Филиал ОАО «Инженерный центр ЕЭС» -

«Фирма ОРГРЭС»

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ МНОГОЧАСТОТНЫХ ГАСИТЕЛЕЙ ВИБРАЦИИ ГВП И УНИФИЦИРОВАННЫХ ГАСИТЕЛЕЙ ВИБРАЦИИ ГВУ НА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 35-750 кВ

СО 34.20.264-2005

Москва

Центр производственно-технической информации

и технического обучения ОРГРЭС

2005

 

Разработано Филиалом ОАО «Инженерный центр ЕЭС» - «Фирма ОРГРЭС»

Исполнители Р.С. КАВЕРИНА, Л.В. ЯКОВЛЕВ

Утверждено Филиалом ОАО «Инженерный центр ЕЭС» - «Фирма ОРГРЭС» 04.04.2005

Заместитель главного инженера Ф.Л. КОГАН

Содержание

1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Настоящие Рекомендации распространяются на проектируемые и находящиеся в эксплуатации воздушные линии электропередачи (ВЛ) напряжением 35-750 кВ.

1.2 Рекомендации предназначены для персонала предприятий, осуществляющих эксплуатацию электрических сетей, а также для работников научно-исследовательских и проектных институтов, работающих по совершенствованию действующих, строящихся и модернизируемых ВЛ.

1.3 Рекомендации содержат указания по защите проводов и тросов от вибрации, а также номенклатуру и технические параметры гасителей вибрации ГВП и ГВУ.

2 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

2.1 Приспособления и устройства, поглощающие или рассеивающие энергию, возникающую в проводе от вибрации, появились практически сразу, как только было установлено само наличие вибрации в этом элементе.

Одним из наиболее распространенных приспособлений для гашения вибрации, выпускаемых серийно с 1924 г., является гаситель Стокбриджа, представляющий собой отрезок многопроволочного оцинкованного стального каната с укрепленным посередине зажимом для установки его на проводе (тросе) и двумя чугунными грузами стаканообразной формы, закрепленными на концах. Этот гаситель широко применялся во многих странах мира и неоднократно усовершенствовался.

2.2 За рубежом в усовершенствованном варианте в настоящее время гаситель вибрации Стокбриджа встречается в виде конструкции типа «Дог Боун». В СССР применялись гасители Стокбриджа ГВН и ГПГ.

2.3 Типовые гасители вибрации Стокбриджа ГВН и ГПГ имеют две основные частоты колебаний. Компоновка этих гасителей одинакова, их динамические характеристики рассматриваются как однотипные. Эффективность таких гасителей зависит от остроты пиков резонансных частот и близости расположения одного к другому. Полная защита проводов от вибрации обеспечивается при большом количестве типоразмеров.

Для эффективности гашения вибрации на применяемых в настоящее время проводах и тросах требуются 72 типоразмера гасителей вибрации (см. Каталог «Арматура и изоляторы для воздушных линий электропередачи», - М., 2001).

2.4 В мировой практике для создания высоких эксплуатационных показателей гасителей вибрации в основном используются два подхода:

- применение эксцентрично закрепленного груза специальной формы («собачья кость», «пешка», подковообразный и т.д.), работающего при вибрации на закручивание;

- использование тросика, который выполняется с предварительным обжатием повивов.

За счет применения эксцентрично закрепленного груза гаситель получает третью рабочую частоту, которая располагается между первой и второй частотами, свойственными двухчастотным гасителям, а за счет обжатия - расширение резонансных частот пиков. Указанный способ позволил благодаря конструктивному решению ликвидировать «провалы» в кривой зависимости поглощения энергии от частоты и этим поднять эффективность гасителя.

2.5 С 1998 г. в энергосистемах России успешно применяются гасители вибрации ГВП и ГВУ с грузами вида «пешка», разработанные Фирмой ОРГРЭС. Общий вид гасителя приведен на рисунке 1.

1 - захват зажима; 2 - крепежный болт; 3 - плашка; 4 - упругий элемент; 5 - груз; 6 - пружинные шайбы; 7 - втулка гасителя; 8 - зажим гасителя

Рисунок 1 - Многочастотный гаситель вибрации ГВП

Гасители вибрации ГВП с количеством основных частот три и более получили название многочастотных. Гасители ГВП имеют одинаковую массу грузов и длину плеч гибкого элемента (L₁ = L₂; m₁ = m₂). Марки и технические параметры гасителей ГВП приведены в таблице 1. За счет улучшенных динамических показателей количество типоразмеров таких гасителей доведено до 18.

Таблица 1 - Марки и технические параметры гасителей вибрации ГВП

2.6 Неоправданное многообразие устройств по защите проводов и тросов ВЛ от вибрации, которое усложнило вопросы эксплуатации и увеличило стоимость их применения, потребовало приведения конструкций к единообразию за счет создания унифицированного ряда. Это было достигнуто при использовании грузов вида «пешка» (разных по массе при разных плечах гибкого элемента).

2.7 Унифицированные гасители вибрации ГВУ (рисунок 2) обеспечивают равномерное распределение энергии рассеивания во всех диапазонах рабочих частот проводов и тросов, что позволило уменьшить количество типоразмеров гасителей до 5. Марки и основные параметры унифицированных гасителей (ГВУ) приведены в таблице 2.

Рисунок 2 - Унифицированный гаситель вибрации ГВУ (Обозначения см. рисунок 1)

Таблица 2 - Марки и технические характеристики гасителей вибрации ГВУ

3 УКАЗАНИЯ ПО ЗАЩИТЕ ПРОВОДОВ И ТРОСОВ ОТ ВИБРАЦИИ

3.1 Марка гасителей вибрации, места их установки и количество выбираются в зависимости от преобладающего направления ветров, условий прохождения линии, тяжения или длины пролета, а также диаметра провода или грозозащитного троса.

В таблице 3 представлено пять основных разновидностей топографических особенностей и категорий местности.

Таблица 3 - Топографические особенности и категории местности

В зависимости от условий прохождения трассы линии и ее конструктивных параметров защита от вибрации одиночных проводов и тросов не требуется:

при длинах пролетов, равных или меньших указанных в таблице 4;

при расчетных механических напряжениях в проводах и тросах при среднегодовой температуре (для районов Крайнего Севера - при среднемесячной температуре самого холодного месяца года), не превышающих значений, указанных в таблице 5.

Таблица 4 - Марки проводов и длины пролетов в зависимости от категорий местности

3.2 В зависимости от длины пролетов и тяжения проводов (тросов) гасители вибрации устанавливаются на проводах с обеих сторон пролета либо только с одной стороны.

Односторонняя установка гасителя допускается в следующих случаях:

- в пролетах длиной менее 150 м независимо от значения механических напряжений в проводах (тросах); при этом не допускается односторонняя установка гасителей, если трасса ВЛ проходит по местности категории 1;

- в пролетах длиной 150-200 м, если расчетное механическое напряжение в проводах (тросах) при среднегодовой температуре не превышает значений, указанных в таблице 5.

Таблица 5 - Марки проводов и механические напряжения, обусловленные их тяжением

3.3 При заказе гасителей следует указывать исполнение гасителя ГВП или ГВУ, а также марку плашечного зажима.

3.4 Выбор марок многочастотных гасителей вибрации ГВП в обычных пролетах производится согласно таблице 6.

Таблица 6 - Выбор марок гасителей вибрации ГВП в зависимости от диаметра провода и эксплуатационного тяжения

3.5 Выбор марок многочастотных гасителей вибрации ГВУ в обычных пролетах производится согласно таблице 7.

Таблица 7 - Выбор марок гасителей вибрации ГВУ в зависимости от диаметра

провода и эксплуатационного тяжения

3.6 При установке одного гасителя на пролет он должен отстоять от места крепления провода на расстоянии

,

где S - расстояние от середины гасителя до места выхода провода из поддерживающего или натяжного зажима, м;

λ - длина волны вибрации, м;

D - диаметр провода, мм;

Т_э - тяжение проводов при среднегодовой температуре, Н;

m - масса провода, кг/м.

3.7 При установке по одному гасителю с каждой стороны пролета месторасположение гасителей определяется по формулам:

 

Вычисленные расстояния округляются до ближайшего значения, кратного 0,05 м.

3.8 При установке у опор с обводными петлями на проводах за ответвительным зажимом гасители устанавливаются на одном из указанных выше расстояний, считая от места выхода провода из ответвительного зажима.

3.9 На ВЛ с расщепленной фазой из двух проводов и со сдвоенными тросами защита от вибрации пучка из двух проводов или тросов, соединенных распорками, необходима при длинах пролетов более 150 м, если расчетное механическое напряжение в проводах (тросах) при среднегодовой температуре превышает значения, указанные в таблице 5. При прохождении трассы ВЛ по местности категории 1 защита от вибрации требуется при длинах пролетов более 120 м.

Гасители устанавливаются по одному с каждой стороны пролета на обоих проводах пучка. Выбор марок гасителей производится согласно таблице 6 или 7. Определение места установки гасителей производится в соответствии с указаниями пункта 3.6 настоящих Рекомендаций.

На ВЛ с расщепленной фазой из трех проводов в пролетах длиной менее 500 м и при групповой установке парных дистанционных распорок с интервалами до 40 м на местности категорий 1, 2 и 3 и с интервалами до 60 м на местности категорий 4 и 5 установка гасителей вибрации не требуется.

На ВЛ с расщепленной фазой из трех проводов в пролетах длиной более 500 м рекомендуется применять гасители по одному с каждой стороны пролета на всех проводах фазы. Марки гасителей выбираются согласно таблице 6 или 7. Определение места установки гасителей производится в соответствии с указаниями пункта 3.6 настоящих Рекомендаций.

На ВЛ с расщепленной фазой из 4-5 проводов применение гасителей вибрации не требуется.

3.10 При установке гасителей вибрации в переходных пролетах через реки и водоемы, а также через горные долины длиной 600-1500 м, где вибрация проявляется более интенсивно, рекомендуется установка с каждой стороны пролета по два гасителя, обладающих разными характеристиками. Кроме этого в переходных пролетах рекомендуется применять гасители с глухим креплением к проводу вместо гасителей сбрасывающего типа, так как их зажим не обеспечивает надежное крепление к проводу.

Выбор марок гасителей вибрации ГВП и ГВУ производится в соответствии с таблицами 8 и 9.

3.11 На ВЛ, как оборудованных, так и не оборудованных гасителями вибрации, в процессе эксплуатации должен проводиться выборочный периодический контроль (не реже 1 раза в 6 лет) состояния проводов и тросов в поддерживающих зажимах. На переходах контроль состояния проводов осуществляется ежегодно. При обнаружении начальных повреждений провода усталостного характера либо повреждений гасителей типовой конструкции или возникновения опасной вибрации (более 10 мин) на ВЛ должны быть установлены гасители, если они отсутствовали, или существующие при выходе их из строя заменены на новые в соответствии с настоящими Рекомендациями. Критерием выхода из строя гасителя являются недопустимые прогибы рабочих тросиков (более 1/10 длины тросика), коррозия тросика (более 10%) и повреждения его отдельных деталей.

Таблица 8- Выбор марок гасителей вибрации ГВП при установке их в переходных пролетах в зависимости от диаметра провода и эксплуатационного тяжения

Таблица 9- Выбор марок гасителей вибрации ГВУ при установке их в переходных пролетах в зависимости от диаметра провода и эксплуатационного тяжения

4 ЗАЩИТА ОТ ВИБРАЦИИ ПРОВОДОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ СО СТАЛЬНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ АЖС. ЗАЩИТА ПРОВОДОВ И ТРОСОВ В СЕВЕРНЫХ РАЙОНАХ И РАЙОНАХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

4.1 Условия работы проводов при вибрации в основном определяются тяжением. Об опасности совместного действия вибрации и растягивающих статических напряжений, обусловленных тяжением провода, обычно судят по значению среднеэксплуатационных тяжений, которые в соответствии с ПУЭ должны быть не более 30% разрывного усилия. Тогда для провода, например АЖС 70/39 с разрывным усилием 71600 Н, оно составит 21480 Н, в то время как для обычного провода (АС 70/11) оно не превышало бы 7239 Н, т.е. в 3 раза меньше. Имея такие начальные напряжения, провод АЖС при вибрации работает за пределами пропорциональности, в упруго пластической стадии, при которой его вибростойкость резко понижается. Защита таких проводов (тросов) производится по специальной методике.

Примерно в таких же условиях (при повышенных тяжениях) работают провода и тросы, эксплуатируемые в северных районах и особенно в районах Крайнего Севера, где длительное действие низких температур сопровождается частыми и продолжительными ветрами. Применительно к этим районам опасность повреждения проводов вибрацией должна оцениваться при тяжениях, соответствующих среднемесячным температурам самого холодного месяца года.

4.2 При выборе гасителя и места его установки исходят из следующих положений:

- чтобы избежать разрушения провода при больших статических напряжениях в нем, гаситель должен иметь наименьший импеданс, т.е. более легкий;

- снижение поглощаемости энергии ветра легкими гасителями компенсируется их количеством при установке на проводе последовательно;

- расположение гасителя должно находиться в пучности волны при всех значениях скоростей ветра.

Обычный диапазон скоростей ветра вызывающий вибрацию, составляет 0,6-7 м/с, а при некоторых условиях до 9 м/с. Верхний предел скорости ветра принимается несколько пониженным, так как при более высоких скоростях ветра поток становится турбулентным и поступаемая к проводу энергия ветра значительно снижается. Самодемпфирование провода возрастает за счет повышения частоты колебаний провода.

Поэтому исходя из этих условий в международной практике для проводов и тросов длина полуволны (l/2)_min определяется при скорости ветра 6,5 м/с по формуле

В России и США эти расстояния составляют 85% указанного, что обеспечивает лучшую защиту при более высоких скоростях ветра:

При применении новых и более совершенных гасителей вибрации рекомендуется использовать более короткие расстояния:

S₁=0,70(λ/2) _min;

S₂=1,25(λ/2) _min;

S₃=2,15(λ/2) _min;

S₄=3,70(λ/2) _min.

Масса грузов таких гасителей должна быть меньше типовых, а количество гасителей на пролет должно быть от 1 до 6 и более в зависимости от длины пролета и характера местности. Количество гасителей для разных категорий местности (см. таблицу 3) и длин пролетов и марки гасителей вибрации ГВУ определяются по таблицам 10 и 11.

Таблица 10 - Количество гасителей в зависимости от длины пролета и категории местности

Таблица11 - Выбор марок гасителей вибрации ГВУ при установке их в северных районах и районах Крайнего Севера в зависимости от диаметра провода и эксплуатационного тяжения