4.2. Способи захисту одиночних проводів і грозозахисних тросів ПЛ від вібрації
Пошкодження проводів від вібрації можна усунути двома способами [10].
- пассів- ної захистом - зменшенням результуючого механічної напруги дроти при вібрації до безопас-ного значення, меншого межі втоми матеріалу дроти;
- активним захистом - усуненням або зменшенням до безпечного значення виб рації у всьому прольоті за допомогою спеціальних гасителів вібра- ції (демпферів).
4.2.1. Методи пасивної захисту від вібрації
Зменшення тяжіння проводів з метою ослаблення небезпеки пошкодження їх вібра- цією є найбільш ефективним методом пасивної за- щити вібрації.
Провід, що підвішуються з тяжіння 15% розривної ін-ності і менш, не сприйнятливі до втомним вібраційних пошкоджень. На лініях, що мають тяжіння від 15 до 25% нор- мативно міцності, дроти вимагають установки гасителів вібрації, але при цьому досить використовувати типові гасителі вібрації звичайної ефективності. При тяженіі від 25 до 30% розривної міцності і більш для підтримки нормального ек- сплуатаціонного рівня потрібні гасителі вібрації з під- шенной ефективністю. Результати, представлені СІГРЕ і іншими організаціями, показали, що втомні ушкоджен- ня від вібрації при високих тяжіння (вище 30% нормативного ної міцності) неминучі, навіть якщо на лініях застосовані ефек тивність захисні заходи.
У практиці часто зустрічаються лінії, які були спроекті- рова зі зниженою висотою опор і зменшеною стрілою провисання, що відповідно призвело до значного сниже- нию витрат на будівництво. У той же час збитки, вознікаю- щие через відключення ліній в результаті обриву проводу через зношування від вібрації, занадто великі. Підвищені тяжіння практично не використовуються. Зазначені факти виробили у багатьох енергетиків позицію обережності у вирішенні питань про тяженіі проводів. Правда, деякі дослідники вважають, що гасителі поліпшеної конструкції можуть вирішити питання про використання на лініях більш високого тяжіння.
Пасивний захист проводів від вібрації за рахунок зменшення додаткових статичних напружень, що виникають від за- жатія дроти в затиску, сил опорної реакції і перегину дроти в затиску може бути ефективною тільки в тому випадку, якщо результуюча напруга при вібрації незначно пре- вишает межа втоми дроти. В іншому випадку зменшено ня додаткових напружень в тих межах, які позволя- ет конструкція кріплення проводу, може лише кілька уве- личить термін служби проводу, але повністю не усуває небезпеки його ушкодження.
Зменшення до безпечного значення виникають при віб- рації додаткових динамічних напружень від периоди- чеських перегинів і ударів дроти про гирлі затиску може бути досягнуто:
а) створенням умов, при яких провід під час вібро ції буде здійснювати коливання разом з затискачем, не відчуваючи перегину в місці виходу з затиску і динамічних ударів об гирлі затиску;
б) посиленням дроти в місці виходу з затиску, що зменшує кривизну перегинів проводу і виникають при цьому до полнітельние напруги, а також зводить до мінімуму динамічних етичні удари.
Перший шлях до певної міри можна застосувати до натяжних затискачів. В цьому випадку маса затиску, момент інерції його відно сительно осі гойдання в вертикальній площині і тертя в кулю Нірея повинні бути мінімальні з тим, щоб при вібрації за жим коливався в фазі з проводом, не викликаючи перегинів останнього.
Застосування цього ж принципу до підтримуючих затискачів ускладнюється тією обставиною, що коливання в суміжних прольотах можуть відбуватися з будь-яким зрушенням по фазі і отлича- ться за частотою. При таких несинхронних коливаннях дроти по обидві сторони від підтримуючого затиску (із зсувом по фазі, не рівним 180 °) навіть при застосуванні затискачів з легко качаю- щимися човниками не можна уникнути викликаються вібрацією пе- періодичних перегинів проводу в місцях виходу його на затиску.
Досвід експлуатації застосовуваних на лініях гойдаються за- жимів показав, що ці затискачі не захищають провід від ви- званих вібрацією пошкоджень і їх не можна розглядати як засіб захисту від вібрації.
