ОГРАНИЧИТЕЛЬ ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ И КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
OVERHEAD TRANSMISSION LINES WIRES ICING AND OSCILLATIONS LIMITER

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к устройствам (ограничителям) гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий электропередачи.
Известен гаситель вибрации для проводов воздушной линии электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент, выполненные в виде изогнутых стержней грузы, жестко закрепленные по концам упругого демпферного элемента, и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный одним концом посередине упругого демпферного элемента, а другим подсоединенный к проводу линии [1].
Недостатками этого гасителя можно считать недостаточную эффективность действия в условиях воздействия вибрационных колебаний, а также при пляске и по ограничению гололедообразования.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является ограничитель гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий электропередачи, содержащий демпферный элемент, выполненный в виде отрезка оцинкованного стального каната, грузы, выполненные в виде изогнутых стержней или круглых труб, жестко закрепленных по концам демпферного элемента, и зажим, закрепленный на демпферном элементе и соединенный с проводом линии [2].
В практике применения данного ограничителя гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий электропередачи были отмечены случаи выхода его из строя при ветровых нагрузках, а именно закручивание устройства вокруг проводов линии, из-за значительного маятникового эффекта (большая длина рычага от подвески до прямолинейных отрезков и заход концов стержней грузов друг за друга создавали предпосылки для их раскачивания с большой амплитудой вплоть до зависа на проводах при сильном ветре).
Заявитель (автор) ставил перед собой практическую задачу разработать ограничитель гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий по своим техническим и эксплуатационным характеристикам превосходящим аналогичное решение ближайшего аналога (прототипа); в частности, по ограничению колебаний в широком диапазоне частот, а именно высокочастотных колебаний (эоловых вибраций), субколебаний фазных проводов, вызываемых действием аэродинамического следа, пляски (галопирования), то есть низкочастотных колебаний с большой амплитудой и большой длиной волны, которые возникают при сочетании с ветром со скоростью 5-20 м/с и наличием на проводе гололедного осадка, который устраняется более эффективно. Кроме того, целью предложенного является повышение эксплуатационной надежности ограничителя за счет исключения любой вероятности его закручивания вокруг проводов при сильном поперечном ветре и, как следствие этого процесса, выхода ограничителя из режима нормального функционирования. Вышеуказанный положительный технический результат был достигнут за счет совокупности существенных конструктивных признаков выполненного согласно настоящему изобретению ограничителя гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий, представленной в нижеследующей формуле изобретения: «ограничитель гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий электропередачи, содержащий демпферный элемент, выполненный в виде отрезка оцинкованного стального каната, грузы, выполненные в виде изогнутых стержней или круглых труб, жестко закрепленных по концам демпферного элемента, и зажим, закрепленный на демпферном элементе и соединенный с проводом линии; на концах прямолинейных отрезков изогнутых стержней или круглых труб грузов выполнены утолщения в форме цилиндрических или шарообразных или конусообразных полувтулок, соединенных за одно целое со стержнями или с возможностью отсоединения от стержней, при этом они расположены встык по отношению друг к другу или на минимальном расстоянии друг от друга, равном ширине плашки зажима, грузы выбираются одинаковыми или разными по весу в пределах следующих значений 0,6÷3,5 кг и расположены симметрично на равном или различном расстоянии, измеренном от точки их изгиба до поперечной оси, проходящей по центру зажима, шаг свивки проволок оцинкованного стального каната демпферного элемента выбирается в пределах 30÷75 мм для проводов диаметром 9,1 мм, 40÷80 мм для проводов диаметром 11 мм, 50÷100 мм для проводов диаметром 13 мм, причем количество проволок упомянутого оцинкованного стального каната демпферного элемента набирается из соотношения 16÷30 штук; минимальное расстояние между концами прямолинейных отрезков стержней или круглых труб грузов составляет 40 мм; указанные полувтулки закреплены на концах прямолинейных отрезков изогнутых стержней или круглых труб грузов посредством разъемного резьбового соединения; концы прямолинейных отрезков изогнутых стержней загнуты в форме удлиненных полуэллипсов».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид ограничителя гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий электропередачи, выполненного согласно настоящему изобретению, вид перпендикулярно проводу линии.
Заявляемый ограничитель гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий электропередачи состоит из демпферного элемента 1, грузов 2 и зажима 3. Демпферный элемент 1 представляет собой отрезок оцинкованного стального каната, составленного из набора перфорированных проволок с количественным соотношением в пределах 16÷30 штук.
Грузы 2 выполняются в виде изогнутых стержней или круглых труб и жестко закрепляются по концам демпферного элемента 1, а зажим 3 закрепляется на демпферном элементе 1 и соединяется с проводом 4 воздушной линии электропередачи.
