Аэродинамический гаситель колебаний проводов линий электропередачи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аэродинамический гаситель колебаний проводов линий электропередачи

Фамилия автора: Л.В. Ляховецкая

Предложена конструкция аэродинамического гасителя колебаний проводов ВЛ электропередачи напряжением 35кВ, позволяющая снизить ветровую нагрузку на провода за счёт снижения реактивной силы.

Растущие потребности экономики Казахстана в электроэнергии диктуют необходимость стабильной работы электроэнергетического комплекса [1]. Актуальность этих требований обострилась в связи с тем, что в последние годы в Казахстане на 10% упало количество капитальных и средних ремонтов оборудования систем электроснабжения. Особенно плохим состоянием отличаются энергетические сети в сельской местности - в предыдущие годы государство практически утратило здесь контроль над развитием электрификации. По словам экспертов, на селе необходимо построить 112,6 тыс. км высоковольтных линий напряжением 110-35 кВ [2].

Одной из характерных причин нарушения функционирования воздушных линий (ВЛ) электропередачи, в частности, линий сельских распределительных сетей напряжением 35 кВ, являются повреждения и обрывы проводов, вызванные знакопеременными порывами скоростного напора ветра. Знакопеременные нагрузки на провод вызывают его значительные колебания (вибрацию) [3, 4], которые приводят к усталостному разрушению проволок верхнего повива с последующим обрывом провода.

Колебательный процесс провода представляет вынужденные колебания, в которых возмущающейся силой является усилие скоростного напора ветра, а восстанавливающей - сила упругости провода.

В таких случаях эффективным способом гашения колебательного процесса проводов может оказаться применение гасителя [5], способствующего создавать силу, противодействующую усилию скоростного напора ветра, уменьшая тем самым возмущающую силу колебательного процесса, а, следовательно, амплитуду, частоту и период колебаний проводов.

Принцип работы аэродинамического гасителя предложенной конструкции заключается в создании импульса реактивной силы, направленной противоположно скоростному напору ветра. При попадании в аэродинамический гаситель ветрового потока возникает импульс реактивной силы. На основании теоремы об изменении количества движения [6], математическое выражение которой при условии неизменности массы объекта за период перемещения в пространстве при изменении скоростей от

Сопло аэродинамического гасителя состоит из входного сопла 1, выполненного в виде полого усечённого конуса, и выходного сопла (насадки) 2, выполненного также в виде полого усечённого конуса с углом конусности 80…120. Соединение их осуществляется «встык» электросваркой или с помощью соединительного пояска. Длина насадки, с участком у входа в сопло 1 длиной, равной диаметру d , образует комбинированное сопло Лаваля [7]. Оно предназначено для увеличения скорости истечения воздушного потока из выходной части сопла 1 и соответственно увеличению величины реактивной силы R , направленной противоположно направлению скоростного напора воздушного потока, входящего в сопло 1.

Сопло 1 вместе с насадкой 2 представляет аэродинамический комплект, который крепится на продолговатом элементе, состоящем из двух полуклемм, соединённых болтами. Продолговатый элемент присоединяет гаситель к проводу. На одном продолговатом элементе устанавливается несколько описанных аэродинамических комплектов с двух диаметрально расположенных сторон противоположно друг другу.

В качестве варианта гаситель может крепиться к проводу на двух подвесках в виде стальных канатов с зажимами для присоединения к проводу.

Размеры сопел и насадок по диаметрам оснований и длине определяются максимальной скоростью ветрового потока в регионе.

Расчётами установлено соотношение между ветровой нагрузкой, действующей на провод, и реактивной силой сопротивления ветровой нагрузке, создаваемой аэродинамическим гасителем колебаний проводов.

Величина нормативной ветровой нагрузки на провод АС 95/16 в пролёте 120м, выполненной по методике [8], равна

PW = 4638 Н.

Реактивная сила, создаваемая одним соплом гасителя на основании теоремы об изменении количества движения [5] равна R = 500Н. При наличии четырёх параллельно расположенных сопел с учётом того, что равнодействующая двух параллельных сил равна их сумме [5]

R = 2000 Н.

Дополнительно к расчётному значению реактивной силы её величина увеличивается благодаря насадке, повышающей скорость истечения воздушной струи из входного сопла и дополнительных сопел, расположенных противоположно друг другу.

Предложенная конструкция гасителя позволит снизить ветровую нагрузку на провод в зависимости от количества установленных на нем комбинированных сопел на 43ё65 %.

Таким образом, использование предлагаемого аэродинамического гасителя колебаний проводов позволит обеспечить работоспособность ВЛ- 35кВ сельских распределительных сетей, расположенных в зонах повышенной ветровой нагрузки, за счёт уменьшения числа отказов, вызванных обрывом проводов.

нагрузка ветер гаситель аэродинамический

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. [1] Мансуров, К.Я. Состояние и основные направления развития электроэнергетики Казахстана [Электронный ресурс] / К.Я. Мансуров. - Режим доступа: http://www.ekonomy.kz/files.pdf.

2. [2] Международный институт современной политики [Электронный ресурс] - Режим доступа: htth://www.analitika.org/khstan/Kazakhstan/kz//.

3. [3] Андриевский, В.Н. и др. Эксплуатация воздушных линий электропередачи [Текст] / В.Н. Андриевский. - М.: Энергия, 1976. - 616с.

4. [4] Ляховецкая Л.В.Обеспечение работоспособности воздушных линий

5. 35 кВ сельских распределительных сетей, расположенных в обводнённых грунтах: автореф. дис. … канд. тех. наук. - Челябинск: Челябинская гос. агроинж. акад, 2014. - 23 с.*21.

6. [5] Патент на изобретение №2440650 Аэродинамический гаситель колебаний проводов линий электропередачи / Буторин В. А., Ляховецкая Л.В. - заяв. №2010144716/07 01.11.2010; опубл. 20.01.2012 бил. №2.

7. [6] Гернет, М.М. Курс теоретической механики [Текст] / М.М. Гернет.- М.: Высшая школа, 1973. - 464 с.

8. [7] Нащокин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Уч. пособие для ВУЗов - 3-е изд., испр. и доп. М.: Высшая школа, 1980. -469 с.

9. [8] Правила устройства электроустановок РФ. - Минэнерго России, 08.07.2003, №204 -330с.

Размещено на Allbest.ru