Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 10

1 ВИБРАЦИЯ И ПЛЯСКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ 14

1.1 Вибрация и пляска. Определение 14

1.2 Анализ повреждаемости проводов воздушных ЛЭП 16

1.3 Изучение факторов, влияющих на вибрации и пляску проводов (актуальность для СИП) 18

1.4 Теоретические основы определения ветровой нагрузки как пространственно-временной случайной функции 22

2 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ ПРИ НАЛИЧИИ ЛИНЕЙНОЙ АРМАТУРЫ 26

2.1 Определение механизма вибрации 27

2.2 Определение математической модели вибрации 30

2.3 Механизм усталостного повреждения кабеля (провода) от вибрации 34

2.4 Подавление вибрации при помощи различных средств и методов 36

3 ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЛЁТА 39

3.1 Кинематические соотношения 39

3.2 Выведение уравнения движения 42

3.4 Динамическая модель кабеля (провода) 51

3.5 Построение матрицы переноса для модели «А» 57

3.6 Матрицы переноса для моделей «В» и «С» 60

4. ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГАСИТЕЛЯ ВИБРАЦИИ И ПОСТРОЕНИЕ МАТРИЦ ПЕРЕНОСА СИСТЕМЫ 63

4.1 Кинематическая схема виброгасителя 63

4.2 Кинетическая и потенциальная энергии гасителя вибрации. Вывод уравнения движения. 72

4.3 Построение матрицы переноса для гасителя 82

4.4 Объединение элементов пролёта в единую систему 85

5 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГАШЕНИЯ ВИБРАЦИИ КАБЕЛЯ 89

5.1 Исследование гашения вибрации кабеля с помощью гасителя Стокбрижда 89

5.2 Определение зависимости частоты вибрации от скорости ветра и длины полуволны 90

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 101

ВВЕДЕНИЕ

Надёжность эксплуатационных воздушных линий электропередач и интенсивное строительство линий связи с использованием самонесущих изолированных проводов (СИП) выдвигают на первый план проблему обеспечения надёжной устойчивой работы этих сооружений в различных механических и атмосферно-климатических режимах.

С точки зрения обеспечения механической прочности линий и проектировщикам и эксплуатационникам необходимо иметь достаточную информацию о внешних статических и динамически воздействиях на ЛЭП.

К тому же, на сегодняшний день увеличивается строительство линий 6-35 кВ, протяжённость которых на 2014 год составила более 150 тыс. км. При этом, заметной является тенденция перехода от традиционных технических решений к инновационным, и в качестве примера можно привести использование самонесущего изолированного провода. Этот провод имеет ряд преимуществ по сравнению со стандартным незащищённым. Так же, СИП широко применяется при строительстве ЛЭП 6-35 кВ для электроснабжения горной и нефтедобывающей промышленностей. Строительство такого большого объёма сетей реализуется в рамках программы «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года».

В данной работе по кабель (провод) будет рассматриваться в качестве гибкой упругой нити (на большей части пролёта между опорами). Тем не менее, около точек закрепления провода на опорах, вследствие установки защитной арматуры, необходимо учитывать изгибную жёсткость системы. На этих участках провод будет рассматриваться как жёстко закреплённая балка.

В настоящей работе рассматривается вибрация проводов ЛЭП, вызываемая

Одними из наиболее опасных разновидностей колебаний проводов ВЛ являются вибрации и пляска, вызываемых ветром, а так же будет попытка оценить влияние защитной арматуры на процесс колебаний. Поэтому, перед проектировщиками электросетей стоит задача обеспечения надёжности электроснабжения этих потребителей.

Под вибрацией в работе понимается поперечное колебание с частотами 6 – 80 Гц и амплитудой не более 1 – 2 диаметров провода (малые колебания около положения равновесия).

В дополнение, отметим, что на данный момент времени вибрация, вызываемая ветровой нагрузкой называется эоловой вибрацией и изучалась в связи с проблемами обеспечения работы только проводов воздушной ЛЭП. В данной работе изучаются вибрация проводов воздушной ЛЭП и колебания СИП.

Вследствие того, что вибрации и пляска проводов приводит к появлению серьёзных проблем в ЛЭП, появилась и задача на исследование этих процессов и создание способов борьбы с ними. Так, например, для борьбы с пляской предложены несколько вариантов:

– аэродинамические расстройщики;

– маятники;

– эксцентричные грузы.

