Методические указания по типовой защите от вибрации и

1
Утверждены приказом
Председателя Комитета по государственному энергетическому надзору
Министерства энергетики и минеральных ресурсов
Республики Казахстан от
«24»декабря 2009 года
№123-П
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний
проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи
напряжением 35-1110 кВ
1. Область применения
Нормативный документ «Руководство по типовой защите от вибрации и
субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35-1110 кВ. (далее – РД) предназначен для персонала всех
ведомств, организаций и предприятий, независимо от форм собственности, занимающихся проектированием, монтажом и эксплуатацией воздушных линий
электропередачи напряжением 35-1110 кВ.
В этом РД изложены основные причины возникновения вибрации и положения по типовой защите проводов и тросов ВЛ от вибрации и субколебаний.
Настоящий РД распространяется на все типовые случаи защиты от вибрации и субколебаний проектируемых, сооружаемых и находящихся в эксплуатации ВЛ напряжением 35-1110 кВ и с момента ввода в действие отменяют ранее изданные нормативные документы по типовой защите проводов и тросов
ВЛ от вибрации и субколебаний. В тех случаях, когда по условиям проектирования или эксплуатации требуются специальные меры защиты проводов от колебаний (для ВЛ нетрадиционных конструкций, новых типов проводов и тросов, сверхдлинных пролетов, экстремальных климатических условий и т.д.),
они разрабатываются специализированными организациями на договорной основе.
2. Нормативные документы
При составлении РД использовалась информация из следующих нормативных документов:
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний
проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ: РД 34.20.182-90. (М.: ВНИИЭ, 1990) c изменением № 1 от
25.03.1993.
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний
2
проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ. – М.: СПО ОРГРЭС, 1991.
Методические указания по типовой защите от вибрации проводов и тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ. - М.: СПО
Союзтехэнерго, 1982.
Технические условия ТУ 34-27-11096-86 «Гасители вибрации с глухим
креплением типа ГВН». - М.: ВПО «Союзэлектросетьизоляция», 1986.
Технические условия ТУ 34-27-11030-86 «Гасители вибрации типа ГПГ
(ГПС)-1 для воздушных линий электропередачи и больших переходов». - М.:
BПO «Союзэлектросетьизоляция», 1986.
Технические условия ТУ 34.13.11050-90 «Распорки дистанционные внутрифазовые». - М.: ВПО «Союзэлектросетьизоля-ция», 1990.
Технические условия ТУ 27-294-86 «Распорки изолирующие типа РГИ». М.: ВПО «Союзэлектросетьизоляция», 1986.
Рекомендации по применению многочастотных гасителей вибрации ГПВ
и унифицированных гасителей вибрации ГВУ на воздушных линиях электропередачи напряжением 35- 1110 кВ. Филиал ОАО «Инженерный центр ЕЭС» «Фирма ОРГРЭС» СО 34.20.264-2005.
РД 34 РК. 20.501-02 «Правила технической эксплуатации электрических
станций и сетей Республики Казахстан»
Правила устройства электроустановок Республики Казахстан (ПУЭ).
3. Вибрация проводов
Провода воздушных линий электропередачи (ВЛ) независимо от класса
напряжения подвержены колебаниям, вызываемым действием ветра. От характера колебаний, их интенсивности и эффективности применяемой защиты от
колебаний в значительной мере зависит срок службы проводов и эксплуатационная надежность ВЛ в целом. К числу наиболее распространенных видов колебаний проводов, вызываемых ветром, относятся вибрация, и колебания проводов расщепленных фаз, вызываемые действием аэродинамического следа и
называемые субколебаниями. Оба названных вида колебаний могут быть причиной повреждений проводов, линейной арматуры, систем подвески проводов,
что представляет большую угрозу надежной работе линий и усложняют их эксплуатацию, требуя регулярного наблюдения за состоянием проводов и организации работ по их защите
От вибрации должны быть защищены:
1. Одиночные алюминиевые и сталеалюминиевые провода и провода из
алюминиевого сплава сечением до 95 мм2 в пролетах длиной более 80 м, сечением 120 – 240 мм2 в пролетах более 100 м, сечением 300 мм2 и более в пролетах более 120 м, стальные многопроволочные провода и тросы всех сечений в
пролетах более 120 м – при прохождении ВЛ по открытой ровной или малопересеченной местности, если механическое напряжение при среднегодовой температуре составляет более, даН/мм2:
3
Таблица
3.1
–
Механическое
напряжение
при
среднегодовой
температуре
для алюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава АН
3,5
для сталеалюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава
АЖ
4,0
для стальных проводов и тросов
18,0
При прохождении ВЛ по сильно пересеченной или застроенной местности, а также по редкому или низкорослому (ниже высоты подвеса проводов)
лесу длина пролетов и значения механических напряжений, при превышении
которых необходима защита от вибрации, увеличиваются на 20 %.
2.
Провода расщепленной фазы, состоящей из двух проводов, соединенных распорками, в пролетах длиной более 150 м - при прохождении ВЛ по
открытой ровной или слабо пересеченной местности, если механическое
напряжение в проводах при среднегодовой температуре составляет более,
даН/мм2:
Таблица 3.2 – Механическое напряжение в проводах при среднегодовой температуре
для алюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава АН
4,0
для сталеалюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава
АЖ
4,5
для стальных проводов и тросов
18,0
При прохождении ВЛ по сильно пересеченной или застроенной местности, а также по редкому или низкорослому (ниже высоты подвеса проводов)
лесу значения механических напряжений, при превышении которых необходима защита от вибрации, увеличиваются на 10 %.
При применении расщепленной фазы, состоящей из трех или четырех
проводов с групповой установкой распорок, защита от вибрации не требуется
(кроме случаев, указанных в п. 3).
3. Провода и тросы при пересечении рек, водоемов и других водных преград с пролетами более 500 м - независимо от числа проводов в фазе и значения
механического напряжения; при этом защите от вибрации подлежат все пролеты участка перехода.
Для защиты от вибрации алюминиевых проводов и проводов из алюминиевых сплавов АЖ и АН сечением до 95 мм2 и сталеалюминиевых проводов
сечением до 70 мм2 рекомендуется применять гасители вибрации петлевого типа, а для алюминиевых и сталеалюминиевых проводов большего сечения и
стальных проводов и тросов - гасители вибрации обычного типа.
3.1.
Причины возникновения, характеристики вибрации
Вибрацией проводов называются вызываемые ветром периодические ко-
4
лебания натянутого в пролете ВЛ провода, происходящие в вертикальной
плоскости с частотой колебаний  от 3 до 150 Гц и образующие на длине пролета L стоячие волны с размахом колебаний, не превышающим диаметр провода. Участки стоячих волн, где провод совершает наибольшие отклонения от
положения равновесия, называются пучностями волны 2, а точки, где провод
совершает только угловые колебания – узлами 1 (рисунке 3.1).
1 – узел колебаний; 2 – пучность.
Рисунок 3.1 – Стоячая волна вибрации провода в пролете ВЛ
Основными величинами, характеризующими интенсивность вибрации
проводов являются:
L – длина пролета;
А – амплитуда колебаний или размах (удвоенная амплитуда) 2А в пучности, размах в пучности может несколько превышать по значению диаметр провода;
 – длина волны, 2 длины полуволн колебаний /2 (расстояние между
двумя соседними узлами) от 1 до 30 м;
 – угол вибрации;
Ус – изгибная амплитуда, которая в соответствии со сложившейся международной практикой определяется на расстоянии Хс = 89 мм (рисунок 3.2) от
последней точки контакта провода с зажимом;
 – амплитуда угловой деформации провода в зажиме;
амплитуда циклических напряжений в точке выхода провода из зажима.
Вибрация возникает от воздействия на провод ветра со скоростью от 0,5
до 8 м/с, создающего за проводом периодически возникающие и срывающиеся
вихревые движения воздуха. Возникающие за проводом вихри уносятся воздушными потоками, способствуя образованию следующих вихрей с противоположным направлением вращения.
Струхалем было найдено безразмерное число St устанавливающее взаимосвязь между скоростью потока , диаметром цилиндра D и частотой вихрей
 [1]
St =
νD
п
,
(3.1)
5
где:  – частота образования вихрей;
D – диаметр цилиндра;
 п – скорость потока (ветра).
Числа Струхаля лежат в диапазоне от 0,18 до 0,22.
Для определения частоты образования вихрей, с достаточной для практических целей точностью, используется формула

где
185  п
,
D
(3.2)
 – частота образования воздушных вихрей, Гц;
 п – скорость ветра, м/с;
D – диаметр провода, мм.
Ус – изгибная амплитуда; Хс –расстояние от последней точки контакта провода
с зажимом
Рисунок 3.2 – Деформированное состояние провода при жестком
закреплении на конце
В момент развития вихря скорость потока с одной стороны (например,
верхней) несколько возрастает по сравнению со скоростью потока с противоположной (нижней) стороны; при образовании следующего вихря, с обратным
направлением вращения, получается обратное соотношение скоростей потока.
6
Рисунок 3.3 – Схема вихреобразования за проводом
По закону Бернулли разнице скоростей потока соответствует разница
давления - большей скорости соответствует меньшее давление и наоборот. Периодическому образованию вихрей сопутствуют периодические импульсы силы, поочередно действующие на провод на данном его участке то снизу, то
сверху (рисунок 3.3).
Вибрация провода возникает в результате совпадения частоты таких динамических импульсов с одной из собственных частот колебаний натянутого в
пролете провода. Развитие колебаний и рост их интенсивности продолжается
до тех пор, пока не наступает состояние баланса между энергией ветра, воспринимаемой в виде аэродинамических импульсов, и потерями на рассеивание
энергии колеблющимся проводом.
3.2.
Выражения, характеризующие параметры вибрации
Вибрация провода ВЛ в установившемся состоянии представляет собой
стоячие волны с большим числом n полуволн длиной /2 в пролете. Распространение импульса вдоль натянутого провода выражается скоростью бегущей
волны, которая может быть определена по формуле
 t  п  Т/m ,
(3.3)
где: t – скорость бегущей волны, м/с;
 – длина волны вибрации, м;
п – собственная частота колебаний провода, соответствующая n-ой частоте, Гц;
Т – тяжение провода, Н;
m – масса провода, кг/м.
Число полуволн в пролете определяется соотношениями
7
n
2L


2Lп
t
.
(3.4)
Собственные частоты колебаний натянутого в пролете провода могут
быть определены (без учета его провисания) из уравнения
п 
n2L T
.
2L m
(3.5)
Для возникновения процесса вибрации необходимо, чтобы частота образования за проводом воздушных вихрей  совпадала с одной из собственных
частот колебаний провода п. При установившейся вибрации, когда срыв вихрей регулируется колебательным движением провода, частота вибрации может
сохраняться неизменной при изменении скорости ветра от первоначального
значения  в, диапазоне от 0,9 до 1,4.
Если известна частота колебаний провода, то длина полуволны вибрации
может быть определена по формуле

2

1
2п
Т
.
m
(3.6)
В тех случаях, когда частота образования воздушных вихрей в точности
совпадает с одной из собственных частот провода, т.е. n = , формула для
определения длины полуволны вибрации может быть представлена в виде

2
где

1
2
Т

m
D
3
2  10 St
Т
D

m 400
Т
,
m
(3.7)
St – приближенно принято равным 0,2 – среднему значению интервала
0,180,22.
Таким образом, зная диапазон скоростей ветра, возбуждающих вибрацию, по формуле (3.2) можно определить спектр возможных частот вибрации, а
по формуле (3.7) – соответствующие им длины полуволн колебания.
Амплитуда колебаний провода может быть определена экспериментально либо теоретически, например, по методу энергетического, баланса [1]. Абсолютное значение амплитуды вибрации в пучности зависит от длины волны и
достигает максимальных значений при наибольших длинах волн, соответствующих низким частотам вибрации. Наибольшие двойные амплитуды вибрации
(размахи колебаний 2А) провода в пучности полуволны обычно не превышают
2  2,5 диаметра провода. С увеличением частоты вибрации и числа волн в
пролете потери энергии колебаний в проводе, обусловленные его самодемпфи-
8
рованием, возрастают и амплитуды колебаний уменьшаются.
Опасность повреждения проводов вибрацией обусловлена не столько абсолютным значением амплитуд колебаний в пучности волны, сколько значением перегиба провода в местах его крепления. Значения этого перегиба характеризуются углом отклонения провода (углом вибрации) в узловых точках относительно нейтрального положения и может быть вычислено по формуле

2 A

.
(3.8)
Более удобной для практического использования является формула
  10,8
A
,
0,5
(3.9)
где:  – угол вибрации в угловых минутах ();
А – амплитуда вибрации в пучности, мм;
 – волна вибрации, м.
Наибольшие угловые отклонения провода при вибрации, определяющие
степень перегиба провода в местах выхода его из зажима, практически находятся в пределах от 30 до 35 и только при особо интенсивной вибрации могут
достигать 40 - 50.
Для оценки степени опасности вибрации приближенно можно определить угловые отклонения провода в месте подвеса, создаваемые вибрацией по
формуле
  1,72
2A
l
(3.10)
где: 2А
–
двойная
амплитуда
вибрации
в
месте
установки
вибрографа, мм;
l – расстояние от установки вибрографа до места выхода
провода из зажима, м.
Значение перегиба провода определяет величину знакопеременных циклических деформаций и напряжений в местах креплений, которые, складываясь
со статической деформацией и напряжением в материале провода, могут привести к усталостным повреждениям. Знакопеременные изгибные деформации
провода могут быть определены по формуле
   d A
m
m
  d A
,
EI min
EI max
(3.11)
9
где: d – диаметр проволоки наружного повива провода, мм;
 – частота вибрации, Гц;
Е – модуль упругости, Па;
Imin – момент инерции сечения провода, вычисленный в предположении о
возможности свободного взаимного проскальзывания проволок, мм4;
Imax – момент инерции сечения провода, вычисленный в предположении о
невозможности проскальзывания проволок, мм4.
Входящие в формулы (3.11) значения изгибной жесткости провода могут
быть вычислены по уравнениям
EI min 

64
4
4
(E A d A N A +ESdS NS ) ,
EI min  E A  Ii  ES  I j ,
i
(3.12)
(3.13)
j
где: ЕA, Еs – модули упругости, соответственно, для алюминиевых и стальных
проволок, Па;
dA, ds – диаметры проволок из алюминия и стали, мм;
NA, Ns – число алюминиевых и стальных проволок в проводе;
Ii, Ij – моменты инерции i -го повива алюминиевых и j –го повива стальных проволок, мм4.
Моменты инерции повивов вычисляются по одинаковым формулам как
для алюминиевых, так и для стальных проволок
2
 2
2
Ni d i  d i
Ii 
 R j ,

8  8


(3.14)
где: Ni (или Nj) – число проволок в повиве;
di – диаметр проволоки в i-ом повиве, мм;
Ri –радиус повива (рисунок 3.4), мм.
Для оценки опасности появления усталостных повреждений необходимо
иметь данные о циклических напряжениях в местах подвески провода. Если
известна изгибная амплитуда Ус, определяемая на расстоянии Хс = 89 мм от последней точки контакта провода с зажимом (рисунок 3.5), то изгибные напряжения в проволоках наружного повива наиболее достоверно могут быть определены по формуле
10

dE A

2 e

(  px )

