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 стр. 7

3. Способы защиты одиночных проводов и грозозащитных тросов ВЛ от вибрации

3.1. Для защиты одиночных проводов и грозозащитных тросов от повреждений вибрацией наибольшее распространение получили гасители вибрации Стокбриджа и различные их модификации, сочетающие высокую эффективность защитного действия с конструктивной простотой и невысокой стоимостью.

Применяются также гасители петлевого типа (фестоны).

3.2. Применяемый в СССР гаситель вибрации Стокбриджа представляет собой отрезок многопроволочного оцинкованного стального каната с укрепленным посередине зажимом для установки его на проводе (тросе) и двумя отлитыми из чугуна грузами стаканообразной формы, закрепленными по концам каната. Динамические характеристики и эффективность таких гасителей зависят от формы и массы грузов, марки и длины рабочей части стального каната и его упругих свойств.

Выпускаемые отечественной промышленностью гасители вибрации типа ГВН [5] применяются для защиты алюминиевых, сталеалюминиевых и проводов из алюминиевых сплавов АН и АЖ сечением 70-905 , стальных тросов сечением 35-120 и применяемых в отдельных случаях медных проводов сечением 50-400 в обычных пролетах.

Гасители вибрации типа ГПГ [6] применяются как в обычных пролетах ВЛ, так и для больших переходных пролетов длиной до 1500 м с проводами сечением до 1645 . Гасители вибрации сбрасывающегося типа ГПС [6] применяются только для больших переходных пролетов при подвеске проводов сечением от 50 до 1645 в роликовых подвесных устройствах.

Основным отличием гасителей ГВН от гасителей ГПГ был способ заделки грузов на стальном канате, являющемся гибким элементом гасителя. Грузы гасителей типа ГВН имели цементно-песчаную заделку. Грузы гасителей типа ГЛГ закрепляются на гибком элементе при помощи развальцованной втулки из алюминиевого сплава или стали. В настоящее время завершается переход к выпуску гасителей ГВН усовершенствованного типа, грузы которых также как у гасителей ГПГ закрепляются на гибком элементе при помощи развальцованной втулки. Это в значительной мере устраняет различия между гасителями ГВН и ГПГ, позволяет рекомендовать применение как тех, так и других на обычных участках линий, требующих защиты от вибрации.

Конструкция гасителей показана на рис. П1.6. Основные размеры и области рабочих частот гасителей типа ГВН приведены в табл. П1.3, гасителей типа ГПГ (ГПС) в табл. П1.4.

1563 × 647 пикс.     Открыть в новом окне

3.3. Число устанавливаемых в каждом пролете гасителей вибрации Стокбриджа зависит от длины пролета, тяжения проводов и условий прохождения линии (категории местности по табл. 3.1).

Как показывает опытная проверка в пролетах небольшой длины, при небольшом значении механического напряжения в проводах, при прохождении линии по местности 5 категории для снижения вибрации до безопасного уровня достаточна установка на проводах по одному гасителю с одной стороны пролета.

В пролетах длиной более 200 м, при высоких значениях механического напряжения в проводах, при прохождении ВЛ по местностям 2-4 категории гасители должны быть установлены с обеих сторон пролета.

В больших переходных пролетах длиной 500-1500 м, подверженных особо интенсивной вибрации, с каждой стороны пролета устанавливаются по два гасителя с разными частотными характеристиками. По два гасителя с каждой стороны пролета целесообразно устанавливать также при прохождении ВЛ с пролетами свыше 300 м по местности 1 категории, особенно на линиях, сооружаемых и эксплуатируемых в районах Крайнего Севера.

Месторасположение гасителей в пролете, обеспечивающее наиболее эффективное гашение вибрации, определяется расчетным путем с учетом марки и тяжений провода.

3.4. Гаситель вибрации петлевого типа (рис. 3.1) представляет собой отрезок провода той же марки и сечения, что и провод защищаемой линии. Гаситель устанавливается под проводом вертикально в виде петли в местах подвески на поддерживающих гирляндах симметрично относительно поддерживающего зажима. Концы петли прикрепляются к проводу линии болтовыми зажимами. По эффективности гашения вибрации гаситель вибрации с одной петлей уступает гасителю Стокбриджа.

Значительно более эффективными являются гасители вибрации петлевого типа с тремя петлями. Центральная петля такого гасителя крепится к проводу линии также как у гасителя с одной петлей. Две другие петли (рис. 3.2) крепятся одним концом к центральной петле, а другим - к проводу линии. Трехпетлевые гасители не только не уступают, но несколько превосходят по эффективности гашения гасителя Стокбриджа при их установке по одному с каждой стороны пролета.

В СССР гасители вибрации петлевого типа применяются для алюминиевых, сталеалюминиевых и проводов из алюминиевого сплава АН и АЖ общим сечением до 142 , а также для медных проводов и стальных тросов сечением 25-70 .

4. Измерения вибрации, проверка эффективности защиты от нее, оценка срока службы проводов

4.1. Измерения вибрации проводов на ВЛ производятся с целью определения линий или их участков, подверженных опасной вибрации, обоснования необходимости защиты и определения методов и средств защиты проводов от вибрации, для проверки эффективности существующих либо вновь разработанных устройств гашения вибрации.

Таблица П1.3

Марка гасителя вибраций	Размеры, мм						Масса груза, кг			Расчетные значения двух первых частот, Гц
	D	d	b	l		L	Номинальная	Предельное отклонение, %	расчетная
ГВН-2-9					80	300			0,79	18,4	73,2
ГВН-2-13	46	9,1		103	105	350	0,8			12,8	59,7
ГВН-3-12					117	400				12,2	46,4
ГВН-3-13			60							8,45	40,0
ГВН-3-17	58	11,0		130	142	450	1,6		1,62	8,45	40,0
ГВН-4-14	65			143	132	440		5		8,43	32,7
ГВН-4-22					157	490	2,4		2,35	6,80	29,3
ГВН-5-25					175	550				6,01	30,8
ГВН-5-30	73	13,0	70	162						6,01	30,8
ГВН-5-34					200	600	3,2		3,25	6,91	26,7
ГВН-5-38					225	650				4,53	24,4

Таблица П.1.4

Марка гасителя вибраций	Размеры, мм						Масса груза, кг			Расчетные значения двух первых частот, Гц
	D	d	b	l		L	Номинальная	Предельное отклонение, %	Расчетная
ГПГ(ГПС)-0,8-9,1-300	46	9,1	60	103	77	300	0,8		0,81	18,45	71,63
ГПГ(ГПС)-0,8-9,1-350					102	350				12,41	57,82
ГПГ(ГПС)-0,8-9,1-400					127	400				9,22	51,88
ГПГ(ГПС)-1,6-11-350					88	350				14,27	55,48
ГПГ(ГПС)-1,6-11-400	58	11		130	113	400	1,6		1,65	11,21	45,3
ГПГ(ГПС)-1,6-11-450					138	450				8,01	39,38
ГПГ(ГПС)-1,6-11-500					163	500				6,36	35,66
ГПГ(ГПС)-1,6-11-550					188	550				5,41	32,64
ГПГ(ГПС)-1,6-13-350					88	350				21,17	78,77
ГПГ(ГПС)-1,6-13-400					113	400		5		15,03	63,16
ГПГ(ГПС)-1,6-13-450		13	70		138	450				11,32	54,87
ГПГ(ГПС)-2,4-11-400					108	400				9,82	36,12
ГПГ(ГПС)-2,4-11-450					133	450				6,89	30,86
ГПГ(ГПС)-2,4-11-500		11	60		158	500				5,93	27,4
ГПГ(ГПС)-2,4-11-550					183	550		5		5,38	24,94
ГПГ(ГПС)-2,4-11-600					208	600				3,72	23,08
ГПГ(ГПС)-2,4-13-400					108	400				12,48	50,74
ГПГ(ГПС)-2,4-13-450					133	450				9,61	43,11
ГПГ(ГПС)-2,4-13-500	65	13	70	143	158	500	2,4		2,37	8,92	38,41
ГПГ(ГПС)-2,4-13-550					183	550				6,24	36,18
ГПГ(ГПС)-2,4-13-600					208	600				5,42	32,12
ГПГ(ГПС)-3,2-13-450					133	450				9,21	36,33
ГПГ(ГПС)-3,2-13-500					151	500				6,83	31,64
ГПГ(ГПС)-3,2-13-550	73			162	176	550	3,2		3,24	6,12	28,37
ГПГ(ГПС)-3,2-13-600					201	600				5,88	27,42
ГПГ(ГПС)-3,2-13-650					226	650				3,94	24,00
ГПГ(ГПС)-4,0-13-500					146	500				6,26	27,85
ГПГ(ГПС)-4,0-13-550	79	13		175	171	550	4,0		4,09	5,2	24,06
ГПГ(ГПС)-4,0-13-600					196	600				4,7	21,94

Для определения подверженности того или иного участка линии опасной вибрации выбираются пролеты, являющиеся характерными для данного участка линии по длине и по характеру местности. Для выявления участков, наиболее подверженных вибрации, следует выбирать пролеты, не защищенные от ветра окружающим рельефом, древесной растительностью, постройками и т.п.

Для получения данных, отображающих относительную продолжительность, максимальные амплитуды вибрации, характерный диапазон частот вибрации, требуется от 1 до 3 мес. измерений. В течение такого срока, как правило, имеют место все характерные частоты и амплитуды вибрации.

4.2. Для измерений вибрации применяются различные устройства и аппаратура. Наиболее простыми и дешевыми являются механические самопишущие вибрографы (продолжительность записи 7 сут.), фиксирующие время возникновения, продолжительность и амплитуду вибрации провода. На основании полученных виброграмм определяются максимальные двойные амплитуды вибрации в месте установки вибрографа (обычно в пределах от 0,35 до 1 м от места выхода провода из поддерживающего зажима), и относительная продолжительность вибрации, равная отношению суммарного числа часов, в течение которого зафиксирована вибрация, к числу часов работы вибрографа.

Для оценки степени опасности вибрации определяются создаваемые вибрацией угловые отклонения провода в местах подвеса, которые могут быть приближенно вычислены по формуле

, (П1.16)

где - угол вибрации, мин (');

2А - двойная амплитуда вибрации в месте установки вибрографа, мм;

u - расстояние от места установки вибрографа до места выхода провода из зажима, м.

Опасной считается вибрация, создающая угловые отклонения провода у мест его подвеса более 5-10'.

4.3. Значительно более полную информацию, чем та, которая может быть получена из обработки виброграмм, дает запись процесса вибрации провода. Запись аналоговых сигналов измеряемой вибрации может быть получена с использованием датчиков акселерометров, других малогабаритных датчиков вибрации, например специализированного прибора "ХИЛДА" для записи процесса вибрации провода ВЛ на магнитный носитель информации (компакт-кассету) фирмы "СЕД Систем" (Канада). Прибор состоит из блока, устанавливаемого на поддерживающем зажиме и включающего измерительное устройство и радиопередатчик, а также наземного блока, состоящего из приемника радиосигналов и магнитофона. Обработка записи процесса вибрации выполняется на ЭВМ.

4.4. Наиболее удобным и совершенным средством измерения вибрации проводов ВЛ в настоящее время является датчик "ВИБРЕК" фирмы "СЕФАГ" (Швейцария). Прибор устанавливается на поддерживающем зажиме и измеряет виброперемещение провода в точке, отстоящей на 89 мм от крайней точки его контакта с ложем поддерживающего зажима. Микропроцессор, встроенный в датчик, анализирует измеряемый процесс вибрации, выделяет и заносит в запоминающее устройство число циклов колебаний с различной амплитудой и частотой. Информация о числе циклов колебаний может накапливаться датчиком с дискретными интервалами (по 10 с 4 раза в течение каждого часа) в течение срока измерений продолжительностью до 3 мес.

По истечении заданной продолжительности измерений датчик подключается к персональной ЭВМ и опрашивается по специальной программе, в результате чего на экран монитора ПЭВМ или через печатающее устройство выводится матрица [ ], где i,j = 1, 2.... 16. Элементами матрицы являются накопленные за период измерения числа циклов колебаний провода, разбитые на 16 интервалов по амплитуде - от 0,0626 до 1 мм с шагом 0,0625 мм, и 16 интервалов по частоте колебаний (1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 80, 100, 150 Гц).

Матрица циклов колебаний дает обширную информацию для качественного и количественного анализа характера вибрации провода, эффективности работы гасителей вибрации. Наименьшие числа циклов колебаний в матрице [ ] приходятся на те диапазоны частот, где защита от вибрации наиболее эффективна и, наоборот, области малоэффективной работы гасителей выделяются наибольшим числом циклов колебаний.

4.5. Информация о числе циклов колебаний провода, накопленная за период измерений, может быть использована для оценки срока службы проводов до появления усталостных повреждений. При этом используется гипотеза линейного накопления повреждений [4]. В соответствии с этой гипотезой доля повреждений для определенного уровня циклических напряжений находится по отношению - числа циклов напряжений данного уровня, накапливаемых за 1 год эксплуатации, к числу циклов колебаний с этим же уровнем напряжений до появления повреждений. При этом число циклов может быть установлено в результате усталостных испытаний провода (построения кривой Веллера) либо с использованием пограничной кривой безопасных напряжений, описываемой уравнением (П1.13).

Предполагается, что накопление повреждений происходит линейно и на процесс накопления не влияет последовательность возникновения напряжений разного уровня. Суммарное накопленное повреждение за 1 год при этом составит

Срок службы провода до появления усталостных повреждений определяется выражением:

123 × 101 пикс.     Открыть в новом окне

(П1.17)

Остаточный срок службы составит:

,

где - срок эксплуатации провода к моменту проведения оценки, лет.

4.6. Проверка эффективности действия гасителей вибрации осуществляется путем одновременной установки не менее, чем двух приборов измерения вибрации: одного - на проводе, защищенном гасителями, а другого - на проводе без гасителей, и сравнении результатов измерений. Показателем эффективной работы гасителя является отсутствие зарегистрированной прибором опасной вибрации на защищенном проводе. Хорошей работой гасителя следует считать уменьшение максимальной амплитуды вибрации более чем в 10 раз, удовлетворительной - более чем в 5 раз.

5. Порядок установки гасителей вибрации в больших переходных пролетах

5.1. Проверить наличие всех типов гасителей, предназначенных для установки на данном переходе.

5.2. Проверить комплектность деталей каждого гасителя; наличие болтов, гаек, шайб, замков, предохранителей и соответствие типа и основных размеров гасителя (размер грузов, диаметр тросика, длина гасителя, размер губок зажима) данным чертежей.

5.3. Проверить, свободно ли навинчиваются гайки на болт, не прогнуты ли тросики гасителей; при необходимости - выправить.

5.4. Проверить сбрасывающий механизм гасителей сбрасывающегося типа, для этого: