Гаситель вибрации проводов



Гаситель вибрации проводов
Гаситель вибрации проводов

 


Владельцы патента RU 2484568:

Открытое акционерное общество "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы" (ОАО "НТЦ ФСК ЕЭС") (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено для защиты от ветровой вибрации проводов и грозозащитных тросов воздушной линии электропередачи (ВЛ). Гаситель содержит упругий стержень 2, зажим 3 для крепления гасителя на проводе 1 и грузы 4. Каждый груз 4 вытянут вдоль своей продольной оси 6 и закреплен на конце стержня 2 своей средней частью. Грузы 4 закреплены поперек стержня 2. Зажим 3 зафиксирован на стержне 2 в его середине и крепится на проводе 1 так, чтобы стержень 2 и его продольная ось 5 располагались параллельно проводу 1. При этом провод 1, стержень 2 и зажим 3 располагают в вертикальной плоскости, а оси 6 в горизонтальной. Конструктивные параметры гасителя (изгибная жесткость рабочих частей стержня 2, масса грузов 4 и их момент инерции относительно оси 6) выбираются так, чтобы любая собственная частота fp гасителя удовлетворяла одному из условий: fp<0,18/d или fp>1,4/d, где d - диаметр в метрах провода или грозозащитного троса воздушной линии электропередачи, для гашения вибраций которого предназначен гаситель колебаний, а fp. - собственная частота гасителя в герцах. Грузы 4 могут быть выполнены, в частности, в виде цилиндра, отрезка прутка квадратного сечения или стальной трубы, заполненной тяжелым металлом, например свинцом. Технический результат - повышение надежности защиты проводов и грозотросов ВЛ от эоловой вибрации. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Предложение относится к электроэнергетике и может быть применено для защиты проводов и грозозащитных тросов воздушной линии электропередачи от ветровой вибрации.

Уровень техники

В проводах (все изложенное ниже относится также к грозотросам) под воздействием ветра может возникать устойчивая вибрация в характерном для данного провода диапазоне частот (эоловая вибрация). Эоловая вибрация при достаточно большом размахе и длительности колебаний может привести к усталостным повреждениям провода. Защиту от эоловой вибрации осуществляют с помощью гасителей вибрации [Правила устройства электроустановок (ПУЭ), седьмое издание, Энергосервис, 2003 г., п.2.5.85].

Известен, принятый за прототип, гаситель вибраций проводов воздушной линии электропередачи, содержащий упругий стержень, зажим, предназначенный для креплении упругого стержня параллельно проводу ВЛ, и закрепленные на концах упругого стержня грузы, каждый из которых вытянут вдоль своей продольной оси [патент RU 2262173]. В прототипе грузы закреплены на концах упругого стержня так, что их продольные оси направлены вдоль упругого стержня, совпадают с его продольной осью или параллельны ей.

Недостаток прототипа - возможность возникновения в системе «провод с гасителем» при определенных ветровых воздействиях устойчивых резонансных колебаний, амплитуда которых превышает величину, допустимую для данной частоты вибраций.

Этот недостаток прототипа и других известных конструкций гасителя обусловлен следующим.

Провод характеризуется зависящим от его диаметра диапазоном частот Δf, в котором возможно возникновение эоловой вибрации при различных скоростях ветра. Гаситель характеризуется множеством собственных частот fр, которые определяются конструктивными параметрами гасителя и располагаются на оси частот парами. Если при размещении гасителя на защищаемом проводе собственные частоты fр гасителя попадают в характерный для защищаемого провода частотный диапазон Δf, возможно (при неблагоприятных ветровых воздействиях) возникновение резонансных вибраций провода с недопустимой амплитудой колебаний, что приводит к резкому росту вероятности усталостных повреждений провода и, следовательно, к снижению надежности ВЛ в целом. Практическую опасность представляет попадание в характерный частотный диапазон провода хотя бы одной частоты из двух первых (нижних по частоте) пар собственных частот гасителя.

Задача изобретения - устранение указанного недостатка.

Раскрытие существа изобретения

Технический результат изобретения - повышение надежности защиты проводов и грозотросов ВЛ от эоловой вибрации.