 1  px 

УС ,
(3.15)
где:  – амплитудное значение напряжения, Н/мм2;
d – диаметр проволоки наружного повива, мм;
EA – модуль упругости наружного повива, H/мм2;
Ус – изгибная амплитуда, мм.
р=
где
T
,
E  I max
(3.15.1)
E Imax – изгибная жесткость провода, Н/мм2.
X – Хс = 89 мм.
Рисунок 3.4 – Поперечное сечение многоповивного
сталеалюминевого провода
Результаты измерения вибрации, выполненные в ходе полевых испытаний, в сочетании с использованием формулы (3.13) позволяют определить
накопление усталости, т.е. сумму циклов колебаний, сопровождающихся появлением в местах подвески провода циклических напряжений определенного
уровня. Обобщение результатов полевых испытаний позволяет построить кривую накопленных напряжений (рисунок 3.5), отражающих сумму циклов колебаний с циклическими напряжениями определенного уровня [4]. Накопление
циклических напряжений, превышающих безопасные уровни, приводит с течением времени к появлению усталостных повреждений провода.
11
1 – испытания проведены на ровной открытой местности, стат = 0,2в (в –
предел прочности провода на разрыв); 2 – испытания проведены на холмистой
местности, стат = 0,2в; 3 – испытания проведены на холмистой местности,
стат = 0,27в; 4 – пограничная кривая СИГРЭ.
Рисунок 3.5 – Кривые накопленных за год напряжений для провода АС 560/50
Способность провода выдерживать колебания, приводящие к действию
циклических напряжений определенного уровня, выявляется путем лабораторных испытаний на усталость. Результатом серии усталостных испытаний является кривая Веллера, которая представляет собой зависимость числа циклов
колебаний до появления усталостных повреждений трех проволок провода до
уровня циклических напряжений в месте выхода провода из зажима.
В результате обобщения многочисленных данных усталостных испытаний, проводившихся разными исследователями с проводами из алюминия,
алюминиевого сплава и сталеалюминевыми, разработаны рекомендации [4] по
применению пограничной кривой безопасных напряжений (рисунок 3.5). Кривая описывается уравнением
Z
  BNC ,
(3.16)
где: B = 450, Z = –0,2 для Nс  1,56·107;
В = 263, Z = –0,17 для Nc > 1,56·107;
NZC – число циклов колебаний провода.
Смысл пограничной кривой состоит в том, что риск усталостных повреждений провода отсутствует, если за время его эксплуатации число циклов колебаний с изгибным напряжением  не превышает значения NC, определяемого
уравнением (3.16). Таким образом, срок службы провода определяется не только амплитудами его колебаний или уровнями циклических изгибных напряжений, но также и накопленным числом циклов таких колебаний, т.е. продолжи-
12
тельностью и частотой вибрации определенного уровня.
3.3.
Характер и место повреждений, вызываемых
вибрацией
Опасность вибрации проводов ВЛ состоит в том, что при периодических
перегибах провода в нем возникают циклические механические напряжения.
Складываясь со статическим напряжением натянутого в пролете провода и
напряжениями от изгиба и сжатия в местах крепления, они приводят с течением времени к явлению усталости материала провода.
Повреждения провода, вызываемые вибрацией, обычно происходят в местах его закрепления либо в местах подвески на проводе устройств со значительной массой, где условия работы провода при вибрации особенно неблагоприятны, и могут проявляться в частичном износе поверхности провода или в
последовательном изломе отдельных проволок. С увеличением числа оборванных проволок напряжение в оставшихся возрастает, разрушение приобретает
нарастающий характер, пока не происходит полный обрыв провода.
Вызываемые вибрацией повреждения проволок и тросов (излом отдельных проволок) всегда имеют характерный вид, позволяющий отличить их от
повреждений, вызванных другими причинами. Излом происходит в перпендикулярной или наклонной к оси проволоки плоскости, обычно с гладкой или
мелкозернистой поверхностью, при этом место излома не имеет следов шейки,
характерной для обычного разрыва.
Явлению вибрации и опасности повреждений, вызываемых ею, могут
подвергаться все находящие применение на линиях провода и тросы вне зависимости от их материала и сечения.
Обрывы проволок по причине вибрации возникают большей частью в
верхнем повиве провода, однако имеют место случаи возникновения первоначальных обрывов проволок внутренних повивов, особенно у сталеалюминевых
проводов и проводов из алюминиевых сплавов.
Повреждения проводов вибрацией обычно ранее всего появляются в
поддерживающих зажимах, где провод подвержен сосредоточенному действию
наибольших статических и динамических напряжений и где скорее всего
наступает явление усталости.
Вызываемые вибрацией повреждения проводов могут иметь место при
всех типах применяемых в практике поддерживающих зажимов, в том числе в
зажимах с качающейся «лодочкой» и в роликовых подвесных устройствах, где
провод свободно лежит в канавке ролика.
Повреждения обычно концентрируются в местах выхода провода с опорной поверхности ложа зажима или ролика.
Повреждения проводов в натяжных зажимах происходят значительно
реже, чем в поддерживающих, поскольку на выходе из натяжного зажима провод не испытывает статических напряжений изгиба, возникающих в местах
схода проводов с поддерживающих зажимов.
Повреждения проводов в натяжных зажимах обычно происходят в зоне
13
выхода из устья зажима.
Повреждения проводов от вибрации в пролетах наблюдаются крайне
редко и могут возникать в местах выхода из соединителей большой длины, обладающих значительной массой, а также в местах установки в пролете шунтов,
обводных петель и ответвлений.
Кроме того, сильная вибрация может приводить к обрыву проволок провода в местах некачественной заводской сварки проводов.
Вибрация проводов может явиться причиной износа и разрушения элементов подвески, деталей арматуры (в частности, внутрифазовых распорок
расщепленных проводов) и сварных швов металлических опор.
4. Руководство по защите от вибрации ВЛ с одиночными проводами
4.1.
Линии и участки линий, не требующие защиты
проводов и тросов от вибрации
Защита от вибрации не требуется в тех случаях, когда отсутствуют условия и причины вибрации проводов и тросов, создающей опасность их разрушения. Степень опасности вибрации определяется расположением BЛ или ее
участков относительно преобладающего направления ветров, условиями прохождения линии, тяжением проводов и тросов, конструктивными параметрами
пролетов.
В таблице 4.1 представлены пять основных разновидностей топографических особенностей и категорий местности.
Таблица 4.1 – Топографические особенности и категории местности
Категория
местноХарактерные особенности топографии
сти
1
Ровная, открытая местность без преград со снежным покровом более 5
мес. в году, водная поверхность значительных размеров
2
Ровная, открытая местность без снежного покрова или со снежным покровом менее 5 мес. в году
3
Слабохолмистая местность, отдельные деревья и строения
4
Пересеченная местность, редкий или низкорослый лес, невысокая застройка
5
Горные районы, территория города с высокой застройкой, лесной массив
В зависимости от условий прохождения трассы линии и ее конструктивных параметров защита от вибрации одиночных проводов и тросов не требуется при длинах пролетов равных или меньших указанным в таблице 4.2, если
расчетное механическое напряжение в проводах и тросах при среднегодовой
температуре не превышает значений, указанных в таблице 4.3.
Не требуется защита от вибрации проводов и грозозащитных тросов на
участках ВЛ, защищенных от поперечных ветров, при прохождении по лесно-
14
му массиву с высотой деревьев более высоты подвеса проводов, вдоль горной
долины и т.п..
На линиях или участках линий, не оборудованных защитой от вибрации,
в процессе эксплуатации производится выборочный периодический контроль
(не реже одного раза в 6 лет) состояния проводов и тросов в поддерживающих
зажимах. При обнаружении начальных повреждений усталостного характера
либо опасной вибрации (более 5-10) на линии устанавливаются гасители вибрации.
На линиях, проходящих по лесу и не оборудованных защитой от вибрации, в случае вырубки леса при длинах пролетов больше указанных в таблице
4.2, и механических напряжениях в проводах выше указанных в таблице 4.3,
устанавливаются гасители вибрации.
Таблица 4.2 – Марки проводов и длины пролетов в зависимости от категорий
местности
Провода (тросы)
Пролеты длиной более, м
Номинальное
сечение* Местность ка- Местность Местность камм2
тегории 2 и 3 категории 4
тегории 5
25-95
80
90
100
Сталеалюминевые
Марки АС и из алюминиевого сплава
120-240
АЖ и др.
300 и более
со стальным сердечником марки АЖС
300 и более
Алюминиевые марки А
35-95
и
Медные марки М
25-50
70-150
185-400
Стальные
25 и более
100
120
120
130
130
140
120
80
130
90
150
100
80
100
120
120
90
120
140
140
100
130
150
150
_________________
* Для комбинированных проводов указано сечение проводящей части.
Таблица 4.3 – Марки проводов и механические напряжения, обусловленные их
тяжением
Механическое напряжение, обусловленОтношение
ное тяжением провода, Н/мм2
Провода (тросы)
сечений
Местность ка- Местность Местность
А/С
тегории 2 и 3 категории 4 категории 5
1
2
3
4
5
Сталеалюминевые марки Менее 0,65
80
90
100
АС
из алюминиевого сплава
0,65–1,0
70
84
90
со стальным сердечником
марки АЖС
1,1–1,5
60
72
80
15
Продолжение таблицы 4.3
Механическое напряжение, обусловленОтношение
ное тяжением провода, Н/мм2
сечений
Местность ка- Местность Местность
А/С
тегории 2 и 3 категории 4 категории 5
2
3
4
5
1,5-4,4
45
50
54
4,5-8,0
35
40
48
8,1-11,4
33
35
40
11,5 и бо30
35
40
лее
Провода (тросы)
1
Алюминиевые марки А и
из алюминиевых сплавов
Медные марки М
Стальные
30
100
180
35
120
200
40
140
220
4.2. Способы защиты одиночных проводов и грозозащитных тросов
ВЛ от вибрации
Повреждения проводов от вибрации можно устранить двумя способами[10]:
 пассивной защитой - уменьшением результирующего механического
напряжения провода при вибрации до безопасного значения, меньшего предела усталости материала провода;
 активной защитой - устранением или уменьшением до безопасного значения
вибрации во всем пролете с помощью специальных гасителей вибрации (демпферов).
4.2.1. Методы пассивной зашиты от вибрации
Уменьшение тяжения проводов с целью ослабления опасности повреждения их
вибрацией является наиболее эффективным методом пассивной защиты вибрации.
Провода, подвешиваемые с тяжением 15 % разрывной прочности и менее, не
восприимчивы к усталостным вибрационным повреждениям. На линиях, имеющих тяжение от 15 до 25 % нормативной прочности, провода требуют установки гасителей
вибрации, но при этом достаточно использовать типовые гасители вибрации обычной
эффективности. При тяжении от 25 до 30 % разрывной прочности и более для поддержания нормального эксплуатационного уровня требуются гасители вибрации с повышенной эффективностью. Результаты, представленные СИГРЭ и другими организациями, показали, что усталостные повреждения от вибрации при высоких тяжениях
(выше 30 % нормативной прочности) неизбежны, даже если на линиях применены эффективные защитные меры.
В практике часто встречаются линии, которые были спроектированы с пониженной высотой опор и уменьшенной стрелой провеса, что соответственно привело к
значительному снижению затрат на строительство. В то же время ущербы, возникающие из-за отключения линий в результате обрыва провода из-за износа от вибрации,
слишком велики. Повышенные тяжения практически не используются. Указанные
факты выработали у многих энергетиков позицию осторожности в решении вопросов о
16
тяжении проводов. Правда, некоторые исследователи считают, что гасители улучшенной конструкции могут решить вопрос об использовании на линиях более высокого
тяжения.
Пассивная защита проводов от вибрации за счет уменьшения дополнительных
статических напряжений, возникающих от зажатия провода в зажиме, сил опорной реакции и перегиба провода в зажиме может быть эффективной только в том случае, если
результирующее напряжение при вибрации незначительно превышает предел усталости
провода. В противном случае уменьшение дополнительных напряжений в тех пределах,
какие позволяет конструкция крепления провода, может лишь несколько увеличить
срок службы провода, но полностью не устраняет опасности его повреждения.
Уменьшение до безопасного значения возникающих при вибрации дополнительных динамических напряжений от периодических перегибов и ударов провода об устье
зажима может быть достигнуто:
а) созданием условий, при которых провод во время вибрации будет совершать
колебания вместе с зажимом, не испытывая перегиба в месте выхода из зажима и динамических ударов об устье зажима;
б) усилением провода в месте выхода из зажима, что уменьшает кривизну перегибов провода и возникающие при этом дополнительные напряжения, а также сводит к
минимуму динамические удары.
Первый путь в известной степени применим к натяжным зажимам. В этом случае
масса зажима, момент инерции его относительно оси качания в вертикальной плоскости и трение в шарнире должны быть минимальны с тем, чтобы при вибрации зажим
колебался в фазе с проводом, не вызывая перегибов последнего.
Применение этого же принципа к поддерживающим зажимам осложняется тем
обстоятельством, что колебания в смежных пролетах могут происходить с любым
сдвигом по фазе и отличаться по частоте. При таких несинхронных колебаниях провода
по обе стороны от поддерживающего зажима (со сдвигом по фазе, не равным 180°) даже при применении зажимов с легко качающимися лодочками нельзя избежать вызываемых вибрацией периодических перегибов провода в местах выхода его на зажиме.
Опыт эксплуатации применяемых на линиях качающихся зажимов показал, что
эти зажимы не предохраняют провод от вызываемых вибрацией повреждений и их
нельзя рассматривать как средство защиты от вибрации.
Защита проводов от разрушения их вибрацией в поддерживающих зажимах путем усиления провода является достаточно эффективной, но не всегда реализуемой в
условиях эксплуатации ВЛ.
Для усиления провода против действия динамического изгиба, вызываемого
вибрацией, во многих случаях используются армирующие прутки или протекторы, которые устанавливаются на проводе в местах крепления провода к поддерживающему
зажиму. Исследования, проведенные в лабораторных условиях с проводами, защищенными протекторами, показали, что сопротивление провода износу повышается в основном за счет снижения амплитуды вибрации из-за демпфирующего действия протектора и снижения изгибных напряжений.
Установлено, что небольшие поверхностные изъяны отрицательно влияют на
усталостный срок службы проводов. Первой стадией в установленном процессе является
образование трещин из-за разрушения поверхности повивов в результате срезки мате-
17
риала с двух трущихся частей, находящихся в зоне действия высокого давления. В этот
процесс входят механические и химические воздействия, в результате которых отделяются мелкие частицы, при наличии воздушного потока они быстро окисляются и превращаются в очень твердые частицы, способствующие износу. Коррозионные следы
выступают в виде ржавчины. Снижение влияния коррозии на усталостную прочность проводов достигается за счет смазки проводов. Такой способ пассивной защиты
не находит широкого применения из-за своей трудоемкости.
Пассивные методы борьбы, которые в том или ином объеме использовались на
высоковольтных линиях показывают, что полная защита от вибрации не всегда может
быть осуществима. Поэтому в настоящее время наиболее приемлемым являются активные методы защиты от вибрации или сочетание активных и пассивных методов.
4.2.2. Методы активной защиты от вибрации
Активная защита от вибрации осуществляется при помощи динамических гасителей вибрации, устанавливаемых на проводах. При возникновении вибрации такой гаситель вызывает динамические усилия, противоположные по фазе колебаниям провода
и противодействующие им. Вследствие этого, вибрация не может достигнуть скольконибудь значительной величины.
Для защиты линий от вибрации применяются динамические гасители вибрации
разного типа:
4.2.2.1 .Гасители вибрации петлевого типа
Гаситель вибрации петлевого типа (рисунок 4.1) представляет собой отрезок провода той же марки и сечения, что и провод защищаемой линии. Гаситель устанавливается под проводом вертикально в виде петли в местах подвески на поддерживающих гирляндах симметрично относительно поддерживающего зажима. Концы петли прикрепляются к проводу линии болтовыми зажимами. По эффективности гашения вибрации гаситель вибрации с одной петлей
уступает гасителю Стокбриджа.
Значительно более эффективными являются гасители вибрации петлевого типа с тремя петлями. Центральная петля такого гасителя крепится к проводу линии также как у гасителя с одной петлей. Две другие петли (рисунок 3.2)
крепятся одним концом к центральной петле, а другим - к проводу линии.
Трехпетлевые гасители не только не уступают, но несколько превосходят по
эффективности гашения гасителя Стокбриджа при их установке по одному с
каждой стороны пролета.
Гасители вибрации петлевого типа применяются для алюминиевых, сталеалюминевых и проводов из алюминиевого сплава АН и АЖ общим сечением
до 142 мм2, а также для медных проводов и стальных тросов сечением 25-70
мм2.
Для защиты от вибрации алюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава АН сечением 35-95 мм2, сталеалюминевых проводов и проводов из алюминиевого сплава АЖ сечением 25-70 мм2, медных и стальных про-
18
водов и тросов сечением 25-35 мм2 рекомендуется применение гасителей вибрации петлевого типа. Основные размеры петлевых гасителей для указанных
проводов приведены в таблице 4.4.
Таблица 4.4 – Основные размеры петлевых гасителей
Размеры петлевого гасителя, м
а
b
М25, М35
0,75
0,12
АН35, АН50, А35, А50, АС25, АС35, АЖ25, АЖ35,
1,0
0,15
С25, С35
А70, АН70, АС50, АЖ50
1,15
0,15
А95, АН95, АЖ70
1,35
0,20
Марка провода
Конструкция и расположение петлевого гасителя у поддерживающего
зажима показаны на рисунке 4.1. Петлевой гаситель выполняется из отрезка
провода той же марки, что и защищаемый провод. Гаситель крепится к основному проводу петлевыми плашечными зажимами (например, типа ПА, ПАБ,
ПС).
Геометрические размеры петлевых гасителей для проводов, не вошедших
в таблицу 4.4, могут быть определены по формулам [3]
b   0,1  0,15 а ,
а=KD
Tэ
,
m
(4,1)
(4.2)
где: b – ширина провеса петли, м;
а – длина петли, м;
К = 10-3 – коэффициент размерности, с/мм;
D – диаметр провода, мм;
Tэ – тяжение проводов при среднегодовой температуре, Н;
m – масса провода, кг/м.
Для защиты от вибрации алюминиевых проводов сечением 120-300 мм2,
проводов из алюминиевых сплавов АН и АЖ и других сечением 120-185 мм2,
сталеалюминевых проводов сечением 120  300 мм2, стальных тросов сечением
50  120 мм2 могут применяться гасители вибрации петлевого типа из трех петель, конструкция и размеры которых показаны на рисунке 4.2. Петлевые гасители этого типа также выполняются из отрезков провода той же марки, что и
защищаемый провод. Крепление петель производится трехболтовыми, плашечными, петлевыми зажимами типа ПА. Размеры петель определяются по формулам (4.1), (4.2). Трехпетлевой гаситель по эффективности гашения вибрации не
уступает гасителям Стокбриджа.
19
Рисунок 4.1 – Петлевой гаситель вибрации
Рисунок 4.2 – Трехпетлевой гаситель вибрации
а)
б)
а – установка гасителей с обеих сторон пролета; б – установка гасителей с одной стороны пролета.
Рисунок 4.3 – Схема установки гасителей вибрации на ВЛ
Применение трехпетлевых гасителей рекомендуется в районах с частой
пляской проводов, поскольку при возникновении пляски полностью отсутствует опасность повреждения защищаемого провода гасителем. В случае же применения гасителей Стокбриджа при возникновении пляски существует опасность повреждения провода в местах установки гасителей типа ГВН или ГПГ
(ГПС), разрушения самих гасителей.
20
4.2.2.2. Спиральные гасители вибрации
Для защиты проводов диаметром от 7 до 20 мм находят применение спиральные
гасители вибрации. Они выполняются из пластика или алюминиевых сплавов в виде
спирали с увеличивающимся шагом в сторону середины пролета (рисунок 4. 4). У подвесного зажима спираль вплотную примыкает к проводу и имеет раструб в смежную
сторону. Во время вибрации происходят соударения провода со спиралью гасителя в
раструбной его части, и энергия вибрации рассеивается на ударную энергию. Размеры
спирального зажима, изготавливаемого фирмой «APRES», приведены в таблице 4.5.
По эффективности гашения вибрации спиральные гасители работают лучше по сравнению с однопетлевыми гасителями и немного уступают трехпетлевым гасителям вибрации.
Таблица 4.5 – Размеры спиральных зажимов
Тип гасителя
124-РАЕ
130-РАЕ
135-РАЕ
155-РАЕ
Диаметр провода, мм
мин.
макс.
6,35
8,3
8,31
11,72
11,73
14,32
14,33
19,32
Длина гасителя, мм
990
1040
1065
1170
Масса
гасителя, кг
0,275
0,297
0,370
0,927
Рисунок 4.4 – Спиральный гаситель вибрации
4.2.2.3. Гасители вибрации Стокбриджа
Для защиты одиночных проводов и грозозащитных тросов от повреждений вибрацией наибольшее распространение получили гасители вибрации
Стокбриджа и различные их модификации, сочетающие высокую эффективность защитного действия с конструктивной простотой и невысокой стоимостью.
Применяемый гаситель вибрации Стокбриджа представляет собой отрезок многопроволочного оцинкованного стального каната с укрепленным посередине зажимом для установки его на проводе (тросе) и двумя отлитыми из чугуна грузами стаканообразной формы, закрепленными по концам каната. Динамические характеристики и эффективность таких гасителей зависят от формы и массы грузов, марки и длины рабочей части стального каната и его упругих свойств.
Выпускаемые промышленностью гасители вибрации типа ГВН приме-
21
няются для защиты алюминиевых, сталеалюминиевых и проводов из алюминиевых сплавов АН и АЖ сечением 70-905 мм2, стальных тросов сечением 35-120
мм2 и применяемых в отдельных случаях медных проводов сечением 50-400
мм2 в обычных пролетах.
Гасители вибрации типа ГПГ применяются как в обычных пролетах ВЛ,
так и для больших переходных пролетов длиной до 1500 м с проводами сечением до 1645 мм2. Гасители вибрации сбрасывающегося типа ГПС применяются только для больших переходных пролетов при подвеске проводов сечением
от 50 до 1645 мм2 в роликовых подвесных устройствах.
Основным отличием гасителей ГВН от гасителей ГПГ является способ
заделки грузов на стальном канате, являющемся гибким элементом гасителя.
Грузы гасителей типа ГВН имеют цементно-песчаную заделку. Грузы гасителей типа ГЛГ закрепляются на гибком элементе при помощи развальцованной
втулки из алюминиевого сплава или стали. В настоящее время завершается переход к выпуску гасителей ГВН усовершенствованного типа, грузы которых
также как у гасителей ГПГ закрепляются на гибком элементе при помощи развальцованной втулки. Это в значительной мере устраняет различия между гасителями ГВН и ГПГ, позволяет рекомендовать применение как тех, так и других на обычных участках линий, требующих защиты от вибрации.
Конструкция гасителей показана на рисунке 4.5. Основные размеры и области рабочих частот гасителей типа ГВН приведены в таблице 4.6, гасителей
типа ГПГ (ГПС) в таблице 4.7.
Опыт эксплуатации гасителей вибрации типа ГВН и ГПГ показал, что эти
гасители имеют ряд существенных конструктивных недостатков, которые заключаются в следующем:
 конструкция плашек не обеспечивает плотное и надежное крепление
гасителя к проводу;
 зажим не обеспечивает плотный контакт с плашками и тросиком гибкого элемента;
 усики зажима деформируют тросик, а в некоторых случаях они самопроизвольно разрушаются.
1 – плашка; 2 – зажим; 3 – гибкий элемент; 4 – груз; 5 – втулка.
Рисунок 4.5 – Конструкция гасителей вибрации типа ГВН и ГПГ
Закрепление гибкого элемента к грузу при помощи алюминиевой развальцованной
22
втулки не обеспечивает необходимую прочность заделки втулки в груз.
Применение стальных втулок вместо алюминиевых приводит к пережатию тросика гибкого элемента и, как следствие этого, к его преждевременному выходу из строя
при воздействии на них вибрационных нагрузок.
Несмотря на ряд усовершенствований, внесенных в конструкцию гасителей типов ГВН и ГПГ, устранить недостатки, присущие этим вариантам конструкции гасителя Стокбриджа, не удалось.
В последнее время гасители Стокбриджа получили дальнейшее усовершенствование. При сохранении обоих типов колебаний груза и способов изгиба троса, присущих базовому варианту гасителя Стокбриджа, введена новая концепция энергопоглощения – деформация кручения с целью увеличения числа степеней свободы. Это достигается путем смещения в боковом направлении центров грузов у каждого конца относительно несущего троса. При этом резонансная частота каждой степени свободы зависела от характеристик несущего тросика, его свободной длины и расположения грузов.
К таким конструкциям гасителей Стокбриджа относится гаситель типа «Догбоун».
Такие гасители зарекомендовали себя с хорошей стороны из-за повышенной эффективности при гашении вибрации за счет увеличенного спектра частот гасителя.
Таблица 4.6 – Гасители типа ГВН
Размеры, мм
Марка гасителя вибраций
ГВН-2-9
ГВН-2-13
ГВН-3-12
ГВН-3-13
ГВН-3-17
ГВН-4-14
ГВН-4-22
ГВН-5-25
ГВН-5-30
ГВН-5-34
ГВН-5-38
D
46
58
65
73
Масса груза, кг
ПреНоми- дельное расd b l l1
L наль- откло- четная нение, ная
%
80 300
0,79
9,1
103 105 350 0,8
117 400
60
11
130 142 450 1,6
1,62
143 132 440
5
157 490 2,4
2,35
175 550
13 70 162
3,2
200 600
3,25
225 650
Расчетные значения
двух первых частот,
Гц
f1
f2
18,4
12,8
12,2
8,45
8,45
8,43
6,80
6,01
6,01
6,91
4,53
73,2
59,7
46,4
40,0
40,0
32,7
29,3
30,8
30,8
26,7
24,4
23
Таблица 4.7 – Гасители типа ГПГ(ГПС)
Размеры, мм
Марка гасителя вибраций
1
ГПГ(ГПС)-0,8-9,1300
ГПГ(ГПС)-0,8-9,1350
ГПГ(ГПС)-0,8-9,1400
ГПГ(ГПС)-1,6-11-350
ГПГ(ГПС)-1.6-11-400
ГПГ(ГПС)-1,6-11-450
ГПГ(ГПС)-1,6-11-500
ГПГ(ГПС)-1,6-11-550
ГПГ(ГПС)-1,6-13-350
ГПГ(ГПС)-1,6-13-400
ГПГ(ГПС)-1,6-13-450
ГПГ(ГПС)-2,4-11-400
ГПГ(ГПС)-2,4-11-450
ГПГ(ГПС)-2,4-11-500
ГПГ(ГПС)-2,4-11-550
ГПГ(ГПС)-2,4-11-600
ГПГ(ГПС)-2,4-13-400
ГПГ(ГПС)-2,4-13-450
ГПГ(ГПС)-2,4-13-500
ГПГ(ГПС)-2,4-13-550
ГПГ(ГПС)-2,4-13-600
ГПГ(ГПС)-3,2-13-450
ГПГ(ГПС)-3,2-13-500
ГПГ(ГПС)-3,2-13-550
ГПГ(ГПС)-3,2-13-600
ГПГ(ГПС)-3,2-13-650
ГПГ(ГПС)-4,0-13-500
ГПГ(ГПС)-4,0-13-550
ГПГ(ГПС)-4,0-13-600
Масса груза, кг
ПреНодельмиD d b l l1 L
ное отналь
клоненая
ние, %
2 3 4 5 6 7
8
9
46 9,1 60 103 77 300 0,8
Расчетные значения двух первых
частот, Гц
Расчетная
f1
f2
10
0,81
11
18,45
12
71,63
102 350
12,41
57,82
127 400
9,22
51,88
14,27
11,21
8,01
6,36
5,41
21,17
15,03
11,32
9,82
6,89
5,93
5,38
3,72
12,48
9,61
8,92
6,24
5,42
9,21
6,83
6,12
5,88
3,94
6,26
5,2
4,7
55,48
45,3
39,38
35,66
32,64
78,77
63,16
54,87
36,12
30,86
27,4
24,94
23,08
50,74
43,11
38,41
36,18
32,12
36,33
31,64
28,37
27,42
24,00
27,85
24,06
21,94
88
58 11
130 113
138
163
188
88
113
13 70
138
108
133
11 60
158
183
208
108
133
65 13 70 143 158
183
208
133
151
73
162 176
201
226
146
79 13
175 171
196
350
400
450
500
550
350
400
450
400
450
500
550
600
400
450
500
550
600
450
500
550
600
650
500
550
600
1,6
1,65
5
5
2,4
2,37
3,2
3,24
4,0
4,09
Фирма ОРГРЭС продолжила работу по дальнейшему усовершенствованию гасителей Стокбриджа за счет упрощения технологии изготовления и увеличения влияний деформаций кручения. С этой целью было увеличено боковое смещение центров
грузов относительно тросика, длина гасителя груза. Их конфигурация подобрана так,
чтобы частоты крутильных колебаний достаточно сильно отличались от изгибных и за
24
счет этого колебания происходили соответственно либо в фазе с крутильными, либо в
противофазе, заставляя работать тросик на закручивание или раскручивание. Кроме
того, закрепление грузов к тросику осуществляется при помощи продольного прессования.
В этой конструкции гасителя груз выполняется в виде шахматной фигуры «пешка». За счет трех типов колебаний, присущих гасителям этого типа, спектр частот гасителя расширен до семи основных частот. Конструкция зажима изменена. Корпус зажима выполнен литым с запрессованным в нижнюю часть демпферным тросом, а его
крепление к проводу для увеличения угла охвата имеет вид крюка.
Крепежный болт плашки зажима имеет мелкую резьбу с двумя тарельчатыми пружинными шайбами, что исключает возможность самоотвинчивания в
процессе эксплуатации. Демпферный трос выполнен с преформированием, что
обеспечивает высокое энергопоглощение при его изгибах. Конструкция многочастотного гасителя показана на рисунке 4.6.
Рисунок 4.6 – Многочастотный гаситель вибрации
Рисунок 4.7 – Многочастотный сдвоенный гаситель вибрации
25
Наряду с одиночными гасителями типа Стокбриджа фирма ОРГРЭС разработала сдвоенные гасители. Опыт эксплуатации на переходах через водные
преграды показал их с положительной стороны. Конструкция такого гасителя
показана на рисунке 4.7.
Гаситель состоит из четырех отлитых из чугуна грузов. В результате получается два гасителя вибрации, расположенных в горизонтальной плоскости. Длина
гибких тросиков для всех плеч гасителей разная. Имеются варианты исполнения
сдвоенных гасителей с неравными грузами. Хотя такие гасители вибрации несколько дороже одиночных, их повышенная эффективность обеспечивает безопасную эксплуатацию ВЛ в северных районах с повышенным тяжением, при
низких температурах, а также надежную защиту от вибрации на переходах через водные преграды.
4.2.2.4 . Многочастотные гасители вибрации типа ГВП, ГВУ, ГВ
Гасители вибрации ГВП, ГВУ и ГВ используются для защиты от вибрации проводов и грозозащитных тросов ВЛ диаметром 8-47 мм, а также самонесущих волоконно-оптических кабелей связи.
Гаситель состоит из демпферного троса и закрепленных по его концам
грузов. В средней своей части трос запрессован в корпус, выполненный в виде
крюка для увеличения угла охвата. С помощью плашки и крепежного болта
корпус гасителя крепится на проводе (грозозащитном тросе или оптическом
кабеле). Крепежный болт снабжен тарельчатыми пружинными шайбами для
исключения самоотвинчивания. Корпус и плашка выполнены из алюминиевого
сплава. Крепление грузов на демпферном тросе выполнено по специальной
технологии путем продольной опрессовки с помощью стальных втулок.
Принципиальные отличия в работе: за счет применения эксцентрично закрепленного груза гаситель получает третью рабочую частоту, которая располагается между первой и второй частотами, свойственными двухчастотным гасителям, а за счет обжатия - расширение резонансных частот пиков. Указанный
способ позволил благодаря конструктивному решению ликвидировать «провалы» в кривой зависимости поглощения энергии от частоты и этим поднять эффективность гасителя.
Гасители ГВП имеют одинаковую массу грузов и длину плеч гибкого
элемента (L1 = L2; m1 = m2). За счет улучшенных динамических показателей количество типоразмеров таких гасителей доведено до 18.
Унифицированные гасители вибрации ГВУ обеспечивают равномерное
распределение энергии рассеивания во всех диапазонах рабочих частот проводов и тросов. В отличие от ГВП у ГВУ: разные грузы по массе и разные по
длине плечи гибкого элемента (L1  L2; m1  m2). Что позволило создать унифицированный ряд устройств подобного типа и уменьшить количество типоразмеров гасителей до 5.
26
1 – захват зажима; 2 – крепежный болт; 3 – плашка; 4 – упругий элемент; 5 –
груз; 6 – пружинные шайбы; 7 – втулка гасителя; 8 – зажим гасителя.
Рисунок 4.8 – Внешний вид гасителей вибрации типа ГВП и ГВУ
Рисунок 4.9 – Внешний вид гасителей вибрации типа ГВ
Специальная форма грузов, расположенных с эксцентриситетом по отношению к тросу гасителя, обеспечивает несколько пиков гашения, обусловленных не только изгибными, но также и крутильными колебаниями системы
«демпферный трос - грузы». Применение демпферного троса, выполненного по
специальной технологии, обеспечивает более высокое энергопоглощение при
его деформации, делает характеристику энергопоглощения более равномерной,
с более широким диапазоном частот гашения вибрации.
Перечисленные многочастотные гасители вибрации обладают рядом существенных преимуществ перед двухчастотными аналогами. Конструкция зажимов крепления гасителя к проводу (тросу), а так же вертикальная опресовка
крепления грузов на демпферном тросе повышает их надежность в эксплуатации и предотвращает произвольное «скатывание» гасителей по проводу или
скручивание грузов.
Стандарты на применение и изготовление: многочастотных гасителей
вибрации типа ГВП, ГВУ, ГВ - СО 34.20.264-2005, ТУ 3449-004-00113483-00.
27
4.2.2.5 . Места установки гасителей вибрации
Число устанавливаемых в каждом пролете гасителей вибрации Стокбриджа зависит от длины пролета, тяжения проводов и условий прохождения линии (категории местности по таблице 4.1).
В зависимости от длины пролетов и тяжения проводов (тросов) гасители
вибрации Стокбриджа устанавливаются на проводах с обеих сторон пролета
(рисунок 4.3а), либо только с одной стороны пролета (рисунок 4.3б).
Односторонняя установка гасителей допускается в следующих случаях:
 в пролетах длиной менее 150 м, независимо от значения механического
напряжения в проводах (тросах); при этом не допускается односторонняя установка гасителей, если трасса ВЛ проходит по местности категории 1;
 в пролетах длиной 150-200 м, если расчетное механическое напряжение в проводах (тросах) при среднегодовой температуре не превышает значений, указанных в таблице 4.3.
В пролетах длиной более 200 м, при высоких значениях механического
напряжения в проводах, при прохождении ВЛ по местностям 2-4 категории гасители устанавливаются с обеих сторон пролета.
В больших переходных пролетах длиной 500-1500 м, подверженных особо интенсивной вибрации, с каждой стороны пролета устанавливаются по два
гасителя с разными частотными характеристиками. По два гасителя с каждой
стороны пролета целесообразно устанавливать также при прохождении ВЛ с
пролетами свыше 300 м по местности 1 категории, особенно на линиях, сооружаемых и эксплуатируемых в районах Крайнего Севера.
Месторасположение гасителей в пролете, обеспечивающее наиболее эффективное гашение вибрации, определяется расчетным путем с учетом марки и
тяжений провода.
Выбор типов гасителей Стокбриджа для проводов различных марок,
предназначенных для установки в обычных пролетах ВЛ, производится согласно таблице 4.8. В заказной спецификации на поставку гасителей ГВН указывают только тип гасителя. В спецификации на поставку гасителей ГПГ указывают как тип гасителя, так и марку плашечного зажима гасителя.
При установке гасителя Стокбриджа место его установки выбирается с
таким расчетом, чтобы во всем диапазоне опасных частот вибрации гасители
не были расположены в узлах колебаний. Опасная вибрация проводов и тросов
наблюдается при скоростях ветра до 7 м/с. Минимальные значения длин полуволн колебаний, соответствующие максимальной скорости ветра, могут быть
определены по формуле (3.7).
При установке одного гасителя на пролет (рисунок 4.3б) он должен отстоять от места крепления провода на расстоянии
4
T

