Стартовая >> Оборудование >> ВЛ >> Защита проводов и тросов от вибрации

Защита проводов и тросов от вибрации

Вибрация проводов — это вызванные ветром колебания провода в вертикальной плоскости, характеризующиеся небольшим размахом и большой частотой.
Вибрирующий провод в пролете ВЛ имеет волнообразную форму. Колебания провода при вибрации представляют собой стоячие волны, когда точки провода с наибольшим размахом колебаний (пучности) и точки провода, остающиеся неподвижными в процессе колебаний (узлы), не меняют своего положения по длине провода. Длина волны вибрации равна удвоенному расстоянию между двумя соседними узлами (или пучностями). Наибольший размах колебаний называется амплитудой вибрации. Амплитуда вибрации обычно не превышает 3...5 см при длине волны от 1 до 10 м За 1 с происходит от 5 до 100 колебаний.
Наименьшая скорость ветра, при которой возможна вибрация проводов, составляет 0,5...0,6 м/с. Верхняя граница колеблется от 4...5 м/с при высоте подвески провода 12 м, до 8...10 м/с при высоте подвески провода около 70 м (на специальных переходах).
Вибрация проводов возникает вследствие образования завихрений воздушного потока при обтекании провода. Отрьы от провода образующихся за ним воздушных вихрей раскачивает провод в вертикальном направлении. Для возникновения вибрации необходимо, чтобы усилия, действующие на провод, были достаточно большими и чередовались по направлению. Такие усилия возникают только при равномерном ветре.
Вероятность возникновения вибрации возрастает с увеличением длины пролета линии, диаметра и высоты подвески провода. С изменением тяжения по проводу меняются длина волны, амплитуда и частота вибрации. Вибрация проводов возникает при направлении ветра под углом 45.. 90° к оси линии При углах 30...45° вибрация неустойчива, а при углах менее 20° — вообще не возникает. Чаще всего вибрация возникает на линиях, проходящих по открытой местности. Кустарники, постройки и деревья на трассе влияют на возникновение вибрации, так как они меняют направление и скорость воздушного потока. На линиях, проходящих по лесным массивам с высотой деревьев, близкой к высоте подвески провода, вибрация проводов практически не наблюдается.
В результате вибрации в месте крепления провода в поддерживающем или натяжном зажиме возникают перегибы. Количество их в процессе эксплуатации быстро достигает очень больших величин и вызывает усталость металла провода. Происходит разрушение отдельных проволок провода, а затем и обрыв провода при нормальном тяжении. Провод до разрушения выдерживает от полумиллиона до нескольких десятков миллионов перегибов. С увеличением тяжения по проводу усталость металла наступает при меньшем числе перегибов. Повреждения проводов от вибрации чаще всего возникают вблизи поддерживающих зажимов. Чем сильнее изгибается провод в зажиме и чем острее края плашек, зажимающих провод, тем скорее наступает разрушение провода от вибрации. Наилучшие условия для работы провода создаются в зажимах с широким устьем и закругленными краями в месте выхода провода Повреждения проводов от вибрации вблизи натяжных зажимов наблюдаются редко, так как натяжной зажим может колебаться вокруг оси крепления вместе с проводом. Однако, если зажимы оказываются массивными, возможны повреждения провода от вибрации и вблизи натяжного зажима
При вибрации обычно в первую очередь, происходит разрушение проволок наружного повива провода, так как они испытывают наибольшие перегибы. Проволоки в месте излома имеют мелкозернистую структуру, края излома — гладкие. Шейки, характерные для разрыва проволок под действием тяжения, отсутствуют. Разрушение провода от вибрации развивается очень быстро, так как увеличиваются напряжения в оставшихся проволоках за счет уменьшения суммарного сечения провода.
Расщепленные фазы на линиях электропередач 330—750 кВ, состоящие из связанных распорками двух-пяти проводов, подвержены вибрации в меньшей степени, чем отдельные провода. Наличие связей между проводами препятствует развитию колебаний и способствует рассеянию энергии вибрации. Амплитуда вибрации расщепленных фаз снижается в 1,5... 10 раз в зависимости от числа проводов и расстояния между распорками, в большинстве случаев это устраняет опасность повреждения проводов от вибрации.
При двух проводах в фазе иногда требуется установка гасителей [48], а на трех и более защита гасителями вибрации не требуется.
При применении на линиях электропередачи расщепления проводов в фазе дистанционные распорки, устанавливаемые на проводах, в значительной степени обеспечивают гашение вибрации проводов. Особенно эффективно гасят вибрацию парные распорки при групповой схеме их расположения и расщеплении фазы на три и более проводов. В этих условиях установка дополнительных гасителей вибрации, как правило, не требуется, если расстояние между «кустами» распорок не превышает 60.. 75 м. На линиях с расщеплением фазы только на два провода виброгасящее действие дистан-ционных распорок несколько слабее и может потребоваться установка дополнительных гасителей вибрации, хотя количество их на каждом проводе обычно меньше, чем на линиях с нерасщепленными проводами, проходящими в таких же условиях.
Так, на линиях с расщепленной фазой из двух проводов, соединенных распорками, защита от вибрации необходима при длинах пролетов более 150 м и среднеэксплуатационных напряжениях в сталеалюминиевых проводах, превышающих 40...45 МПа, в зависимости от марки провода и характера местности, по которой проходит линия.
Установка гасителей не требуется, если линия проходит по лесному массиву с высотой деревьев, превышающей высоту подвеса проводов, вдоль горных долин и других препятствий, защищающих линию от поперечных ветров
В соответствии с действующими «Методическими указаниями по типовой защите от вибрации проводов и тросов воздушных линий электроп редачи напряжением 35-750 кВ» защита от вибрации одиночных проводов и тросов не требуется, если среднеэксплуатационные напряжения в них оказываются меньше 35...40 МПа для алюминиевых проводов и проводов из сплава АН; 40...45 МПа для сталеалюминиевых проводов и проводов из сплава АЖ; 100.. 110 МПа для медных проводов и 180...200 МПа для стальных проводов и тросов. Более точно эти величины определяются в зависимости от сечения проводов, длины пролетов и характера местности, по которой проходит линия1 открытая ровная местность без древесной растительности, сильно пересеченная или застроенная местность, или наличие редкого или низкорослого леса.
В зависимости от условий прохождения трассы тинии, конструктивных особенностей линий и тяжения по проводам и тросам гасители вибрации устанавливают либо с обеих сторон пролета, либо только с одной стороны, при этом рекомендуется устанавливать гасители вибрации через одну опору, т. е. по обе стороны от одной опоры и пропуская следующую
Установка гасителей с одной стороны пролета допуска тся в условиях пониженной опасности вибрации в пролетах длинои менее 200 м, а гакжо в пролетах длиной 200—320 м, если среднеэксплуатационно<- напряжение в проводах незначительно (на 5—10%) превышает указанные ранее безопасные для вибрации значения.
Установка гасителей вибрации обязательна как для одиночных проводов, так и для расщепленных независимо от среднеэксплуатационных напряжении в проводах при пересечении больших рек, водоемов, открытых горных долин, если длина пролета пересечения превышает 500 м для больших рек и водоемов и 800 м для горных долин, где вибрация проявляется несколько в меньшей степени, чем при пересечении рек и водоемов.
В переходных пролетах через реки и водоемы длимом 500 1500 м. а также через горные долины шириной 800...1500 м рекомендуется установка с каждой стороны пролета по два гасителя вибрации. Защита от вибрации проводов и тросов в переходных пролетах длиной более 1500 м, а также независимо от длины пролета для проводов диаметром более 38 мм и проводов со среднеэксплуатационным тяжением более 180 кН должна производиться по специальному проекту.
На линиях с расщепленными фазами наряду с вибрацией наблюдается еще один вид колебаний проводов — это колебания приводов на участках между дистанционными распорками, связанные с экранированием одного из проводов другим при воздействии ветра на провода, расположенные в одной горизонтальной плоскости. Такой вид колебаний получил название субколебаний. Экранирование одного провода другим при ветре поперек линии и сравнительно небольшом расстоянии между проводами (0,3.. 0.4 м) приводит к тому, что экранируемый провод попадает в зону завихрений воздушного потока и возникают его колебания в основном в горизонтальной плоскости.
Субколебания проводов расщепленной фазы
Субколебания проводов расщепленной фазы:
1 — положение проводов между распорками при субколебаниях.
2 — распорки; 3 — направление ветра
Амплитуда субколебаний от 5...6 см до нескольких десятков сантиметров, а период колебаний составляет от 0,2...0,5 до 1 с. Субколебания проводов возникают при достаточно больших скоростях ветра и могут приводить к соударениям и повреждениям проводов в результате соударений. Большую опасность субколебания представляют для дистанционных распорок, детали которых могут истираться и разрушаться от длительного воздействия субколебаний проводов. По зарубежным данным отношение расстояния между проводами расщепленной фазы к диаметру проводов, уменьшающее вероятность появления субколебаний, должно быть не менее 20. Однако из опыта эксплуатации линий 500 и 750 кВ в РФ можно сделать вывод, что при групповой схеме установки дистанционных распорок указанное отношение может быть уменьшено до 12... 17. В случае появления на действующих линиях субколебаний проводов и повреждений проводов или распорок следует пересмотреть схему установки дистанционных распорок, уменьшив расстояния между распорками или заменив их на другую, более совершенную конструкцию.
