ДИСТАНЦИОННАЯ РАСПОРКА - ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 2001 года по МПК H02G7/12 

Изобретение относится к электроэнергетике, а более конкретно к дистанционным распоркам-гасителям колебаний для проводов расщепленной фазы воздушных линий электропередачи различных классов напряжения.

Известна дистанционная распорка-гаситель колебаний для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, содержащая корпус, тяги по числу проводов расщепленной фазы, закрепленные на корпусе, упругие элементы, выполненные в виде отрезков каната, и зажимы, закрепленные по концам тяг и упругих элементов и жестко установленные на проводах [1].

Эта распорка не обеспечивает необходимой надежности воздушной линии электропередачи при вибрации и субколебаниях проводов расщепленной фазы.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является дистанционная распорка-гаситель колебаний для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, содержащая корпус, тяги, закрепленные к корпусу, причем на конце каждой тяги закреплен зажим по числу проводов расщепленной фазы [2].

Настоящая распорка-гаситель имеет бесперегибную траекторию движения тяг, которая представляет собой часть окружности с центром вблизи оси вращения тяги. Известно, что траектория движения провода при субколебаниях в середине подпролета представляет собой эллипс, вытянутый в горизонтальном направлении (по ветру). Энергия, передающаяся колеблющемуся проводу из ветрового потока, определяется полем сил, действующих на провод по пути его движения, и в конечном счете зависит от объема геометрической фигуры, которую обегает в пространстве провод в процессе колебаний. Для данной распорки указанная фигура носит веретенообразный характер, то есть все точки провода в подпролете при субколебаниях перемещаются по эллиптическим траекториям. Соответственно, количество энергии, передающейся колеблющемуся проводу из ветрового потока, изменяется незначительно и снижение амплитуды субколебаний будет определяться способностью распорки-гасителя к энергопоглощению, которая в конечном счете невелика. В результате вибрационные характеристики такой распорки оказываются невысокими, а следовательно, и надежность линии с указанными распорками-гасителями недостаточна.

Авторы ставят перед собой техническую задачу разработать распорку-гаситель такой конструкции, которая смогла бы обеспечить оптимальное энергопоглощение элементами распорки при вибрации и субколебаниях проводов расщепленной фазы, а также обеспечила бы существенное упрощение конструкции, при этом заявленная распорка-гаситель должна не иметь недостатков, присущих прототипу, что достигается тем, что дистанционная распорка-гаситель колебаний для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи содержит корпус, тяги, закрепленные к корпусу, причем на конце каждой тяги закреплен зажим по числу проводов расщепленной фазы, каждый зажим снабжен устройством, обеспечивающим в сечении фазы W-образное перемещение тяги при возникновении колебаний, выполненным в виде двух роликов, расположенных вертикально друг под другом и закрепленных на зажиме, W-образной направляющей, установленной между роликами, и двумя стойками, одним из своих концов жестко закрепленными по концам упомянутой направляющей, а другими из своих концов - на корпусе, каждая тяга выполнена в виде вилки, шарнирно закрепленной нижним концом на корпусе с возможностью поворота ее в вертикальной плоскости с упором в гибкие элементы, расположенные между стойками, при этом пальцы вилки установлены в отверстиях параллельных приливов, выполненных с каждой стороны зажима. Гибкие элементы могут быть выполнены в виде отрезков многопроволочного стольного каната.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид дистанционной распорки-гасителя колебаний для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, выполненной согласно настоящему изобретению, вид сбоку (вдоль проводов расщепленной фазы): показана конструкция тяги, зажима и частичного корпуса для одного провода, на фиг. 2 - схематическое изображение фигур, обегаемых проводом за период субколебаний (показаны три варианта линий: с жесткими распорками, известными распорками-гасителями и распорками-гасителями, выполненными согласно настоящему изобретению).

Дистанционная распорка-гаситель колебаний для проводов 1 расщепленной фазы воздушной линии электропередачи содержит корпус 2, тяги, закрепленные к корпусу 2 в точках 3, расположенных на биссектрисах 4 углов между осями симметрии (не показаны) расщепленной фазы.

На конце каждой тяги закрепляется зажим 5 по числу проводок 1 расщепленной фазы. Каждый зажим 5 выполняется с двумя роликами 6, которые располагаются вертикально друг под другом и закрепляются на зажиме 5, с W-образной направляющей 7, устанавливаемой между роликами 6, и двумя стойками 8, одними концами 9 жестко закрепляемыми по концам упомянутой направляющей 7, а другими 10 на корпусе 2. Ролики 6 могут выполняться металлическими, пластмассовыми или эластомерными.

Каждая тяга выполняется в виде вилки 11, шарнирно (шарнир 12) закрепляемой нижним концом 13 на корпусе 2 с возможностью поворота вилки 11 в вертикальной плоскости с упором в упругие элементы 14, представляющие собой пружины, которые располагаются между стойками 8. При этом пальцы 15 вилки 11 устанавливаются в отверстиях 16 параллельных приливов 17, выполняемых с каждой стороны зажима 5.

Упругие элементы 14 могут выполняться в виде отрезков многопроволочного стального каната (на показан) или в виде эластомерных вкладышей.

Дистанционная распорка-гаситель работает следующим образом.

На фиг. 2 представлены схематические изображения фигур, обегаемых проводом 1 за один период субколебаний для жестких распорок, известных распорок-гасителей и предложенных распорок-гасителей, соответственно фиг. 2а, 2б, 2в.

Участки 18, 19 провода 1 составляющей расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, которые примыкают к зажимам 5 двух соседних дистанционных распорок (их корпуса 2 показаны частично), в случае жестких распорок (фиг. 2а) неподвижны. Участки 18, 19 далее именуются для краткости - опорные точки подпролета линии.

Провод 1, находящийся в процессе субколебаний под влиянием ветра (стрелки 20) из-за наличия аэродинамического следа одной из соседних составляющих расщепленной фаз линии (не показаны), обегает за один период колебаний веретенообразную фигуру, показанную одним продольным 21 и тремя поперечными 22, 23, 24 сечениями. Сечения выполнены для 0,25, 0,5, 0,75 длины подпролета линии. