и срываются. В тот момент, когда вихрь начинает развиваться, скорость аэродинамического потока с одной стороны несколько возрастает по сравнению со скоростью потока с другой стороны (Рис.10.3). Это возникает потому, что разница скоростей потоков по закону Бернулли соответствует разнице давлений, когда при меньшем давлении скорость потока будет больше и наоборот – при большем давлении скорость потока будет меньше. При этом из-за образовывающихся вихрей возникают периодические импульсы силы, которые поочередно действуют на провод, раскачивая его вверх и вниз. Для того, чтобы возникали подобного рода усилия, которые будут чередоваться по направлению и обладать достаточно большим значением, необходим равномерный ветер.

Когда происходит совпадение частоты возникновения периодических импульсов с собственной частотой колебательной системы, то есть провода, натянутого в пролете – возникает вибрация. Колебания растут по интенсивности появления до тех пор, пока не возникает баланс между аэродинамическими импульсами и потерями, связанными с рассеиванием энергии колеблющегося провода.

Рисунок 10.3 – Процесс развития вихря за проводом

Безразмерное число , которое устанавливает взаимосвязь между скоростью потока, диаметром цилиндра и частотой вихрей, было найдено Струхалем:

где – частота образования вихрей; D – диаметр цилинда; – скорость потока.

Число Струхаля изменяется в диапазоне от 0,18 до 0,22. Из выражения (10.1) можно выразить формулу для определения частоты образования вихрей:

С увеличением длины пролета, а также диаметра и высоты подвеса провода, возникает вероятность появление вибраций. Вибрация возникает при направлении ветра к проводу под углом 45˚-90˚ к его оси, под углом 30˚-45˚ она считается неустойчивой и при углах менее 20˚ – она даже не возникает.

В результате вибрации в месте периодических перегибов провода возникают циклические механические напряжения. Их количество при эксплуатации довольно быстро достигает величин, при которых возникает такое явление, как усталость металла провода. Усталость металла представляет из себя сумму статического напряжения натянутого в пролете провода с напряжением от изгиба и сжатия в местах крепления провода.

Повреждение проводов обычно происходит в месте его крепления в поддерживающем и, реже, в натяжном зажиме, а также в местах подвеса устройств с большой массой. Натяжной зажим имеет возможность колебаться вокруг своей оси крепления вместе с проводом, который в таком случае не испытывает статических напряжений изгиба; поэтому повреждения маловероятны по сравнению с поддерживающим зажимом, в котором провод изгибается из-за того, что находится между плашками, зажимающими его, и подвержен этим напряжениям. Чем острее края этих плашек, тем скорее наступает повреждение металла. Поэтому зажимы должны иметь более широкое устье и закругленные края в том месте, откуда выходит провод. В месте крепления провода в натяжном зажиме могут также возникать повреждения провода, если этот зажим будет массивным.

Повреждения от вибрации представляют из себя в основном обрыв проволок в верхней части провода, то есть разрушение внешнего повива провода, поскольку он испытывает самые большие перегибы. Но не исключены случаи, когда происходил первоначальный обрыв внутреннего повива. Помимо этого, обрывы провода могут возникать: в пролетах; в местах выхода из соединений большой длины, которые обладают большой массой; в местах установки шунтов, ответвлений в пролете, обводных петель; в местах некачественной заводской сварки. Но такие обрывы происходят крайне редко.

Когда число оборванных проволок начинает расти вследствие действия вибрации, напряжение в оставшихся целых возрастает за счет уменьшения суммарного сечения провода. Далее повреждения начинают нарастать до того момента, пока не произойдет полный обрыв всего провода.

Действие вибрации также сказывается и на элементах подвески и деталях арматуры, что приводит к их скорому износу.

Расположение линии относительно преобладающего направления ветра, условия, в которых проходит линия; конструкция пролетов, а также тяжение проводов – определяют степень опасности вибрации. Различают пять основных видов топографических особенностей и категорий местности, которые представлены в таб.10.1:

Таблица 10.1 – Категорий местности и соответствующие им топографические особенности

Окончание таблицы 10.1

В основном вибрация возникает на линиях, которые проходят по открытой, ровной местности. Такая местность соответствует первой и второй категориям. Невысокие постройки, кустарники и редкие деревья, как в случае с третьей и четвертой категориями, также способствуют появлению вибрации, поскольку меняют собой скорость и направление аэродинамического потока. При высоте деревьев лесного массива и большого числа построек более высоты подвеса всех проводов вибрация не возникает. Также она почти не наблюдается при прохождении линии по низу горных долин в их направлении.

10.1 Защита от вибрации

При длинах пролетов равных или меньше указанных в табл.10.2 защита от вибрации одиночных проводов и тросов не осуществляется (для комбинированных проводов представлено сечение проводящей части):