Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ icon

Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ



НазваниеМетодические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ
страница1/9
Дата конвертации05.01.2013
Размер1.32 Mb.
ТипМетодические указания
источник
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


Утверждены

Приказом Председателя Комитета по государственному энергетическому надзору Министерства энергетики и минеральных ресурсов

Республики Казахстан

от «24» декабря 2009 года

№ 123-П


Методические указания

по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 - 1150 кВ


1. Область применения


Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 - 1150 кВ (далее - Указания) рекомендованы для предприятий энергетики и электрификации, занимающихся проектированием, монтажом и эксплуатацией воздушных линий электропередачи напряжением 35 - 1150 кВ.

В Указаниях изложены основные причины возникновения вибрации и положения по типовой защите проводов и тросов воздушных линий (ВЛ) от вибрации и субколебаний.

Указания рекомендуются для всех типовых случаев защиты от вибрации и субколебаний проектируемых, сооружаемых и находящихся в эксплуатации ВЛ напряжением 35-1150 кВ.


^ 2. Вибрация проводов


Провода воздушных линий электропередачи (ВЛ) независимо от класса напряжения подвержены колебаниям, вызываемым действием ветра. От характера колебаний, их интенсивности и эффективности применяемой защиты от колебаний в значительной мере зависит срок службы проводов и эксплуатационная надежность ВЛ в целом. К числу наиболее распространенных видов колебаний проводов, вызываемых ветром, относятся вибрация, и колебания проводов расщепленных фаз, вызываемые действием аэродинамического следа и называемые субколебаниями. Оба названных вида колебаний могут быть причиной повреждений проводов, линейной арматуры, систем подвески проводов, что представляет большую угрозу надежной работе линий и усложняют их эксплуатацию, требуя регулярного наблюдения за состоянием проводов и организации работ по их защите

От вибрации защищаются:

1. Одиночные алюминиевые и сталеалюминевые провода и провода из алюминиевого сплава сечением до 95 мм2 в пролетах длиной более 80 м, сечением 120 – 240 мм2 в пролетах более 100 м, сечением 300 мм2 и более в пролетах более 120 м, стальные многопроволочные провода и тросы всех сечений в пролетах более 120 м – при прохождении ВЛ по открытой ровной или малопересеченной местности, если механическое напряжение при среднегодовой температуре составляет более, Н/мм2:


Таблица 2.1 – Механическое напряжение при среднегодовой температуре

Для алюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава АН

3,5

Для сталеалюминевых проводов и проводов из алюминиевого сплава АЖ

4,0

Для стальных проводов и тросов

18,0


При прохождении ВЛ по сильно пересеченной или застроенной местности, а также по редкому или низкорослому (ниже высоты подвеса проводов) лесу длина пролетов и значения механических напряжений, при превышении которых необходима защита от вибрации, увеличиваются на 20 %.

2. Провода расщепленной фазы, состоящей из двух проводов, соединенных распорками, в пролетах длиной более 150 м - при прохождении ВЛ по открытой ровной или слабо пересеченной местности, если механическое напряжение в проводах при среднегодовой температуре составляет более, Н/мм2:


Таблица 2.2 – Механическое напряжение в проводах при среднегодовой температуре

Для алюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава АН

4,0

Для сталеалюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава АЖ

4,5

Для стальных проводов и тросов

18,0


При прохождении ВЛ по сильно пересеченной или застроенной местности, а также по редкому или низкорослому (ниже высоты подвеса проводов) лесу значения механических напряжений, при превышении которых рекомендуется защита от вибрации, увеличиваются на 10 %.

При применении расщепленной фазы, состоящей из трех или четырех проводов с групповой установкой распорок, защита от вибрации не рекомендуется (кроме случаев, указанных в п. 3).

3. Провода и тросы при пересечении рек, водоемов и других водных преград с пролетами более 500 м - независимо от числа проводов в фазе и значения механического напряжения; при этом защите от вибрации подлежат все пролеты участка перехода.

Для защиты от вибрации алюминиевых проводов и проводов из алюминиевых сплавов АЖ и АН сечением до 95 мм2 и сталеалюминевых проводов сечением до 70 мм2 рекомендуется применять гасители вибрации петлевого типа, а для алюминиевых и сталеалюминевых проводов большего сечения и стальных проводов и тросов - гасители вибрации обычного типа.


