Вибрация, пляска | Проектирование механической части ВЛ

Проектирование механической части ВЛ – Вибрация, пляска

Содержание материала

Проектирование механической части ВЛ
Вибрация, пляска
Нагрузки на провода и тросы
Построение кривой провисания и определение стрел провисания
Определение длины провода в пролёте
Расчет сталеалюминиевого провода на прочность
Критический пролёт
Критическая температура
Габаритный пролёт
Типы изоляторов
Эксплуатационные характеристики изоляторов, выбор при проектировании
Типы линейной арматуры
Расстановка опор по профилю трассы
Продольный профиль трассы
Особые случаи расстановки опор по профилю трассы
Установка переходных опор
Расположение проводов на опорах воздушных линий
Расчет грозозащитного троса
Выбор и расчет железобетонных опор
Выбор и расчет металлических опор
Метод расчета металлических опор
Фундаменты опор
Основные конструкции фундаментов опор
Специальные способы закрепления опор
Расчет фундаментов под опоры
Расчет анкерных плит для крепления оттяжек
Расчет железобетонных грибовидных фундаментов-подножников
Расчет фундаментов из свай
Расчет закрепления свободностоящих одностоечных одноствольных опор
Строительно-монтажные работы при сооружении ВЛ
Особенности монтажа воздушных линий на тяжелых трассах
Строительно-монтажные работы при сооружении КТП
Монтаж силовых трансформаторов
Монтаж сборных шин, коммутационных аппаратов ТП
Монтаж комплектных распределительных устройств
Расчет тяжения провода при обрыве в одном из пролётов
Зависимость тяжения провода от горизонтального перемещения одной его точки подвеса

Возникновение вибрации и пляски проводов

Все вышерассмотренные нагрузки от гололеда и ветра принято называть статическими, но при некоторых условиях, ветер может вызывать колебательные движения проводов и тросов, создающие динамические усилия. К таким процессам относят вибрацию и пляску проводов [3, 6, 11].

Вибрация проводов

Вибрацией провода называют периодические колебания провода в вертикальной плоскости с большой частотой и малой амплитудой. Такие колебания обычно наблюдаются при относительно слабом ветре – от 0,5-0,8 до 3 -8 м/с и отсутствии на проводах гололедно-изморозевых отложений. Направление ветра при вибрации по отношению к оси линии может быть различным. По данным наблюдений, устойчивая вибрация бывает при направлениях ветра под углом 45 – 90° к оси линии. Опыт эксплуатации показывает, что вибрации наиболее подвержены провода, расположенные высоко над землей и в открытой ровной местности, когда равномерное движение воздушного потока не нарушается рельефом или наземными препятствиями. Кроме того, вероятность возникновения вибрации увеличивается с увеличением длины пролёта (для пролётов более 120 м). Особенно опасна вибрация проводов при переходах через реки и водные пространства с пролётами более 500 м. Опасность вибрации заключается в обрывах отдельных проволок на участках их выходов из зажимов, однако разрушение наступает лишь в том случае, когда результирующие механические напряжения в проводе (статические и динамические) оказываются больше предела усталости металла. Вибрацию можно сгладить двумя путями: без специальных мер защиты и с применением специальных средств.

Для исключения опасности вибрации без специальных мер защиты необходимо соблюсти условия, при которых величина напряжения в проводе при вибрации не превзойдет предела усталости материала в проводе при длительной работе линии электропередачи при среднеэксплуатационных условиях.
Для защиты проводов от повреждений, вызываемых вибрацией, существуют различные средства, которые применяют наряду с ограничением напряжения. Основные способы борьбы следующие:
Усиление провода в местах подвески в поддерживающих зажимах путем обмотки армирующими прутками. Обмотанный такими прутками провод получает конусообразную форму и его сопротивление изгибу увеличивается по мере приближения к зажиму.
Установка на проводах гасителей вибрации (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Виброгасители
Виброгаситель обладает свойством противодействовать колебаниям, вызываемым вибрацией и уменьшать амплитуду колебаний до безопасных пределов, поэтому данный способ защиты является наиболее эффективным. Виброгасители устанавливают на проводах с двух концов пролёта. В пролётах больших переходов в случае подвески провода с применением роликовых зажимов устанавливают виброгасители особой конструкции (гасители сбрасывающегося типа), которые в случае
обрыва провода сбрасываются и дают возможность проводу свободно проскользнуть по роликам.
Установка гасителей петлевого типа – демпфирующих петель, которые подвешиваются под зажимом в виде петли длиной 1,0 – 1,35 м и изготавливаются из провода того же сечения.

Пляска проводов

Пляска проводов является вторым опасным для воздушных линий электропередачи явлением, связанным с колебательным процессом. Пляска проводов возникает при сочетании порывистого ветра со скоростью 5 – 20 м/с под углом 30 – 70° к оси линии. В отличие от вибрации пляска проводов характеризуется малой частотой, но большой амплитудой колебаний.
Пляска проводов приводит к схлестыванию проводов, вызывает значительные динамические усилия в линейной арматуре и в траверсах опор, иногда наблюдается повреждение линейной арматуры, изоляторов, перекос или сброс распорок, а также заброс подвесных гирлянд на траверсы. Последствия пляски проводов могут вывести воздушную линию из работы на длительное время.
Меры борьбы с пляской могут быть направлены на ее ослабление или предотвращение – активные меры, а также на уменьшение вероятности схестывания проводов или касания проводами частей опор – пассивные меры.
К активным мерам относятся устройства, способствующие успокоению колебаний (установка демпферов) и плавка гололеда электрическим током.
К пассивным мерам относится конструктивное выполнение опор с большим разносом проводов по вертикали, с увеличенным горизонтальным смещением проводов разных ярусов.

Вибрация и пляска проводов на воздушных линиях электропередачи

Причины возникновения и возможности ограничения «пляски» проводов

2.1.1. Пляской
проводов с односторонними либо с асимметричными отложениями различной плотности
(гололед, мокрый снег, смесь, изморозь) называются вызываемые ветром устойчивые
периодические низкочастотные колебания натянутого в пролете ВЛ провода,
образующие стоячие волны с числом полуволн от одной до двадцати.

2.1.2. Наиболее опасными и наиболее часто
встречающимися являются случаи пляски с 1, 2 и 3 полуволнами колебаний. Размах
пляски 2А (удвоенная амплитуда колебаний или перемещение провода от крайней
нижней точки движения до крайней верхней, называемое амплитудой
«пик-пик») наибольших значений достигает при колебаниях с одной
полуволной в пролете.

В пролетах небольшой длины (до 150 м) размах однополуволновых
колебаний в пучности может превышать по значению стрелу провеса провода и
достигать 4 — 6 м (рис. 1, а). В пролетах
большой длины размах однополуволновой пляски может достигать стрелы провеса, но
обычно не превышает 6-10 м (рис. 1, б).

Пляска с двумя полуволнами (рис. 2, а) чаще
всего происходит с амплитудами «пик-пик» 1,5 — 3 м, однако есть
данные о колебаниях с размахом до 4 — 6 м. Размах пляски с тремя полуволнами
(рис. 2, б) по имеющимся данным не
превосходит 4 м. Реже встречаются случаи менее опасной многополуволновой пляски
с четырьмя и более полуволнами в пролетах ВЛ.

а — малой длины; б —
большой длины

а — две полуволны; б —
три полуволны

2.1.3. Характерный диапазон
частот колебания проводов при пляске 0,2 — 1 Гц. Частота колебаний при пляске с
определенным числом полуволн зависит от тяжения провода, погонной массы провода
с гребешком осадка, длины пролета, конструкции пролета (анкерный, промежуточный
и т.д.) и скорости ветра.

2.1.4. Пляска
является результатом воздействия на провод периодически изменяющейся подъемной
силы, возникающей при его обтекании равномерным и поперечно направленным
воздушным потоком скоростью от 6 до 25 м/с. Значения и направления подъемной
силы и аэродинамического крутящего момента зависят от угла атаки воздушного
потока по отношению к профилю гололеда [1,
2].

Рис.
3. Угол атаки неподвижно закрепленного провода с гололедом, имеющим толщину стенки h

Рис.
4. Изменение углов атаки провода с гололедом, движущегося со скоростью V
в поперечном воздушном потоке

2.1.5.
Отложения на проводах в виде мокрого снега появляются при температурах воздуха
от 2 до -2 °С. Гололед образуется при выпадении переохлажденного дождя или при
переохлажденном тумане при температурах от 0 до -5 °С. Изморозь образуется на
проводах при температурах воздуха от -3 до -15 °С. Известны также случаи пляски
проводов в северных районах при температурах ниже -30 °С, причиной которых,
очевидно, является образование сублимационной изморози.

Пляска может возникать при отложении тонкого слоя
гололеда, малозаметного с земли. Наиболее характерными для отечественных
энергосистем являются случаи пляски с отложениями гололеда толщиной от 3 до 20
мм.

Как правило,
образование отложений на проводах сочетается с действием ветра. Однако в
процессе формирования отложений или после его завершения скорость и направление
ветра могут меняться, вызывая усиление, ослабление или прекращение пляски.

2.1.6.
Благоприятными для развития интенсивной пляски являются ровная открытая
местность и вершины холмов. Пляске подвержены также линии, проходящие по
гребням невысоких горных хребтов, и участки линий, пересекающие горные долины.
Закрытые для действия ветра участки трасс ВЛ (высокая застройка, лес, сильно
изрезанный рельеф местности) являются препятствиями для пляски.

2.1.7. Пляске
подвержены провода практически любой конструкции и любого диаметра. Исключение
составляют лишь провода марки Т-2, выпускаемые фирмой Кайзер Алюминиум (США),
представляющие собой два провода одинакового диаметра, скрученные с
определенным шагом [3].

Провода
расщепленных фаз в большей мере подвержены пляске, чем одиночные, поскольку
наличие внутрифазовых дистанционных распорок способствует увеличению
эксцентричности гололедного отложения. Кроме того, провода, расщепленные на три
составляющие и более, имеют близкие значения частот одинаковых форм
вертикальных и крутильных колебаний, что увеличивает вероятность интенсивной
пляски.

2.2.1.
Имеющиеся данные [4] показывают, что до
90 % случаев пляски приводят к нарушению режима работы ВЛ или к повреждению их
элементов, причем только в 30 % случаев нарушения ограничиваются
кратковременными отключениями ВЛ и не сопровождаются перебоями в работе линий
продолжительностью от нескольких часов до нескольких суток. В некоторых случаях
ремонтно-восстановительные работы требуют значительных затрат и длительного
отключения линии.

2.2.2. Сближение проводов разных фаз на линиях с
вертикальным или треугольным расположением проводов является причиной
междуфазовых замыканий при пляске. Реже происходят замыкания на землю, причиной
которых является нарушение изолирующего воздушного промежутка между проводом и
грозозащитным тросом, либо между проводом и заземленными конструкциями опор,
перекрытия на близкорастущие деревья.

2.2.3. В
процессе интенсивной пляски провода линейная арматура, изолирующая подвеска и
элементы опор испытывают действия значительных циклических нагрузок.
Амплитудные значения переменной составляющей тяжения одиночного провода либо
каждого из проводов расщепленной фазы достигают 1 — 4 т [5]. На изолирующую подвеску и траверсы опор ВЛ с
расщеплением фаз на N
составляющих передаются соответственно динамические нагрузки, достигающие (1
÷ 4) N
тонн.

5.1.1. Защите
подлежат ВЛ традиционного типа с одиночными проводами, расположенные в 3, 4-м
или особом районах пляски (см. табл. 6). Во
2-м районе пляски защитные мероприятия выполняются в том случае, если требуется
повышенная надежность электроснабжения потребителей.

5.1.2. На
линиях электропередачи компактного типа (с уменьшенными междуфазовыми
расстояниями) защиту следует предусматривать, начиная с 1-го района пляски.

5.1.3. На ВЛ с
вертикальным или треугольным расположением фаз при междуфазовых расстояниях
менее 3 м рекомендуется применение междуфазовых изолирующих распорок, основным
назначением которых является предотвращение междуфазовых перекрытий. Для ВЛ
традиционного типа в 3-м районе пляски рекомендуется установка между фазовых
распорок по 2 шт.

на пролет (рис. 8), в 4-м
и особом районах — по 4 распорки на пролет (рис. 9).
На ВЛ компактного типа с треугольным расположением проводов изолирующие
междуфазовые распорки рекомендуется устанавливать по групповой схеме (по 3
распорки в группе) с интервалами между группами распорок 60 — 130 м (рис. 10).

Рис.
8. Система из двух распорок в пролете

Рис.
9. Система из четырех распорок в пролете

Рис.
10. Установка междуфазовых распорок по групповой схеме на ВЛ компактного типа

5.1.4. Для
ограничения амплитуд пляски с числом полуволн от 1 до 4, предотвращения повреждений
изолирующей подвески и элементов опор рекомендуется применение механических
гасителей типа эксцентричных грузов фирмой ОРГРЭС и ВНИИЭ разработаны две
конструкции гасителей этого типа.

При применении гасителей фирмы ОРГРЭС [8] предусматривается установка массивных грузов (рис. 11, а) по два груза на каждом проводе в
каждом защищаемом от пляски пролете (рис. 11,
б).

а — конструкция гасителя; б
— пример расстановки гасителя на проводе (тросе) в пролете ВЛ (условно показан один провод)

При применении гасителей ВНИИЭ предусматривается
установка легких эксцентричных грузов (рис. 12)
массой от 1 до 3 кг, а также грузов-ограничителей закручивания провода.
Последние устанавливаются под проводом в вертикальной плоскости и обеспечивают
устойчивое горизонтальное положение эксцентричных грузов-гасителей пляски,
предотвращая их опрокидывание при любых эксплуатационных воздействиях [9].

а — вдоль линии; б — вид сверху; 1 —
груз; 2 — плашечный зажим; 3 — провод; 4 — армирующие прутки

По вопросам выбора параметров и
схем установки в пролетах ВЛ каждого из указанных гасителей обращаться
соответственно в ОРГРЭС и ВНИИЭ.

5.2.1. Защите
подлежат линии электропередачи, расположенные в 3, 4-м и особом районах пляски,
а также не имеющие резервирования радиальные линии во 2-м районе пляски.

5.2.2. Для
защиты от пляски рекомендуется применение механических гасителей типа
эксцентричных грузов (см. рис. 12),
устанавливаемых в середине каждого подпролета между внутрифазовыми
дистанционными распорками [10]
поочередно справа и слева от вертикальной плоскости, проходящей через
продольную ось провода (рис. 13), (рис. 14).

Рис.
13. Расположение эксцентричных грузов на проводах пучка из двух горизонтально расположенных составляющих (вид сверху)

Рис. 14. Расположение
эксцентричных грузов на проводах пучка из двух вертикально расположенных составляющих (вид спереди)

5.3.1. Защите подлежат ВЛ с
многократно расщепленными проводами, расположенные в 3, 4-м и особом районах
пляски.

5.3.2. Для защиты от пляски рекомендуется применение
гасителей маятникового типа [11]. Разработаны
модификации гасителей для ВЛ 400 и 500 кВ с шагом расщепления между проводами
пучка 400 и 600 мм (рис. 15). В
зависимости от диаметра проводов и длины пролетов рекомендуется устанавливать
от четырех до шести гасителей на пролет с массами маятников от 20 до 30 кг.

В
пролетах ВЛ 750 кВ с расщеплением фаз на пять составляющих рекомендуется
устанавливать 4 — 6 маятниковых гасителей с массами маятников от 30 до 50 кг
(рис. 16). По вопросам выбора параметров
и схем установки гасителей пляски маятникового типа в пролетах ВЛ 400, 500 и
750 кВ обращаться во ВНИИЭ.

3.1. Регистрация и накопление данных о
случаях пляски проводов ВЛ

3.1.1. Данные
непосредственных наблюдений пляски проводов ВЛ необходимы для совершенствования
методов проектирования ВЛ по условию предотвращения механических повреждений и
перекрытий между проводами по причине пляски, при разработке устройств защиты
линий от пляски, для определения района пляски.

3.1.2. Для обеспечения квалифицированных наблюдений
при пляске проводов на ВЛ предприятиям электросетей необходимо выделить из
числа инженерно-технического персонала ПЭС сотрудников, не входящих в состав
ремонтно-восстановительных бригад. Эти сотрудники должны владеть настоящей
методикой наблюдения пляски проводов.

После получения сообщений о возникновении
пляски проводов или об отключениях линии при характерных для пляски
метеоусловиях (ветер скоростью 6 — 20 м/с, отложения на проводах, туман или
моросящий дождь при температуре воздуха ниже 0 °С) должен быть организован
выезд выделенных для наблюдения сотрудников на участки ВЛ, где замечена или
предполагается пляска проводов.

3.1.3. При
наблюдениях необходимо фиксировать характер и параметры пляски, географические
и метеорологические условия, вызываемые пляской нарушения в работе ВЛ и
повреждения ее элементов. Все данные, полученные во время наблюдений, заносятся
в ведомость учета пляски проводов (табл. 1).
Образец заполнения ведомости дан в табл. 2.
Графы 1 — 7, 9, 10 ведомости заполняются в предприятии электросетей. Остальные
графы — при непосредственном наблюдении пляски.

Рис.6.
Зависимость отношения максимальной ожидаемой амплитуды пляски к
длине пролета от обобщенных параметров пролета

3.2.1. Оценка максимальной
ожидаемой амплитуды пляски проводов для ВЛ с данными конструктивными
параметрами при отсутствии специальных устройств защиты от пляски дает
возможность определить междуфазовые расстояния на промежуточных опорах по
условию предотвращения перекрытий между проводами по причине пляски проводов.

3.2.2. Данный
способ оценки максимальных ожидаемых амплитуд пляски основан на методе, впервые
разработанном в «Alcoa Conductor Products Company». Автор метода —
С.В.Rawlins [6, 7]. Настоящая методика, базируясь на указанном методе,
использует результаты анализа собранных ВНИИЭ данных наблюдений 110 случаев
пляски проводов ВЛ в энергосистемах страны.

Методика распространяется на
промежуточные пролеты ВЛ 110 и 220 кВ с одиночными проводами, поскольку о
случаях пляски проводов этих ВЛ накоплено наибольшее количество достоверной
информации. По мере накопления данных о случаях пляски ВЛ других классов
напряжений с расщепленными проводами область применения настоящей методики
будет расширена.

Μ΄
— параметр, характеризующий склонность пролетов различных видов к
многополуволновой пляске.

Значение параметра Μ΄ для конкретного промежуточного
пролета ВЛ вычисляется по формуле

где
f — стрела провеса провода, м;

lг — длина
поддерживающей гирлянды изоляторов, м;

Другим
параметром пролета, влияющим на значение ожидаемой амплитуды пляски, является
параметр T/W, где T —
тяжение провода, кгс; W — масса единицы длины провода, кгс/м. Поскольку тяжение
провода в пролете влияет на частоту колеблющегося провода, параметр T/W определяет
частоту собственных колебаний пролета, т.е. одну из возможных форм пляски.

3.2.4. По
данным конкретного пролета (f,
lг, l, T, W) вычисляются значения параметров Μ΄
и T/W. Затем используются
представленные на рис. 6 кривые, с помощью
которых при данных значениях Μ΄ и T/W определяется
значение отношения ожидаемой двойной амплитуды пляски к длине пролета (2A/l). Смысл каждой кривой,
представленной на рис. 6, состоит в том,
что левее каждой из них не ожидается значений отношения 2A/l, превосходящих значения, указанные
на данной кривой.

Рис.
6. Зависимость отношения максимальной ожидаемой амплитуды пляски к длине пролета от обобщенных параметров пролета Μ΄ и T/W

По отношению 2A/l для
данного пролета может быть легко определено значение максимальной ожидаемой
амплитуды пляски пролета (2A).

2.1. Причины возникновения, характеристики пляски

2.1.1. Пляской проводов с
односторонними либо с асимметричными отложениями различной
плотности (гололед, мокрый снег, смесь, изморозь) называются
вызываемые ветром устойчивые периодические низкочастотные колебания
натянутого в пролете ВЛ провода, образующие стоячие волны с числом
полуволн от одной до двадцати.

2.1.2. Наиболее опасными
и наиболее часто встречающимися являются случаи пляски с 1, 2 и 3
полуволнами колебаний. Размах пляски 2А (удвоенная амплитуда
колебаний или перемещение провода от крайней нижней точки движения
до крайней верхней, называемое амплитудой «пик-пик») наибольших
значений достигает при колебаниях с одной полуволной в пролете.

В
пролетах небольшой длины (до 150 м) размах однополуволновых
колебаний в пучности может превышать по значению стрелу провеса
провода и достигать 4-6 м (рис.1, а). В пролетах большой длины
размах однополуволновой пляски может достигать стрелы провеса, но
обычно не превышает 6-10 м (рис.1, б). Пляска с двумя полуволнами
(рис.

2, а) чаще всего происходит с амплитудами «пик-пик» 1,5-3 м,
однако есть данные о колебаниях с размахом до 4-6 м. Размах пляски
с тремя полуволнами (рис.2, б) по имеющимся данным не превосходит 4
м. Реже встречаются случаи менее опасной многополуволновой пляски с
четырьмя и более полуволнами в пролетах ВЛ.

3.1. Регистрация и накопление данных о случаях пляски
проводов ВЛ

3.1.1. Данные
непосредственных наблюдений пляски проводов ВЛ необходимы для
совершенствования методов проектирования ВЛ по условию
предотвращения механических повреждений и перекрытий между
проводами по причине пляски, при разработке устройств защиты линий
от пляски, для определения района пляски.

3.1.2. Для обеспечения
квалифицированных наблюдений при пляске проводов на ВЛ предприятиям
электросетей необходимо выделить из числа инженерно-технического
персонала ПЭС сотрудников, не входящих в состав
ремонтно-восстановительных бригад. Эти сотрудники должны владеть
настоящей методикой наблюдения пляски проводов.

После получения
сообщений о возникновении пляски проводов или об отключениях линии
при характерных для пляски метеоусловиях (ветер скоростью 6-20 м/с,
отложения на проводах, туман или моросящий дождь при температуре
воздуха ниже 0 °С) должен быть организован выезд выделенных для
наблюдения сотрудников на участки ВЛ, где замечена или
предполагается пляска проводов.

3.1.3. При наблюдениях
необходимо фиксировать характер и параметры пляски, географические
и метеорологические условия, вызываемые пляской нарушения в работе
ВЛ и повреждения ее элементов. Все данные, полученные во время
наблюдений, заносятся в ведомость учета пляски проводов (табл.1).
Образец заполнения ведомости дан в табл.2. Графы 1-7, 9, 10
ведомости заполняются в предприятии электросетей. Остальные графы —
при непосредственном наблюдении пляски.

1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Настоящее Руководство распространяется на проектируемые и находящиеся в эксплуатации воздушные линии электропередачи напряжением 35 – 750 кВ в части борьбы с пляской проводов активными методами – с использованием гасителей пляски.

1.2 Руководство предназначено для персонала предприятий, осуществляющих эксплуатацию электрических сетей, а также для работников научно-исследовательских и проектных институтов, работающих по совершенствованию действующих, строящихся и модернизируемых линий электропередачи.

1.3 Руководство содержит основные направления и методы борьбы с пляской проводов на ВЛ, а также рекомендуемые к применению на линиях ограничители гололедообразования и колебаний типа ОГК, гасители пляски типа ГПР.

2 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Провода воздушных линий электропередачи в результате воздействия ветра в различной степени подвержены колебаниям. В зависимости от характера колебаний проводов применяются различные способы защиты. К числу наиболее распространенных видов колебаний проводов относятся: вибрация, субколебания, от действия аэродинамического следа и пляска проводов.

Пляска является одной из наиболее опасных разновидностей колебаний проводов ВЛ, вызываемая ветром при наличии на проводе гололеда. Известны случаи, когда пляска происходит и без гололеда, например при косых ветрах, направленных под острым углом к трассе ВЛ, при сильных ливневых дождях, при возникновении короны и т.д. Однако, наиболее опасной и наиболее часто встречающейся является пляска с односторонним гололедом при скорости ветра от 5 до 24 м/с и амплитудой от нескольких метров до значений равных стреле провеса и частотой от 0,2 до 2 Гц. Борьба с пляской или снижением ее интенсивности до безопасных величин является одной из наиболее острых проблем на ВЛ.

К настоящему времени имеются как активные, так и пассивные методы борьбы с пляской. К пассивным методам борьбы с пляской относятся: увеличение расстояний между проводами, исключающее схлестывание проводов, или установка междуфазовых изолирующих распорок, предотвращающих недопустимое сближение проводов и тросов между собой.

Активные методы борьбы с пляской заключаются в использовании различных устройств ограничивающих явление пляски или причины ее возникновения. В настоящем Руководстве рассматриваются активные методы борьбы с пляской проводов с помощью ограничителей гололедообразования и колебаний типа ОКГ и гасителей пляски типа ГПР.

3 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И АКТИВНЫЕ МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ГОЛОЛЕДОМ И ПЛЯСКОЙ ПРОВОДОВ

В мировой практике используются различные устройства и конструктивные решения по борьбе с пляской проводов. Многообразие устройств по защите проводов и грозозащитных тросов усложнило вопросы их применения в эксплуатации, увеличило стоимость, а в некоторых случаях снижало надежность их работы. Анализ всех используемых решений показал, что на основе современных достижений в этой области стало возможным создать универсальные способы и унифицированные устройства, снижающие пляску проводов до безопасной величины.

Полученный в течение последних 10-ти лет в России, Японии, Америке и Западной Европе опыт борьбы с пляской проводов позволил определить перспективные направления в разработке противоплясочной системы и уточнить технические характеристики гасителей пляски, а также все смежные вопросы, требующие внимания при их практическом применении.

Сравнительно медленное освоение новых направлений и методов по борьбе с гололедом, пляской и вибрацией объясняются следующими причинами:

– исследователи искали решения гашения пляски в полном ее подавлении, гололеда – в предотвращении его появления или полной ликвидации, а не в ограничении до безопасных значений, которые обеспечивали бы с определенной гарантией по надежность высоковольтной линии;

– недостаточно исследовался вопрос на стадии протекания этих явлений, особенно в части снижения их физических показателей (амплитуда, фазовый угол, энергия поглощения);

– не учитывалось, что все устройства работают в динамическом режиме в автоколебательном процессе, а в таких случаях надежная защита обеспечивается из условий баланса поступаемой «внешней» энергии (от ветра) и затрачиваемой «внутренней» энергией обусловленной работой гасителя и самодемпфированием провода.

Теоретические и экспериментальные исследования Фирмы ОРГРЭС показали, что технические решения по борьбе с пляской и отложениями гололеда могут быть найдены при применении комплексных устройств – ограничителей, позволяющих одновременно гасить вибрацию и пляску проводов и ограничивать величину гололедообразования до размеров, не превышающие расчетных значений. Испытания в лабораторных условиях и эксплуатация этих устройств на действующих линиях подтвердили это положение.

Принцип работы ограничителей заключается в следующем:

– защита от сверхрасчетного гололеда – за счет увеличения жесткости провода на кручение при установке грузов на рычаге (к ним относятся маятниковые гасители), при которых хотя и образуется односторонний гололед, но он меньше по массе цилиндрического гололеда;

– защита от пляски проводов – за счет неравномерной установки гасителей в пролете, в результате чего гололед откладывается в подпролетах разной формы и с разными аэродинамическими характеристиками, а также за счет использования грузов, как гасителей пляски маятникового типа;

– защита от вибрации – за счет использования в техническом решении ограничителей конструктивных элементов гасителя вибрации (грузов, гибких элементов).

4 ПРИМЕНЕНИЕ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ И КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ

В последнее время разработаны следующие конструкции для защиты ВЛ от колебаний проводов и сверхрасчетного гололеда:

4.1 Ограничители типа ОГК (рисунок 1) – для защиты одиночных проводов от всех видов колебаний и гололеда.

1 – захват зажима; 2 – плашка зажима; 3 – крепежный болт; 4 – провод: 5 – груз; 6 – упругий элемент, 7 – зажим ограничителя

Рисунок 1 – Ограничитель гололедообразования

В обозначении ограничителя гололедообразования и колебаний типа ОГК применяется следующая кодификация:

1 – вес груза ограничителя; 2 – диаметр тросика; 3 – марка зажима.

Марка ограничителей, количество их в пролете и места их установки выбираются в соответствии с диаметром провода и длины пролета в соответствии с таблицами 1 – 3. Ограничители устанавливаются в пролете на расстояние между собой в пределах 100 м с неравными интервалами 30 – 50 м.

Таблица 1 – Марки и основные параметры ограничителей типа ОГК

Диаметр провода/каната, на которые устанавливается ограничитель, мм

Марка зажима * для провода/каната

Диапазон частот для данного типа провода и каната, Гц

Вибрация и пляска проводов на воздушных линиях электропередачи

Для передачи электрического тока на большие расстояния используются воздушные и кабельные линии высокого напряжения. Протяженность таких линий электропередач может достигать нескольких километров, на которых установлены высоковольтные опоры для отделения проводов от земли. В местах крепления обеспечивается достаточно жесткая фиксация, но в пролетах опор провода могут свободно колебаться. При воздействии определенных внешних факторов на воздушных линиях возникает вибрация и пляска проводов, способная как повредить сами устройства, так и нарушить нормальный режим работы энергосистемы.

Определение

Под вибрацией следует понимать перемещения провода в вертикальной плоскости, которые характеризуются сравнительно небольшой амплитудой движения – в пределах нескольких сантиметров, но не более диаметра провода для двойной амплитуды или 0,005 от длины волны вибрации. При этом частота таких перемещений в вертикальной плоскости может достигать от 3 до 150 Гц. Наибольший вред интенсивной вибрации – быстрое изнашивание металла в местах частого перегиба.

Рис. 1: вибрация в пролете
Как видите на рисунке 1, в точке 1 происходит частый излом, который приводит к усталости металла с дальнейшим отпуском, что и обуславливает потерю жесткости проводов, и обрывы отдельных жил.

Под пляской проводов подразумевается вертикальное перемещение с частотой от 0,2 до 2Гц. Амплитуда колебаний во время пляски может достигать от 0,3 до 5м, а при расстоянии между опорами в 200 — 500м амплитуда пляски достигает 10 – 14м. Такому явлению могут подвергаться любые ЛЭП и их элементы (фазные провода, грозозащитные троса и т.д.). Но в низковольтных линиях до 6-10кВ за счет малого расстояния между опорами явление незначительно.

Отличие вибрации от пляски проводов.

Физически и вибрация, и пляска проводов представляют собой перемещение в вертикальной плоскости. Их основное отличие в размере возникающей при колебаниях волны и в ее частоте. Так вибрация характеризуется значительно большей частотой колебания проводов, в сравнении с пляской. Но вибрация имеет несоизмеримо меньшую амплитуду, чем пляска, благодаря чему она не несет такой угрозы для линии.

Универсализация гасителей

Провода, которые используются на российских линиях электропередач, могут повреждаться при возникновении вибраций с частотой колебаний от четырех до ста пятидесяти Гц.

Чтобы не допустить возникновение резонанса во всём этом довольно широком диапазоне, были созданы гасители приблизительно семидесяти разных типов. Такое чрезмерное изобилие делало эксплуатацию линии электропередачи сложной и дорогой.

Для решения этой серьёзной проблемы в последние годы в гасителях начали использовать эксцентричные грузы. В результате каждое такое устройство стало способно работать с девятью различными частотами колебаний. Чтобы полностью закрыть весь опасный диапазон, ныне достаточно использовать всего пять типов многочастотных гасителей.

Причины возникновения

Все причины возникновения и пляски, и вибрации можно разделить на:

воздействие воздушного потока – наиболее частая и опасная причина, поскольку имеет продолжительное воздействие и приводит к нарастанию амплитуды и частоты;
коммутационные процессы – при подаче напряжения в сеть или при подключении нагрузки переходные процессы обуславливают скачек электромагнитного поля, приводящего провода в движение;
механическая нагрузка – обуславливается всевозможными ударами или движением предметов, к примеру, токоприемником электроподвижного состава по контактной сети.

Следует отметить, что движение линий во время переходного процесса носит разовый характер, и дальнейшие собственные колебания постепенно угасают. То же происходит и с механической нагрузкой, в отличии от воздуха, который не только может дуть в течении продолжительного времени, но и менять свой угол и интенсивность. Поэтому наиболее значимой причиной для всех типов линий является воздушный поток.

Возникновение вибрации и пляски от воздушного потока

Воздействие ветра происходит при любом направлении потока, как в горизонтальной плоскости, так и под каким-то углом. Основной причиной колебаний является неравномерная скорость, с которой воздух огибает провод, из-за чего в верхней и нижней точке возникает разность давления.

Рис. 2: воздействие воздуха на провод

Посмотрите на рисунок 2, здесь приведен пример, когда воздух огибает окружность из точки А в точку Б. Воздушный поток в этом месте закручивается, и возникают завихрения. Это приводит к возникновению сил, давящих не только со стороны ветра, но и в вертикальной плоскости. В нижней точке давление становится меньшим, чем в верхней и при совпадении вихрей с собственными колебаниями возникают горизонтальные перемещения провода.

Следует отметить, что такая ситуация возможна лишь при относительно небольших скоростях воздушных потоков – от 0,5 до 7м/с, так как при увеличении скорости потоки движутся иначе. Но прекращение ветра, увы, не означает окончание вибрации, так как из-за большой протяженности линий в них возникают собственные колебания, которые уже не требуют поддержания, а продолжаются за счет резонансных явлений. И, если вибрация носит незаметный характер, то при пляске, волны станут куда более значительными и опасными.

3.1. Регистрация и накопление данных о случаях пляски проводов ВЛ

3.1.1. Данные непосредственных наблюдений пляски проводов ВЛ необходимы для совершенствования методов проектирования ВЛ по условию предотвращения механических повреждений и перекрытий между проводами по причине пляски, при разработке устройств защиты линий от пляски, для определения района пляски.

3.1.2. Для обеспечения квалифицированных наблюдений при пляске проводов на ВЛ предприятиям электросетей необходимо выделить из числа инженерно-технического персонала ПЭС сотрудников, не входящих в состав ремонтно-восстановительных бригад. Эти сотрудники должны владеть настоящей методикой наблюдения пляски проводов.

После получения сообщений о возникновении пляски проводов или об отключениях линии при характерных для пляски метеоусловиях (ветер скоростью 6 — 20 м/с, отложения на проводах, туман или моросящий дождь при температуре воздуха ниже 0 °С) должен быть организован выезд выделенных для наблюдения сотрудников на участки ВЛ, где замечена или предполагается пляска проводов.

3.1.3. При наблюдениях необходимо фиксировать характер и параметры пляски, географические и метеорологические условия, вызываемые пляской нарушения в работе ВЛ и повреждения ее элементов. Все данные, полученные во время наблюдений, заносятся в ведомость учета пляски проводов (табл. 1). Образец заполнения ведомости дан в табл. 2. Графы 1 — 7, 9, 10 ведомости заполняются в предприятии электросетей. Остальные графы — при непосредственном наблюдении пляски.

Физика процесса

Во время пляски в местах подвешивания к опоре линия крепится жестко, поэтому в таких узлах не возникает никаких колебаний. А в местах провеса проводов амплитуда колебаний становиться максимальной.

Рис. 3: функция колебания проводов в пролете

При достижении максимума пляски в пиковой точке провиса возникает, так называемая, стоячая волна. Данное явление характеризуется величиной амплитуды кратной или равной длине пролета. Наиболее опасные перемещения возникают на скоростях в 0,6 – 0,8 м/с, а при нарастании скорости воздушного потока более 5 – 8 м/с динамические нагрузки слишком малы из-за незначительной амплитуды.

Но, помимо амплитуды вибрации вторым по значимости параметром является их частота, которую можно определить по формуле:

f = (0,185×V)/d, где

f – это частота колебаний;
0,185 – постоянная Струхаля;
V – скорость аэродинамического потока;
d – диаметр провода.

Как видите из формулы, чем меньшего сечения торсы применяются в ЛЭП, тем с большей частотой они будут колебаться. На практике, частота колебаний обуславливает и интенсивность пляски, из-за чего диапазон наиболее опасных частот для линии составляет от 0,2 до 2 Гц.

Следует отметить, что ситуация может значительно ухудшаться за счет погодных факторов, которые влияют не только на воздушные потоки, но и на состояние провода. Наиболее значимым из них является гололед, так как он возникает с подветренной стороны и характеризуется искажением формы провода. При этом вибрирующие провода подвергаются воздействию поднимающей силы Vy, приложенной к отложениям гололеда. Она дополнительно усугубляет ситуацию при вибрации и пляске.

Рис. 4: влияние гололеда на колебания

Провод совершает не только горизонтальные колебания, но и вращательные движения, а в узлах и точках фиксации из-за обледенения происходит повреждение металла.

Опасность

Пляска и вибрация имеют схожую природу, но отличаются по интенсивности. Тем не менее, оба явления могут нести такие виды опасности для ЛЭП:

Распушивание — повреждение проводов, при котором медные, алюминиевые или стальные тросы теряют утяжку и механическую прочность;
Перекрытие воздушного промежутка – в случае движения смежных фаз с различной амплитудой, волны могут приближаться достаточно близко друг к другу, из-за чего произойдет пробой и возникновение дуги;
Схлестывание проводов – являются более опасным развитием предыдущей ситуации, когда параллельные линии касаются друг друга и создают электрический контакт с протеканием токов короткого замыкания и оплавлением металла;
Обрыв проводов – может возникать как результат короткого замыкания, так и множественных обрывов отдельных проволок, разрушенных многократными вибрациями или пляской.

Как видите, все потенциальные опасности могут запросто привести к нарушению нормального электроснабжения и материальным затратам на восстановление. Также не забывайте, что любая аварийная ситуация потенциально несет угрозу человеку, как выполняющему работу в электроустановках, так и находящемуся поблизости. Поэтому для предотвращения опасных воздействий разработаны методы борьбы с вибрацией и пляской, направленные на гашение колебаний.

Защита ЛЭП от вибрации

Одним из природных факторов, опасных для линий электропередач, является ветер. В наиболее уязвимом положении находятся провода.

Их может привести в движение даже относительно слабое дуновение. При более интенсивном ветре провода начинают раскачиваться, появляются колебания. Если при этом возникнет резонанс, произойдет обрыв.

Защитить ЛЭП от этой угрозы способны многочастотные гасители вибрации, простые, но эффективные устройства . Выглядят они, как отрезки троса, на концах которых закреплены грузики.

Методы борьбы

Условия, при которых следует применять защитные меры для гашения амплитуды вибрации, оговаривает п.2.5.85 ПУЭ. При этом учитываются такие параметры, как:

Длина пролета;
Материал проводника и его сечение;
Механическое напряжение в расщепленных и одиночных проводах.

Конкретные методы борьбы регламентируются методическими указаниями РД 34.20.182-90. Для гашения вибрации и пляски устанавливаются специальные устройства.

Рис. 5: пример установки гасителей вибрации

По типу и конструктивным особенностям гасители пляски и вибрации подразделяются на три типа:

Петлевые гасители — применяются для проводов напряжением в 6 – 10 кВ и выполняются в виде гибкой распорки. В зависимости от числа петель и конструкции распорок может быть одно- или трехпетлевым. В качестве петлевого зажима используется проволока или крепежные детали.
Спиральные – самые эффективные, но и самые дорогие модели для борьбы с высоко- и низкочастотной вибрацией. Из-за дороговизны их редко применяют, хотя они и дают равномерное распределение нагрузки по всей длине гасителя.
Мостовые – имеют специальные грузы, которым передается вибрация от раскачивающегося провода и ими же поглощается. Отличаются простотой монтажа и дальнейшего обслуживания.

В линиях от 330 до 750 кВ применяется расщепление фазы, при котором все провода соединяются распорками. Несмотря на то, что такое соединение само может выступать в роли гасителя вибрации, на практике этого не достаточно. Поэтому в главе 5 РД 34.20.182-90 приведены способы борьбы с вибрацией и пляской для различных линий и условий, в которых они могут эксплуатироваться.

Вибрация и пляска проводов воздушных ЛЭП — что это такое, методы борьбы

Одним из методов борьбы с пляской проводов являются предложения по изменению конструктивных параметров линий с целью устранения опасных сближений проводов такие как: чередование пролетов различной длины; сокращение длины пролета; повышенная разноска проводов; междуфазные распорки.

Определение

Под вибрацией следует понимать перемещения провода в вертикальной плоскости, которые характеризуются сравнительно небольшой амплитудой движения – в пределах нескольких сантиметров, но не более диаметра провода для двойной амплитуды или 0,005 от длины волны вибрации. При этом частота таких перемещений в вертикальной плоскости может достигать от 3 до 150 Гц. Наибольший вред интенсивной вибрации – быстрое изнашивание металла в местах частого перегиба.

Рис. 1: вибрация в пролете

Как видите на рисунке 1, в точке 1 происходит частый излом, который приводит к усталости металла с дальнейшим отпуском, что и обуславливает потерю жесткости проводов, и обрывы отдельных жил.

Под пляской проводов подразумевается вертикальное перемещение с частотой от 0,2 до 2Гц. Амплитуда колебаний во время пляски может достигать от 0,3 до 5м, а при расстоянии между опорами в 200 — 500м амплитуда пляски достигает 10 – 14м. Такому явлению могут подвергаться любые ЛЭП и их элементы (фазные провода, грозозащитные троса и т.д.). Но в низковольтных линиях до 6-10кВ за счет малого расстояния между опорами явление незначительно.

Отличие вибрации от пляски проводов.

Чередование пролетов различной длины

Известно, что частота колебания при пляске зависит от длины пролета, числа полуволн, тяжения и линейной плотности провода. Для конкретной линии частоту можно изменить сокращением или увеличением длины пролета. При этом в соседних пролетах колебания будут происходить с разной частотой, и в результате взаимного влияния через подвесные гирлянды изоляторов можно ожидать снижения интенсивности колебаний. Эффективность этого мероприятия была проверена на электрифицированной железной дороге. Пролеты нормальной длины чередовались с пролетами, сокращенными на 7-10 %.

Причины возникновения

Все причины возникновения и пляски, и вибрации можно разделить на:

воздействие воздушного потока – наиболее частая и опасная причина, поскольку имеет продолжительное воздействие и приводит к нарастанию амплитуды и частоты;
коммутационные процессы – при подаче напряжения в сеть или при подключении нагрузки переходные процессы обуславливают скачек электромагнитного поля, приводящего провода в движение;
механическая нагрузка – обуславливается всевозможными ударами или движением предметов, к примеру, токоприемником электроподвижного состава по контактной сети.

Читайте также:

Выбор финишной шпаклевки

Возникновение вибрации и пляски от воздушного потока

Рис. 2: воздействие воздуха на провод

Сокращение длины пролета

Сокращение длины пролета приводит к уменьшению амплитуды колебаний и может быть использовано на некоторых участках линии, где часто наблюдается пляска, путем установки дополнительных опор. Для одновременной реализации эффекта от чередования пролетов дополнительные опоры необходимо устанавливать не в серединах пролетов, а с некоторым смещением. Это мероприятие является дорогостоящим и может иметь практическое значение при решении общей задачи по усилению прочности линий для повышения надежности при ветровых и гололедных воздействиях.

Физика процесса

Рис. 3: функция колебания проводов в пролете

f = (0,185×V)/d, где

f – это частота колебаний;
0,185 – постоянная Струхаля;
V – скорость аэродинамического потока;
d – диаметр провода.

Рис. 4: влияние гололеда на колебания

Повышенная разноска проводов

Повышенная разноска проводов предусмотрена ПУЭ как средство устранения опасных сближений проводов. Для ее реализации требуются опоры повышенной прочности с удлиненными траверсами. Для предотвращения схлестывания при пляске рекомендуется, чтобы вертикальное расстояние между фазами равнялось стреле провеса.

Опасность

Распушивание — повреждение проводов, при котором медные, алюминиевые или стальные тросы теряют утяжку и механическую прочность;
Перекрытие воздушного промежутка – в случае движения смежных фаз с различной амплитудой, волны могут приближаться достаточно близко друг к другу, из-за чего произойдет пробой и возникновение дуги;
Схлестывание проводов – являются более опасным развитием предыдущей ситуации, когда параллельные линии касаются друг друга и создают электрический контакт с протеканием токов короткого замыкания и оплавлением металла;
Обрыв проводов – может возникать как результат короткого замыкания, так и множественных обрывов отдельных проволок, разрушенных многократными вибрациями или пляской.

Междуфазные распорки

Междуфазные распорки предполагают установку изолирующих связующих элементов между проводами в пролете (рис. 1а). Наличие таких связей не устраняет пляски, но может приводить к синхронным колебаниям всех проводов как единой колебательной системы. Возможность междуфазных замыканий практически исключается. Это предложение может рассматриваться как одна из реальных мер борьбы с пляской, однако необходимо провести детальные исследования для оценки необходимого количества и мест установки распорок в пролете, а также для установления достаточности прочности существующих конструкций опор для восприятия увеличенных динамических нагрузок.

Представленные способы борьбы с пляской проводов, за исключением установки междуфазных распорок, носят пассивный характер, не направлены непосредственно на подавление колебательного процесса, и их реализация связана с существенным удорожанием линии.

Причины повреждений воздушных линий электропередач

Определение

Под вибрацией следует понимать перемещения провода в вертикальной плоскости, которые характеризуются сравнительно небольшой амплитудой движения – в пределах нескольких сантиметров, но не более диаметра провода для двойной амплитуды или 0,005 от длины волны вибрации. При этом частота таких перемещений в вертикальной плоскости может достигать от 3 до 150 Гц. Наибольший вред интенсивной вибрации – быстрое изнашивание металла в местах частого перегиба.

Под пляской проводов подразумевается вертикальное перемещение с частотой от 0,2 до 2Гц. Амплитуда колебаний во время пляски может достигать от 0,3 до 5м, а при расстоянии между опорами в 200 — 500м амплитуда пляски достигает 10 – 14м. Такому явлению могут подвергаться любые ЛЭП и их элементы (фазные провода, грозозащитные троса и т.д.). Но в низковольтных линиях до 6-10кВ за счет малого расстояния между опорами явление незначительно.

Отличие вибрации от пляски проводов.

МЕРЫ БОРЬБЫ С ГОЛОЛЕДОМ И ВИБРАЦИЕЙ ПРОВОДОВ И ТРОСОВ

Под гололедом понимаются твердые атмосферные осадки в виде чистого льда с плотностью 0,6—0,9 г/см3, изморози — кристаллического осадка с плотностью 0,1—0,2 г/см3, мокрого снега и смеси этих осадков. Наиболее часто гололед на проводах и тросах наблюдается при температуре воздуха, близкой к 0°С, когда оттепели сменяются похолоданием.

Для предупреждения аварий и повреждений ВЛ от гололеда в районах с сильным гололедообразованием организуют наблюдения за изменением метереологических уело-

Рис. 12.7. Схемы плавки гололеда:

током КЗ;
г —
по способу встречного включения фаз;
д-
постоянным то-

вий, а на ответственных ВЛ устанавливают приборы, сигнализирующие о нарастании гололеда.

Основной мерой борьбы с гололедом является удаление его с проводов и тросов путем плавки электрическим током, а также профилактический нагрев проводов (увеличением тока нагрузки) до температур, при которой образование гололеда на проводах не происходит. Применяется несколько способов плавки гололеда на ВЛ (рис. 12.7): током КЗ, постоянным током от специального источника, током нагрузки. Для плавки гололеда на грозозащитных тросах последние подвешивают на изоляторах. Плавку гололеда на ВЛ организуют диспетчерские службы энергосистем. Начинать плавку целесообразно, когда размеры гололеда еще невелики, но нарастание его продолжается. Успех плавки зависит от быстроты и оперативности ее организации. Для этого заранее рассчитывают токи и время плавки, подготавливают специальные перемычки, устанавливают необходимые выключатели, разъединители и т. д.

Вибрация проводов и тросов.При ветре, направленном поперек линии, за проводами (тросами) возникают и срываются воздушные вихри. Эти вихри вызывают силы, действующие на провод то снизу, то сверху. Совпадение частоты образования вихрей с частотой колебания натянутых проводов приводит к появлению на линии стоячих волн вибрации с амплитудой колебаний в несколько сантиметров. Вибрация наблюдается при скорости ветра 0,5—10 м/с.

В результате вибрации провода и тросы испытывают знакопеременные напряжения, приводящие в конечном счете к излому и обрыву отдельных жил в тех местах, где они соприкасаются с зажимами.

Типовой защитой от вибрации является оснащение ВЛ 35 кВ и выше гасителями вибрации (рис. 12.8). Гасители вибрации подвешиваются вблизи зажимов в каждом пролете провода или троса.

Пляска проводов итросов. Помимо вибрации на ряде ВЛ наблюдается явление, получившее название пляски проводов. Это один из видов автоколебаний, при котором имеет место резонанс собственных колебаний провода и возбуждающей силы. В наибольшей степени пляске подвержены провода ВЛ, расположенных в гололедных районах, поскольку отложения гололеда изменяют профиль провода (при одностороннем гололеде сечение становится похожим на крыло) и при наличии ветра возникает сила, поднимающая провод вверх. В результате возникают периодические вертикальные колебания провода с амплитудой, достигающей в некоторых случаях нормального провеса провода. Разработан ряд мероприятий по борьбе с пляской проводов и тросов, среди которых может быть названо применение механических устройств, ограничивающих перемещение проводов при пляске, например кольцевых тросовых

Рис. 12.8. Гаситель вибрации:

— обший вид;
6 —
разрез; / — зажим для крепления к проводу; 2 — груз;
3
— стальной трос

распорок между расщепленными проводами фазы, а также гасителей пляски в виде различного рода цилиндрических и плоских обтекателей, подвешиваемых на проводах.

Своевременная плавка гололедных образований снижает вероятность возникновения пляски проводов и тросов.

Дата добавления: 2016-06-29; просмотров: 6042; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Причины возникновения

Все причины возникновения и пляски, и вибрации можно разделить на:

воздействие воздушного потока – наиболее частая и опасная причина, поскольку имеет продолжительное воздействие и приводит к нарастанию амплитуды и частоты;
коммутационные процессы – при подаче напряжения в сеть или при подключении нагрузки переходные процессы обуславливают скачек электромагнитного поля, приводящего провода в движение;
механическая нагрузка – обуславливается всевозможными ударами или движением предметов, к примеру, токоприемником электроподвижного состава по контактной сети.

Возникновение вибрации и пляски от воздушного потока

Рис. 2: воздействие воздуха на провод

Физика процесса

Рис. 3: функция колебания проводов в пролете

f = (0,185×V)/d, где

f – это частота колебаний;
0,185 – постоянная Струхаля;
V – скорость аэродинамического потока;
d – диаметр провода.

Рис. 4: влияние гололеда на колебания

Опасность

Распушивание — повреждение проводов, при котором медные, алюминиевые или стальные тросы теряют утяжку и механическую прочность;
Перекрытие воздушного промежутка – в случае движения смежных фаз с различной амплитудой, волны могут приближаться достаточно близко друг к другу, из-за чего произойдет пробой и возникновение дуги;
Схлестывание проводов – являются более опасным развитием предыдущей ситуации, когда параллельные линии касаются друг друга и создают электрический контакт с протеканием токов короткого замыкания и оплавлением металла;
Обрыв проводов – может возникать как результат короткого замыкания, так и множественных обрывов отдельных проволок, разрушенных многократными вибрациями или пляской.

Строительство ЛЭП: «пляска» проводов.

Дата публикации: 18/03/2012

«Пляска» вызывается умеренным устойчивым поперечным ветром, дующим со скоростью 5-20 м/с на покрытую несимметричным гололедом поверхность провода.

Гололед на электрических магистралях откладывается обычно с наветренной стороны, вследствие чего провод приобретает неправильную форму. При воздействии ветра на кабель с односторонним гололедом скорость ветрового потока в верхней части провода увеличивается, а давление уменьшается, тогда как в нижней части скорость уменьшается, а давление увеличивается.

В результате возникает подъемная сила, вызывающая колебания в вертикальной плоскости. В этом случае векторная сумма абсолютной скорости ветрового потока и скорости перещения провода определяется скоростью ветра относительно поверхности этого провода. Которая будет попеременно направлена то выше горизонтали, то ниже её. Это создает эффект попеременного изменения положения гололеда относительно ветрового потока. Если скорость движения провода направлена вверх при отрицательной аэродинамической подъемной силе, или вниз, при положительной аэродинамической подъемной силе, то само движение будет подавляться и «пляски» не будет.

Колебание проводов отдельных фаз, а также тросов происходят несинхронно, что может привести к их схлестыванию или приближению друг к другу, либо к заземленным частям опор ЛЭП на недопустимое расстояние и вызвать короткое замыкание, а также к разрушению кабелей, линейной арматуры, траверс опор и самых опор линий электропередачи.

Наша страна относиться к районам с редкой, умеренной «пляской» проводов.

При проектировании ЛЭП надо использовать различные методы борьбы с «пляской»: — плавка гололеда электрическим током; — применение механических устройств, ограничивающих перемещение электрических кабелей при «пляске»; — применение аэродинамических устройств, препятствующих возникновению «пляски» (аэродинамические тормоза, крутильно-маятниковые гасители, крутильно-демпферные гасители, цилиндрические или плоские обтекатели); — применение шарнирных дистанционных распорок на проводах непосредственно при строительстве ЛЭП; — создание рациональной конструкции линейной арматуры, снижающей её износ при «пляске»; — укепление петель анкерных опор, препятствующих их подбрасыванию к траверсе; — применение увеличенных расстояний между проводами, тросами и опорой ЛЭП, при которых вероятность коротких замыканий незначительна.

Методы борьбы

Длина пролета;
Материал проводника и его сечение;
Механическое напряжение в расщепленных и одиночных проводах.

Рис. 5: пример установки гасителей вибрации

По типу и конструктивным особенностям гасители пляски и вибрации подразделяются на три типа:

Петлевые гасители — применяются для проводов напряжением в 6 – 10 кВ и выполняются в виде гибкой распорки. В зависимости от числа петель и конструкции распорок может быть одно- или трехпетлевым. В качестве петлевого зажима используется проволока или крепежные детали.
Спиральные – самые эффективные, но и самые дорогие модели для борьбы с высоко- и низкочастотной вибрацией. Из-за дороговизны их редко применяют, хотя они и дают равномерное распределение нагрузки по всей длине гасителя.
Мостовые – имеют специальные грузы, которым передается вибрация от раскачивающегося провода и ими же поглощается. Отличаются простотой монтажа и дальнейшего обслуживания.

Междуфазные распорки

ТОП-10 лучших вибрационных насосов: обзор, правила выбора, отзывы

Вибрационные насосы – максимально утилитарные механизмы, которые отличаются оптимальным соотношением цены, качества и производительности. Поэтому они пользуются большой популярностью среди всего разнообразия погружных насосов. Вибрационный насос подходит для скважин глубиной до 80 метров. Выбрать лучший аппарат поможет данный обзор с техническими характеристиками, плюсами и минусам моделей отечественного и зарубежного производства.

Как выбрать вибрационный насос

Покупая вибрационный насос, следует обратить особое внимание на:

Глубину всасывания – параметр варьируется от 3 до 60 метров глубины. Все зависит от целей и условий эксплуатации: для выкачки воды из подвала подойдет и до 3 метров, а для колодца, скважины – от 10 до 60 метров.
Высота подачи напора – у большинства моделей составляет от 15 до 75 метров. Когда насос используется для орошения, этот показатель не очень важен. Если вода качается на возвышенность в емкость, тогда обязательно нужно учитывать перепад высоты.
Мощность – стандартные показатели от 200 до 280 Вт. Чем производительнее устройство, тем легче оно переносит продолжительную нагрузку.
Производительность – за час такие насосы могут накачать от 0,9 м³ до 1,6 м³. Если насос нужен для обслуживания бассейна, осушения подвала, то стоит выбирать аппарат с высокими значениями.
Длина кабеля питания – равняется 10-40 метрам. Здесь нужно смотреть на удаленность расположения электророзетки.
Расположение всасывающего клапана – может быть нижнее и верхнее. Рекомендуют брать с верхним расположением, чтобы насос не всасывал осадок.
Рабочее положение – вертикальное или горизонтальное. Чаще в устройствах предусмотрено вертикальное положение, но есть механизмы, которые ложатся набок.
Вес – составляет от 3 до 6 кг. Вибрационный насос с небольшим весом гораздо легче опускать и поднимать.
Защитные функции – например, защита от сухого хода при перегибе шланга или от перегрева обмотки.

Лучшие вибрационные насосы

Представленные модели имеют официальную гарантию от одного года и выше. Корпус насосов полностью или частично сделан из металла, что гарантирует долгий срок службы и устойчивость к механическим повреждениям. Производительности в 1 м³ в час вполне хватает для таких домашних нужд, как обеспечение дома водой или полив растений на приусадебном участке.

Вихрь ВН 10Н

Вибрационный насос с нижним забором воды бытового назначения применяется для подачи чистой воды, в том числе и питьевой. Глубина скважины, колодца, резервуара может достигать 72 м и более. Такой прибор может подавать воду на горизонтальные расстояния более чем 100 м, что позволяет перекачивать жидкость из отдаленных источников воды. Корпус устройства сделан из металла, устойчивого к механическим повреждениям, что гарантирует длительный срок эксплуатации.

Характеристика	Значение
Внутренний диаметр	100 мм
Производительность	18 л/мин
Вес	3,5 кг

высокая мощность – 280 Вт;
алюминиевый корпус;
десятиметровый шнур питания;
наличие термозащиты;
поднимает воду на высоту 72 метра.

нет защиты от сухого хода;
металлический корпус поддается воздействию коррозии.

Отзыв: «Работает тихо! Очень порадовало, что у него благородный тихий звук! Свои заявленные 18 л/м оправдывает (проверял двумя ведрами и секундомером)».

Ливгидромаш Малыш БВ 0,12 40 У5 10 м

Бытовой вибрационный насос предназначен для подачи воды из шахтных колодцев, скважин с внутренним диаметром больше 100 мм. Он подойдет для орошения придомовых участков, садов, огородов. Подаваемая вода не должна содержать агрессивных или механических примесей. Насос мощностью 240 Вт с нижним забором воды может перекачивать жидкость горизонтально на расстояние более ста метров. Отечественный производитель предоставляет год гарантии на данную технику.

Характеристика	Значение
Внутренний диаметр	99 мм
Производительность	1,5 м³/ч
Вес	3,4 кг

мощный мотор;
не требует смазки;
долговечный корпус;
поднимает воду с глубины 40 метров;
соответствует стандартам безопасности.

функция термозащита идет опционально;
при заборе воды с нижнего отверстия может потянуть мелкий мусор.

Отзыв: «Недавно вырыли колодец. Насос покупали сами рабочие. Глубина примерно 8-9 метров. Маленькое ведро набирает за 30 сек. Шумит, но не критично».

Водолей-3 БВ-0,12-40

Электрический погружной насос отечественного производства с мощным мотором (256 Вт) – отличный помощник в фермерском, садоводческом или домашнем хозяйстве. Поднимает чистую воду из колодцев и скважин глубиной до сорока метров. Насос вибрационный с нижним забором воды оснащен трехжильным проводом с возможностью заземления. Длина кабеля питания составляет 40 метров, что позволяет не использовать дополнительные переноски. Перекачивающие детали изготовлены из натурального каучука, что гарантирует их надежность и долгий срок службы.

Характеристика	Значение
Внутренний диаметр	Не менее 100 мм
Производительность	До 1000 л/ч
Вес	8 кг

наличие встроенной термозащиты;
высококачественные материалы для составляющих;
нижнее расположение всасывающего клапана;
в стандартной комплектации есть насадка для полива;
глубина погружения равняется 60 метрам.

довольно тяжелый вес;
комбинированный корпус – металл + пластик.

Отзыв: «Насос “Водолей” отличная находка для бытового назначения, прокачивания скважин, полива дачного участка. Цена и качество товара выгодные. Удобство и простота в эксплуатации».

Джилекс Тополь Малыш М-40м 1кл

Насос вибрационного типа с верхним забором воды и сорокаметровым кабелем питания от электросети предназначен для колодцев, резервуаров с водой, открытых водоемов, скважин, полива сада и огорода. Проточная часть сделана из металла. Первый класс защиты от ударов током и перепадов напряжения. Подключаемые шланги должны быть гибкими, резиновыми или пластмассовыми с внутренним диаметром от 18 до 22 мм. Данная модель отличается долговечностью и простотой эксплуатации.

Характеристика	Значение
Внутренний диаметр	Более 110 мм
Производительность	1,5 м³/ч
Вес	Не более 3,4 кг

высокая мощность мотора – 240 Вт;
есть заземляющая жила;
может эксплуатироваться в вертикальном и горизонтальном положении;
срок эксплуатации в среднем составляет 2,5 года;
недорогой.

нельзя перекачивать загрязненную воду;
сильный шум.

Отзыв: «Довольно долго искал такой насос на дачу, покупал для колодца, поэтому мощность и длина шнура меня очень устроили. Доставили в течение суток, что очень даже хорошо, упакован отлично, в эксплуатации разберется даже непонятливый».

Сибртех СВН300-10

Мотор мощностью в 300 Вт способен перекачивать большие объемы чистой воды (размер фильтруемых твердых частиц до 1 мм). Корпус из алюминия не подвержен механическим повреждениям и отличается легким весом. В комплектацию товара входит трос для погружения насоса на глубину до 5 метров и хомут для фиксации шланга. Шнур питания длиной всего 10 метров. Благодаря верхнему забору воды, осевший мусор не попадает внутрь насоса.

Характеристика	Значение
Внутренний диаметр	Более 100 мм
Производительность	1200 л/ч
Вес	3,2 кг

низкая стоимость;
глубина погружения более 3 метров;
долговечный металлический корпус;
высокая производительность мотора;
год гарантии от производителя.

небольшая длина кабеля питания;
обязательно наличие УЗО для защиты от перепадов напряжения в сети.

Ставр НПВ-300В

Вибрационный насос для колодца с мотором мощностью 300 Вт способен поднимать воду на 70 метров в высоту, что немаловажно для неровной местности. Алюминиевый корпус характеризуется долгим сроком эксплуатации и не подвержен коррозии. Производитель предоставляет в комплекте прочный нейлоновый трос для погружения, резиновый поршень, манжету клапана и хомут для подсоединения шланга. Есть автоматическая защита мотора от перегрева, что значительно упрощает эксплуатацию.

Характеристика	Значение
Внутренний диаметр	125 мм
Производительность	18 л/мин
Вес	3,2 кг

расширенные гарантийные обязательства до 3 лет;
размер пропускаемых твердых частиц достигает 5 мм;
комплектуется десятиметровым погружным тросом;
хорошийнапор;
встроенная защита от перегрева.

есть жалобы на шнур питания;
нельзя устанавливать горизонтально.

Отзыв: «Идеальный вариант для дачи. Сосед посоветовал. Качает отлично, поливка теперь не проблема. Понравился мощный напор. Это важное преимущество, так как колодец глубокий. Сам корпус насоса не ржавеет».

Unipump Бавленец БВ 0,12-40-У5

Вибрационный насос с нижним забором воды серии “Бавленец” применяется для подачи жидкостей без примесей песка или мусора из скважин, колодцев, разных резервуаров, открытых водоемов. Работает оборудование от сети переменного тока 220 В или солнечных, бензоэлектрических генераторов. Можно применять для организации систем индивидуального водоснабжения, накачивания резервуаров. Благодаря соответствию высоким стандартам безопасности, он подходит для подачи питьевой воды.

Характеристика	Значение
Внутренний диаметр	Не менее 100 мм
Производительность	1600 л/час
Вес	3,5 кг

высокий класс защиты – IPX8;
сорокаметровый шнур питания;
откачивает воду до минимального уровня;
может работать от генератора мощностью более 0,5 кВт;
работает без остановки 2 часа, затем перерыв на 20 мин.

глубина погружения 3 метра;
хлипкий трос для погружения.

Отзыв: «Насос лучший в своём роде. Самая высокая производительность до 1600 л/час, резиновые элементы из натурального каучука».

Olsa Ручеек-1, 10м

Погружной колодезный насос с мотором мощностью 225 Вт, верхним забором воды и десятиметровым кабелем питания отлично подойдет для небольших приусадебных участков, хозяйств. Максимальный напор достигает 60 метров в высоту, соответственно, погружать можно на глубину до 60 метров. Есть автоматическая защита от перегрева. Отсутствие трущихся и вращающихся деталей обеспечивает длительную и безотказную работу. Вода, проходя через электромагнитный привод, намагничивается и становится еще более полезной для полива сада и огорода.

Характеристика	Значение
Внутренний диаметр	До 99 мм
Производительность	1,05 м³/час
Вес	3,6 кг

простота эксплуатации;
хорошие показатели производительности;
нет ограничений по глубине погружения;
шум и вибрация на среднем уровне;
сделан по ГОСТУ.

ненадежное крепление болтов;
крепеж ржавеет.

Отзыв: «Насос хорош, но слаб. Понятно, что делают его для всех водоемов и для скважин от 75 до 99 мм диаметром. Прост, дешев, неприхотлив, проработал 3 года, не вылезая из колодца. Своих денег стоит».

Зубр ЗНВП-300-10_М2

Производительный и надежный насос “Зубр” имеет простую конструкцию и не требует технического обслуживания. Большой напор (до 60 м) позволяет поднимать воду из колодца или скважины даже в двухэтажный дом. Благодаря особенностям конструкции, мотор на 300 Вт потребляет электроэнергии на 25% меньше, чем аналогичные модели. Безопасность эксплуатации гарантирует трехжильный провод, а медная проволока в обмотке увеличивает срок службы мотора. Ресурс насоса не менее 200 часов непрерывной работы, в то время как у других моделей только 100 часов.

Характеристика	Значение
Внутренний диаметр	–
Производительность	24 л/мин
Вес	3,7 кг

пятилетняя гарантия от производителя;
все электрические элементы полностью гидроизолированы;
наличие встроенного обратного клапана препятствует сливу воды;
штуцер забора воды расположен сверху для предотвращения попадания осадка в насос;
шнур для подвеса в комплекте.

нет хомута в комплекте;
тонкая веревка для подвеса.

Отзыв: «Бочку 200 л накачал чуть меньше, чем 15 минут, от колодца до бочки 35 м, без набора высоты (по шлангу 3/4). Кабель 0.5 квадрата, на мой взгляд маловато, нужен хотя бы 1 квадрат. А в целом неплохой агрегат, качает хорошо».

PATRIOT VP-10

Данный вибрационный насос предназначен для подъема воды из колодцев и скважин глубиной до 10-15 метров на высоту до 60 метров. Простая установка может проводиться самостоятельно, так же, как и обслуживание. Встроенный датчик термозащиты и двойная изоляция токоведущих элементов обеспечивают безопасность и продолжительность службы. Специальное отверстие для троса облегчает спуск и подъем насоса. Кабель питания с евровилкой отличается прочностью и эластичностью.

Характеристика	Значение
Внутренний диаметр	Более 100 мм
Производительность	1080 л/час
Вес	3,25 кг

допустимая температура перекачиваемой жидкости 40 градусов;
наличие защиты от сухого хода;
термореле не допускает перегрев насоса;
корпус из алюминиевого сплава;
не боится коррозии.

соединитель нужно покупать отдельно;
восьмиметровый шнур питания.

Отзыв: «Работает, качает отлично, давление хорошее. Честно отработал 3 года с весны по осень. Покупался для дачи в колодец».

Таблица сравнения товаров

Название товара	Внутренний диаметр	Производительность	Вес
Вихрь ВН 10Н	100 мм	18 л/мин	3,5 кг
Ливгидромаш Малыш БВ 0,12 40 У5 10 м	99 мм	1,5 м³/ч	3,4 кг
Водолей-3 БВ-0,12-40	Не менее 100 мм	До 1000 л/ч	8 кг
Джилекс Тополь Малыш М-40м 1кл	Более 110 мм	1,5 м³/ч	Не более 3,4 кг
Сибртех СВН300-10	Более 100 мм	1200 л/ч	3,2 кг
Ставр НПВ-300В	125 мм	18 л/мин	3,2 кг
Unipump Бавленец БВ 0,12-40-У5	Не менее 100 мм	1600 л/час	3,5 кг
Olsa Ручеек-1, 10м	До 99 мм	1,05 м³/час	3,6 кг
Зубр ЗНВП-300-10_М2	–	24 л/мин	3,7 кг
PATRIOT VP-10	Более 100 мм	1080 л/час	3,25 кг

Прежде чем купить вибрационный погружной насос для частного применения, следует рассчитать примерный объем перекачиваемой воды, чтобы подобрать модель с подходящей производительностью. Немаловажна и длина сетевого кабеля, а также возможность технического обслуживания в сервисном центре. Выбрать лучший вибрационный насос поможет данный обзор-рейтинг и реальные отзывы покупателей.