Рисунок 10.8 – Трехпетлевой гаситель вибрации

Г ВН и ГПГ (или гасители вибрации Стокбриджа) являются основным средством борьбы против вибрации проводом и тросов таких марок как: провод алюминиевого сплава АН сечением 120 мм² и более, сталеалюминиевый проводов сечением стального сердечника 95 мм² и более, провод из алюминиевого сплава АЖ и провод АЖС из алюминиевого сплава АЖ со стальным сердечником сечением 95 мм² и более, медный провод сечением 50 мм² и более, стальной провод и трос сечением 50 мм² и более. На рисунке 10.9 представлена конструкция гасителя Стокбриджа.

1 – плашка; 2 – зажим; 3 – гибкий элемент; 4 – груз; 5 – втулка

Рисунок 10.9. Гаситель вибрации типа ГВН, ГПГ

Разница между ГПГ и ГВН лишь в том, какая конструкция зажимов на них используется.

Установка гасителя Стокбриджа ведется таким образом, чтобы во всем диапазоне опасных частот вибрации он не оказался в узле колебаний.

Расстояние, на которое должен устанавливаться гаситель Стокбриджа от места крепления провода, вычисляется по формуле:

.

(10.5)

где – расстояние от середины гасителя до места выхода из поддерживающего или натяжного зажима, м; – минимальное значение длины полуволны колебания

На рисунке 10.10 показано расстояние от середины гасителя до места выхода из натяжного зажима.

– расстояние от середины гасителя до места выхода из натяжного зажима, м

Рисунок 10.10 – Расположение гасителя вибрации у натяжных зажимов

Если установить по одному гасителю Стокбриджа с каждой стороны пролета, но с разным расположением в начале и конце пролета, то можно повысить эффективность гашения вибрации (Рис.10.11). В таком случае расстояния мест установки гасителей от зажимов будут вычисляться по формулам:

	;	(10.6)
	.	(10.7)

Расстояния и округляются до ближайшего значения, кратного 0,05 м.

Рисунок 10.11 – Расположение гасителей вибрации у поддерживающего зажима

На проводах анкерных, анкерно-угловых и транспозиционных опор с обводными петлями, гасители Стокбриджа устанавливаются за ответвительным зажимом на одном из расстояний или начиная отчет от места выхода провода из ответвительного зажима в сторону пролета.

Гасители Стокбриджа должны устанавливаться строго под проводом и надежно закрепляться, иначе при возникновении пляски проводов может возникнуть вероятность повреждения провода в местах установки гасителя, а также разрушение самого гасителя.

Также весьма эффективен гаситель вибрации «Пешка», который представляет из себя совокупность базовой конструкции гасителя Стокбриджа и нового способа энергопоглощения для увеличения числа степеней свободы – деформации кручения.

Данный гаситель действует посредством изменения крутильно-жесткостных характеристик провода или проводов в фазе. В пролете пара совмещенных гасителей устанавливается по обе стороны от провода, при этом к нему они располагаются под углом 45˚.

Гасители вибрации спирального типа представляют из себя отдельные спирали. Их преимущество заключается в том, что сжимающее усилие вдоль гасителя вибрации распределяется равномерно, монтаж, вследствие простоты конструкции, осуществляется быстрее, чем у остальных гасителей, а также сама конструкция более экономически выгодна.

Тип гасителя вибрации выбирается в зависимости от диаметра провода, длины пролета и пограничных значений тяжений.

Установка гасителей вибрации должна производиться не более, чем через 10 суток после монтажа провода.

Также стоит отметить ещё один способ устранения вибрации ­– это применение провода марки AERO-Z. Данный провод отличается конструкцией внешнего повива проволок, которые имеют Z-образную форму сечения, благодаря чему внешняя часть провода становится гладкой, что способствует снижению влияния коэффициента аэродинамического сопротивления.

10.4 Параметры, характеризующие явление вибрации

Вибрация проводов – это стоячие волны с большим числом n полуволн длиной в пролете. При этом скорость бегущей волны определяет распространение импульса вдоль натянутого провода и выражается по формуле:

.

(10.8)

где – скорость бегущей волны, м/с; – длина волны вибрации, м; – собственная частота колебаний провода, соответствующая -ой форме, Гц; Т – тяжение провода, Н; m – масса провода, кг/м.

Число полуволн в пролете определяется по формуле:

.

(10.9)

Чтобы частот вибрации сохранилась неизменной при установившейся вибрации, когда срыв вихрей регулируется колебательными движениями провода, скорость ветра не должна превышать первоначальную скорость в пределах от до .

При известной частоте колебаний можно определить длину полуволны вибрации:

.

(10.10)

Если частота появления вихрей совпадает с одной из собственных частот провода , то формула, для определения длины полуволны, будет следующей:

.

(10.11)

где принято равным 0,2 – среднему значению интервала от 0,18 до 0,22.

Зная диапазон скоростей ветра, которые возбуждают вибрацию, можно по формуле (10.2) определить спектр возможных частот, а используя формулу (10.11) – соответствующие им длины полуволн.

Для того, чтобы спрогнозировать появление усталостных повреждений в проводе необходимо иметь данные о циклических напряжениях, возникающих в местах подвеса провода. При известной изгибной амплитуде , которая определяется на расстоянии мм от последней точки контакта провода с зажимом, то изгибное напряжение в проволоках наружного повива может быть определено по формуле:

.

(10.12)

где – амплитудное значение напряжения, Н/мм²; d – диаметр проволоки наружного повива, мм; – модуль упругости наружного повива, Н/мм²; ; – изгибная жесткость провода, Н/мм²; мм; – изгибная амплитуда, мм;

Изгибная жесткость провода определяется по формуле:

.

(10.13)

где и – модули упругости, соответственно, для алюминиевых и стальных проволок, Па; и – моменты инерции i-го повива алюминиевых и j-го повива стальных проволок, мм⁴.

Моменты инерции повивов вычисляются по одной формуле, которая применима как для алюминиевых, так и для стальных проволок:

.

(10.14)

где (или ) – число проволок в повиве; – диаметр проволоки в i-ом повиве, мм; – радиус повива, мм.

Формула (10.12) позволяет определить накопление усталости в проводе, то есть сумму циклов колебаний, которые сопровождаются появлением циклических напряжений определенного уровня в местах подвеса провода. Если циклических напряжений накопится больше безопасного уровня, то со временем в проводе возникнут усталостные повреждения.

Кривая, с помощью которой представляются крайние значения напряжений, выше которых провод подвергается повреждениям, называется пограничной кривой безопасных напряжений и задается уравнением:

.

(10.15)

где , для меньше или равно 6; , для больше ; – число циклов колебаний провода; – значение напряжения в одном цикле; m – показатель степени, равный тангенсу угла наклона линейного участка кривой усталости к оси ординат.

Данная кривая есть ничто иное, как кривая усталости Веллера (Рис.10.12). По этой кривой можно сделать такой вывод, что, если за время эксплуатации провода его число циклов колебаний с изгибным напряжением не превышает значения , определяемого по уравнению (10.15), то риск возникновения усталостных повреждений исключен. Это значит, что помимо амплитуды колебаний провода и уровня его циклических изгибных напряжений, на срок службы так же воздействует накопленное число циклов колебаний, то есть продолжительность и частота вибрации определенного уровня.

1 – испытания на ровной открытой местности, ( – предел прочности провода на разрыв); 2 – испытания на холмистой местности ; 3 – испытания на холмистой местности ; 4 – пограничная кривая СИГРЭ (СИГРЭ – Международный Совет по большим электроэнергетическим системам).

Рисунок 10.12 – Кривые усталости Веллера для провода АС 560/50

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью данной выпускной квалификационной работы было проектирование ВЛ 220 кВ Благовещенская – Варваровка с расстановкой опор по продольному профилю трассы, а также расчет условий для выбора основных линейных конструкций при передаче электроэнергии.

В результате расчета были выбраны: марка провода, используемого для передачи электрической энергии; тип промежуточной опоры для поддерживания провода на ровном участке трассы и тип анкерно-угловой опоры для натяжения провода и изменения направления трассы; изоляторы для промежуточной и анкерно-угловой опоры; грозозащитный трос.

Согласно таблице 1.3.29 из ПУЭ была выбрана марка провода в зависимости от питаемой нагрузки по значению длительно допустимого тока.

С учетом климатических условий и марки провода был подобран тип промежуточной и анкерно-угловой опор для данного района. В качестве промежуточной опоры была выбрана одноцепная стальная многогранная промежуточная опора ПМ220-1 с длиной габаритного пролета для района по гололеду с толщиной стенки гололеда 20 мм и ветрового района с ветровым давлением , так как данная опора соответствует нормативам [2] и экономически более выгодна для данного типа местности. В качестве анкерно-угловой опоры была выбрана одноцепная анкерно-угловая металлическая решетчатая опора У220-1 для данной марки провода, а также исходя из условий для района по гололеду.

Для промежуточных опор по условиям экономичности, надежности и быстроте проведения монтажных работ был выбран линейный подвесной стержневой полимерный изолятор ЛК 70/220- . Для анкерно-угловых опор – линейный натяжной стержневой полимерный изолятор ЛК 160/220- . Данный тип изоляторов обладает высокой стойкостью к перенапряжениям, а также механической прочностью. Из отрицательных качеств стоит отметить их быстрое старение под действием ультрафиолета и водопроницаемость.