^ 2.1. Причины возникновения, характеристики вибрации


Вибрацией проводов называются вызываемые ветром периодические колебания натянутого в пролете ВЛ провода, происходящие в вертикальной плоскости с частотой колебаний  от 3 до 150 Гц и образующие на длине пролета L стоячие волны с размахом колебаний, не превышающим диаметр провода. Участки стоячих волн, где провод совершает наибольшие отклонения от положения равновесия, называются пучностями волны 2, а точки, где провод совершает только угловые колебания – узлами 1 (рисунке 2.1).




1 – узел колебаний; 2 – пучность.


Рисунок 2.1 – Стоячая волна вибрации провода в пролете ВЛ


Основными величинами, характеризующими интенсивность вибрации проводов являются:

L – длина пролета;

А – амплитуда колебаний или размах (удвоенная амплитуда) 2А в пучности, размах в пучности может несколько превышать по значению диаметр провода;

 – длина волны, 2 длины полуволн колебаний /2 (расстояние между двумя соседними узлами) от 1 до 30 м;

 – угол вибрации;

^ Ус – изгибная амплитуда, которая в соответствии со сложившейся международной практикой определяется на расстоянии Хс = 89 мм (рисунок 2.2) от последней точки контакта провода с зажимом;

 – амплитуда угловой деформации провода в зажиме;

амплитуда циклических напряжений в точке выхода провода из зажима.




^ Ус – изгибная амплитуда;

Хс –расстояние от последней точки контакта провода с зажимом


Рисунок 2.2 – Деформированное состояние провода при жестком

закреплении на конце


Вибрация возникает от воздействия на провод ветра со скоростью от 0,5 до 8 м/с, создающего за проводом периодически возникающие и срывающиеся вихревые движения воздуха. Возникающие за проводом вихри уносятся воздушными потоками, способствуя образованию следующих вихрей с противоположным направлением вращения.

Определено безразмерное число St (число Струхаля) устанавливающее взаимосвязь между скоростью потока , диаметром цилиндра D и частотой вихрей  [1]

, (2.1)


где:  – частота образования вихрей;

D – диаметр цилиндра;

– скорость потока (ветра).

Числа Струхаля лежат в диапазоне от 0,18 до 0,22.

Для определения частоты образования вихрей, с достаточной для практических целей точностью, используется формула


, (2.2)


где – частота образования воздушных вихрей, Гц;

– скорость ветра, м/с;

D – диаметр провода, мм.

В момент развития вихря скорость потока с одной стороны (например, верхней) несколько возрастает по сравнению со скоростью потока с противоположной (нижней) стороны; при образовании следующего вихря, с обратным направлением вращения, получается обратное соотношение скоростей потока.



Рисунок 2.3 – Схема вихреобразования за проводом


По закону Бернулли разнице скоростей потока соответствует разница давления - большей скорости соответствует меньшее давление и наоборот. Периодическому образованию вихрей сопутствуют периодические импульсы силы, поочередно действующие на провод на данном его участке то снизу, то сверху (рисунок 2.3).

Вибрация провода возникает в результате совпадения частоты таких динамических импульсов с одной из собственных частот колебаний натянутого в пролете провода. Развитие колебаний и рост их интенсивности продолжается до тех пор, пока не наступает состояние баланса между энергией ветра, воспринимаемой в виде аэродинамических импульсов, и потерями на рассеивание энергии колеблющимся проводом.

^ 2.2. Выражения, характеризующие параметры вибрации


Вибрация провода ВЛ в установившемся состоянии представляет собой стоячие волны с большим числом n полуволн длиной /2 в пролете. Распространение импульса вдоль натянутого провода выражается скоростью бегущей волны, которая может быть определена по формуле


, (2.3)


где: t – скорость бегущей волны, м/с;

 – длина волны вибрации, м;

п – собственная частота колебаний провода, соответствующая n-ой частоте, Гц;

Т – тяжение провода, Н;

m – масса провода, кг/м.

