Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 - 1150 кВ (стр. 4 )

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 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 не рекомендуется 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 материала 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.

3.2.2. 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 сколько-нибудь значительной величины.

Для защиты линий от вибрации применяются динамические гасители вибрации разного типа:

3.2.2.1. Гасители вибрации петлевого типа

Гаситель вибрации петлевого типа (рисунок 3.1) 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.

Таблица 3.4 – Основные размеры петлевых гасителей

Марка провода	Размеры петлевого гасителя, м
а	b
М25, М35	0,75	0,12
АН35, АН50, А35, А50, АС25, АС35, АЖ25, АЖ35, С25, С35	1,0	0,15
А70, АН70, АС50, АЖ50	1,15	0,15
А95, АН95, АЖ70	1,35	0,20

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 проводов и тросов сечением 25 - 35 мм2 рекомендуется применение гасителей вибрации петлевого типа. Основные размеры петлевых гасителей для указанных проводов приведены в таблице 3.4.

Конструкция и расположение петлевого гасителя у поддерживающего зажима показана на рисунке 3.1. 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).

Рисунок 3.1 – Петлевой гаситель вибрации

Геометрические размеры петлевых гасителей для проводов, не вошедших в таблицу 3.4, определяются по формулам [3]:

       ,                                (3.1)

       ,                                        (3.2)

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 рекомендуется  применять гасители вибрации петлевого типа из трех петель, конструкция и размеры которых показаны на рисунке 3.2.

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 (3.1), (3.2). Трехпетлевой гаситель по эффективности гашения вибрации не уступает гасителям Стокбриджа.

Рисунок 3.2 – Трехпетлевой гаситель вибрации

а)

б)

а – установка гасителей с обеих сторон пролета;

б – установка гасителей с одной стороны пролета.

Рисунок 3.3 – 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.

3.2.2.2. 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 3. 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 3.5. По эффективности гашения вибрации спиральные гасители работают лучше по сравнению с однопетлевыми гасителями и немного уступают трехпетлевым гасителям вибрации.