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
Категория местности по табл. П1.1 | Длина пролетов, м | Интенсивность турбулентности (It), % | Максимальные углы вибрации a, угл. мин. | Относительная продолжительность вибрации (t) при (a>5¢), % |
1 |
| 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 |
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 изгиба. Оценка вибрации по максимальной амплитуде Ymax или по углу вибрации b 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
, (П1.2.1)
где: 
– 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
, (П1.3)
где: 
, Н/мм3; 
, 1/мм2;
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;
, (П1.4)
где: 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 гипотеза 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
, (П1.5)
где: 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;
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
, (П1.6)
где: a – 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 si находится по отношению 
– 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
. (П1.7)
Срок службы провода до появления усталостных повреждений определяется выражением:
. (П1.8)
Остаточный срок службы составит:
, (П1.9)
где 
– 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 из-за 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.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 |