Число полуволн в пролете определяется соотношениями


. (2.4)


Собственные частоты колебаний натянутого в пролете провода могут быть определены (без учета его провисания) из уравнения


. (2.5)


Для возникновения процесса вибрации целесообразно, чтобы частота образования за проводом воздушных вихрей  совпадала с одной из собственных частот колебаний провода п. При установившейся вибрации, когда срыв вихрей регулируется колебательным движением провода, частота вибрации может сохраняться неизменной при изменении скорости ветра от первоначального значения  в, диапазоне от 0,9 до 1,4.

Если известна частота колебаний провода, то длина полуволны вибрации определяется по формуле


. (2.6)


В тех случаях, когда частота образования воздушных вихрей в точности совпадает с одной из собственных частот провода, т.е. n = , формула для определения длины полуволны вибрации может быть представлена в виде


, (2.7)


где St – приближенно принято равным 0,2 – среднему значению интервала 0,18  0,22.

Таким образом, зная диапазон скоростей ветра, возбуждающих вибрацию, по формуле (2.2) можно определить спектр возможных частот вибрации, а по формуле (2.7) – соответствующие им длины полуволн колебания.

Амплитуда колебаний провода определяется экспериментально либо теоретически, например, по методу энергетического, баланса [1]. Абсолютное значение амплитуды вибрации в пучности зависит от длины волны и достигает максимальных значений при наибольших длинах волн, соответствующих низким частотам вибрации. Наибольшие двойные амплитуды вибрации (размахи колебаний 2А) провода в пучности полуволны обычно не превышают 2  2,5 диаметра провода. С увеличением частоты вибрации и числа волн в пролете потери энергии колебаний в проводе, обусловленные его самодемпфированием, возрастают, и амплитуды колебаний уменьшаются.

Опасность повреждения проводов вибрацией обусловлена не столько абсолютным значением амплитуд колебаний в пучности волны, сколько значением перегиба провода в местах его крепления. Значения этого перегиба характеризуются углом отклонения провода (углом вибрации) в узловых точках относительно нейтрального положения и вычисляется по формуле


. (2.8)


Более удобной для практического использования является формула


, (2.9)


где:  – угол вибрации в угловых минутах ();

А – амплитуда вибрации в пучности, мм;

 – волна вибрации, м.


Наибольшие угловые отклонения провода при вибрации, определяющие степень перегиба провода в местах выхода его из зажима, практически находятся в пределах от 30 до 35 и только при особо интенсивной вибрации могут достигать 40 - 50.

Для оценки степени опасности вибрации приближенно рекомендуется определить угловые отклонения провода в месте подвеса, создаваемые вибрацией по формуле

(2.10)


где: 2А – двойная амплитуда вибрации в месте установки вибрографа, мм;

l – расстояние от установки вибрографа до места выхода провода из зажима, м.


Значение перегиба провода определяет величину знакопеременных циклических деформаций и напряжений в местах креплений, которые, складываясь со статической деформацией и напряжением в материале провода, могут привести к усталостным повреждениям. Знакопеременные изгибные деформации провода определяются по формуле


, (2.11)


где: d диаметр проволоки наружного повива провода, мм;

 – частота вибрации, Гц;

Е – модуль упругости, Па;

Imin – момент инерции сечения провода, вычисленный в предположении о возможности свободного взаимного проскальзывания проволок, мм4;

Imax – момент инерции сечения провода, вычисленный в предположении о невозможности проскальзывания проволок, мм3.

Входящие в формулы (2.11) значения изгибной жесткости провода целесообразно вычислять по уравнениям:


, (2.12)

, (2.13)


где: ЕA, Еs – модули упругости, соответственно, для алюминиевых и стальных проволок, Па;

dA, ds – диаметры проволок из алюминия и стали, мм;

NA, Ns – число алюминиевых и стальных проволок в проводе;

Ii, Ij – моменты инерции i -го повива алюминиевых и j –го повива стальных проволок, мм3.


Моменты инерции повивов вычисляются по одинаковым формулам, как для алюминиевых, так и для стальных проволок

, (2.14)


где: Ni (или Nj) – число проволок в повиве;

di – диаметр проволоки в i-ом повиве, мм;

Ri –радиус повива (рисунок 2.4), мм.





