способ защиты проводов и грозотросов воздушных линий электропередачи от усталостных вибрационных повреждений на выходе из поддерживающего зажима

Формула изобретения

Способ защиты проводов и грозотросов воздушных линий электропередачи от усталостных вибрационных повреждений на выходе из поддерживающего зажима, отличающийся тем, что уменьшают до безопасных значений статическую силу, растягивающую провод в месте его выхода из поддерживающего зажима, посредством навивания на провод, где должен монтироваться поддерживающий зажим, слоя из преформированных в спирали стальных проволок с внутренним диаметром спирали на 1-1,5 мм меньше диаметра провода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электроэнергетики с целью предотвращения обрыва проводов ВЛ от усталости металла на выходе из поддерживающего зажима.

В ламинарном потоке воздуха с верхней и нижней кромок провода ВЛ могут срываться поочередно вихри воздуха (вихри Кармана). Вследствие этого по проводу распространяются импульсы энергии, которые, отражаясь в точке повеса провода в поддерживающем зажиме, при определенной частоте срыва вихрей могут создавать автоколебательный процесс в виде стоячих волн вибрации в вертикальной плоскости, вызывая изгиб провода на выходе из поддерживающего зажима. Сочетание изгибных динамических деформаций с большой статической растягивающей провод силой приводит к усталостным обрывам проволок провода.

Известны три способа предотвращения усталостных повреждений проводов и тросов ВЛ на выходе из поддерживающего зажима. Первый [1], широко применяемый в I, II и III гололедных районах - установка на провод возле поддерживающего зажима гасителе вибрации, поглощающих импульсы энергии, вносимой ветром, т.е. ликвидирующие изгибные динамические деформации,. Второй способ - применение устройств, уменьшающих изгибные деформации провода на выходе из поддерживающего зажима до безопасных значений. Третий способ - уменьшение чрезмерно большой статической растягивающей силы в проводе по всей длине анкерного пролета при среднегодовой температуре до значений 13% от прочности провода по ГОСТ 839-80 согласно п. 2.5.47 в [2]. Третий способ - уменьшение статической растягивающей силы до значений 13% от прочности провода - является самым надежным. Он обычно самореализуется при строительстве ВЛ в IV гололедном районе за счет уменьшения длин пролетов, чтобы удовлетворить всем требованиям гл. 2.5 Правил устройства электроустановок. Применение третьего способа в I, II и III гололедных районах потребовало бы существенного уменьшения длин промежуточных пролетов и удорожания ВЛ.

Предлагается способ уменьшения статической растягивающей силы в проводе в месте его изгиба при вибрации на участке выхода из поддерживающего зажима до значения 13% от его прочности по ГОСТ 839-80 посредством навивания на участке провода, при растягивающей силе 2-3 кН, слоя из преформированных спиральных стальных проволок, в том числе из немагнитной стали, длиной (2-3) м, диаметром (1,5-4) мм, с шагом скрутки (100-150) мм, в середине которого затем крепится поддерживающий зажим. Внутренний диаметр спиральных стальных проволок должен быть на (1-1,5) мм меньше диаметра провода, что создает в спиральных проволоках первоначальные силы, нормальные оси провода, обусловливая трение поверхностей спирали и провода. При последующем растяжении провода силой T после монтажа поддерживающего зажима и подвески провода к опоре ВЛ часть силы T, равная , воспринимается спиральными проволоками в каждом сечении комбинации "провод - спиральные проволоки". В результате растягивающая сила в проводе, например в сечении а", равна Сила является составляющей силы T₂, действующей по оси проволоки спирали. Вследствие кривизны спирали сила T₂ имеет составляющую , нормальную оси провода, которая при возрастании Т увеличивает силу трения поверхностей проволок провода и спиралей. В сечении a в конце спиралей сила Сила возрастает по мере приближения к поддерживающему зажиму, что обусловливает возрастание силы

Эффективность предлагаемого способа подтверждена результатами испытаний провода АС 120/19.

Экспериментально для провода АС 120/19 получены зависимости (фиг. 1) растягивающая провод сила Т- относительная деформация : а) Т=f - для участка провода; b) Т=f₁() - для сечения на участке провода с навитыми 18 спиралями (площадь сечения 110 мм²) на расстоянии 400 мм от середины поддерживающего зажима; с) Т= f₂(()) то же, что и b, но в сечении на расстоянии 900 м от середины поддерживающего зажима. Как видно из фиг. 1, при данном Т деформации, полученные на участках в сечениях провод - спиральные проволоки (токи a₁ и а₂) значительно меньше, чем для провода (точка а), что обусловлено наличием силы Т"₂ в спиральных проволоках. Поскольку в каждом сечении в комбинации провод - стальные спиральные проволоки оба силовых элемента деформируются одинаково, то при деформации _al в сечении a₁ усилие в проводе, согласно зависимости Т=f() равно Т"₁, а составляющая усилия по оси провода в проволоках спирали Т"₂=Т- Т"₁.

По данным на фиг. 1 получены распределения суммы растягивающих сил Т₂ в спиральных стальных проволоках и силы Т"₁ в проводе под спиральными проволоками в нескольких сечениях в зависимости от l- расстояния сечения от середины поддерживающего зажима (фиг. 2).

Как следует из данных фиг. 2, в проводе АС 120/19 при растягивающей силе Т= 10 кН (т.е. при от прочности провода по ГОСТ 839-80) растягивающая сила в проводе в поддерживающем зажиме (l=0) составляет Сила Т"₂, растягивающая спиральные стальные проволоки, при l=0 составляет 7,5 кН. Следовательно, спиральные стальные проволоки воспринимают значительную часть силы Т, растягивающей провод, уменьшая растягивающую силу Т"₁ в проводе на выходе из поддерживающего зажима с 24% до 6%, т.е. в 4,1 раза, создавая условия, согласно п. 2.5.47 в ПУЭ, гарантирующие отсутствие усталостных вибрационных повреждений проволок провода ВЛ на выходе из поддерживающего зажима.

Выполнены испытания провода АС 120/19 на прочность при воздействии стоячих волн вибрации при Т=10 кН. Провод со слоем из 18 спиральных стальных проволок длиной 2,3 м монтировался в поддерживающем зажиме ПГН-5-3. После 10⁸ циклов колебаний (амплитуда 5 мм при длине полуволны 2,67 м) не было усталостных повреждений проволок провода ни на выходе из поддерживающего зажима, ни у концов спиральных проволок.

Список литературы

1. 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., 1991, с.13.

2. Правила устройства электроустановок. Издание шестое, переработанное и дополненное. М.: Энергоатомиздат, 1985, с.230.