Предметом изобретения является гаситель вибраций проводов воздушной линии электропередачи, содержащий упругий стержень, зажим, предназначенный для крепления упругого стержня параллельно проводу диаметром d метров, и два груза, каждый из которых вытянут вдоль своей продольной оси и закреплен средней частью поперек упругого стержня на одном из его концов, при этом каждая собственная частота fр герц гасителя удовлетворяет одному из условий:

fр<0,18/d или fр>1,4/d.

Это позволяет получить указанный технический результат.

Изобретение имеет уточняющие развития, характеризующие частные случаи его осуществления.

Первое развитие состоит в том, что каждый груз может быть выполнен в виде отрезка стальной трубы, заполненной тяжелым металлом, например свинцом.

Другое развитие состоит в том, что в гасителе, предназначенном для защиты провода диаметром 15,2-17,5 мм, упругий стержень выполнен из отрезка стального каната одинарной свивки (типа ТК по ГОСТ3063-80) диаметром 11,0 мм, общая длина гасителя при ширине зажима 60 мм составляет 400 мм, а момент инерции каждого груза относительно своей продольной оси не превышает 4-10-4 кгм2. При этом каждый груз может быть выполнен, например, в виде стального цилиндра диаметром 40 мм и массой 1,6 кг (момент инерции такого груза равен 3,2·10-4 кгм).

Краткое описание фигур.

На фиг.1 представлен гаситель по заявляемому изобретению, на фиг.2 - поясняющая частотная диаграмма.

Осуществление изобретения с учетом его развитии.

Гаситель, размещенный на проводе 1, содержит упругий стержень 2, зажим 3 для крепления гасителя на проводе 1 и грузы 4.

Зажим 3 зафиксирован на середине стержня 2 и крепится на проводе 1 так, чтобы стержень 2 и его продольная ось 5 располагались параллельно проводу 1. При этом провод 1, стержень 2 и зажим 3 располагают в вертикальной плоскости, а оси 6 и ось 5 в горизонтальной.

Каждый груз 4 вытянут вдоль своей продольной оси 6 и может быть выполнен, например, в виде цилиндра или прутка квадратного сечения.

Каждый груз 4 указанной формы закреплен своей средней частью на конце стержня 2 поперек оси 5, при этом ось 6 может быть, например, ортогональна оси 5.

Положение на частотной оси (см. фиг.2) пар собственных частот fр гасителя зависит от изгибной жесткости двух рабочих частей стержня 2, консольно закрепленных в зажиме 3, массы каждого груза 4 и его момента инерции относительно оси 6.

Эти параметры выбираются (расчетным или экспериментальным путем) так, чтобы любая собственная частота fр (в герцах) гасителя удовлетворяла одному из условий:

fр<0,18/d или fр>1,4/d,

где d - диаметр (в метрах) провода или грозозащитного троса воздушной линии электропередачи, для которого предназначен гаситель колебаний.

В частности, первому условию удовлетворяет верхняя частота первой (от начала оси частот) пары собственных частот гасителя, а второму - нижняя частота второй (от начала оси частот) пары собственных частот гасителя.

Нижняя и верхняя границы диапазона Δf располагаются на частотах fн=0,18/d и fв=1,4/d соответственно [Стандарт МЭК 61897-1998. Воздушные линии. Требования к гасителям эоловой вибрации Стокбриджа и их испытания]. Поэтому, если гаситель выполнен согласно заявляемому изобретению, диапазон Δf провода 1 размещается между соседними парами собственных частот fр, а внутри себя не имеет собственных частот гасителя.

Вынос собственных частот fp за пределы диапазона Δf позволяет повысить надежность защиты провода от эоловой вибрации в случае применения предлагаемой конструкции гасителя.

Сопоставим теперь возможность получения такого результата путем соответствующего выбора параметров в известной и предлагаемой конструкции гасителя.

Собственные частоты гасителя могут быть рассчитаны по его конструктивным данным с помощью специализированных программ и измерены экспериментально [Трофимов С.В. Анализ результатов расчетов эффективности работы гасителей вибрации ПТГ на образце провода АС 120-19. // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2011, №2].

Проведенное расчетно-экспериментальное исследование влияния конструктивных параметров гасителя на положение двух нижних пар собственных частот fp относительно нижней и верхней границ диапазона Δf показало следующее.