S1  0,9    3,2  10 D э ,
m
 2 min
(4,3)
28
где: S1 – расстояние от середины гасителя до места выхода провода из поддерживающего или натяжного зажима, м (рисунок 4.10, 4.11).
При установке одного гасителя с каждой стороны пролета эффективность
работы гасителей повышается, если в начале и в конце пролета месторасположение гасителей несколько различается и определяется по формулам
T

S1  0,9    3,2 104 D э ,
m
 2 min
T

S2  1,1   3,9 104 D э .
m
 2 min
(4,4)
Рисунок 4.10 – Расположение гасителей вибрации у
поддерживающего зажима
Рисунок 4.11 – Расположение гасителя вибрации у натяжных зажимов
Вычисленные расстояния мест установки гасителей от зажима S1 и S2
округляются до ближайшего значения, кратного 0,05 м.
При установке гасителей у анкерных, анкерно-угловых и транспозиционных опор с обводными петлями (шлейфами), присоединяемыми к проводам с
помощью ответвительных зажимов, располагаемых на некотором расстоянии
от натяжных зажимов, на этих проводах гасители вибрации следует устанавливать за ответвительным зажимом на одном из указанных выше расстояний (S1 в начале пролета и S2 - в конце), считая от места выхода провода из ответвительного зажима в сторону пролета.
При установке гасителей Стокбриджа следят, чтобы гаситель был расположен строго под проводом и надежно закреплен.
На вновь сооружаемых ВЛ, во избежание повреждений проводов вибра-
29
цией, перекладка их в поддерживающие зажимы и установка гасителей вибрации производится не более, чем через 10 суток после монтажа проводов.
Таблица 4.8 – Типы гасителей Стокбриджа
М
АЖ
А, АН
АЖС
АС
Материал и номинальное сечение провода, ХаракНоминаль2
мм
терный
ный диаМарка
метр
Кана- диапазон
плашечночастот Тип гасителя
отверстия
ты
го зажима
плашечного
сталь- вибрагасителя
зажима
ные ции провода,
Гц
(d
ТК
z), мм
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
–
–
–
–
50
35-50 20-130
ГВН-2-9 или ГПГ-1-2
10
70/11
–
–
70
70
70
17-88 ГПГ-0,8-9,1-300
95/16 70/39 95
95
95
100
15-74
ГВН-2-13 или ГПГ-1-3
13
ГПГ-0,8-9,1-350
120/19 –
120
120
120
–
13-71
ГВН-3-13 или ГПГ-1-4
16
ГПГ-1,6-11-450
70/72; –
150
150
150
–
11-65. ГВН-3-17 или ГПГ-1-4
16
120/27;
ГПГ-1,6-11-350
150/19;
150/24;
150/34
–
–
–
–
150
120
11-71
ГВН-4-14 или ГПГ-1-4
16
ГПГ-2,4-11-400
95/141; –
185
185
185
–
10-57
ГВН-4-22 или ГПГ-1-5
20
185/24;
ГПГ-2,4-11-400
185/29;
185/43;
205/27
185/28; –
240
240
240
–
9-51
ГВН-4-22 или ГПГ-1-6
23
240/32;
ГПГ-2,4-11-500
240/39;
240/56
300/39; – 300-400 300-400 300-400 –
8-42
ГВН-5-25 или ГПГ-1-6
23
300/48;
ГПГ-3,2-13-500
300/66;
300/67;
330/30;
330/43;
400/18
30
Продолжение таблицы 4.8
300/204 – 450-550 450-550
400/22;
400/51;
400/64;
400/93;
450/56;
500/26;
500/27;
500/64
550/71; – 600-650 600-650
600/72;
650/79
500/336 500/3
–
–
700/86; 36
750/93;
800/105
М
АЖ
А, АН
АЖС
АС
Материал и номинальное сечение провода, ХаракНоминальмм2
терный
ный диаМарка
метр
Кана- диапазон
плашечночастот Тип гасителя
отверстия
ты
го зажима
плашечного
сталь- вибрагасителя
зажима
ные ции про(dz), мм
ТК вода, Гц
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
6-39
ГВН-5-30 или ГПГ-1-7
ГПГ-3,2-13-550
31
–
–
5-31
ГВН-5-34 или ГПГ-1-8
ГПГ-3,2-13-600
35
–
–
5-28
ГВН-5-38 или ГПГ-1-9
ГПГ-3,2-13-650
38
5. Защита от вибрации больших воздушных переходов ВЛ с одиночными
проводами или тросами
5.1.
Особенности вибрации проводов и тросов в больших воздушных переходах
Большие длины переходных пролетов при пересечении речных и горных
долин, образующих своеобразное русло, направляющее воздушный поток поперек линии, большая высота расположения проводов и тросов над ровной поверхностью воды и речной поймы, а также большие значения тяжения проводов и тросов создают условия, благоприятствующие проявлению устойчивой
интенсивной вибрации в более широком диапазоне частот, чем в обычных пролетах, с относительной продолжительностью до 40-50%.
Большое тяжение проводов и тросов в таких пролетах способствует также и увеличению опасности вибрации. Вибрация проводов и тросов при отсутствии защиты от нее неоднократно служила причиной сильных усталостных
повреждений и даже обрыва проводов и тросов в больших переходных пролетах. Известны случаи сильных повреждений вибрацией и обрыва проводов в
больших переходных пролетах уже через 1,5-6 мес. после монтажа.
Интенсивная вибрация также может привести к обрыву проволок прово-
31
да в пролете в местах заводской сварки, где ремонт провода очень затруднен,
вызвать самоотвинчивание болтовых соединений и повреждения шплинтовых
соединений деталей линейной арматуры, а также вызвать резонансные колебания защитной арматуры гирлянд (защитные рога и кольца) и конструктивных
элементов опор (тяги, элементы решетки) и привести к их разрушению.
Поэтому, учитывая повышенные требования к эксплуатационной надежности больших воздушных переходов, предусматривают защиту их от вибрации независимо от эксплуатационного тяжения проводов и тросов.
5.2.
Выбор схемы защиты, типов гасителей вибрации и места их
установки
Схема установки гасителей вибрации на проводах и тросах перехода, типы гасителей и их месторасположение определяются схемой перехода, длиной
пролетов, маркой проводов и тросов и их эксплуатационным тяжением.
Рисунок 5.1 – Схема расположения гасителей вибрации в переходных пролетах
длиной до 500 м
В переходных пролетах длиной до 500 м рекомендуется установка на
каждом проводе и тросе по одному гасителю с каждой стороны пролета (рисунок 5.1.). Такая же схема защиты может быть применена при пересечении горных долин в пролетах до 600 м.
Выбор типов гасителей производится в зависимости от диаметра провода
и диапазона эксплуатационных тяжений, согласно таблице 5.1. Месторасположение гасителей определяется по формулам (4.4).
32
Рисунок 5.2 – Схема расположения гасителей вибрации в переходных пролетах
длиной до 1500 м
а)
б)
в)
Рисунок 5.3 – Схема срабатывания сбрасывающего устройства
гасителя ГПС
В переходных пролетах через реки и водоемы длиной 500-1500 м, а также через горные долины длиной 600-1500 м, где, вибрация проявляется более
интенсивно и обычно в более широком диапазоне частот, рекомендуется установка с каждой стороны пролета по два гасителя (рисунок 5.2), обладающих
разными характеристиками. Выбор их типов производится согласно таблице
5.2.
При установке гасителей вибрации у натяжных гирлянд опор, а также у
поддерживающих гирлянд с креплением проводов на промежуточных опорах в
глухих зажимах применяются гасители вибрации с глухим креплением к проводу типа ГПГ.
У промежуточных переходных опор с подвеской проводов на роликовых
поддерживающих устройствах рекомендуется применение гасителей вибрации
сбрасывающегося типа ГПС. Сбрасывающиеся гасители имеют особую конструкцию зажима: при обрыве провода гаситель вместе с проводом, набегая на
поддерживающее устройство, ударяет торцом груза об укрепленный перед роликами отбойный щит и в результате срабатывания сбрасывающего механизма
падает на землю, не препятствуя прохождению провода по роликам (рисунок
5.3).
33
Таблица 5.1 – Типы гасителей
ВозможДиаметр Марка ный диапапровода плашечно- зон частот
или тро- го зажима вибрации
са, мм гасителя провода,
Гц
9,0-11,0 ГПГ-1-2
18-110
11,1-14,0 ГПГ-1-3
14-90
14,1-17,0 ГПГ-1-4
12-70
17,1-20,0 ГПГ-1-5
10-60
20,1-26,0 ГПГ-1-6
8-50
26,1-32,0 ГПГ-1-7
7-40
32,1-35,0 ГПГ-1-8
6-30
35,1-38,0 ГПГ-1-9
5-29
38,1-47,0 ГПГ-1-10
4-27
Тип гасителя при диапазоне эксплуатационных тяжений, кН
5-12
10-25
20-35
30-55
50-100
90-180
0,8-9,1-300
0,8-9,1-300
0,8-9,1-350
1,6-11-350
1,6-11-450
1,6-11-500
–
–
–
1,6-13-350
1,6-13-400
1,6-13-450
1,6-13-450
1,6-11-450
1,6-11-500
1,6-11-550
–
–
1,6-13-350
1,6-13-400
1,6-13-450
1,6-13-450
2,4-11-400
2,4-11-450
2,4-11-500
2,4-11-550
–
–
1,6-13-400
2,4-13-400
2,4-13-450
2,4-13-500
3,2-13-450
3,2-13-500
3,2-13-550
3,2-13-600
–
–
2,4-13-400
2,4-13-450
3,2-13-450
3,2-13-500
3,2-13-550
3,2-13-600
4,0-13-500
–
–
–
2,4-13-450
3,2-13-450
4,0-13-500
4,0-13-550
4,0-13-550
4,0-13-600
Примечания: 1 Если тяжение проводов может быть отнесено к двум
графам настоящей таблицы, то рекомендуется применять гасители, соответствующие графе с более высоким тяжением.
2 При заказе гасителей перед приведенными в таблице цифровыми индексами следует указать исполнение гасителя ГПГ или ГПС, а также марку
плашечного зажима гасителя. Например: ГПГ-3,2-13-500, плашечный зажим
ГПГ-1-7.
Таблица 5.2 – Типы гасителей
Диаметр
провода
или троса,
мм
Марка
плашечного
зажима
гасителя
9,0-11,0 ГПГ-1-2
11,1-14,0 ГПГ-1-3
14,1-17,0 ГПГ-1-4
17,1-20,0 ГПГ-1-5
ХаракТип гасителей при диапазоне эксплуатационных тяжений, кН
терный
диапазон частот
8-12
10-25
20-35
30-55
50-100
90-180
вибрации
провода, Гц
11-155 0,8-9,1-400 1,6-11-400 2,4-11-400
–
–
–
0,8-9,1-300 0,8-9,1-300 1,6-13-350
9-125 1,6-11-450 1,6-11-500 2,4-13-500 2,4-13-500
–
–
0,8-9,1-300 1,6-13-350 1,6-13-350 1,6-13-350
7-100 1,6-11-550 1,6-11-550 2,4-13-550 2,4-13-500 2,4-13-450
–
0,8-9,1-300 1,6-13-350 1,6-13-350 1,6-13-350 1,6-13-350
6-80 1,6-11-550 2,4-11-450 2,4-13-550 2,4-13-550 2,4-13-500 3,2-13-600
1,6-13-350 1,6-13-400 1,6-13-400 1,6-13-400 1,6-13-400 2,4-13-450
34
Продолжение таблицы 5.2
Диаметр
провода
или троса,
мм
Марка
плашечного
зажима
гасителя
Характерный
диапазон частот
вибрации
провода, Гц
Тип гасителей при диапазоне эксплуатационных тяжений, кН
20,1-26,0 ГПГ-1-6
5-70
8-12
–
26,1-32,0 ГПГ-1-7
4-55
–
32,1-35,0 ГПГ-1-8
4-45
–
35,1-38,0 ГПГ-1-9
3-40
–
38,1-47,0 ГПГ-1-10 3-35
–
10-25
2,4-11-500
1,6-13-450
3,2-13-600
1,6-11-400
3,2-13-650
1,6-11-450
3,2-13-650
3,2-13-450
–
20-35
2,4-13-600
1,6-13-400
3,2-13-600
2,4-13-400
3,2-13-650
2,4-13-450
4,0-13-600
3,2-13-450
4,0-13-600
3,2-13-500
30-55
2,4-13-600
1,6-13-400
3,2-13-550
2,4-13-400
3,2-13-600
2,4-13-450
4,0-13-600
3,2-13-450
4,0-13-600
3,2-13-500
50-100
2,4-13-550
1,6-13-400
3,2-13-550
2,4-13-400
3,2-13-550
2,4-13-400
4,0-13-600
3,2-13-450
4,0-13-600
3,2-13-500
90-180
3,2-13-650
2,4-13-450
4,0-13-600
2,4-13-450
4,0-13-600
3,2-13-450
4,0-13-600
3,2-13-450
4,0-13-600
3,2-13-500
Примечания: 1. Если тяжение проводов может быть отнесено к двум
графам настоящей таблицы, то рекомендуется применять гасители, соответствующие графе с более высоким тяжением
2. Гаситель, указанный в первой строке (основной), устанавливается первым, указанный во второй строке (дополнительный) - вторым.
3. При заказе гасителя перед приведенными в таблице цифровыми индексами следует указать исполнение гасителя - ГПГ (глухие) или ГПС (сбрасывающиеся). Также следует указать марку плашечного зажима. Например: ГПГ 3,2-13-600, плашечный зажим ГПГ-1-7.
При защите пролета гасителями двух типов, устанавливаемыми попарно
у мест крепления проводов, их оптимальное расположение определяется следующими условиями:
а) первый, более тяжелый (основной) гаситель, предназначенный для
гашения наиболее опасных низких и средних частот вибрации, располагается
так, чтобы в диапазоне частот своей эффективной работы не попадать в узел
вибрации, и при частотах, когда второй гаситель будет находиться в узле вибрации, работать наиболее эффективно;
б) второй гаситель (дополнительный), предназначенный для гашения
высоких частот вибрации, располагается так, чтобы при высоких частотах
опасной вибрации, когда защитное действие первого гасителя недостаточно, не
находиться около узла вибрации; при наиболее часто возникающих средних
частотах вибрации, оба гасителя должны находиться возможно ближе к пучности волны,
Места установки указанных в таблице 5.2 сочетаний гасителей опреде-
35
ляются по формулам:
 для первого (более тяжелого) гасителя
T

u1  1,1   3,9 104 D э .
m
 2 min
(5.1)
Полученные по формулам (5.1) и (5.2) расстояния округляются до ближайшего значения, кратного 0,05 м.
Расположение гасителей на проводах и тросах у анкерных опор при установке по одному гасителю показано на рисунке 5.5, а при установке по два гасителя - на рисунке 5.4. Установка гасителей у многороликового подвесного
устройства показана на рисунке 5.5. В случае, если провод, подвешенный на
роликовых устройствах, имеет защитные муфты, гасители устанавливаются на
заданных расстояниях U1 и U2 от края последней муфты.
 для второго гасителя
T

u2  1,85    6,6 104 D э .
m
 2 min
(5.2)
Рисунок 5.4 – Расположение двух гасителей вибрации у натяжного зажима в
переходном пролете длиной 500-1500 м
Рисунок 5.5 – Расположение двух гасителей сбрасывающегося типа у
многороликового подвесного устройства
Учитывая, что в результате интенсивной вибрации повреждение проводов и тросов в больших переходных пролетах может наступить в течение первых же месяцев после монтажа, установка гасителей вибрации в таких пролетах производится не более, чем через 5 суток после монтажа проводов и тросов.
Защита от вибрации проводов и тросов в пролетах длиной более 1500 м, а
также независимо от длины пролета для проводов работающих при тяжении
более 180 кН, производится по специальному проекту.
Опыт эксплуатации гасителей вибрации на переходах показал, что предла-
36
гаемые схемы защиты не всегда обеспечивают надежную их работу. Число циклов колебаний провода в течение 1 мес. может составлять (0,7 – 1,0) · 108, что
практически является для провода его ресурсом. В расчете применяют тяжение в
проводе при средней температуре наиболее холодного месяца года.
Количество гасителей, устанавливаемых в пролете, определяют исходя из
характеристического импеданса провода, который должен соответствовать механическому импедансу гасителей вибрации (комплексному сопротивлению, возникающему при механических колебаниях в проводе), т.е.
Tm=Z ,
(5.3)
где: Z– механический импеданс установленных гасителей вибрации, Z = Z1 +
Z2 + Z3 + ... + Zn;
Tm – характеристический импеданс провода, Н·с/м.
В этих случаях оптимальное расположение гасителей определяется следующим образом.
Место установки первого более тяжелого гасителя рассчитывается по формуле
T

(5.4)
u1  1,1   3,9 104 D э ,
m
 2 min
второго и последующих гасителей
U2 = U1 + 1м;
U3 = U2 + 1м;
…………..
Un = Un-1 + 1м.
Порядок установки гасителей вибрации в больших переходных пролетах
приведен в приложении А.
6. Защита от вибрации проводов расщепленной фазы
6.1. Особенности вибрации пучка проводов расщепленной фазы
Система расщепленных фаз из двух, трех, четырех или пяти проводов,
соединенных распорками, находит широкое применение на линиях электропередачи напряжением 330 – 1110 кВ. Распорки, связывающие провода между
собой, делят пролет на отдельные короткие участки (подпролеты), при этом
наличие связей между проводами способствует увеличению рассеивания энер-
37
гии вибрации. Поэтому провода расщепленной фазы в меньшей степени подвержены вибрации, нежели одиночные провода ВЛ.
Подверженность вибрации проводов расщепленной фазы зависит от числа проводов в пучке, их взаимного расположения и расстояний между ними, а
также от схемы расположения, числа и конструкции распорок, установленных
в пролете.
На проводах расщепленной фазы в пролетах и петлях анкерных опор
установливаются дистанционные распорки. Расстояния между распорками или
группами распорок, устанавливаемыми в пролете, не должны превышать 75 м.
6.2. Защита от вибрации пучка из двух проводов
На ВЛ с расщепленной фазой из двух проводов и со сдвоенными тросами
защита от вибрации пучка из двух проводов или тросов, соединенных распорками, необходима при длинах пролетов более 150 м, если расчетное механическое напряжение в проводах (тросах) при среднегодовой температуре превышает значения, указанные в таблице 4.3. При прохождении трассы ВЛ по местности категории 1 (таблица 4.1) защита от вибрации требуется при длинах пролетов более 120 м.
Для защиты от вибрации пучка из двух проводов (тросов) рекомендуется
применение стандартных гасителей вибрации Стокбриджа типа ГВН или ГПГ,
устанавливаемых по одному с каждой стороны про лета на обоих проводах
пучка. Выбор гасителей производится согласно таблице 4.6. Определение места
установки гасителей производится в соответствии с указаниями п. 4.2.2.
Для ВЛ и их участков, где гасители вибрации не установлены, следует
учитывать указания п. 3.1.2.
6.3. Защита от вибрации пучков из трех и более проводов
На проектируемых и сооружаемых ВЛ с расщепленной фазой из трех
проводов в пролетах длиной менее 500 м и при групповой установке парных
дистанционных распорок с интервалами до 40 м на местности категорий 1, 2, 3
(по таблице 4.1) и с интервалами до 60 м на местности категорий 4, 5 установка
гасителей вибрации не требуется.
На действующих ВЛ с расщепленной фазой из трех проводов в пролетах
длиной менее 500 м и при групповой установке парных дистанционных распорок с интервалами до 60 м на местности категорий 1, 2, 3 рекомендуется установка двух дополнительных групп распорок в двух ближайших к опорам подпролетах: в первом – у опоры на расстоянии, разном одной третьей части его
длины, и во втором – у первой основной группы распорок на расстоянии одной
третьей части длины второго подпролета.
На ВЛ с расщепленной фазой из трех проводов в пролетах длиной более
500 м рекомендуется применять стандартные гасители Стокбриджа типа ГВН
или ГПГ по одному с каждой стороны пролета на всех проводах фазы. Гасители выбираются согласно таблице 3.5. Определение места установки гасителей
38
производится в соответствии с указаниями п.4.2.2.
На ВЛ с расщепленной фазой из 4-5 проводов применение гасителей
вибрации не требуется.
6.4. Защита от вибрации пучка проводов в больших переходных
пролетах
Защита от вибрации пучка из двух проводов в больших переходных пролетах длиной до 1500 м (при пересечении крупных рек, водоемов и горных долин) осуществляется путем установки гасителей с обеих сторон пролетов в соответствии с рекомендациями п.п. 4.2.2 - 4.2.8 настоящего Руководства.
Защита от вибрации пучка из трех и более проводов переходных пролетов длиной до 1500 м (при пересечении крупных рек водоемов и горных долин)
осуществляется установкой по одному гасителю на каждом из проводов фазы с
обеих сторон переходных пролетов в соответствии с рекомендациями п.п.
4.2.2, 4.2.4, 4.2.7 и 4.2.8 настоящего Руководства.
На ВЛ 1110 кВ конструкция гасителей вибрации должна быть такой,
чтобы на проводах не возникала видимая корона.
В больших переходных пролетах при защите от вибрации пучка из двух и
более проводов установка гасителей только с одной стороны пролета не допускается.
7. Руководство по защите ВЛ от колебаний, вызываемых
аэродинамическим следом
7.1. Средства защиты проводов от колебаний, создаваемых аэродинамическим следом, порядок их установки
Для защиты проводов от колебаний в подпролетах рекомендуются различными способами устанавливаемые распорки дистанционные внутрифазовые, предназначенные для фиксации проводов фазы ВЛ на заданном расстоянии друг от друга.
Распорки парные типа РГ для установки на проводах диаметром от 15,2
до 46,5 мм с расстояниями между проводами 300, 400, 500, 600, 650, 850 и 970
мм.
Распорки сосредоточенные трехлучевые типа ЗРГ - для пучка из трех
проводов диаметром от 27,5 до 30,6 мм и шага расщепления (расстояния между
соседними проводами) 400 мм.
Распорки сосредоточенные четырехлучевые типа 4РГ - для пучка из четырех проводов диаметром от 27,5 до 37,7 мм и шага расщепления 400 и 600
мм.
Распорки сосредоточенные пятилучевые типа 5РГ - для пучка из пяти
проводов диаметром от 21,6 до 46,5 мм и шага расщепления 300, 400 и 600 мм.
Для защиты от колебаний в подпролетах расщепленных проводящих
грозозащитных тросов используются распорки изолирующие типа РГИ, пред-
39
назначенные для установки на проводах диаметром от 15,2 до 30,6 мм с тягами
или расстояниями между точками крепления зажимов распорок к проводам
400, 430, 500, 600 и 850 мм.
Распорки типа РГИ имеют недостаточно прочные и надежные изолирующие тяги, ненадежную конструкцию наконечников из алюминиевого сплава,
поэтому их рекомендуется устанавливать попарно на расстояниях 0,5 м одна от
другой.
Более надежной является конструкция распорок типа РГИФ, разработанных для проводов диаметром от 15,2 до 18,9 мм с шагом расщепления 400 и
600 мм. Распорки этого типа могут устанавливаться на заданном расстоянии
друг от друга поодиночке.
Установка дистанционных распорок производится на смонтированных
расщепленных фазах (грозотросах) в срок, не превышающих 10 дн. с момента
окончания монтажа проводов. На участках ВЛ, отличающихся повышенной
подверженностью колебаниям, вызываемым аэродинамическим следом (см. п.
2.2 приложения Б), установка распорок производится немедленно после завершения монтажа данной фазы.
7.2. Защита от колебаний в подпролетах пучка из двух проводов
Линии электропередачи с расщепленными фазами (грозотросами) из двух
проводов, расположенных в горизонтальной плоскости, оборудуются парными
дистанционными распорками. Расстояния между распорками, устанавливаемыми в пролете, не должны превышать 40 м при прохождении ВЛ по местностям категории 1, 2 и 3 (см. табл. 3.1). При прохождении ВЛ по местностям категории 4 и 5 расстояния между распорками могут быть увеличены до 60 м.
Крайние в пролетах распорки устанавливаются на расстоянии 20 м от поддерживающих (натяжных) зажимов.
На ВЛ, проходящих в районах с сильными порывистыми ветрами, с целью предотвращения опрокидывания пучка из двух проводов в промежуточных
пролетах на расстоянии 20 м от поддерживающих зажимов следует устанавливать по две распорки с тягами увеличенной длины под углом 45° к плоскости
поперечного сечения пучка навстречу друг другу.
7.3. Защита от колебаний в подпролетах пучка из трех проводов
Линии электропередачи с расщепленными фазами из трех проводов, расположенных по вершинам треугольника, рекомендуется оборудовать группами
из трех дистанционных распорок. Парные распорки группы связывают попарно
составляющие расщепленной фазы и устанавливаются в трех поперечных сечениях фазы на расстояниях 1 м одна от другой.
Расстояния между группами из трех распорок, устанавливаемых в пролетах ВЛ, проходящих по местностям категории 1, 2 и 3, не превышают 40 м. При
прохождении ВЛ по местностям категории 4 и 5 расстояния между группами
распорок могут быть увеличены до 60 м. Крайние в пролетах группы распорок
40
устанавливаются на расстоянии 20 м от поддерживающих (натяжных) зажимов.
7.4. Защита от колебаний в подпролетах пучка из четырех и более
проводов
Для защиты от колебаний в подпролетах пучков из четырех и более проводов рекомендуется установка сосредоточенных распорок и групп парных
распорок с числом распорок в группе по числу проводов пучка, чередуя сосредоточенные распорки с группами парных через 40 м на местностях категорий
1, 2 и 3; через 60 м - на местностях категорий 4 и 5.
Крайними в подпролетах устанавливаются сосредоточенные распорки на
расстоянии 20 м от поддерживающих (натяжных) зажимов.
_______________________________________________________________
_
41
Приложение А к «Методическим
указаниям по типовой защите от
вибрации и субколебаний проводов
и грозозащитных тросов
воздушных линий электропередачи
напряжением 35-1110 кВ»,
утвержденным Приказом
Председателя Комитета по
государственному энергетическому
надзору Министерства энергетики и
минеральных ресурсов
Республики Казахстан
от «___»__________2009 года
№______
1. Влияние условий прохождения трассы, тяжения
проводов и конструкции линии на подверженность и опасность вибрации
Причиной возникновения вибрации проводов является ветер, поэтому
проявление вибрации прежде всего зависит от характера ветра: его скорости,
равномерности (турбулентности) и направления относительно ВЛ.
Вибрация проводов возникает при скорости ветра от 0,6 до 0,8 м/с, при
которой становится возможным регулярное образование за проводом завихрений и энергии аэродинамических импульсов оказывается достаточно, чтобы
привести провод в колебательное движение.
При увеличении скорости ветра свыше 4-5 м/с, с увеличением частоты и
числа полуволн в пролете, существенно возрастает рассеивание энергии колебаний в проводе (самодемпфирование); при скорости ветра свыше 6-8 м/с амплитуды вибрации становятся малыми и опасности разрушения провода не создают.
Устойчивая вибрация обычно наблюдается при ветрах скоростью 1-5 м/с,
направленных под углом от 90 до 45° к оси пролета ВЛ; при направлении ветра
под углом 45-30° вибрация носит менее устойчивый характер, а при угле менее
20° - обычно не наблюдается.
Подверженность проводов линии вибрации характеризуется числом колебаний в год либо числом часов вибрации в год. Если известно число часов
вибрации в год (tв), то относительная продолжительность определяется, как
B 
tB
100% .
8760
(П1.1)
Число циклов колебаний проводов ВЛ в среднем составляет около 30
млн. в год. На ровной открытой местности при регулярном действии поперечных ветров число циклов колебаний провода может достигать 250 млн. в год.
42
За срок службы провода (30 лет) это число составит в обычной местности
0,9·109 циклов, на открытой ровной местности - 7,5·109 циклов.
Подверженность проводов вибрации зависит от:
 расположения линии относительно преобладающего направления ветров;
 топографических особенностей трассы ВЛ;
 тяжения проводов;
 конструктивных особенностей линии (высоты расположения проводов,
длин пролетов, способа крепления проводов на опорах).
Расположение линии или ее участков на местности относительно преобладающего направления ветров имеет существенное значение в случае преобладания регулярных ветров известных направлений, как, например, ветры в
горных долинах, вдоль русла и в поймах рек, морские и береговые бризы вблизи морского побережья и т.п. В этих случаях наиболее подвержены вибрации
участки линии, расположенные перпендикулярно или под углом не менее 45° к
преобладающему направлению ветра.
Топографические условия прохождения трассы (рельеф местности, растительный покров и всякого рода сооружения вблизи линии) оказывают существенное влияние на характер воздушных потоков в приземных слоях.
Наибольшее количество энергии передается проводу при действии поперечного равномерного (ламинарного) воздушного потока. В естественных условиях
воздушный поток всегда имеет нарушения ламинарного течения, возникающие
при обтекании различных преград. Неравномерность воздушного потока характеризуется интенсивностью турбулентности.
Ровная, открытая для ветра, местность благоприятствует равномерному
течению воздушного потока и создает условия, способствующие интенсивной
вибрации проводов. Сильно пересеченный рельеф местности (горные районы),
наличие под линией или в непосредственной близости от нее глубоких оврагов,
насыпей, всякого рода сооружений и древесной растительности в той или иной
степени нарушают равномерность воздушного потока, повышают интенсивность турбулентности и создают на таких участках менее благоприятные условия для проявления вибрации. На участках линий, проходящих по редкому или
низкорослому лесу, садам и паркам, по застроенной местности, и при наличии
близ линии лесных массивов вибрация менее устойчива и ее относительная
продолжительность меньше.
При прохождении трассы линии по лесному массиву с высотой деревьев,
превышающей высоту подвеса проводов, проходящая по просеке линия оказывается защищенной от возбуждающих вибрацию поперечных ветров, что существенно снижает, а в некоторых случаях может устранить опасность повреждения проводов вибрацией.
Количественно интенсивность турбулентности может быть выражена
формулой [1]
43

z 
I t (z)  2,45 k  н  100% ,
z
(П1.2)
где: k – коэффициент трения в приземном слое;
z ν = 10 м;
z – средняя высота подвески проводов, м;
 – постоянная.
Различают пять основных разновидностей топографических особенностей или категорий местности (таблице П1.1), для которых определены значения коэффициента k и постоянной , входящих в формулу (П1.2).
На рисунке П1.1 дан пример влияния интенсивности турбулентности
воздушного потока на угол вибрации провода.
Таблица П1.1 – Разновидности топографических категорий местности
Категория
Характерные особенности топографии
местности
1
Ровная, открытая местность без преград со снежным покровом более 5 мес. в году, водная поверхность значительных размеров
2
Ровная, открытая местность без снежного покрова или со
снежным покровом менее 5 мес. в году
3
Слабохолмистая местность, отдельные деревья и строения
4
Пересеченная местность, редкий или низкорослый лес,
невысокая застройка
5
Горные районы, территория города с высокой застройкой,
лесной массив

k
0,11 0,001
0,15 0,004
0,20 0,006
0,28 0,015
0,35 0,035
Фактором, оказывающим значительное влияние на развитие интенсивной
вибрации и ее опасность, является тяжение провода. При небольших тяжениях,
когда в процессе вибрации при периодических изгибах провода возможно
смещение проволок друг относительно друга, потери на трение между проволоками существенно ограничивают развитие вибрации. При больших тяжениях
силы сжатия препятствуют относительному смещению проволок, потери на
трение (самодемпфирование) резко уменьшаются, что приводит к заметному
увеличению амплитуд вибрации провода. Зависимости амплитуд колебаний и
углов вибрации провода от частоты для различных значений растягивающих
напряжений, построенные по результатам измерений вибрации в ламинарном
воздушном потоке [2], приведены на рисунке П1.2, П1.3.
44
1 – ламинарный поток; 2 – It = 5%; 3 – It = 10%; 4 – It = 15%.
Рисунок П1.1 – Зависимость угла вибрации провода от интенсивности турбулентности воздушного потока (It)
Условия работы проводов при вибрации в основном характеризуются их
тяжением при средних эксплуатационных условиях, т.е. при отсутствии гололеда, слабых ветрах и при среднегодовых температурах. Максимальные расчетные тяжения, соответствующие условиям работы при наибольших внешних
нагрузках (гололед, ветер) или минимальных температурах, относительно
кратковременны, поэтому обычно не характеризуют условий работы провода
при вибрации. Об опасности совместного действия вибрации и растягивающего статического напряжения, обусловленного тяжением провода, обычно судят
по значению среднеэксплуатационных напряжений.
1 – стат = 0,15в (где в – предел прочности провода на разрыв);
2 – стат = 0,2в; 3 – стат = 0,25в; 4 – стат = 0,3в.
Рисунок П1.2 – Зависимость влияния тяжения на амплитуды в
пучности полуволн колебаний провода марки АС 240/40
Исключения делаются при оценке вибрации проводов ВЛ, сооружаемых
и эксплуатируемых в северных районах и особенно в районах Крайнего Севера,
где длительное действие низких температур сочетается с частыми и продолжительными ветрами. Применительно к этим районам опасность повреждения
проводов вибрацией оценивается при напряжениях, обусловленных втяжением
провода, соответствующим среднемесячным температурам самого холодного
месяца года.
45
1 – стат = 0,15в; 2 – стат = 0,2в; 3 – стат = 0,25в; 4 – стат = 0,3в.
Рисунок П1.3 - Зависимость влияния тяжения на угол вибрации
провода марки АС 240/40:
Опасность повреждения вибрацией проводов из разных материалов возникает при среднеэксплуатационных напряжениях (среднемесячных напряжениях самого холодного месяца года для северных районов), превышающих
значения, приведенные в табл. 3.3.
Интенсивность вибрации возрастает с увеличением длины пролетов.
Например, провода сечением 70-95 мм2 в пролетах до 80 м, а также провода сечением 120-240 мм2 в пролетах до 100-120 м слабо подвержены вибрации, которая обычно не представляет опасности.
В больших пролетах, длиной свыше 500-600 м, сооружаемых в местах
пересечения больших рек и водоемов, наблюдается особо интенсивная вибрация с относительной продолжительностью до 35-50%.
Рост интенсивности вибрации наблюдается также с увеличением высоты
расположения проводов над землей, что обусловлено снижением турбулентности воздушного потока.
Влияние условий прохождения трассы, длин пролетов и интенсивности
турбулентности воздушного потока на уровни и относительную продолжительность вибрации в качестве примера может быть охарактеризовано опытными
данными, приведенными в таблице П1.2.
Таблица П1.2 – Влияние параметров ВЛ на уровни и продолжительность вибрации
Относительная проКатегория
Длина
Интенсивность Максимальные
должительность вибместности по пролетов, турбулентности углы вибрации
рации () при (>5),
табл. П1.1
м
(It), %
, угл. мин.
%
1
800-1500
2-5
40-50
35-50
2
200-500
6-10
35-40
30-35
3
200-400
10-15
25-35
20-35
4
150-300
16-25
15-20
10-15
5
150-300
30-45
5-10
2-5
46
2. Измерения вибрации, проверка эффективности
защиты от нее, оценка срока службы проводов
Эксплуатационная надежность проводов и грозозащитных тросов в основном
зависит от амплитуды вибрации, которая вызывает знакопеременные деформации в
них и при определенном уровне амплитуд приводит к постепенному старению проводов
и тросов из-за накопления усталостных явлений.
Используемый в стране метод оценки опасности вибрации базируется на выявлении обобщенных данных в зависимости от условий прохождения трассы линии,
длин пролетов, значения среднеэксплуатационного тяжения и т.д. Этот метод по своей
сути носит приближенный характер и не дает возможность объективно оценить достаточность выбранных методов и устройств по защите линий от вибраций.
Наиболее эффективным методом оценки опасности вибрации является непосредственное измерение амплитуд и частот вибрации с последующей систематической
оценкой по их временному распределению. Этот метод в настоящее время широко распространен и опробован за рубежом, и, как показал опыт его применения, позволяет
одновременно определить состояние проводов и тросов на время проводимого обследования ВЛ и рассчитать срок службы до выхода провода из строя.
Задача оценки состояния проводов и тросов на ВЛ с измерениями параметров
вибрации является для большинства линий весьма актуальной и необходимой для
обеспечения их безопасной эксплуатации. Полученные при этом экспериментальные
материалы по измерению параметров вибрации позволяют надежно прогнозировать
срок службы проводов и тросов при проектировании как новых линий, так и ВЛ,
находящихся в эксплуатации.
Для определения подверженности того или иного участка линии опасной
вибрации выбираются пролеты, являющиеся характерными для данного участка линии по длине и по характеру местности. Для выявления участков, наиболее подверженных вибрации, следует выбирать пролеты, не защищенные от
ветра окружающим рельефом, древесной растительностью, постройками и т.п.
Для получения данных, отображающих относительную продолжительность, максимальные амплитуды вибрации, характерный диапазон частот вибрации, требуется от 1 до 3 месяцев измерений. В течение такого срока, как правило, имеют место все характерные частоты и амплитуды вибрации.
Для измерений вибрации применяются различные устройства и аппаратура. Наиболее простыми и дешевыми являются механические самопишущие
вибрографы (продолжительность записи 7 суток), фиксирующие время возникновения, продолжительность и амплитуду вибрации провода. На основании
полученных виброграмм определяются максимальные двойные амплитуды
вибрации в месте установки вибрографа (обычно в пределах от 0,35 до 1 м от
места выхода провода из поддерживающего зажима), и относительная продолжительность вибрации, равная отношению суммарного числа часов, в течение
которого зафиксирована вибрация, к числу часов работы вибрографа.
Для достоверной оценки по прогнозу срока службы проводов и тросов большое
значение имеет правильный выбор средств и способов определения напряжений изги-
47
ба. Оценка вибрации по максимальной амплитуде Ymax или по углу вибрации  не является надежной для определения напряжений в проводе у выхода из зажима, возникающих из-за различий в динамической реакции качающихся зажимов. Более предпочтительными являются следующие способы:
 измерение амплитуды деформаций провода s с помощью тензодатчиков, установленных непосредственно у зажимов, с последующим вычислением по их показаниям
напряжений, которые определяются по формуле
 b  E a b ,
где:
(П1.2.1)
 b – напряжение «нуль - пик», H/мм2;
Еа – модуль упругости алюминиевых проволок провода, Н/мм2;
εь – деформация провода у зажима;
 измерение амплитуды Yb на расстоянии около 89 мм от зажима с последующим
переводом этой амплитуды в напряжение, которое определяется по формуле
  KYb ,
где:
K
(П1.3)
E a dp 2
T
, Н/мм3; p 2 
, 1/мм2;
 px
EJ
4(e  px) b
Yb – амплитуда «пик - пик», мм;
d – диаметр отдельной проволоки, мм, в которой вычисляется напряжение (da
– алюминиевых; dc – стальных);
Т – тяжение в проводе, Н;
EJ – изгибная жесткость провода, Н·мм2;
EJ 
где:
 
4
4

E
d
N
+E
d
 a a a c c Nc  ,
64 

(П1.4)
Na, Nc – количество алюминиевых и стальных проволок;
Еа, Ес – модуль упругости алюминиевых и стальных проволок;
х – расстояние от места измерения амплитуды до точки касания провода с зажимом, мм.
Наибольшее распространение за рубежом нашел способ определения напряжений в проводе путем замера изгибной амплитуды, хотя перевод изгибной амплитуды в
напряжение в проводе зависит от правильного выбора изгибной жесткости. Как показывает опыт применения, этот способ является наиболее надежным.
Применяемые регистрирующие средства при измерении изгибной амплитуды
позволяют получить информацию о числе циклов колебаний провода, накопленных
за период измерений. Эта информация может быть использована для оценки срока
службы проводов до появления усталостных повреждений, для чего используется ги-
48
потеза линейного накопления повреждений. В соответствии с этой гипотезой доля
повреждений для определенного уровня циклических напряжений σ находится в зависимости от отношения числа циклов ni напряжений данного уровня, накапливаемых за год эксплуатации, к числу Ni циклов колебаний с этим же уровнем
напряжений до появления повреждений – ni / Ni.
При этом число циклов Ni может быть установлено путем использования пограничной кривой безопасных напряжений (рисунок П1.4), которая описывается уравнением
z
 F  CN ,
где:
(П1.5)
σF – амплитуда динамических напряжений, Н/мм2;
N – число циклов с напряжением σF.
Нижняя огибающая вероятных точек кривой безопасности напряжений описывается следующими параметрами и соответствует многослойным проводам:
С = 450; z = – 0,2 для N ≤ 2 ·107;
С = 263; z = – 0,17 для N ≥ 2 ·107.
1 – верхняя огибающая вероятных точек кривой для однослойных проводов; 2 –
нижняя огибающая вероятных точек кривой для многослойных проводов.
Рисунок П1.4 – Границы безопасных напряжений для
сталеалюминиевых проводов
Верхняя огибающая соответственно имеет параметры и соответствует однослойным проводам:
С = 730; z = – 0,2 для N ≤ 2 ·107;
49
С = 430; z = – 0,17 для N ≥ 2 ·107.
Для оценки степени опасности вибрации также определяются создаваемые вибрацией угловые отклонения провода в местах подвеса, которые могут
быть приближенно вычислены по формуле
  1,72
2A
,
u
(П1.6)
где:  – угол вибрации, мин. ();
2А – двойная амплитуда вибрации в месте установки вибрографа, мм;
u – расстояние от места установки вибрографа до места выхода провода
из зажима, м.
Опасной считается вибрация, создающая угловые отклонения провода у
мест его подвеса более 5-10.
Информация о числе циклов колебаний провода, накопленная за период
измерений, может быть использована для оценки срока службы проводов до
появления усталостных повреждений. При этом используется гипотеза линейного накопления повреждений [3]. В соответствии с этой гипотезой доля повреждений для определенного уровня циклических напряжений i находится
по отношению ni / N i – числа циклов ni напряжений данного уровня, накапливаемых за 1 год эксплуатации, к числу Ni циклов колебаний с этим же уровнем
напряжений до появления повреждений. При этом число циклов Ni может быть
установлено в результате усталостных испытаний провода (построения кривой
Веллера) либо с использованием пограничной кривой безопасных напряжений,
описываемой уравнением (3.3).
Предполагается, что накопление повреждений происходит линейно и на
процесс накопления не влияет последовательность возникновения напряжений
разного уровня.
Суммарное накопленное повреждение за 1 год при этом составит
ni
.
(П1.7)
i Ni
Срок службы провода до появления усталостных повреждений определяется выражением:

Q
1
.
ni

i Ni
Остаточный срок службы составит:
(П1.8)
50
Q0  Q  Qp ,
где
(П1.9)
Qp – срок эксплуатации провода к моменту проведения оценки, лет.
Проверка эффективности действия гасителей вибрации осуществляется
путем одновременной установки не менее, чем двух приборов измерения вибрации: одного - на проводе, защищенном гасителями, а другого - на проводе
без гасителей, и сравнении результатов измерений. Показателем эффективной
работы гасителя является отсутствие зарегистрированной прибором опасной
вибрации на защищенном проводе. Хорошей работой гасителя следует считать
уменьшение максимальной амплитуды вибрации более чем в 10 раз, удовлетворительной - более чем в 5 раз.
Для измерения изгибных колебаний проводов и тросов в настоящее время используются приборы «ХИЛДА» фирмы «СЭД Систем» (Канада),
«ВИБРЕК-300» фирмы «СЕФАГ» (Швейцария), который является одним из
наилучших приборов, и прибор АРВК-01 фирмы Энергосетьстройпроект (Россия),
который по многим параметрам близок к регистратору «ВИБРЕК-300». Однако
ни один из перечисленных регистраторов не получил широкого применения изза высокой стоимости, недостаточной надежности в условиях измерения на работающих ВЛ при высоком уровне помех от короны, воздействия низкой температуры, а также труднодоступности специализированных батарей для перезарядки прибора.
В таблица П1.3 приведены основные технические характеристики существующих регистраторов и технические требования к вновь разрабатываемым
регистраторам.
Приборы, поставляемые зарубежными фирмами, дороги, имеют недостаточную надежность при отрицательной температуре.
Для обеспечения работ в энергосистемах Казахстана по контролю интенсивности вибрации проводов и тросов на ВЛ и определению их остаточного срока
службы необходимо разработать и наладить промышленный выпуск надежных и
недорогих регистраторов, не уступающих регистратору типа «ВИБРЕК-300» с
рабочим диапазоном температур от +40 до -60 °С и длительностью автономной
работы не менее 3 месяцев, имеющих хорошую защиту от влияния высокого
напряжения на ВЛ.
Таблица П1.3 – Основные технические характеристики регистраторов
Параметр
Требования к разраба-
Регистратор
Регистратор
51
тываемым регистрато- «ВИБРЕК-300» «АРВК-01»
рам
Рабочий диапазон частот
0,1 – 150
0,1 – 200
0,2 – 100
Максимальная амплитуда ко1,0
1,0
1,0
лебаний, мм
Число поддиапазонов частот
18
16
13
Амплитудно-частотная
ем- 1,0 млрд событий
1,0 млрд со- 15 млн собыкость ячейки
бытий
тий
Рабочий диапазон температур,
-60 – +40
-40 – +80
-20 – +40
°С
Продолжительность автоном3
3
1
ной работы, мес.
3. Порядок установки гасителей вибрации в больших
переходных пролетах
3.1. Проверить наличие всех типов гасителей, предназначенных для
установки на данном переходе.
3.2. Проверить комплектность деталей каждого гасителя; наличие болтов, гаек, шайб, замков, предохранителей и соответствие типа и основных размеров гасителя (размер грузов, диаметр тросика, длина гасителя, размер губок
зажима) данным чертежей.
3.3. Проверить, свободно ли навинчиваются гайки на болт, не прогнуты
ли тросики гасителей; при необходимости - выправить.
3.4. Проверить сбрасывающий механизм гасителей сбрасывающегося
типа, для этого:
а) установить гаситель с вынутым предохранителем на горизонтальном
отрезке провода (или стержне) соответствующего диаметра, слегка (рукой) затянув болт, стягивающий щеки гасителя.
При этом отверстия для предохранителя в щеках и распорной втулке
совпадают и предохранитель из медной проволоки диаметром 2-2,5 мм свободно проходит в отверстие;
в) установив гаситель, как указано выше (без предохранителя), толкая
рукой в торец груза, проверить, как сходят нижние выступы щек с распорной
втулки, свободно ли поворачиваются щеки на болте, освобождая провод, и как
сбрасывается гаситель с провода.
3.5. При применении сбрасывающихся гасителей заготовить с необходимым запасом предохранители из медной мягкой (отожженной) проволоки
диаметром 2,0-2,5 мм; длина предохранителя - 90-100 мм.
3.6. Проверить наличие и правильность установки отбойных щитов на
роликовых поддерживающих устройствах промежуточных переходных опор
согласно монтажным чертежам. Обратить внимание на крепление щитов и правильное расположение прорези щита относительно провода.
Ширина прорези в доске щита должна быть для проводов диаметром:
до 13 мм – 30 мм;
14-30 мм – 40 мм;
52
31-40 мм – 50 мм.
3.7. Установка гасителей на проводах и тросах переходных пролетов
производится на расстояниях, указанных в монтажных чертежах.
3.8. В местах подвеса проводов двух гасителей сначала устанавливается
второй, а затем первый от опоры гаситель. При этом обеспечивают такое расположение гасителей, при котором они будут располагаться строго под проводом и будут надежно закреплены.
3.9. Установка гасителей вибрации сбрасывающегося типа производится в следующей последовательности:
а) вынуть предохранитель, провернуть тросик с грузами на болте, так,
чтобы нижние концы щек сошли с распорки. Удерживая гаситель в таком положении, раздвинуть губки зажима и ввести между ними провод, после чего,
поворачивая тросик с грузами на болте, ввести распорку между нижними концами щек.
Придерживая гаситель рукой, завернуть от руки гайку и вставить предохранитель в сквозное отверстие щек и распорки;
б) установить гаситель точно на указанном в монтажном чертеже расстоянии (от точки схода провода с ролика либо от края защитной муфты до середины зажима гасителя).
Проверив правильность расположения гасителя на проводе, загнуть выступающие концы предохранителя и затянуть ключом до отказа гайку болта,
так чтобы гаситель надежно был закреплен на проводе; при применении пластинчатых замков (стопорных шайб) отогнуть их на грани головки болта и гайки.
4. Определение амплитуды колебаний проводов и тросов
В соответствии с ростом амплитуды уровень вибрации проводов будет возрастать до тех пор, пока энергия ветра не уравновесится энергией, рассеиваемой за счет гасителей, установленных на них, а также самодемпфирования провода. В этом параграфе использованы материалы, опубликованные в последних изданиях [11, 12], в которых
определены входная энергия ветра и энергия рассеивания.
При определении амплитуды колебаний пролеты ВЛ рассматриваются закрепленными на концах так, что энергия не передается через концевую арматуру. Такой
вариант конструкции пролета является наихудшим, так как в реальном пролете только
часть энергии задерживается в концевых устройствах пролета.
Входная энергия ветра зависит от размера провода, частоты срыва вихрей и амплитуды вибрации. Кроме того, на нее влияет турбулентность ветрового потока. Из-за
такого большого разброса исходных данных очень трудно подобрать математическую
модель, отражающую все эти зависимости. На основе результатов работ, проведенных
Дианой, Фалько, Тавано и других авторов, можно представить входную энергию ветра, Вт/м, в виде кривой, представленной на рисунке П1.2, отражающей зависимость
вибрации провода от амплитуды, выраженную в следующем виде
53
3 4
PW  f d F(y D) ,
(П1.10)
где: f – частота вибрации, Гц;
D – диаметр провода, м.
Функция F(y/D), аппроксимирующая среднюю кривую всех известных из различных источников результатов испытаний в аэродинамической трубе, имеет вид
3
2
y
y
y
y
F    99,73   101,62    0,162    0,2256 , (П1.10.1)
D
D
D
D
где
у – двойная амплитуда, т.е. размах, м.
Провода высоковольтных линий обладают свойством самодемпфирования вследствие межповивного трения. Самодемпфирование зависит от таких факторов, как амплитуда, частота колебаний, тяжение в проводе и ряда других факторов.
С учетом указанных факторов получено следующее выражение для определения
энергии самодемпфирования за один цикл, Вт
PS 

2
k Д
а
b
y
  ,
2
(П1.11)
где: а и b – постоянные;
кл – коэффициент демпфирования, Н · м;
у – двойная амплитуда в пучности, м;
 – длин волны, м.
1 – Диана Фалько (1971 г.); 2 – средняя линия; 3 – Каролл (1936 г.).
Рисунок П1.5 – Зависимость получаемой энергии при вибрации провода от амплитуд
колебания
Как показывают испытания на опытных станциях, постоянные а и b можно принять равными соответственно 3 и 2 м.
Тогда уравнение
54
3

2
y
PS  k Д    .
2
2
(П1.12)
Уравнение (5.1) может быть переписано с использованием соотношения между
частотой и длиной волны
f 
1

T
,
m
(П1.13)
в более приемлемый для вычислений вид
PS 
где

kД
2  T m 1,5
2
 y
f   ,
2
4
(П1.14)
Т – тяжение в проводе, Н;
m – масса провода на единицу длины, кг/м.
Коэффициент демпфирования КД может быть принят ориентировочно равным
14700 Н·м, но должен быть уточнен при испытаниях с различными марками проводов.
Энергия, поглощенная гасителями, обычно определяется в лабораторных условиях в пролетах, имеющих длину 30 м. Однако результаты этих испытаний применять
для расчета затруднительно, так как гасители вибрации являются нелинейными устройствами. Это означает, что эффективность гасителя учитывается отдельно для каждого
интервала, в котором работа гасителя линейна.
При опытных пролетах 30 м резонансная частота возникает примерно через 2,5
Гц и поэтому баланс энергии будет получен в этих интервалах. Для обычных ВЛ длина
пролетов составляет около 400 м и при этом интервал частот составляет приблизительно 0,25 Гц. Принимая во внимание эти сложности, австралийским исследователем
Роушаном был найден более простой метод линейной аппроксимации, в котором рассеиваемая гасителем вибрации энергия Рд, Вт, может быть найдена из уравнения инверсионной стоячей волны, т.е. отношения амплитуды колебаний в узле к амплитуде
колебаний в пучности в петлях стоячих волн
1 2
PД    Tm ,
2
(П1.14.1)
или
2
2
PД  2 f  (y / 2)
2
Tm ,
(П1.15)
55
где:  – отношение инверсионной стоячей волны (коэффициент стоячей волны);
v – скорость провода в пучности, м/с.
Определение энергии, рассеиваемой гасителем вибрации, по коэффициенту стоячей волны в первой степени не совсем корректно. Для количественной оценки нужно
использовать коэффициент бегучести из выражения
 
2
б  4 а А .
(П1.15.1)
Энергию демпфирования поперечных волн можно представить в виде
1 2 y
PД    
2 2
2
Tm .
(П1.16)
Заменяя круговую частоту ω на частоту f, Гц (ω = 2·π·f), получим
y
PД  8 f   
2
2
2 2
2
Tm .
(П1.17)
Необходимо отметить, что энергия рассеивания, найденная из уравнения (П1.15)
или (П1.17), соответствует случаю, когда в одном конце защищаемого пролета установлен только один гаситель.
Если в пролете используется два гасителя, т.е. по одному гасителю в каждом
конце, тогда энергия Рд должна быт удвоена.
Используя соотношения для входной энергии ветра Pw, самодемпфирования провода Ps и рассеивания энергии гасителем Рд в зависимости от амплитуды частоты вибрации, решение может быть найдено для каждой частоты, при которой достигается баланс
энергии
PW  PS  PД .
(П1.18)
Поскольку Pw и Ps измеряется в ваттах на метр, а Рд в ваттах, решение находится для определенной длины пролета.
В качестве примера произведено решение уравнения (П1.18) при частотах
вибрации от 5 до 50 Гц для пролета 400 м при тяжении 20; 22,5 и 25 % номинальной разрушающей нагрузки провода.
Результаты этих решений представлены на рисунке П1.6 без гасителей
вибрации, а при тяжении 25 % предельной несущей способности провода при
одном и двух гасителях вибрации.
Результаты расчета без гасителей вибрации указывают на тенденцию
уменьшения амплитуды вибрации при увеличении частоты и увеличении ампли-
56
туды вибрации при возрастании тяжения. Это находится в соответствии с результатами полевых испытаний, в которых мы имеем меньшие значения по амплитуде
при высокой частоте и получаем большие проблемы с усталостью проводов
при более высоких тяжениях.
При использовании гасителей максимальная амплитуда получается на
средних частотах от 15 до 35 Гц. В дальнейшем эффективность гасителя уменьшается, поскольку энергия, рассеиваемая гасителем, растет пропорционально
квадрату частоты, а энергия ветра увеличивается пропорционально кубу частоты. На средних частотах энергия, рассеиваемая при самодемпфировании, сравнима с энергией, которая рассеивается гасителями. При высоких частотах амплитуда вибрации ограничивается самодемпфированием, которое возрастает
пропорционально частоте в четвертой степени.
Анализируя представленные решения, можно отметить следующие возможные ошибки:
 энергия ветра примерно пропорциональна у1,4, а самодемпфирование
пропорционально у2, поэтому изменение в 5 % любой из вышеназванных величин дает изменение амплитуды вибрации до 25 %;
 формула (38) воспроизводит наибольшую входную энергию ветра, т.е.
реальные уровни вибрации будут во многих случаях ниже расчетных. Условия,
понижающие интенсивность вибрации, расчетами не учтены;
 самодемпфирование проводов и тросов учитывается при од ном значении декремента затухания. Для различных марок проводов он имеет различные
значения, что приводит к разбросу определяемых при расчетах амплитуд;
 не учитывается в расчетах турбулентность ветрового поток при повышенных скоростях ветра, что сказывается на величин определяемых амплитуд
при высоких частотах;
 на результаты расчета может оказать влияние нелинейная характеристика гасителей вибрации и концевых устройств (подвесок) пролета ВЛ.
1 – 25% Тразр; 2 – 22,5 % Тразр; 3 – 20 % Тразр, с одним гасителем;
4 – 22,5 Тразр, с двумя гасителями: 5 – 22,5 % Тразр.
57
Рисунок П1.6 – Расчетные амплитуды вибрации для пролета 400 м с проводом
d = 32 мм без гасителя
Несмотря на ряд указанных здесь недостатков, приведенный метод расчета
дает возможность проведения с достаточной для практических целей точностью
оценки уровня вибрации проводов и тросов на высоковольтных линиях.
5. Рекомендации по защите проводов и тросов от вибрации гасителями вибрации ГВП и ГВУ
Гасители вибрации ГВП (рисунок 4.8) с количеством основных частот
три и более получили название многочастотных. Гасители ГВП имеют одинаковую
массу
грузов
и
длину
плеч
гибкого
элемента
(L1 = L2; m1 = m2). Марки и технические параметры гасителей ГВП приведены
в таблице П1.4. За счет улучшенных динамических показателей количество типоразмеров таких гасителей доведено до 18.
Таблица П1.4 – Марки и технические параметры гасителей вибрации ГВП
Диаметр Длина гасите- Масса груза, Расчетная частота, Гц
тросика, мм
ля, мм
кг
1-я
2-я
3-я
ГВП-0,8-9,1-350
9,1
350
0,8
12,4
45,2
91,2
ГВП-0,8-9,1-400
9,1
400
0,8
9,2
40,1
81,6
ГВП-1,6-11-400
11
400
1,6
11,2
30,6
65,0
ГВП-1,6-11-450
11
450
1,6
8,1
29,3
60,1
ГВП-1,6-11-500
11
500
1,6
6,3
31,0
56,2
ГВП-2,4-11-400
11
400
2,4
9,8
30,1
57,1
ГВП-2,4-11-450
11
450
2,4
6,9
28,0
48,3
ГВП-2,4-11-500
11
500
2,4
6,0
25,6
43,4
Марка гасителя
58
Продолжение таблицы П1.4
Диаметр
Марка гасителя тросика,
мм
1
ГВП-2,4-11-550
ГВП-2,4-13-500
ГВП-2,4-13-550
ГВП-2,4-13-600
ГВП-3,2-13-500
ГВП-3,2-13-550
ГВП-3,2-13-600
ГВП-4,0-13-500
ГВП-4,0-13-550
ГВП-4,0-13-600
2
11
13
13
13
13
13
13
13
13
13
Длина гасите- Масса груля, мм
за, кг
3
550
500
550
600
500
550
600
500
550
600
4
2,4
2,4
2,4
2,4
3,2
3,2
3,2
4,0
4,0
4,0
Расчетная частота,
Гц
1
2
3
5
5,4
8,9
6,2
5,4
6,8
6,1
5,9
6,3
5,2
4,7
6
26,0
31,0
29,5
26,3
33,2
31,4
31,0
20,8
19,3
19,0
7
40,1
60,8
50,5
49,8
58,5
55,2
53,4
44,5
41,4
40,1
Неоправданное многообразие устройств по защите проводов и тросов ВЛ
от вибрации, которое усложнило вопросы эксплуатации и увеличило стоимость
их применения, потребовало приведения конструкций к единообразию за счет
создания унифицированного ряда. Это было достигнуто при использовании
грузов вида «пешка» (разных по массе при разных плечах гибкого элемента).
Унифицированные гасители вибрации ГВУ (рисунок 4.8) обеспечивают
равномерное распределение энергии рассеивания во всех диапазонах рабочих
частот проводов и тросов, что позволило уменьшить количество типоразмеров
гасителей до 5. Марки и основные параметры унифицированных гасителей
(ГВУ) приведены в таблице П1.5.
Марка гасителей вибрации, места их установки и количество выбираются
в зависимости от преобладающего направления ветров, условий прохождения
линии, тяжения или длины пролета, а также диаметра провода или грозозащитного троса.
В таблице 4.1 представлено пять основных разновидностей топографических особенностей и категорий местности.
59
Таблица П1.5 – Марки и технические характеристики гасителей вибрации
ГВУ
Марка гаси- Диаметр про- Марка Диапазон
Основные параметры гасителя
теля
вода/каната, зажи- частот
на которые
ма для данустанавлива- для ного типа D мм Н мм L1 L2 мм L мм Масса
мм
груза, кг
ется гаситель, про- провода
m1 m2
мм
вода/ и каната,
канаГц
та
ГВУ-0,6-0,8 17-22/13-15 1/1
12-70
9,1 65 180 220 400 0,6 0,8
ГВУ-0,8-1,2* 17-22/13-15
0,8 1,2
ГВУ-1,2-1,6 17-22/13-15 1/1
10-55
11
65 200 250 450 1,2 1,6
ГВУ-1,6-2,4 22,1-28/162/1
8-50
11
65 220 280 500 1,6 2,4
18,5
ГВУ-2,4-3,2 28,1-38/213/2
5-35
13
76 250 300 550 2,4 3,2
22,5
ГВУ-3,2-4,0 38,1-47/25,5 4/3
4-30
13
76 250 300 550 3,2 4,0
_______________________
* Применяется для кабелей ВОК и проводов АЖС, стальных тросов и в
районах Крайнего Севера; используется по дополнительному требованию заказчика для любых марок кабелей, проводов и тросов.
В зависимости от длины пролетов и тяжения проводов (тросов) гасители
вибрации устанавливаются на проводах с обеих сторон пролета либо только с
одной стороны.
Односторонняя установка гасителя допускается в следующих случаях:
 в пролетах длиной менее 150 м независимо от значения механических
напряжений в проводах (тросах); при этом не допускается односторонняя установка гасителей, если трасса ВЛ проходит по местности категории 1;
 в пролетах длиной 150-200 м, если расчетное механическое напряжение в проводах (тросах) при среднегодовой температуре не превышает значений, указанных в таблице 4.3.
При заказе гасителей следует указывать исполнение гасителя ГВП или
ГВУ, а также марку плашечного зажима.
Выбор марок многочастотных гасителей вибрации ГВП в обычных пролетах производится согласно таблице П1.6.
Таблица П1.6 – Выбор марок гасителей вибрации ГВП в зависимости от диа-
60
Диаметр
провода,
троса,
мм
Марка зажима
метра провода и эксплуатационного тяжения
Марка гасителя при эксплуатационных тяжениях, кН
5-12
20-35
30-55
50-100
ГВП-0,8-9,1350
ГВП-1,6-11400
ГВП-1,6-11450
ГВП-1,6-11500
ГВП-1,6-11500
ГВП-2,4-11450
ГВП-2,4-11500
ГВП-2,4-11550
–
–
–
ГВП-1,6-11-400
–
3
5-29
–
4
4-27
–
–
1
1
1
1
2
3
18-110 ГВП-0,8-9,1350
14-90 ГВП-0,8-9,1350
12-70 ГВП-0,8-9,1350
10-60 ГВП-1,6-11400
8-50
ГВП-1,6-11450
7-40
ГВП-1,6-11500
6-30
–
10-25
ГВП-0,8-9,1350
ГВП-0,8-9,1350
ГВП-1,6-11400
ГВП-1,6-11400
ГВП-1,6-11450
ГВП-1,6-11500
ГВП-1,6-11500
–
9,0-11,0 1
11,114,0
14,117,0
17,120,0
20,126,0
26,132,0
32,135,0
35,138,0
38,147,0
Диапазон
частот
вибрации
провода,
Гц
ГВП-1,6-11-400 ГВП-2,413-450
ГВП-2,4-13-450 ГВП-2,413-450
ГВП-2,4-13-500 ГВП-3,213-500
ГВП-3,2-13-500 ГВП-3,213-550
ГВП-3,2-13-500 ГВП-3,213-550
ГВП-3,2-13-550 ГВП-3,213-600
ГВП-3,2-13-600 ГВП-4,013-600
Примечание: Если тяжение проводов может быть отнесено к двум графам таблицы, то рекомендуется применять гасители, соответствующие графе с
более высоким тяжением.
Выбор марок многочастотных гасителей вибрации ГВУ в обычных пролетах производится согласно таблице П1.7.
Таблица П1.7 – Выбор марок гасителей вибрации ГВУ в зависимости от диаметра провода и эксплуатационного тяжения
Диаметр
Марка гасителя при диапазоне эксплуатационных тяжений, кН
провода,
10 – 25
20 – 35
30 – 55
50 – 100
90 – 180
троса, мм 5 – 12
9,0-11,0 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6
–
–
–
11,1-14,0 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6
–
–
14,1-17,0 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-2,4
–
–
17,1-20,0 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4
20,1-26,0 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-2,4-3,2
26,1-32,0 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-3,2-4,0
32,1-35,0
–
ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-3,2-4,0
35,1-38,0
–
–
ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-3,2-4,0
38,1-47,0
–
–
–
ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-3,2-4,0 ГВУ-3,2-4,0
Примечание: Если тяжение проводов может быть отнесено к двум гра-
61
фам таблицы, то рекомендуется применять гасители, соответствующие графе с
более высоким тяжением.
При установке одного гасителя на пролет он отстает от места крепления
провода на расстоянии определенного по формуле 4.3
При установке по одному гасителю с каждой стороны пролета месторасположение гасителей определяется по формулам 4.4
Вычисленные расстояния округляются до ближайшего значения, кратного 0,05 м.
При установке у опор с обводными петлями на проводах за ответвительным зажимом гасители устанавливаются на одном из указанных выше расстояний, считая от места выхода провода из ответвительного зажима.
На ВЛ с расщепленной фазой из двух проводов и со сдвоенными тросами
защита от вибрации пучка из двух проводов или тросов, соединенных распорками, необходима при длинах пролетов более 150 м, если расчетное механическое напряжение в проводах (тросах) при среднегодовой температуре превышает значения, указанные в таблице 4.3. При прохождении трассы ВЛ по местности категории 1 защита от вибрации требуется при длинах пролетов более
120 м.
Гасители устанавливаются по одному с каждой стороны пролета на обоих проводах пучка. Выбор марок гасителей производится согласно таблице
П1.6 или П1.7. Определение места установки гасителей производится соответственно по формулам 4.3 или 4.4
На ВЛ с расщепленной фазой из трех проводов в пролетах длиной менее
500 м и при групповой установке парных дистанционных распорок с интервалами до 40 м на местности категорий 1, 2 и 3 и с интервалами до 60 м на местности категорий 4 и 5 установка гасителей вибрации не требуется.
На ВЛ с расщепленной фазой из трех проводов в пролетах длиной более
500 м рекомендуется применять гасители по одному с каждой стороны пролета
на всех проводах фазы. Марки гасителей выбираются согласно таблице 3 или 4.
Определение места установки гасителей производится в соответствии с формулам 4.3 или 4.4
На ВЛ с расщепленной фазой из 4-5 проводов применение гасителей
вибрации не требуется.
При установке гасителей вибрации в переходных пролетах через реки и
водоемы, а также через горные долины длиной 600-1500 м, где вибрация проявляется более интенсивно, рекомендуется установка с каждой стороны пролета по два гасителя, обладающих разными характеристиками. Кроме этого в переходных пролетах рекомендуется применять гасители с глухим креплением к
проводу вместо гасителей сбрасывающего типа, так как их зажим не обеспечивает надежное крепление к проводу.
Выбор марок гасителей вибрации ГВП и ГВУ производится в соответствии с таблицами П1.8 и П1.9.
На ВЛ, как оборудованных, так и не оборудованных гасителями вибрации, в процессе эксплуатации проводится выборочный периодический кон-
62
троль (не реже 1 раза в 6 лет) состояния проводов и тросов в поддерживающих
зажимах. На переходах контроль состояния проводов осуществляется ежегодно. При обнаружении начальных повреждений провода усталостного характера
либо повреждений гасителей типовой конструкции или возникновения опасной
вибрации (более 10 мин) на ВЛ устанавливаются гасители, если они отсутствовали, или существующие при выходе их из строя заменены на новые в соответствии с настоящими Рекомендациями. Критерием выхода из строя гасителя являются недопустимые прогибы рабочих тросиков (более 1/10 длины тросика),
коррозия тросика (более 10%) и повреждения его отдельных деталей.
Таблица П1.8 – Выбор марок гасителей вибрации ГВП при установке их в переходных пролетах в зависимости от диаметра провода и эксплуатационного
тяжения
Диаметр
Марка гасителя при диапазоне эксплуатационных тяжений, кН
провода,
троса,
5 – 12
10 – 25
20 – 35
30 – 55
50 – 100
90 – 180
мм
1
2
3
4
5
6
7
9,0-11,0 ГВП-0,8-9,1- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11–
–
–
400
400
400
ГВП-0,8-9,1- ГВП-0,8-9,1- ГВП-0,8-9,1350
350
350
11,1- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-2,4-13–
–
14,0
400
400
400
500
ГВП-0,8-9,1- ГВП-0,8-9,1- ГВП-0,8-9,1- ГВП-1,6-11350
350
350
400
14,1- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-2,4-13- ГВП-2,4-13- ГВП-2,4-13–
17,0 500
500
550
500
450
ГВП-0,8-9,1- ГВП-0,8-9,1- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11350
350
400
400
400
17,1- ГВП-1,6-11- ГВП-2,4-11- ГВП-2,4-13- ГВП-2,4-13- ГВП-2,4-13- ГВП-3,2-1320,0
500
450
550
500
500
600
ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-2,4-13400
400
400
400
400
450
20,1–
ГВП-2,4-11- ГВП-2,4-13- ГВП-2,4-13- ГВП-2,4-13- ГВП-3,2-1326,0
500
600
600
550
600
ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-1,6-11- ГВП-2,4-13400
400
400
400
500
26,1–
ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13- ГВП-4,0-1332,0
600
600
550
550
600
ГВП-1,6-11- ГВП-2,4-13- ГВП-2,4-13- ГВП-2,4-13- ГВП-3,2-13400
400
400
400
450
32,1–
ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13- ГВП-4,0-1335,0
600
600
600
550
600
ГВП-1,6-11- ГВП-2,4-13- ГВП-2,4-13- ГВП-2,4-13- ГВП-3,2-13450
450
450
400
450
Продолжение таблицы П1.8
Диаметр
провода,
Марка гасителя при диапазоне эксплуатационных тяжений, кН
5 – 12
10 – 25
20 – 35
30 – 55
50 – 100
90 – 180
63
троса,
мм
1
35,138,0
38,147,0
2
–
–
3
4
5
6
ГВП-3,2-13- ГВП-4,0-13- ГВП-4,0-13- ГВП-4,0-13600
600
600
550
ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13400
450
450
450
–
ГВП-4,0-13- ГВП-4,0-13- ГВП-4,0-13600
600
600
ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13- ГВП-3,2-13500
500
500
7
ГВП-4,0-13600
ГВП-3,2-13450
ГВП-4,0-13600
ГВП-3,2-13500
Примечание: Если тяжение проводов может относиться к двум графам
настоящей таблицы, то рекомендуется применять гасители, соответствующие
графе с более высоким тяжением. Гаситель, указанный в первой строке, устанавливается первым, во второй - вторым.
Таблица П1.9 – Выбор марок гасителей вибрации ГВУ при установке их в переходных пролетах в зависимости от диаметра провода и эксплуатационного
тяжения
Диаметр
Марка гасителя при диапазоне эксплуатационных тяжений, кН
провода,
8 – 12
10 – 25
20 – 35
30 – 55
50 – 100
90 – 180
троса, мм
9,0-11,0 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-1,2-1,6
–
–
–
ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-0,6-0,8
11,1-14,0 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-2,4
–
–
ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-1,2-1,6
14,1-17,0 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4
–
ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6
17,1-20,0 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-2,4-3,2
ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-0,6-0,8 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-3,2
20,1-26,0
–
ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-2,4-3,2
ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-2,4
26,1-32,0
–
ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-3,2-4,0
ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4
32,1-35,0
–
ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-3,2-4,0
ГВУ-1,2-1,6 ГВУ-3,2-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-1,6-2,4 ГВУ-2,4-3,2
35,1-38,0
–
–
ГВУ-3,2-4,0 ГВУ-3,2-4,0 ГВУ-3,2-4,0 ГВУ-3,2-4,0
ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2
38,1-47,0
–
–
ГВУ-3,2-4,0 ГВУ-3,2-4,0 ГВУ-3,2-4,0 ГВУ-3,2-4,0
ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2 ГВУ-2,4-3,2
Примечание: Если тяжение проводов может относиться к двум графам
настоящей таблицы, то рекомендуется применять гасители, соответствующие
графе с более высоким тяжением. Гаситель, указанный в первой строке, устанавливается первым, во второй - вторым.
6. Защита от вибрации проводов из алюминиевых сплавов со стальным
64
сердечником АЖС
Условия работы проводов при вибрации в основном определяются тяжением. Об опасности совместного действия вибрации и растягивающих статических напряжений, обусловленных тяжением провода, обычно судят по значению среднеэксплуатационных тяжений, которые в соответствии с ПУЭ должны
быть не более 30% разрывного усилия. Тогда для провода, например АЖС
70/39 с разрывным усилием 71600 Н, оно составит 21480 Н, в то время как для
обычного провода (АС 70/11) оно не превышало бы 7239 Н, т.е. в 3 раза меньше. Имея такие начальные напряжения, провод АЖС при вибрации работает за
пределами пропорциональности, в упруго пластической стадии, при которой
его вибростойкость резко понижается. Защита таких проводов (тросов) производится по специальной методике.
При выборе гасителя и места его установки исходят из следующих положений:
 чтобы избежать разрушения провода при больших статических напряжениях в нем, гаситель должен иметь наименьший импеданс, т.е. более легкий;
 снижение поглощаемости энергии ветра легкими гасителями компенсируется их количеством при установке на проводе последовательно;
 расположение гасителя должно находиться в пучности волны при всех
значениях скоростей ветра.
Обычный диапазон скоростей ветра, вызывающий вибрацию, составляет
0,6-7 м/с, а при некоторых условиях до 9 м/с. Верхний предел скорости ветра
принимается несколько пониженным, так как при более высоких скоростях
ветра поток становится турбулентным и поступающая к проводу энергия ветра
значительно снижается. Самодемпфирование провода возрастает за счет повышения частоты колебаний провода.
Поэтому исходя из этих условий в международной практике для проводов и тросов длина полуволны (l/2)мин определяется при скорости ветра 6,5 м/с
по формуле
( / 2)min(6,5)  0,000415d Tэ /m .
(П1.19)
В России и США эти расстояния составляют 85% указанного, что обеспечивает лучшую защиту при более высоких скоростях ветра
(П1.20)
( / 2)min  0,000353d Tэ /m .
При применении новых и более совершенных гасителей вибрации рекомендуется использовать более короткие расстояния:
S1 = 0,70(l/2)мин;
S2 = 1,25(l/2)мин;
S3 = 2,15(l/2)мин;
S4 = 3,70(l/2)мин.
(П1.21)
65
Масса грузов таких гасителей должна быть меньше типовых, а количество гасителей на пролет должно быть от 1 до 6 и более в зависимости от длины пролета и характера местности. Количество гасителей для разных категорий
местности (см. таблицу 4.1) и длин пролетов и марки гасителей вибрации ГВУ
определяются по таблице П1.10.
Таблица П1.10 – Количество гасителей в зависимости от длины пролета и категории местности
Количество гасителей на пролет
1
2
3
4
5
6
7
8
1
130
280
420
500
700
1200
1300
1500
Категория местности
2
3
4
Максимальная длина пролета, м
150
170
190
300
340
370
470
520
570
580
660
740
800
900
1000
1270
1340
1420
1380
1460
1540
1570
1640
1720
5
205
410
615
820
1100
1500
1650
1800
66
Приложение Б к «Методическим
указаниям по типовой защите от
вибрации и субколебаний проводов
и грозозащитных тросов
воздушных линий электропередачи
напряжением 35-1110 кВ»,
утвержденным Приказом
Председателя Комитета по
государственному энергетическому
надзору Министерства энергетики и
минеральных ресурсов
Республики Казахстан
от «___»__________2009 года
№______
Типовые методы защиты проводов от колебаний в подпролетах
1. Колебания проводов в подпролетах. Причины возникновения и
виды колебаний, вызываемых аэродинамическим следом
Колебаниями проводов в подпролетах или субколебаниями (от английского термина Subspan Oscillation) называются вызываемые ветром периодические колебания горизонтально расположенной (или занимающей положение,
близкое к горизонтальному) пары проводов расщепленной фазы (расщепленных грозозащитных тросов), происходящие с одной или несколькими полуволнами на участках (называемых подпролетами) между соседними внутрифазовыми дистанционными распорками с узловыми точками в местах установки
распорок либо вблизи зажимов распорок (рисунок П2.1).
Колебания проводов в подпролетах являются наиболее часто встречающейся разновидностью колебаний проводов, вызываемых аэродинамическим
следом. Колебания проводов, вызываемые аэродинамическим следом, возникают, когда подветренный провод горизонтальной пары проводов ВЛ попадает
в турбулентный аэродинамический поток за наветренным проводом. Наветренным называется первый по направлению воздушного потока провод, подветренным - второй по направлению ветра провод горизонтальной пары.
Колебания проводов, вызываемые аэродинамическим следом, возникают
при действии равномерных ветров в диапазоне скоростей от 7 до 18 м/с. Чаще
всего такие колебания возникают при отсутствии отложений на проводах (в
виде гололеда, мокрого снега, изморози) в сухую погоду. Однако наблюдаются
случаи возникновения колебаний во время дождя, а также при наличии отложений на проводах.
Характерные разновидности колебаний проводов, вызываемых воздействием
аэродинамического следа, показаны на рисунок П2.2.
Из всех видов колебаний проводов, вызываемых аэродинамическим следом,
67
субколебания встречаются наиболее часто и наиболее опасны (рисунки П2.1,
П2.2а).
Составляющие горизонтальной пары проводов пучка движутся в противофазе по эллиптическим траекториям с главной осью эллипса, слегка наклонной к горизонтали. Наиболее типичными являются движения с одной полуволной в подпролете. Колебания с более чем двумя полуволнами в подпролете
встречаются редко.
а)
б)
a – с одной полуволной на подпролет; б – с двумя полуволнами на подпролет; 1
– узел колебаний; 2 – пучность колебаний;  – длина волны колебаний; А – амплитуда колебаний;  – угол колебаний в подпролетах; – траектория движения провода в пучности волны колебаний.
Рисунок П2.1 – Формы колебаний проводов в подпролетах
а)
б)
в)
г)
а – колебания проводов в подпролетах; б – вертикальные колебания;
в – горизонтальные колебания; г – крутильные колебания.
Рисунок П2.2 – Виды колебаний проводов, вызываемых воздействием аэродинамического следа
Виды движений проводов, показанные на рисунке П2.2, б – П2.2, г, характеризуются незначительными изменениями формы поперечного сечения
пучка (или расстояния между проводами в пучке). В этих случаях пучок напоминает колеблющуюся ленту. При этих видах колебаний наблюдаются комбинированные движения пучков: в случаях П2.2, б и П2.2, в движение по вертикали и горизонтали сопровождается слабыми крутильными колебаниями, в
случае П2.2, г крутильные колебания сопровождаются перемещениями в вертикальной плоскости. Для форм П2.2, б и П2.2, в наиболее характерны колеба-
68
ния с одной, а чаще - с двумя полуволнами в пролете, для формы П2.2, г - многополуволновые колебания с числом полуволн до 8. При возникновении колебаний с двумя или более полуволнами местоположение узлов колебаний не
совпадает с местами установки дистанционных распорок.
L – подъемная сила; D – сила лобового сопротивления; 1 – наветренный провод; 2 – траектория движения подветренного провода; 3 – граница аэродинамического следа; 4 – эпюра подъемной силы и сечение следа; 5 – эпюра лобового сопротивления в сечении следа.
Рисунок П2.3 – Аэродинамические силы, действующие на
подветренный провод
Исследования явления колебаний проводов в подпролетах (субколебаний) показали, что это колебания типа флаттера [2]. При воздействии ветрового
потока на два параллельных провода, находящихся в плоскости, близкой к горизонтальной, подветренный провод попадает в аэродинамический след наветренного провода. При этом на подветренный провод действует аэродинамическая подъемная сила и сила лобового сопротивления, которые изменяются по
значению и направлению с изменением положения подветренного провода в
аэродинамическом следе наветренного (рисунок П2.3).
Подъемная сила всегда направлена к центральной линий следа. Подъемная сила увеличивается от 0 у границ следа до максимума между границей и
центральной линией следа и уменьшается до 0 у центральной линии следа.
Значение максимума подъемной силы зависит от расстояния между проводами
и уменьшается с увеличением расстояния.
Лобовое сопротивление имеет минимум на центральной линии аэродинамического следа, где скорость ветрового потока минимальна, и симметрично
возрастает до максимума у границ следа. Значение максимума лобового сопротивления является функцией значительного числа параметров, таких, как число
Рейнольдса, неровности поверхности проводов, конструкция витого провода,
турбулентность ветрового потока, влажность воздуха и т.д.
Основными величинами, характеризующими колебания проводов в подпролетах, являются частота, длина полуволны и амплитуда колебаний.
Частотой называется число циклов колебаний провода в подпролете в течение 1с.
Длиной полуволны колебаний называется расстояние между двумя соседними узловыми точками колебаний; две соседние полуволны образуют пол-
69
ную волну колебаний.
Амплитудой колебаний проводов в подпролетах называется значение
наибольшего отклонения провода в пучности полуволны от нейтрального положения провода; полный размах колебаний в пучности полуволны равен
двойной амплитуде колебаний.
Частота колебаний провода в подпролете зависит от длины полуволны и
может быть определена по формуле
ω
n
2
T
,
m
(П2.1)
где: n – число полуволн в подпролете (чаще всего n = 1);
l – длина подпролета между соседними распорками, м;
Т – тяжение в проводе, Н;
m – масса провода, кг/м.
Наиболее часто колебания в подпролетах происходят с частотами от 0,7
до 5 Гц.
Двойные амплитуды колебаний 2А в подпролетах длиной 30-40 м обычно
не превышают 0,1 м. В подпролетах длиной 60-80 м субколебания могут достигать большого размаха: 2А = 0,3-0,5 м. Такие колебания способны вызвать соударения проводов в средней части подпролета.
Измерение амплитуды отклонения провода от нейтрального положения
может осуществляться механическими устройствами, позволяющими фиксировать максимальные за период наблюдения размахи колебаний проводов в диапазоне от 50 до 400 мм (2А  50, 100, ..., 400 мм). Регистраторы колебаний
устанавливаются в пучности полуволны колебаний - в середине подпролета
между распорками.
2. Влияние условий прохождения трассы, конструкции ВЛ и применяемой линейной арматуры на подверженность проводов ВЛ колебаниям
в подпролетах
Причиной возникновения субколебаний так же, как и эоловой вибрации
проводов, является ветер. Наиболее устойчивые и интенсивные колебания проводов в подпролетах наблюдаются при ветрах скоростью 9-15 м/с, направленных под углом от 90 до 45° к оси линии. При этом с увеличением числа проводов в пучке наблюдается тенденция развития интенсивных колебаний при более высоких скоростях ветра. Так, например, интенсивные субколебания проводов пучка из восьми составляющих наблюдаются при скоростях ветра 12-20
м/с. Это объясняется тем, что при средних скоростях ветра в аэродинамический
след наветренного провода попадает подветренный провод, который при отсутствии ветра находится с наветренным на одной горизонтали. При высоких
скоростях ветра под действием напора ветра провода отклоняются и подвет-
70
ренный провод выходит из аэродинамического следа наветренного, что приводит к прекращению субколебаний. С увеличением числа составляющих пучка
(восьми и более) отклонение проводов под действием скоростного напора ветра приводит к тому, что в аэродинамический след попадают провода, не находившиеся в нем при отсутствии ветра и при средних скоростях ветра.
Топографические условия прохождения трассы ВЛ (рельеф местности,
растительный покров и разного рода сооружения вблизи линии) оказывают
существенное влияние на характер аэродинамического потока. Характерные
особенности топографии, влияющие на интенсивность турбулентности ветра,
приведены в таблице 4.1. Турбулентность аэродинамического потока приводит
к ослаблению связей между результирующими аэродинамическими силами, что
уменьшает подверженность проводов субколебаниям и их интенсивность [2, 5].
Наиболее опасными с точки зрения возможности возникновения субколебаний
и их интенсивности считаются участки ВЛ, проходящие по местности категорий 1, 2 (см. таблицу 4.1), а также поперек горных долин и глубоких оврагов.
Решающее влияние на возможность возникновения колебаний проводов
в подпролете оказывает конструкция расщепленной фазы (или грозозащитного
троса). Колебаниям в подпролете подвержены горизонтальные или близкие к
горизонтальным пары проводов пучка, в которых подветренный провод находится в аэродинамическом следе наветренного провода. Интенсивность воздействия на подветренный провод аэродинамического следа, создаваемого
наветренным, в значительной степени зависит от расстояния между проводами
пары.
Относительное расстояние между проводами (рисунок П2.4) выражается
в виде отношения a/D, где а - расстояние между про водами; D - диаметр проводов. Увеличение отношения a/D способствует повышению устойчивости горизонтальной пары проводов к колебаниям, вызываемым воздействие аэродинамического следа [2, 5]
+ – положительный угол наклона; –  – отрицательный угол наклона; а – расстояние между проводами в состоянии покоя; D – диаметр провода.
Рисунок П2.4 – Создание угла наклона пары проводов пучка
На существующих линиях отношение a/D обычно находится в пределах
от 10 до 20. Опыт эксплуатации ВЛ показывает, что при отношении a/D в пределах 16-18 обеспечивается стабильность пучка из двух горизонтально расположенных проводов, а также для пучка из трех составляющих. Для пучков из
71
четырех составляющих в форме правильного квадрата с двумя сторонами, параллельными горизонту, а также для пучков из пяти и более составляющих отношение а/D должно быть не менее 20 [2]
Возможными способами увеличения отношения а/D являются, например,
замена двухпроводного горизонтального пучка трехпроводным с проводами
меньшего диаметра, использование ромбовидного пучка из четырех составляющих вместо пучка из трех проводов.
Другим конструктивным фактором, влияющим на подверженность проводов колебаниям в подпролетах, является наклон к горизонтали пары проводов, создаваемый с целью ослабления воздействия на подветренный провод
аэродинамического следа наветренного провода. При этом угол наклона к горизонтали не обязательно должен быть велик настолько, чтобы вывести полностью подветренный провод из зоны действия аэродинамического следа наветренного.
Создавая наклон пары проводов пучка с целью уменьшения подверженности его колебаниям, необходимо увязывать направление наклона с ожидаемым преобладающим направлением ветра по отношению к данному пучку.
Наиболее часто нестабильность пары проводов проявляется при наклоне пучка
в диапазоне от 5 до 15°. Направление наклона вверх или вниз по отношению к
горизонтальной плоскости, проходящей через ось наветренного провода, выбирают с учетом конфигурации пучка. Угол наклона считается положительным, если подветренный провод находится выше оси аэродинамического следа
наветренного, и отрицательным, если ниже (см. рисунок П2.4).
Для обеспечения стабильности проводов угол между плоскостью пары
проводов пучка и направлением ветрового потока должен превышать 20°. При
этом учитывают, что положение пары проводов при воздействии ветрового потока изменяется. Например, в пролете с одиночными поддерживающими гирляндами изоляторов по концам наклон пары проводов, горизонтальной в условиях безветрия, под действием ветра может превысить 20°. С другой стороны,
пучок с наклоном в середине пролета 20° к горизонтальной плоскости под действием ветра определенного направления может занять положение, близкое к
горизонтальному.
Учитывают также следующие причины возможных изменений наклона
пучка проводов по сравнению с проектным: неодинаковые тяжения в различных составляющих пучка, разные коэффициенты вытяжки (ползучести) проводов пучка, различные удлинения проводов под действием неодинаковых гололедных нагрузок и т.д. Долгосрочные изменения наклона пучка по сравнению с
проектным могут достигать после нескольких лет эксплуатации ВЛ значения
порядка 8°.
Одним из способов ограничения колебаний проводов в подпролетах может служить закручивание пучка проводов по спирали путем поворота пучка на
угол порядка 15° на каждой из опор в противоположных направлениях на соседних опорах (с помощью использования удлиненных подвесных скоб на коромыслах поддерживающих устройств). При этом положение подветренного
провода в аэродинамическом следе наветренного значительно изменяется
72
вдоль фазы, что оказывает на пучок проводов стабилизирующее воздействие
[6].
Уменьшение длин подпролетов является эффективным средством ограничения колебаний в подпролетах. Частоты собственных колебаний проводов в
подпролете обратно пропорциональны его длине. Увеличение собственных частот колебаний проводов в подпролете приводит к возрастанию количества
энергии, рассеиваемой по причине аэродинамического демпфирования. Скорость ветра, требуемая для возникновения и поддержания колебаний проводов
на участках между дистанционными распорками, называемая критической скоростью, возрастает при увеличении количества распорок в пролете ВЛ. Критическая скорость ветра для ВЛ с более короткими подпролетами по сравнению
со скоростью для ВЛ с более длинными под пролетами в 1,3-1,4 раза больше
при прочих равных условиях.
Увеличение тяжений в проводах также несколько увеличивает критическую скорость ветра из-за возрастания собственных частот колебаний проводов
в пролете.
3. Места и характер повреждений проводов, вызываемых колебаниями в подпролетах
Опасность колебаний проводов в подпролетах состоит в том, что при периодических перегибах провода в нем возникают циклические механические
напряжения; складываясь со статическим напряжением натянутого в пролете
провода и напряжением от изгиба и сжатий в местах креплений, они с течением времени могут приводить к явлению усталости металла и разрушению провода при напряжениях, значительно меньших предела его прочности при разрыве.
Отмечаются также повреждения проволок наружного повива проводов в
середине подпролета по причине соударений при колебаниях в подпролетах.
Колебания проводов в подпролетах часто являются причиной разрушения деталей арматуры ВЛ [7].
Опасность повреждения проводов в местах крепления их в элементах арматуры определяется не столько абсолютным значением амплитуды колебаний
в пучностях полуволны, сколько степенью перегиба провода в местах крепления. Степень перегиба провода определяет дополнительные динамические
напряжения в местах креплений, которые могут приводить к появлению и развитию повреждений провода.
Степень перегиба провода в местах крепления определяется углом отклонения провода при колебаниях от нейтрального положения (рисунок П2.1,
П2.5). Угол отклонения провода (или угол колебаний) в угловых минутах может быть вычислен по формуле, аналогичной (3.9)
73
  10,8
A
A
 21,6 ,
/2

(П2.2)
где: A – амплитуда колебаний в пучности, мм;
 – длина волны колебаний, м.
Опасными считаются субколебания, создающие угловые отклонения
провода у мест его подвеса либо у мест выхода из зажимов распорок более 1020. При колебаниях в подпролетах меньшей интенсивности не возникает опасности усталостных повреждений проводов в местах креплений, а также опасности соударений проводов в средней части подпролета.
Распорки для пучка проводов расщепленной фазы (расщеп ленных тросов), фиксирующие заданное расстояние между проводами, обеспечивают длительную надежную работу ВЛ, не создавая опасности повреждения как самих
распорок, так и проводов в местах установки распорок.
При субколебаниях на распорки воздействуют циклически изменяющиеся нагрузки, значения и характер которых зависят от формы и амплитуды колебаний проводов в подпролетах. В том случае, когда колебания в смежных подпролетах близки по фазе (рисунок П2.5, а), на распорку воздействует поперечная динамическая нагрузка, амплитудное значение которой определяется по
формуле:
F  2
A
T,
l
(П2.3)
где: F – поперечная (продольной оси провода) динамическая нагрузка на распорку, Н;
А – амплитуда колебаний в пучности полуволны, м;
l – длина подпролета, м;
Т – тяжение провода, Н.
При колебаниях в смежных подпролетах, противоположных по фазе (рисунок П2.5, б), на распорку воздействует изгибающий (либо скручивающий – в
зависимости от конструкции распорки) момент [8].
M  2
где
A
TEI max ,
l
(П2.4)
EImax – изгибная жесткость провода.
При недостаточной механической прочности сосредоточенных дистанционных распорок могут наблюдаться усталостные изломы элементов корпуса
распорок и разрушения проводов поврежденным лучом.
74
а)
б)
а – близкое по фазе в смежных подпролетах; б – противоположное по фазе в
смежных подпролетах; 1 – зажим распорки; 2 – провод; А – амплитуда колебаний в пучности полуволны;  – угол отклонения провода от нейтрального положения в пучности полуволны; /2 – длина полуволны колебаний.
Рисунок П2.5 – Формы субколебаний провода
Распорки, применяемые на ВЛ, должны выдерживать действие 107 циклов нагрузок, определяемых формулами (П2.3), (П2.4). Снижение моментных
составляющих нагрузок, действующих как на провод, так и на распорку, достигается креплением плашечных зажимов распорок к корпусу (раме или тяге) с
помощью шарниров, работающих в одной либо в двух плоскостях (в последнем
случае оси шарниров пересекаются).
__________________________________________________________________
_
75
Список использованной литературы
1. REPORT on aerolian vibration. Electra, № 124, May 1989.
2. TRANSMISSION Line Reference Book. Wind-induced conductor motion.
EPRI, USA.
3. Д.С. САВВАИТОВ. Защита от вибрации проводов малых сечений с
поддерживающими зажимами. – Электрические станции, 1972, № 8.
4. ENDURANCE capability of conductors. CIGRE final report. WG 22-04,
1988.
5. Олнат, Прайс, Танстол. Ограничение колебаний в подпролетах многопроводных пучков проводов воздушных линий. ШГРЭ, 1980. Сборник. «Воздушные линии электропередачи» – М.: Энергоиздат, 1982.
6. Маддок, Алнут, Фергюсон, Левич, Свифт, Танстол. Исследование
старения ВЛ. СИГРЭ, 1986. Сборник «Воздушные линии электропередачи» М.: Энергоатомиздат, 1988.
7. A Qualitative Guide for Bundled Conductor Spacer Systems. CIGRE.
1980.
8. А.И. Полевой. Расчет усилий, действующих на лучевые распорки воздушных линий электропередачи с расщепленными фазами. - Электрические
станции, 1987, № 2.
9. A. Albrecht, M. Migdalovici. Aspects of research aeolian vibrations of
high-voltage overhead electric lines. SISOM, 2002.
10. Л.В. Яковлев. Вибрация на воздушных линиях электропередачи и методы защиты проводов и грозозащитных тросов. – М: НТФ ”Энергопрогрес”,
”Энергетик”, 2000.
11. Evaluation of yield measurements // Electra. 1995. № 163. TF.22.11.2.
12. Mogelling 0/8 alolia vibration of single conductors assessment of the technology//Electra. 1998. № 181. TF.22.11.1.
13. Ronchan I. C. Estimation of conductor vibration amplitudes course by aloltan vibration //J. Wind Endikareind. Industr. Aerodyn. 1983. V. 14. pp. 279-288.
14. А.Е. Горажников, А.А. Виноградов, В.М. Плотников, В.А.Квасинин
Автономный регистратор вибрационных колебаний проводов и кабелей
//Электрические станции.№ 1. 1998.
76
СОДЕРЖАНИЕ
1
2
3
4
5
6
7
Область применения
Нормативные документы
Вибрация проводов
3.1 Причины возникновения, характеристики вибрации
3.2 Выражения, характеризующие параметры вибрации
3.3 Характер и место повреждений, вызываемых вибрацией
Руководство по защите от вибрации ВЛ с одиночными проводами
4.1 Определение линий и участков линий, не требующих защиты проводов и тросов от вибрации
4.2 Способы защиты одиночных проводов и грозозащитных
тросов ВЛ от вибрации
4.2.1 Методы пассивной зашиты от вибрации
4.2.2 Методы активной защиты от вибрации
4.2.2.1 Гасители вибрации петлевого типа
4.2.2.2 Спиральные гасители вибрации
4.2.2.3 Гасители вибрации Стокбриджа
4.2.2.4 Многочастотные гасители вибрации типа ГВП, ГВУ,
ГВ
4.2.2.5 Места установки гасителей вибрации
Защита от вибрации больших воздушных переходов ВЛ с одиночными проводами или тросами
5.1 Особенности вибрации проводов и тросов в больших воздушных переходах
5.2 Выбор схемы защиты, типов гасителей вибрации и места
их установки
Защита от вибрации проводов расщепленной фазы
6.1 Особенности вибрации пучка проводов расщепленной фазы
6.2 Защита от вибрации пучка из двух проводов
6.3 Защита от вибрации пучков из трех и более проводов
6.4 Защита от вибрации пучка проводов в больших переходных пролетах
Руководство по защите ВЛ от колебаний, вызываемых аэродинамическим следом
7.1 Средства защиты проводов от колебаний, создаваемых
аэродинамическим следом, порядок их установки
7.2 Защита от колебаний в подпролетах пучка из двух проводов
7.3 Защита от колебаний в подпролетах пучка из трех проводов
7.4 Защита от колебаний в подпролетах пучка из четырех и более проводов
1
1
2
3
6
12
13
13
15
15
17
17
20
20
25
27
30
30
31
37
37
37
37
38
38
38
39
40
40
77
Приложение А Измерение вибрация проводов и тросов, защита
от вибрации
41
Приложение Б Типовые методы защиты проводов от колебаний в
подпролетах
66
Список использованной литературы
75