Рисунок 2.4 – Поперечное сечение многоповивного

сталеалюминевого провода


Для оценки опасности появления усталостных повреждений рекомендуется иметь данные о циклических напряжениях в местах подвески провода. Если известна изгибная амплитуда Ус, определяемая на расстоянии Хс = 89 мм от последней точки контакта провода с зажимом (рисунок 2.5), то изгибные напряжения в проволоках наружного повива наиболее достоверно определяются по формуле


, (2.15)


где:  – амплитудное значение напряжения, Н/мм2;

d – диаметр проволоки наружного повива, мм;

EA – модуль упругости наружного повива, H/мм2;

Ус – изгибная амплитуда, мм.


р = , (2.15.1)


где E Imax – изгибная жесткость провода, Н/мм2.


XХс = 89 мм.


Результаты измерения вибрации, выполненные в ходе полевых испытаний, в сочетании с использованием формулы (2.13) позволяют определить накопление усталости, т.е. сумму циклов колебаний, сопровождающихся появлением в местах подвески провода циклических напряжений определенного уровня. Обобщение результатов полевых испытаний позволяет построить кривую накопленных напряжений (рисунок 2.5), отражающих сумму циклов колебаний с циклическими напряжениями определенного уровня [4]. Накопление циклических напряжений, превышающих безопасные уровни, приводит с течением времени к появлению усталостных повреждений провода.





1 – испытания проведены на ровной открытой местности,

стат = 0,2в (в – предел прочности провода на разрыв);

2 – испытания проведены на холмистой местности,

стат = 0,2в; 3 – испытания проведены на холмистой местности, стат = 0,27в;

4 – пограничная кривая СИГРЭ.


Рисунок 2.5 – Кривые накопленных за год напряжений для провода АС 560/50


Способность провода выдерживать колебания, приводящие к действию циклических напряжений определенного уровня, выявляется путем лабораторных испытаний на усталость. Результатом серии усталостных испытаний является кривая Веллера, представляющая собой зависимость числа циклов колебаний до появления усталостных повреждений трех проволок провода до уровня циклических напряжений в месте выхода провода из зажима.

В результате обобщения многочисленных данных усталостных испытаний, проводившихся разными исследователями с проводами из алюминия, алюминиевого сплава и сталеалюминевыми, разработаны рекомендации [4] по применению пограничной кривой безопасных напряжений (рисунок 2.5). Кривая описывается уравнением


, (2.16)


где: B = 450, Z = –0,2 для Nс 1,56·107;

В = 263, Z = –0,17 для Nc > 1,56·107;

Nzc – число циклов колебаний провода.

Смысл пограничной кривой состоит в том, что риск усталостных повреждений провода отсутствует, если за время его эксплуатации число циклов колебаний с изгибным напряжением  не превышает значения nc, определяемого уравнением (2.16). Таким образом, срок службы провода определяется не только амплитудами его колебаний или уровнями циклических изгибных напряжений, но также и накопленным числом циклов таких колебаний, т.е. продолжительностью и частотой вибрации определенного уровня.


^ 2.3. Характер и место повреждений, вызываемых вибрацией


Опасность вибрации проводов ВЛ состоит в том, что при периодических перегибах провода в нем возникают циклические механические напряжения. Складываясь со статическим напряжением натянутого в пролете провода и напряжениями от изгиба и сжатия в местах крепления, они приводят с течением времени к явлению усталости материала провода.

Повреждения провода, вызываемые вибрацией, обычно происходят в местах его закрепления либо в местах подвески на проводе устройств со значительной массой, где условия работы провода при вибрации особенно неблагоприятны, и могут проявляться в частичном износе поверхности провода или в последовательном изломе отдельных проволок. С увеличением числа оборванных проволок напряжение в оставшихся возрастает, разрушение приобретает нарастающий характер, пока не происходит полный обрыв провода.

Вызываемые вибрацией повреждения проволок и тросов (излом отдельных проволок) всегда имеют характерный вид, позволяющий отличить их от повреждений, вызванных другими причинами. Излом происходит в перпендикулярной или наклонной к оси проволоки плоскости, обычно с гладкой или мелкозернистой поверхностью, при этом место излома не имеет следов шейки, характерной для обычного разрыва.

Явлению вибрации и опасности повреждений, вызываемых ею, могут подвергаться все находящие применение на линиях провода и тросы вне зависимости от их материала и сечения.

Обрывы проволок по причине вибрации возникают большей частью в верхнем повиве провода, однако имеют место случаи возникновения первоначальных обрывов проволок внутренних повивов, особенно у сталеалюминевых проводов и проводов из алюминиевых сплавов.

Повреждения проводов вибрацией обычно ранее всего появляются в поддерживающих зажимах, где провод подвержен сосредоточенному действию наибольших статических и динамических напряжений и где скорее всего наступает явление усталости.

Вызываемые вибрацией повреждения проводов могут иметь место при всех типах применяемых в практике поддерживающих зажимов, в том числе в зажимах с качающейся «лодочкой» и в роликовых подвесных устройствах, где провод свободно лежит в канавке ролика.

Повреждения обычно концентрируются в местах выхода провода с опорной поверхности ложа зажима или ролика.

Повреждения проводов в натяжных зажимах происходят значительно реже, чем в поддерживающих, поскольку на выходе из натяжного зажима провод не испытывает статических напряжений изгиба, возникающих в местах схода проводов с поддерживающих зажимов.

Повреждения проводов в натяжных зажимах обычно происходят в зоне выхода из устья зажима.

Повреждения проводов от вибрации в пролетах наблюдаются крайне редко и могут возникать в местах выхода из соединителей большой длины, обладающих значительной массой, а также в местах установки в пролете шунтов, обводных петель и ответвлений.

Кроме того, сильная вибрация может приводить к обрыву проволок провода в местах некачественной заводской сварки проводов.

Вибрация проводов является причиной износа и разрушения элементов подвески, деталей арматуры (в частности, внутрифазовых распорок расщепленных проводов) и сварных швов металлических опор.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9



Похожие:

Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ iconМетодические указания по комплексной качественной оценке технического состояния распределительных сетей напряжением 0,38 – 20 кВ с воздушными линиями электропередачи
Приказом Председателя Комитета по государственному энергетическому надзору Министерства энергетики и минеральных ресурсов
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ iconМетодика расчета предельных токовых нагрузок по условиям нагрева проводов для действующих линий электропередачи Введение
Приказом Председателя Комитета по государственному энергетическому надзору Министерства энергетики и минеральных ресурсов Республики...
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ iconМетодические указания по расчету выбросов парниковых газов от тепловых электростанций и котельных рнд астана 2010
Методические указания предназначены для оценки выбросов пг только тепловыми электростанциями и котельными, т е предприятиями, для...
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ iconМетодические указания по определению величины накладных расходов в строительстве 1 Общие положения
Методические указания предназначены для определения величины накладных расходов
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ iconМетодические указания по эксплуатационному контролю за состоянием сетевых подогревателей
Методические указания рекомендуют методы определения основных показателей и оценки состояния поверхностей нагрева сетевых подогревателей...
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ iconМетодические указания по ремонту взрывозащищенного электрооборудования; 4 Методические указания по профилактическому заиливанию и тушению подземных эндогенных пожаров на медноколчеданных рудниках Республики Казахстан
В соответствии с приказом Министра по чрезвычайным ситуациям Республики Казахстан «О порядке утверждения нормативных актов и согласования...
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ iconМетодические указания по ведению статистического бизнес-регистра Астана 2011 Введение
Методические указания предназначены для специалистов, осуществляющих ведение статистического бизнес-регистра, а также других специалистов...
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ iconИнструкция по эксплуатации силовых кабельных линий. Часть. Кабельные линии напряжением 110 500 кв введение
Приказом Председателя Комитета по государственному энергетическому надзору Министерства энергетики и минеральных ресурсов
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ iconМетодические указания по определению нормативного расхода электроэнергии на насосные станции тепловых сетей Общие положения
Методические указания разработаны в соответствии с подпунктом 7 статьи 5 Закона Республики Казахстан «Об электроэнергетике» иустанавливают...
Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35 1150 кВ iconМетодические указания по расчету удельного расхода топлива на отпуск тепловой энергии
По расчету удельного расхода топлива на отпуск тепловой энергии (далее – Методические указания) разработаны в соответствии с подпунктом...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©kzgov.docdat.com 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы