27. Гасители вибраций

Гасители вибрации предназначены для защиты неизолированных проводов и молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи, а также самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, подвешиваемых на опорах воздушных линий. Как известно, провода воздушных линий электропередачи в той или иной степени подвержены колебаниям различного рода. При этом наиболее распространены высокочастотные колебания, называемые вибрацией. Это явление вызвано воздействием на провод воздушного потока поперечного направления, который создаёт периодически образующиеся и срывающиеся аэродинамические вихри. Возникающие таким образом колебания вызывают знакопеременные изгибные нагрузки провода, приводящие к усталостным явлениям. Работая в подобных условиях, элементы провода и арматуры подвержены преждевременному износу и, в худшем случае, поломке. Полностью избавиться от таких колебаний практически невозможно, но для существенного снижения их вредного воздействия следует применять гасители вибрации.

Общая компоновка многочастотных гасителей вибрации аналогична традиционной схеме Стокбриджа, но имеет ряд особенностей характерных для каждой разновидности. Для реализации принципа многочастотности характерно:

• Применение грузов сложной геометрии;

• Несимметричное крепление грузов, а также их расположение под углом к главной оси;

• Использование различных длин тросиков при размещении грузов;

• Применение грузов разных по массе.

Разнообразие условий эксплуатации различных линий электропередач обуславливает достаточно большую ширину диапазона опасных вибрационных частот, которым они подвержены. Это влечёт за собой применение подчас неоправданного многообразия виброзащитных устройств. В этом случае оказывается целесообразным использование гасителей вибрации, обладающих высокой универсальностью, которая достигается применением схемы с грузами разными по массе при разных (несимметричных) плечах демпферного элемента. При этом обеспечивается равномерное распределение энергорассеяния по диапазону рабочих частот. Указанное обстоятельство позволяет уменьшить количество применяемых гасителей вибрации.

Принцип работы гасителя 

Одной из разновидностей является схема с U-образными грузами. Использованию грузов сложной формы обусловлено стремлением к обеспечению их разнообразных инерционных характеристик, что, в свою очередь, положительно сказывается на механике колебательных процессов, повышая при этом эффективность работы виброзащитного устройства.

Грузы, располагающиеся на демпферном тросе гасителя вибрации данной схемы, представляют собой тела вращения типа «собачья кость» с наклоном относительно главной оси. Это способствует возбуждению не только изгибных, но и крутильно-изгибных колебаний при вибрации. За счёт этого характеристика энергопоглощения оказывается более высокой и равномерной, чем для схемы с осесимметричным расположением грузов. При этом, в отличие от традиционных двухчастотных гасителей вибрации, возникает дополнительная третья рабочая частота, на которую приходится дополнительный пик энергопоглощения.

Стремление к дальнейшему повышению эффективности работы гасителей вибрации вызывает целесообразность применения грузов, выполненных в виде плоской Г-образной консоли с шарообразным телом на конце, установленных под углом к вертикальной плоскости. Использование подобного конструктивного решения в комбинации с несимметричностью плеч размещения грузов на демпферном элементе, позволяет реализовывать высокий уровень энергопоглощения в широком диапазоне частот, обеспечивает повышение эффективности работы.

Гаситель вибрации состоит из упругого демпферного элемента, двух грузов, закрепленных по его концам, и зажима, который выполнен в виде корпуса и прижимной плашки.

Упругий демпферный элемент представляет собой отрезок каландрованного каната, свитый (канат одинарной свивки) из набора 19-ти стальных оцинкованных проволок, характеризующихся оптимальными значениями относительной жесткости и диссипации, которые достигаются за счет выбираемых величин диаметра, шага навивки проволок, а также специальной технологии изготовления.

Грузы выполнены в виде плоской Г-образной консоли с конусным или цилиндрическим заплечиком, заканчивающимся телом сферической формы. Грузы располагаются с таким расчетом, чтобы обеспечить их разворот относительно вертикали в противоположные стороны на одинаковый угол, при этом соотношение собственных частот колебаний выбирается из условия обеспечения высокой способности к энергопоглощению упругого демпферного элемента.

Часть корпуса зажима, которая контактирует с проводом (молниезащитным тросом, кабелем) изготавливается в виде крюка с внутренним радиусом, не меньшим максимального радиуса монтируемых проводов, имеющего угол охвата Р=(175±5)° по окружности монтируемых проводов и повернутого относительно их продольной оси на угол, что позволяет даже незакрепленному гасителю удерживаться в подвешенном положении. Корпус зажима изготавливается литьем или из прессованного профиля с последующей обработкой на пескоструйных или дробеструйных автоматах. 

28

При расчете режима работы электрической сети воздушная трехфазная линия переменного тока напряжением U < 500 кВ и длиной до 300 км может быть представлена схемой замещения с сосредоточенными параметрами П-образного или Т-образного вида (рис. 2.4).

Для расчета режимов электрической сети, как правило, используется П - образная схема замещения сети, параметры схемы замещения вычисляются для одной фазы. При расчетах режима удобно схемы замещения представлять в виде, показанном на рис. 2.5.

Полное продольное сопротивление и проводимости (шунты узлов 1 и 2) схемы замещения имеют вид:

Рис. 2.5. Схема замещения элемента электрической сети

Зачастую при расчетах установившихся режимов активная проводимость ЛЭП не учитывается, так как принятые меры борьбы с короной достаточно эффективны и, следовательно, потери на корону достаточно малы [4]. Тогда схема замещения имеет вид, показанный на рис. 2.6.