Для борьбы с вибрацией используются виброгасители разного типа, например, виброгасители Стокбрижда или спиральные виброгасители..

Актуальность данной темы обусловлена тем, что обрывы проводов, вызванные последствиями вибрации и пляски, приводят к большим экономическим негативным последствиям, а также перерыву в электроснабжении потребителей.

Работа посвящена:

– определению механизма вибрации;

– изучению воздействия ветровых нагрузок на кабель в пролёте;

– изучению динамической модели виброгасителя.

На защиту выносятся:

– общие определения вибрации и пляски;

– математическая модель колебаний вышеупомянутой механической системы;

– методы и средства подавления вибрации;

– кинематические соотношения и выведение уравнения движения;

– динамическая модель виброгасителя;

– результаты практических расчётов.

Aпpoбaция paбoты. Ocнoвныe мaтepиaлы paбoты дoклaдывaлиcь, oбcуждaлиcь и были oдoбpeны:

- Мeжвузoвcкoй 74-й cтудeнчecкoй нaучнoй кoнфepeнции «Нaучнo-тeхничecкoму и coциaльнo-экoнoмичecкoму paзвитию Дaльнeгo Вocтoкa Poccии – иннoвaции мoлoдых», Хaбapoвcк, 10 мapтa 2016 г;

1 ВИБРАЦИЯ И ПЛЯСКА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ

1.1 Вибрация и пляска. Определение

При обтекании проводов потоком воздуха, в направлении поперёк оси линии или под некоторым углом к этой оси, с подветренной стороны провода возникают завихрения. Периодически происходят отрывы ветра от провода и образуются вихри противоположного направления. Отрыв вихря в нижней части вызывает появление кругового потока с подветренной стороны, причём скорость потока в т. «А» становится больше чем в т. «В» (рис.1.1). В результате появляется вертикальная составляющая давления ветра. При совпадении частоты образований вихрей с одной из частот собственных колебаний натянутого провода, он начинает колебаться в вертикальной плоскости. При этом одни точки больше всего удалены от положения равновесия, образуя пучность волны, а другие – остаются на месте, образуя так называемые узлы (рис.1.2). В узлах происходят только угловые перемещения провода. Такие колебания провода с амплитудой, не превышающей 0,005 от длины полуволны или двух диаметров провода, называются вибрацией.

Рисунок 1.1 – образование вихря за проводом

Рисунок 1.2 – Волны вибрации на проводе в пролёте

Вибрация проводов возникает при скоростях ветра от 0,6 до 0,7 м/с. При увеличении скорости ветра увеличивается частота вибрации и число волн в пролёте. При увеличении скорости ветра выше 8 м/с амплитуды вибрации незначительны и не опасны для провода.

Опыт эксплуатации показывает, что вибрация проводов наблюдается чаще всего на линиях, проходящих по открытой и ровной местности. Наблюдается вибрация в пролётах, длина которых превышает 120 м и усиливается с увеличением длины пролёта. Особенно опасна вибрация на переходах через реки и водные пространства с пролётами более 500 м.

Опасность вибрации заключается в обрывах отдельных проволок на участках их выхода из зажимов. Эти обрывы происходят вследствие того, что переменные напряжения от периодических изгибов проволок в результате вибрации накладываются на основные растягивающие напряжения в подвешенном проводе.

Пляска провода. Так же как и вибрация, она появляется от воздействия ветра, но отличается от вибрации большой амплитудой, достигающей 12 – 14 м и большой длиной волны. На линиях с одиночными проводами чаще всего наблюдается пляска с одной волной, т.е. с двумя полуволнами в пролёте (рис. 1.3) а на линиях с расщеплённой фазой с одной полуволной в пролёте.

Рисунок 1.3 – волны пляски на проводе в пролёте и провод, покрытый гололёдом в воздушном потоке

В плоскости, перпендикулярной оси линии, провод движется при пляске по вытянутому эллипсу, большая ось которого вертикальна или отклонена под небольшим углом (до 10⁰ – 20⁰) от вертикали. Диаметры эллипса зависят от стрелы провеса: при пляске с одной полуволной в пролёте большой диаметр эллипса может достигать 60 – 90% стрелы провеса, при пляске с двумя полуволнами – 30 – 45%.

Как правило, пляска провода наблюдается при гололёде. Гололёд отлагается на проводах, преимущественно с подветренной стороны, вследствие чего провод получает неправильную форму (рис. 1.3). При воздействии ветра на провод с односторонним гололёдом скорость воздушного потока в верхней части увеличивается, а давление уменьшается, в результате возникает подъёмная сила, вызывающая пляску провода.

Опасность пляски заключается в том, что колебания проводов отдельных фаз и тросов происходят несинхронно.

1.2 Анализ повреждаемости проводов воздушных ЛЭП

Строительство воздушных линий электропередач 6-35 кВ с защищёнными проводами, называемых СИП, увеличивается с каждым годом. Переход на монтирование защищённых проводов находит своё отражение в технической политике ПАО «Россети». В ходе анализа накопленного опыта эксплуатации ВЛЭП 6-35 кВ с защищёнными проводами в России и за рубежом показывает снижение количества двухфазных, трёхфазных и однофазных коротких замыканий, а также повышение безопасности при эксплуатации.

По состоянию на 2014 год в России общая протяжённость ВЛЭП 6-35 кВ с защищёнными проводами составляет более 150 тыс. км. В рамках программы «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года», в таком количестве ВЛЭП 6-35 кВ нуждаются такие крупные проекты как нефтепроводы «Сила Сибири», «Восточная Сибирь – Тихий Океан», «Ямал – Европа», «Северный Поток» и т.д. Высокие показатели надёжности и безопасности таких объектов с учётом крайне неоднородных географических и климатических условий эксплуатации требуют обеспечения соответствующих показателей надёжности работы ВЛЭП 6-35 кВ в условиях комплексного воздействия эксплуатационных факторов.

Анализ технического состояния ВЛЭП 6-35 кВ, находящихся в эксплуатации ПАО «Россети» показывает, что на 2014 год больше половины технологических нарушений связано с повреждениями проводов (рис.1.3) Более половины повреждений проводов является следствием необратимого старения материалов, а также возникновении дефектов в них в следствие комплексного воздействия климатических факторов таких как налипание мокрого снега, образование гололёдных отложений, сильный ветер. В свою очередь от этих факторов происходят и вибрации и пляска проводов.

Рисунок 1.3 – распределение повреждения ВЛЭП 6-35 кВ в сетях ПАО «Россети», %

В этих условиях провода вместе с узлами их крепления к опорам ЛЭП, а также в местах крепления виброгасителей типа FR 35 или ГВ, являются наиболее уязвимыми элементами, определяющими техническое состояние ВЛЭП и надёжность электроснабжения потребителей.

1.3 Изучение факторов, влияющих на вибрации и пляску проводов (актуальность для СИП)

Пляской называется такое явление на проводах ВЛ, когда при порывах ветра возникают колебательные движения провода с большой амплитудой, близкой к стреле провеса провода при сравнительно малой частоте колебаний: от 0,2 до 2 Гц. Эти колебания возникают при скорости ветра от 3 до 25 м/с. Пляска внешне проявляет себя в виде стоячей волны с одной полуволной в пролёте, а также двумя и более полуволнами в пролёте в виде стоячих и отражённых от подвеса бегущих волн. Одной из самых опасных является пляска с одной полуволной в пролёте, так как размах колебаний может превышать стрелу провеса и достигать 4 – 6 м в пролётах небольшой длины (до 200 м) и 6 –12 м в больших пролётах (400 – 500). Имеющиеся данные по повреждениям проводов показывают, что отключения на линиях, связанные с пляской, достигают 10% от общего числа, а в гололёдных районах – до 40%. [3]

Причиной вибрации проводов являются чередующиеся срывы вихрей воздуха, создаваемых ветром с верхней и нижней стороны провода. Это условие создаёт условия для небаланса переменного давления, вызывающего движение провода вверх и вниз под прямым углом к направлению потока воздуха. Наиболее опасная вибрация возникает от воздействия на провод поперечно (или под углом) направленного аэродинамического потока со скоростью от 0,6 до 7 м/с и вызывающего низкочастотные колебания. При более высоких скоростях ветра поток становится турбулентным и энергия ветра, поступающая к проводу, значительно снижается. К тому же самодемпфирование провода возрастает за счёт увеличения частоты колебаний.

Наиболее опасная вибрация проводов наблюдается при отложении изморози. Она образуется при очень спокойном воздухе существенно увеличивая диаметр провода. Это происходит без заметного изменения демпфирования, поэтому ветер той же скорости будет вызывать вибрацию с более низкой частотой [3].

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР