РД 34.20.182-90  

     

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ТИПОВОЙ ЗАЩИТЕ ОТ ВИБРАЦИИ И СУБКОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ
И ГРОЗОЗАЩИТНЫХ ТРОСОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
НАПРЯЖЕНИЕМ 35-750 кВ

     

Срок действия с 01.06.91
до 01.06.96*
__________________
* О дате окончания действия см. ярлык "Примечания". -
Примечание изготовителя базы данных.

РАЗРАБОТАНО Всесоюзным научно-исследовательским институтом электроэнергетики (ВНИИЭ)

ИСПОЛНИТЕЛЬ В.А.Шкапцов

УТВЕРЖДЕНО Главным производственно-техническим управлением электрических сетей и сельской электрификации "Главэлектросеть" 06.12.90 г.

Начальник И.И.Батюк

СОГЛАСОВАНО с институтом "Энергосетьпроект"

Главный инженер В.С.Лященко

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное Управлением электросетей корпорации Росэнерго 25.03.93 г.

Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных

1. ВВЕДЕНИЕ

Провода воздушных линий электропередачи (ВЛ) независимо от класса напряжения в той или иной степени 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 (без гололеда), относятся вибрация, часто называемая эоловой, и колебания проводов расщепленных фаз (полюсов), вызываемые действием аэродинамического следа и называемые субколебаниями. Оба названных вида колебаний могут быть причиной повреждений проводов, линейной арматуры, систем подвески проводов. Поэтому провода и тросы нуждаются в защите от таких колебаний.

Исследования факторов, наиболее существенно влияющих на интенсивность колебаний проводов и на их повреждаемость от действия колебаний, постоянно проводятся в СССР и во многих других странах. За период с 1982 г., когда была выпущена предыдущая редакция "Методических указаний по типовой защите от вибрации проводов и тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ" [1], накоплен новый опыт защиты проводов от колебаний. Появились более современные высокоэффективные средства измерения и регистрации вибрации проводов ВЛ. Опубликованы результаты выполненных в последние годы теоретических исследований по вопросам оценки влияния вибрации и субколебаний на выносливость проводов. Обобщение результатов экспериментальных и теоретических исследований, проведенных за последние 10 лет, позволило внести уточнения и дополнения в разд.2-5 Методических указаний, посвященный защите проводов и тросов от вибрации, дополнить указания новым разд.6, где рассмотрены типовые методы защиты проводов от субколебаний.

Настоящие Методические указания распространяются на все типовые случаи защиты от вибрации и субколебаний проектируемых, сооружаемых и находящихся в эксплуатации ВЛ напряжением 35-750 кВ и с момента ввода в действие отменяют ранее изданные нормативные документы по типовой защите проводов и тросов ВЛ от вибрации и субколебаний. В тех случаях, когда по условиям проектирования или эксплуатации требуются специальные меры защиты проводов от колебаний (для ВЛ нетрадиционных конструкций, новых типов проводов и тросов, сверхдлинных пролетов, экстремальных климатических условий и т.д.), они разрабатываются специализированными организациями (головная организация - ВНИИЭ) на договорной основе.

2. ВИБРАЦИЯ ПРОВОДОВ, УСТАЛОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

2.1. Причины возникновения, характеристики вибрации

2.1.1. Эоловой вибрацией или просто вибрацией проводов называются вызываемые ветром периодические колебания натянутого в пролете ВЛ провода, происходящие, главным образом, в вертикальной плоскости и образующие на длине пролета стоячие волны. Участки стоячих волн, где провод совершает наибольшие отклонения от положения равновесия, называются пучностями, а точки, где провод совершает только угловые колебания - узлами (рис.2.1).

Рис.2.1. Стоячая волна вибрации провода в пролете ВЛ:

1 - узел колебаний; 2 - пучность;
- длина пролета; - длина волны колебаний; - амплитуда колебаний; 2 - размах колебаний;
- угол вибрации

2.1.2. Измерения и расчеты показывают, что для вибрации проводов характерными являются диапазон частот колебаний от 3 до 150 Гц, длины полуволн колебаний (расстояние между двумя соседними узлами) от 1 до 30 м, размах (удвоенная амплитуда) колебаний 2 в пучности может несколько превышать по значению диаметр провода.

2.1.3. Интенсивность вибрации может характеризоваться следующими величинами:

размахом 2 или амплитудой колебаний в пучности;

углом вибрации ;

изгибной амплитудой , которая в соответствии со сложившейся международной практикой определяется на расстоянии =89 мм (рис.2.2) от последней точки контакта провода с зажимом [2];

амплитудой деформации провода в зажиме;

амплитудой циклических напряжений в точке выхода провода из зажима.

Рис.2.2. Деформированное состояние провода при жестком закреплении на конце:

- изгибная амплитуда; - расстояние от последней точки контакта провода с зажимом

2.1.4. Вибрация является результатом воздействия на провод поперечно направленного аэродинамического потока со скоростью от 0,6 до 7 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.

Струхалем было найдено безразмерное число устанавливающее взаимосвязь между скоростью потока, диаметром цилиндра и частотой вихрей [3]

,                                                                                 (2.1)

где - частота образования вихрей;

- диаметр цилиндра;

- скорость потока.

Для аэродинамики проводов характерны числа Струхаля в диапазоне от 0,18 до 0,22. Из выражения (2.1) получена удобная для практического использования формула для определения частоты образования вихрей

,                                                                             (2.2)

где - частота образования воздушных вихрей, Гц;

- скорость ветра, м/с;

- диаметр провода, мм;

=0,180,22 - число Струхаля.

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. 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 (рис.2.3).

Рис.2.3. Схема вихреобразования за проводом

Вибрация провода возникает в результате совпадения частоты таких динамических импульсов с одной из собственных частот упругой системы, которую представляет собой натянутый в пролете провод. Такие аэродинамические импульсы приводят к постепенному нарастанию амплитуды колебаний. Возникающее колебательное движение провода координирует срыв вихрей на отдельных его участках, синхронизируя срыв вихрей с переменой направления движения 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. Опасность вибрации, характер и место повреждений, вызываемых вибрацией

2.2.1. 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.

2.2.2. 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, наконец, 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.

2.2.3. 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 сталеалюминиевых проводов и проводов из алюминиевых сплавов.

2.2.4. 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 отечественной 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.

2.2.5. 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.

2.2.6. 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.

2.2.7. Вибрация проводов может явиться причиной износа в разрушения элементов подвески, деталей арматуры (в частности, внутрифазовых распорок расщепленных проводов).

3. УКАЗАНИЯ ПО ЗАЩИТЕ ОТ ВИБРАЦИИ ВЛ С ОДИНОЧНЫМИ ПРОВОДАМИ

3.1. Определение линий и участков линий, не требующих защиты проводов
или грозозащитных тросов от вибрации

3.1.1. Защита от вибрации не требуется в тех случаях, когда отсутствуют условия и причины вибрации проводов и тросов, создающей опасность их разрушения. Степень опасности вибрации определяется расположением ВЛ или ее участков относительно преобладающего направления ветров, условиями прохождения линии, тяжением проводов и тросов, конструктивными параметрами пролетов.

В табл.3.1 представлены пять основных разновидностей топографических особенностей и категорий местности.

Таблица 3.1