Защита от вибрации одиночных проводов и тросов не требуется, если длины пролетов ВЛ и среднеэксплуатационные напряжения в проводах не превышают значений, указанных в табл. 2.1.7,1 том.
При прохождении ВЛ по сплошному лесному массиву с высотой деревьев более высоты подвеса проводов и тросов, а также вдоль горных долин (по низу) зашита проводов и тросов ВЛ не требуется.
Защита от вибрации одиночных алюминиевых проводов сечением 120 мм2 и более, сталеалюминиевых сечением 95 мм2 и более, проводов из алюминиевых сплавов сечением 70 мм2 и более, медных и стальных проводов, грозозашитных тросов сечением 50 мм2 и более осуществляется типовыми гасителями типа ГВН.
В начале 80-х годов некоторое время выпускались гасители вибрации с укороченными грузами и с грузами каплевидной формы вместо цилиндрической.
Эффективность работы таких гасителей очень низкая. Имелись случаи усталостных повреждений проводов и грозозащитных тросов ВЛ, оснащенных этими гасителями. В настоящее время выпуск таких гасителей прекращен, а установленные ранее гасители с укороченными грузами и грузами каплевидной формы подлежат замене на стандартные.
В связи с имевшими место случаями повреждения проводов из алюминиевых сплавов АЖ 120 и АЖС 70/39 ВНИИЭ были проведены специальные исследования, которые показали необходимость разработки для проводов марок АЖ и АЖС поддерживающих зажимов и зажимов гасителей вибрации с применением специальных прокладок из износоустойчивых эластомеров с полупроводящими свойствами.
До разработки таких зажимов для проводов АЖ и АЖС рекомендуется принимать среднеэксплуатационные напряжения о,<<0,2овр.
Вновь разработанный провод из биметаллических сталеалюминиевых проволок марки ПБСА 120 по лабораторным исследованиям ВНИИЭ имеет устойчивость от повреждений при вибрации по крайней мере не хуже, чем сталеалюминиевый провод того же диаметра. Поэтому критерии и средства защиты от вибрации для провода ПБСА 120 рекомендуется принимать как для сталеалюминиевых проводов.
При установке двух гасителей в пролете с каждой стороны пролета устанавливается по одному гасителю; при установке одного гасителя в пролете (с одной стороны пролета) рекомендуется устанавливать их через одну опору — по обе стороны от крепления провода или троса к гирлянде.
Вновь разработанный многочастотный гаситель вибрации «Пешка» (рис. 2.10.33), предназначен для защиты проводов воздушных линий электропередачи от вибрации. В его конструкции сохранены оба типа изгибающих колебаний тросика с грузами, присущие базовому варианту гасителя Стокбриджа, а также принята новая концепция энергопоглощения для увеличения числа степеней свободы — деформация кручения.
Для переходов ВЛ разработаны сдвоенные гасители вибрации. Совме-щен- ные гасители необходимы для защиты проводов ВЛ от «пляски» и вибрации.
гаситель вибрации «Пешка»
Многочастотный гаситель вибрации «Пешка»
Действие гасителей основано на изменении крутильно-жесткостных характеристик как одного провода (троса), так и проводов фазы. Пара совмещенных гасителей устанавливаются в пролете с двух сторон провода, под углом 45° к нему. При необходимости используется и вторая пара гасителей. Положение ысигелеи при любых эксплуатационных воздействиях весьма устойчивое.
Защита от вибрации расщепленной фазы, состоящей из двух проводов, соединенных в пролете распорками с расстоянием между ними не более 75 м при длине пролетов 150 м и более, осуществляется типовыми гасителями типа ГВН.
При установке четырех гасителей в пролете с каждой стороны пролета устанавливается по два гасителя (по одному на каждом проводе); при установке двух гасителей они устанавливаются по одному на фазу с каждой стороны пролета поочередно на разных проводах фазы.
Провода расщепленной фазы, состоящей из трех-пяти проводов и более, соединенные распорками с расстоянием между ними не более 75 м, в обычных пролетах не требуют защиты от вибрации при любых значениях среднеэкс- плуатационного напряжения. При этом для четырех и пяти проводов в фазе до разработки распорок повышенной надежности и стойкости к вибрации рекомендуется для обеспечения безопасного уровня колебаний проводов устанавливать сосредоточенные распорки поочередно с группами из пяти и семи парных распорок (соответственно для фаз из четырех и пяти проводов) с расстоянием между ними (под пролетами) не более 40 м. Подпролеты, примыкающие к опорам, сокращаются: первый до 20 м, а следующий за ним до 25. .30 м. В отдельных случаях могут применяться только группы из парных распорок.

 
« Замена грозозащитных тросов и проводов   Защита тупиковых ВЛ напряжением 110—220 кВ »
электрические сети