Захист проводів від руйнування їх вібрацією в підтримуючи чих затискачах шляхом посилення дроти є досить ефек тивність, але не завжди реалізується в умовах експлуатації ПЛ.
Для посилення дроти проти дії динамічного ізгі- ба, що викликається вібрацією, в багатьох випадках використовуються ар-мірующіе прутки або протектори, які встановлюються на дроті в місцях кріплення проводу до підтримуючого зажи-му. Дослідження, проведені в лабораторних умовах з про- водами, захищеними протекторами, показали, що сопротів- ня дроти зносу підвищується в основному за рахунок зниження амплітуди вібрації через демпфуючого дії протекто- ра і зниження згинальних напружень.
Встановлено, що невеликі поверхневі вади негативно впливають на втомний термін служби проводів. Першою стадією в установленому процес- се є утворення тріщин через руйнування поверхні повивов в результаті зрізання матеріалу з двох частин, що труться, що знаходяться в зоні дії високого тиску. В цей процес входять механічні та хімічні впливи, в результаті ко- торих відокремлюються дрібні частинки, при наявності повітряного по- струму вони швидко окислюються і перетворюються в дуже тверді частинки, що сприяють зносу. Корозійні сліди виступу- ють у вигляді іржі. Зниження впливу корозії на втомну міцність проводів досягається за рахунок мастила проводів. Такий спосіб пасивного захисту не знаходить широкого застосування через свою трудомісткості.
Пасивні методи боротьби, які в тому чи іншому обсязі використовувалися на високовольтних лініях показують, що повний захист від вібрації не завжди може бути здійсненна. Тому в даний час найбільш прийнятним є ак- тивні методи захисту від вібрації або поєднання активних і пасивних методів.
4.2.2. Методи активного захисту від вібрації
Активний захист від вібрації здійснюється за допомогою динамічних гасителів вібрації, що встановлюються на проводах. При виникненні вібрації такої гаситель викликає динамічні зусилля, проти- воположние по фазі коливань дроти і протіводействую- щие ім. Внаслідок цього, вібрація не може досягти скільки-ко-небудь значної величини.
Для захисту ліній від вібрації застосовуються динамічні гасителі вібрації різного типу:
4.2.2.1 .Гасітелі вібрації петлевого типу
Гаситель вібрації петлевого типу (рисунок 4.1) являє собою відрізок проводу тієї ж марки і перетину, що і провід захищається лінії. Гаситель встановлюється під проводом вертикально у вигляді петлі в місцях підвіски на підтримуючих гірляндах симетрично щодо підтримує затиску. Кінці петлі прикріплюються до проводу лінії болтовими затискачами. За ефективністю гасіння вібрації гаситель вібрації з одного петлею поступається Гасителі Стокбридж.
Значно більш ефективними є гасителі вібрації петлевого типу з трьома петлями. Центральна петля такого гасителя кріпиться до дроту лінії також як у гасителя з одного петлею. Дві інші петлі (рисунок 3.2) кріпляться одним кінцем до центральної петлі, а іншим - до проводу лінії. Трехпетлевие гасителі не тільки не поступаються, але кілька перевершують по ефективності гасіння гасителя Стокбридж при їх установці по одному з кожного боку прольоту.
Гасителі вібрації петлевого типу застосовуються для алюмінієвих. сталеалюміневих і проводів з алюмінієвого сплаву АН і АЖ загальним перетином до 142 мм2, а також для мідних проводів та сталевих тросів перерізом 25-70 мм 2.
Для захисту від вібрації алюмінієвих проводів і проводів з алюмінієвого сплаву АН перетином 35-95 мм2, сталеалюміневих проводів і проводів з алюмінієвого сплаву АЖ перетином 25-70 мм2, мідних і сталевих дротів і тросів перерізом 25-35 мм 2 рекомендується застосування гасителів вібрації петлевого типу. Основні розміри петльових гасителей для зазначених проводів наведені в таблиці 4.4.
Таблиця 4.4 - Основні розміри петльових гасителей
Конструкція і розташування петлевого гасителя у підтримуючого затиску показані на малюнку 4.1. Петлевой гаситель виконується з відрізка проводу тієї ж марки, що і захищається провід. Гаситель кріпиться до основного проводу петльовими плашечними зажимами (наприклад, типу ПА, ПАБ, ПС).
Геометричні розміри петльових гасителей для проводів, що не увійшли в таблицю 4.4, можуть бути визначені за формулами [3]
де: b - ширина провисання петлі, м;
а - довжина петлі, м;
К = 10-3 - коефіцієнт розмірності, с / мм;
D - діаметр проводу, мм;
T е - тяжіння проводів при середньорічній температурі, Н;
m - маса дроту, кг / м.
Для захисту від вібрації алюмінієвих проводів перетином 120-300 мм 2, проводів з алюмінієвих сплавів АН і АЖ і інших перетином 120-185 мм 2, сталеалюміневих проводів перетином 120 300 мм 2, сталевих тросів перетином 50 120 мм 2 можуть застосовуватися для гасіння вібрації петлевого типу з трьох петель, конструкція і розміри яких показані на малюнку 4.2. Петльові гасителі цього типу також виконуються з відрізків проводу тієї ж марки, що і захищається провід. Кріплення петель проводиться трехболтовимі, плашечними, петльовими зажимами типу ПА. Розміри петель визначаються за формулами (4.1), (4.2). Трехпетлевой гаситель по ефективності гасіння вібрації не поступається гасителі Стокбридж.
Малюнок 4.1 - Петлевой гаситель вібрації
Малюнок 4.2 - Трехпетлевой гаситель вібрації
а - установка гасителів по обидва боки прольоту; б - установка гасителів з одного боку прольоту.
Малюнок 4.3 - Схема установки гасителів вібрації на ВЛ
Застосування трехпетлевих гасителей рекомендується в районах з частою танцем проводів, оскільки при виникненні танці повністю відсутня небезпека пошкодження захищається дроти гасителем. У разі ж застосування гасителів Стокбридж при виникненні танці існує небезпека пошкодження проводу в місцях установки гасителів типу ГВН або ГПГ (ГПС), руйнування самих гасителів.
4.2.2.2.Спіральние гасителі вібрації
Для захисту проводів діаметром від 7 до 20 мм знаходять примі нение спіральні гасителі вібрації. Вони виконуються з пла- стика або алюмінієвих сплавів у вигляді спіралі з увелічіваю- щимся кроком в сторону середини прольоту (рисунок подвесно- го затиску спіраль впритул примикає до проводу і має розтруб в суміжну сторону. Під час вібрації відбуваються соу- дарування дроти зі спіраллю гасителя в розтрубною його частини, і енергія вібрації розсіюється на ударну енергію. Розміри спірального затиску, що виготовляється фірмою «APRES», при- ведені в таблиці 4.5. за ефективністю гасіння вібрації спіральні гасителі працюють краще в порівнянні з одно етлевимі гасителями і трохи поступаються трехпетлевим гасителі вібрації.
Таблиця 4.5 - Розміри спіральних затискачів
Малюнок 4.4 - Спіральний гаситель вібрації
4.2.2.3.Гасітелі вібрації Стокбридж
Для захисту одиночних проводів і грозозахисних тросів від пошкоджень вібрацією найбільшого поширення набули гасителі вібрації Стокбридж і різні їх модифікації, що поєднують високу ефективність захисної дії з конструктивною простотою і невисокою вартістю.
Застосовуваний гаситель вібрації Стокбридж є відрізком багатодротовими оцинкованого сталевого каната з укріпленим посередині затискачем для установки його на дроті (тросі) і двома відлитими з чавуну вантажами стаканообразной форми, закріпленими на кінцях каната. Динамічні характеристики і ефективність таких гасителей залежать від форми і маси вантажів, марки і довжини робочої частини сталевого каната і його пружних властивостей.
Випускаються промисловістю гасителі вібрації типу ГВН застосовуються для захисту алюмінієвих, сталеалюмінієвих і проводів з алюмінієвих сплавів АН і АЖ перетином 70-905 мм 2, сталевих тросів перерізом 35-120 мм2 і застосовуваних в окремих випадках мідних проводів перетином 50-400 мм 2 в звичайних прольотах.
Гасителі вібрації типу ГПГ застосовуються як в звичайних прольотах ВЛ, так і для великих перехідних прольотів довжиною до 1500 м з проводами перетином до 1645 мм 2. Гасителі вібрації скидати типу ГПС застосовуються тільки для великих перехідних прольотів разі підвішування проводів перетином від 01.01.01 мм2 в роликових підвісних пристроях.