Пусть из каких-либо практических соображений выбраны материал и конструктивные параметры упругого стержня 2 гасителя и ширина зажима 3, жестко фиксирующего среднюю часть стержня 2, и, следовательно, выбрана изгибная жесткость каждой его рабочей части (рассматриваемой как консоль, жестко закрепленная в зажиме). Если этот параметр выбран и зафиксирован при расчетах, то для вывода первой нижней пары собственных частот fp за нижнюю границу диапазона Δf требуется увеличение (до величины, определяемой диаметром защищаемого провода) массы грузов гасителя, а для вывода второй нижней пары собственных частот fp за верхнюю границу диапазона Δf требуется уменьшение (до величины, определяемой диаметром защищаемого провода) момента инерции груза относительно оси вращения, направленной перпендикулярно оси гибкого стержня.

Для конструктивной схемы прототипа (и других известных гасителей) эти два требования противоречивы и (как показали расчеты, проведенные применительно к защите от вибраций широко распространенных стальалюминиевых проводов диаметром 15,2-17,5 мм) их одновременное выполнение невозможно, поскольку в известной конструкции гасителя увеличение массы груза неизбежно сопровождается возрастанием его момента инерции.

В отличие от прототипа выполнение указанных выше требований к параметрам элементов гасителя легко обеспечивается в конструкции предлагаемого устройства. В этой конструкции момент инерции грузов 4 относительно оси 6 может быть уменьшен (за счет сокращения радиуса цилиндра или уменьшения сечения груза другой формы) без снижения массы груза, при соответствующем его удлинении вдоль оси 6, поскольку такое удлинение не влияет на момент инерции груза 4 относительно оси 6.

Для получения достаточной массы груза 4 при малом моменте его инерции относительно оси 6 каждый груз 4 может быть выполнен в виде отрезка стальной трубы, заполненной тяжелым металлом, например свинцом.

Для практически важного частного случая осуществления предлагаемого гасителя (провод диаметром 15,2-17,5 мм, упругий стержень выполнен из отрезка стального каната одинарной свивки типа ТК по ГОСТ3063-80 диаметром 11,0 мм, общая длина гасителя 400 мм, ширина зажима 60 мм) в результате проведенных расчетов определено, что максимально допустимое значение момента инерции груза 4 относительно продольной оси 6 составляет 4,0·10-4 кгм2.

Последнему требованию удовлетворяет, например, груз 4 в виде стального цилиндра диаметром 40 мм и массой 1,6 кг. Рассчитанный по этим параметрам момент инерции груза 4 относительно оси 6 равен 3,2·10-4 кгм2.

1. Гаситель вибраций проводов воздушной линии электропередачи, содержащий упругий стержень, зажим, предназначенный для крепления упругого стержня параллельно проводу диаметром d метров, и два груза, каждый из которых вытянут вдоль своей продольной оси и закреплен средней частью поперек упругого стержня на одном из его концов, при этом каждая собственная частота fp герц гасителя удовлетворяет одному из условий:
fp<0,18/d или fp>1,4/d.

2. Гаситель по п.1, в котором каждый груз выполнен в виде отрезка стальной трубы, заполненной тяжелым металлом, например свинцом.

3. Гаситель по п.1, предназначенный для защиты провода диаметром 15,2-17,5 мм, в котором упругий стержень выполнен из отрезка стального каната одинарной свивки диаметром 11,0 мм, общая длина гасителя при ширине зажима 60 мм составляет 400 мм, а момент инерции каждого груза относительно своей продольной оси не превышает 4·10-4 кгм2.

4. Гаситель по п.3, в котором каждый груз выполнен в виде стального цилиндра диаметром 40 мм и массой 1,6 кг.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к гасителям вибрации, предназначенным для защиты неизолированных проводов и молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи, а также самонесущих волоконно-оптических кабелей связи, подвешиваемых на опорах воздушных линий.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к устройствам для гашения колебаний проводов и грозозащитных тросов линий электропередачи. .

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к гасителям, для защиты от колебаний проводов и оптических кабелей, подвешиваемых на опорах воздушных линий электропередачи и линий связи.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к гасителям вибрации воздушных линий электропередачи и линий связи. .

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано на электрических станциях и подстанциях при передаче и распределении электроэнергии в пределах одной электроустановки.

Изобретение относится к электроэнергетике, а более конкретно к гасителям вибрации для проводов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей линий связи.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к воздушным линиям электропередачи высокого, сверхвысокого и ультравысокого напряжений. .