На концах прямолинейных отрезков 5 изогнутых стержней (круглых труб) грузов 2 выполняются утолщения 6 в форме цилиндрических (фиг. 1), или шарообразных, или конусообразных полувтулок. Утолщения 6 соединяются за одно целое (с жесткой фиксацией) с прямолинейными отрезками 5 стержней грузов 2 или с возможностью отсоединения от прямолинейных отрезков 5 стержней грузов 2 и располагаются встык по горизонтальному направлению относительно друга или на минимальном расстоянии друг от друга, например, равном ширине плашки зажима 3, что может составлять, например, 40 мм. Разъемное соединение полувтулок 6 с концами прямолинейных отрезков 5 изогнутых стержней (круглых труб) грузов 2 может быть реализовано, например, посредством резьбового соединения 7.
Как вариант, под имеющийся комплект технологического оборудования Заявителя концы прямолинейных отрезков 5 изогнутых стержней (круглых труб) грузов 2 могут быть загнуты в форме удлиненных полуэллипсов (не показаны).
Грузы 2 выбираются одинаковыми или разными по весу в пределах следующих значений 0,6÷3,5 кг и располагаются симметрично на равном или различном расстоянии, измеряемом от точки 8 их изгиба до поперечной оси 9, проходящей по центру зажима 3.
Шаг свивки проволок оцинкованного стального каната демпферного элемента 1 выбирается в пределах 30÷75 мм для проводов диаметром 9,1 мм, 40÷80 мм для проводов диаметром 11 мм, 50÷100 мм для проводов диаметром 13 мм, причем количество проволок упомянутого оцинкованного стального каната демпферного элемента набирается из соотношения в пределах 16÷30 штук.
Изобретение работает следующим образом:
Каждый тип провода воздушной линии электропередачи эксплуатируется («работает») в определенном частотном диапазоне колебаний, который зависит как от непосредственно характеристик самого провода, например жесткость, диаметр, погонный вес на единицу длины, технологические параметры, материал проволок и сердечника, способность к самодемпфированию, так и от эксплуатационных условий, в которых находится воздушная линия электропередачи, в частности: ветровые воздействия, гололед, вибрационные колебания, субколебания фазных проводов, вызываемые действием аэродинамического следа, пляска. Эффективное функционирование гасителя определяется как раз тем, сможет ли он охватить весь рабочий частотный колебательный диапазон всей номенклатуры проводов воздушных линий электропередачи. Эта цель достигается с помощью специальной расчетной программы, учитывающей конструктивные и физические характеристики существенно влияющих на эффективность работы гасителя его составных частей, а именно демпферного элемента, грузов, зажима, и позволяющей достичь состояния, когда гаситель действует как единая система с проводом линии. В результате в заявленном гасителе удалось определить оптимальные пределы, например, значений масс (весов) грузов и главное выбирать их величину под каждую конкретную линию, используя для этого любой формы и веса полувтулки, причем можно это делать прямо на линии, если применяется вариант с возможностью отсоединения их от стержней грузов. Кроме того, вариации расположения грузов на различных расстояниях до поперечной оси, проходящей по центру зажима, также позволяют обеспечить совмещение частотного диапазона работы гасителя с рабочим частотным диапазоном провода линии. Аналогичным образом, был точно рассчитан и определен шаг свивки проволок оцинкованного стального каната демпферного элемента для фактически всей номенклатуры применяемых на линиях проводов, так как этот технологический параметр сильно влияет на жесткость каната и в конечном итоге на энергию диссипации и логарифмический декремент затухания, позволяя при возбуждении изгибных и крутильно-изгибных колебаний достигать более равномерной характеристики энергопоглощения гасителя.
Изогнутые стержни (круглые трубы) не заходят концами друг за друга (в прототипе, концы заходят друг за друга, образуя фактически маятниковую конструкцию, что снижает ее эксплуатационную надежность), поэтому грузы могут действовать синхронно и асинхронно, расширяя таким образом функциональные возможности всей системы гашения колебаний от высокочастотного до низкочастотного диапазонов. При этом грузы создают крутящий момент достаточной величины для фиксирования крутильных колебаний и противоположного действия образованию гололеда на проводе, а также стабилизируют провода при возникновении вибрационных колебаний, пляски или колебаний, вызванных аэродинамическим следом, тем самым предотвращая повреждение или снижение их функциональной способности.
Источники информации
[1]. Патент США №34002093, кл. 174-42 (H02G 7/14), 03.09.1968.
[2]. Описание изобретения к патенту РФ №2249893, H02G 7/14, заявлено 30.07.2003, опубликовано 10.04.2005.
[3]. Патент США №4159393, кл. 174-42 (H02G 7/14), 26.06.1979.
[4]. Описание изобретения к патенту РФ №2084999, H02G 7/14, заявлено 20.07.1997, опубликовано 10.04.2005.
[5]. Описание изобретения к патенту РФ №2045800, H02G 7/14, заявлено 10.10.1995, опубликовано 10.04.2005.