Повышение надежности ВЛ при воздействии гололедно-ветровых нагрузок

9 февр. 2010 г. | 9.2.10

Продолжая изучать вопросы, связанные с ВЛ, наткнулся на материал про гололедно-ветровые нагрузки. Думаю, интересно будет почитать.

Рисунок 1. Гололед

В электрических сетях России эксплуатируются несколько сотен тысяч километров неизолированных проводов и грозозащитных тросов на ВЛ различных уровней напряжения. ВЛ расположены в различных климатических зонах, с различными ветровыми и гололедными условиями.
Провода и грозозащитные тросы ВЛ подвержены одновременным действиям различных видов статических и динамических нагрузок. Статическое действие нагрузок соответствует состоянию провода или других частей конструкций и элементов ВЛ, когда они не испытывают ускорения и в них не возникают добавочные динамические напряжения. При наличии ускорений возникают колебания, которые в некоторых случаях могут дать явления резонанса, связанные с резким увеличением напряжений. Поэтому колебания проводов являются одним из наиболее опасных явлений для элементов ВЛ и могут в ряде случаев оказаться основным фактором, определяющим надежность линий.
Разрушения проводов от колебаний обусловлены усталостью материала и происходят при нагрузках значительно меньших, чем расчетные нагрузки, создаваемые отложением гололеда или воздействием ветра. Опасность воздействия динамических нагрузок в основном зависит от продолжительности колебаний, статических нагрузок - от величины отложения гололеда и силы ветра, а их совместное действие значительно увеличивает напряженное состояние проводов.
Значительное число воздушных линий электропередачи в России находятся в третьем, четвертом и особом районах по гололеду, подверженных в зимнее время и в межсезонье образованию сверхрасчетных гололедных отложений (практически 1 раз в 2-4 года). Масса гололеда при этом на каждый погонный метр провода может достигнуть 4-6 кг и более и превышать расчетные значения в 1,5-2 и более раз (рис. 1).

Отложения гололеда могут вызвать:
• Разрегулировку проводов и тросов и их сближение между собой;
• Сближение проводов и тросов при их подвеске вследствие неодвременного сброса гололеда;
• Пляску проводов;
• Обрыв проводов и тросов;
• Разрушение опор;
До настоящего времени основным средством борьбы с гололедом являлась плавка гололеда, которая не всегда проходит успешно по многочисленным причинам.
Сегодня теоретические и экспериментальные исследования 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 превышающих расчетных значений. Испытания в лабораторных условиях и эксплуатация этих устройств на действующих линиях подтвердило это положение.
Гололед образуется при температуре воздуха в приземном слое от –1о до -5о С и реже при -10 о С. Форма и масса гололедно - изморозевых отложений зависит от крутильной жесткости провода и грозозащитных тросов. Чем больше крутильная жесткость провода, тем интенсивнее образовываются гололедно - изморозевые отложения в виде муфты с массой, достигающей до 6 кг на погонный метр. Ниже проиллюстрировано образование гололеда на одиночном проводе или грозозащитном тросе.

Рисунок 2. Процесс образования снежной муфты на проводе

Ветер наносит мокрый снег на наветренную сторону провода. В результате несимметричной нагрузки провод начинает поворачиваться. Свободная от снега часть поверхности провода оказывается теперь на наветренной стороне, на которую нарастает наледь. Провод снова поворачивается. Так продолжается до тех пор, пока снежная (ледяная) муфта не замкнется. После образования первой муфты весь процесс повторяется. В итоге толщина ледяной муфты может оказаться больше диаметра провода и соответственно и вес больше веса самого провода..
Поэтому борьба с гололедообразованием сводится к повышению сопротивления на кручение проводов и грозозащитных тросов.
Повышение жесткости провода приводит к образованию одностороннего гололеда, что снижает массу гололеда в 1,5 – 2 раза, а при наличии плавки гололеда повышается эффективность борьбы с гололедообразованием несколько раз. На рисунке 3 показано образование гололедно - изморозевых отложений при увеличении крутильной жесткости на проводе АС 400.


Рисунок 3. Сложное гололедообразование

Однако односторонний гололед благоприятствует возникновению пляски проводов в виде стоячих волн с наиболее опасным видом колебаний с одной или двумя полуволнами или низкочастотной вибрацией (при отложении изморози цилиндрической формы), гашение которой не обеспечивают даже гасители вибрации типа Стокбриджа, как наиболее эффективные.
Поэтому необходимо создать комплексные методы борьбы с гололедом и колебаниями.
Фирмой ОРГРЭС в 1997 году по заданию РАО «ЕЭС России» разработаны ограничители гололедообразования и колебаний, гасители пляски, которые до настоящего времени благополучно защищают провода и грозозащитные троса ВЛ 110-500 кВ от гололедно-ветровых нагрузок.
Принцип работы ограничителей как комплексных устройств заключается в следующем:
- защита от сверх расчетного гололеда - за счет увеличения жесткости провода на кручение при установке грузов на рычаге (к ним относятся маятниковые гасители), при котором образуется односторонний гололед меньше по массе цилиндрического гололеда;
- защита от пляски проводов – за счет неравномерной установки ограничителей в пролете, в результате чего гололед откладывается в подпролетах разной формы и с разными аэродинамическими характеристиками, а также за счет того, что момент инерции ограничителя за счет удлиненного рычага и масс грузов в десятки раз превышает момент инерции провода с гололедом и этим расстраивает его частотные характеристики.
- защита от вибрации - за счет использования в конструкции ограничителей элементов гасителя вибрации (грузов, гибких элементов).
Для защиты одиночных проводов и грозозащитных тросов от всех видов колебаний и гололеда предлагаются четыре типоразмера ограничителей типа ОГК (рисунок 4). Марка ограничителей, количество в пролете и места их установки выбираются в зависимости от диаметра провода и длины пролета....

Скачать материал полностью (*.pdf 400 кБ)

- $ Поддержать проект -

Ещё можно купить полезную книгу!




Ещё можно изучить на сайте:
Рекомендуется:

0 комментариев:

Отправить комментарий


Воспользуйтесь поиском, что бы найти нужный материал.

Архив










Яндекс.Метрика