Изобретение относится к устройствам электроснабжения транспортных средств, содержащим контактные провода, вспомогательные устройства для них, устройства демпфирования механических колебаний проводов и может быть использовано для подавления автоколебаний контактной подвески.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, предназначенным для крепления проводов линий электропередачи и гашения колебаний проводов при воздействии на них ветровых нагрузок.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в опорных конструкциях для воздушных линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжения. .

Изобретение относится к областям электроэнергетики, связи, аэродромного обеспечения, а именно к гасителям низкочастотных колебаний (пляски) проводов воздушных линий электропередачи, кабелей воздушных линий связи, проводов и тросов антенно-фидерных устройств аэродромного обеспечения. Гаситель содержит корпус с закрепленными на нем демпферным узлом, маятником и средствами для соединения с проводами или кабелями или тросами. Демпферный узел состоит из двух цилиндрических трубок, размещенных на общей оси, внутри которых с зазором расположен стержень, при этом внешние концы цилиндрических трубок неподвижно закреплены во фланцах, а их внутренние концы закреплены в опирающейся на стержень втулке, установленной с возможностью осевого вращения, маятник состоит из, по меньшей мере, двух параллельных стержней и двух грузов, закрепленных соответственно на одних концах параллельных стержней, другие концы которых закреплены диаметрально противоположно на боковой поверхности втулки. Изобретение позволяет повысить эффективность работы гасителя в условиях низких температур, исключить повреждения проводов (кабелей, тросов) от усталостных явлений из-за вибраций, вызванных жестким закреплением гасителя на проводах (кабелях, тросах), удешевить цену и упростить конструкцию гасителя. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано на воздушных линиях электропередачи. Зажим состоит из корпуса 1, имеющего желоб 6, резьбовое отверстие 11 и отверстие 7 для закрепления в нем упругого демпферного элемента. Плашка 2 имеет желоба 8 и 9, выполненные радиусами R4 и R5, и овальное отверстие 10. Желоб 6 выполняется с радиусами кривизны его поверхности R1=(0,51÷0,55)d1max, R2=(0,43÷0,53)d2min , R3=(0,52÷0,56)d2max , где d1max - максимальный диаметр провода или троса из группы монтируемых в гасителе с плашкой 2 меньшего радиуса желоба 8, d2min - минимальный диаметр провода или троса из группы монтируемых в гасителе с плашкой 2 большего радиуса желоба 9, d2max - максимальный диаметр провода или троса из группы монтируемых в гасителе с плашкой 2 большего радиуса желоба 9. Центры радиусов R1, R2, R3 расположены на наклонной прямой 12, проходящей параллельно продольной оси 13 резьбового болта 3 и под углом α, равным от 12° до 25°, к горизонтальной плоскости. Внутренние поверхности желобов 8, 9 выполняются по радиусам R4=(0,505÷0,55)d1max и R5=(0,51÷0,56)d2max , межцентровое расстояние А принимается равным А=d1max+d2max+dболта+(0,5÷3) мм. Поверхности корпуса 1 и плашки 2 в местах перехода 15, 16 с одной плоскости на другую выполняются по радиусу R6, толщина тела корпуса 1 в месте 17 установки болта 3 равна n=(l,l÷1,8)dболта , плашка 2 в месте 18 выполняется толщиной n3=(0,95÷l,4)dболта с выступом 19, высотой n4 и шириной B=(2,6÷3,5)d болта. Зажим обеспечивает снижение трудоемкости при изготовлении, упрощение и облегчение монтажа на воздушных линиях электропередачи. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности. Устройство содержит фасонную гибкую разомкнутую или замкнутую полностью оболочку с пазом, внутри которого находится гибкая прочная несущая вес оболочки пластина, кабель размещен внутри оболочки, при этом он в нескольких местах по своей длине охвачен хомутами, соединенными между собой в каждом отдельном комплекте жесткими прочными стяжками. При этом хомуты соединены между собой одинаковыми или разными по длине жесткими прочными стяжками с одинаковыми или разными просветами между ними. Причем стяжки, как хомуты и оболочка, выполнены из токонепроводящего материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к гасителям вибрации проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи, самонесущих волоконно-оптических кабелей связи. Гаситель выполнен в виде полого корпуса 1 любой геометрической формы, внутренняя полость которого заполнена незамерзающей жидкостью или инертным газом. Корпус 1 соединяется с зажимом 2, закрепляемым на проводе, молниезащитном тросе или кабеле связи и разделяется мембранами (пластинами) 3 на несколько камер 4, в которых выполняются дросселирующие отверстия 5; на мембранах 3 крепятся грузы 6, а фиксация мембран 3 в заданном положении обеспечивается металлической витой пружиной 7. Вся эта конструкция мембран 3 с грузами 6 и пружиной 7 образует так называемый демпферный узел, обеспечивающий работу гасителя по предотвращению вибрации на воздушных линиях. Для обеспечения оптимальной работы гасителя по подавлению вибрации выбираются массы (кг) мембран 3 и грузов 6 из следующего соотношения: (0,0001÷0,0025)f, где f (Гц) - максимальная частота вибрации, свойственная проводам, молниезащитным тросам, кабелям связи, для которых предназначен гаситель, отношение диаметра мембраны к ее толщине, составляющее (3÷500), отношение диаметра отверстий в каждой мембране к диаметру каждой мембраны, составляющее (0,001÷0,1). Изобретение обеспечивает гашение вибраций в широком диапазоне частот. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к устройствам ограничения пляски проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей воздушных линий связи, а также пролетам, оборудованным такими устройствами. Устройство состоит из ограничителя кручения, установленного эксцентрично относительно, например, провода и возбудителя крутильных колебаний, установленного на проводе через спиральный протектор так, что его центр массы находится сбоку от продольной оси провода и располагается в горизонтальной плоскости. Ограничитель кручения выполнен в виде замкнутого корпуса, расположенных в нем направляющих с пружинами жесткостью C=c1, c2, …, cn и грузов массой M=m1+m2…+mn с профилированными отверстиями, при этом корпус заполнен газом или незамерзающей жидкостью. По аналогичной конструкции выполнен и возбудитель крутильных колебаний, который закрепляется на расстоянии 1,5÷5,0 м от ограничителя кручения. Интенсивные крутильные колебания провода, молниезащитного троса или кабеля с установленными на них ограничителями кручения и возбудителями крутильных колебаний, являющимися активными демпферами, способствуют интенсивному аэродинамическому демпфированию их колебаний при пляске. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к гасителям низкочастотных колебаний проводов воздушных линий электропередачи. Гаситель состоит из герметичного корпуса, связанного с проводами линии и заполненного электро- или магнитореологической жидкостью, в качестве дисперсной фазы которой использованы суспензии наноразмерных электро- или магниточувствительных частиц, демпферного узла и источников электрического или магнитного полей. Демпферный узел выполняется в виде поршневого диска 1, имеющего возможность кругового вращения при колебаниях проводов за счет своих сил инерции и заставляющего при этом циклично перетекать жидкость 7 по герметичному каналу 6. Демпфирование колебаний проводов воздушных линий электропередачи осуществляется силами гравитации и инерции, а электрические или магнитные поля, создаваемые источниками 8, 18, локально воздействуют на жидкость 7, 13, увеличивая ее вязкость и силы сопротивления течению, обеспечивая тем самым процесс управления частотами колебаний гасителя и повышая эффективность его действия. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике. Гаситель вибрации спирального типа содержит две и более спирали, при этом спирали выполнены с направлением навивки в одну сторону, с одинаковой величиной шага и разными внутренними диаметрами. Заявлен также участок воздушной линии, на котором установлен гаситель вибрации спирального типа такой конструкции. Способ монтажа гасителя вибрации спирального типа на провод, или трос, или кабель воздушной линии заключается в том, что первой монтируют спираль, имеющую наименьший диаметр, навивку начинают от конца, уходящего в пролет, до точки касания провода монтируемой спиралью, от которой до конца спирали остается несколько шагов спирали, аналогичным образом монтируют последующие спирали, начиная со спирали с меньшим диаметром, оставшиеся участки спиралей монтируют в том же порядке, что предыдущие участки спиралей, и первой навивают спираль с наименьшим диаметром и далее следующую спираль с наименьшим из оставшихся диаметром, при этом навивку каждой спирали производят с пропуском первого из оставшихся шагов монтируемой спирали. Технический результат - обеспечение надежной работы по гашению вибраций. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх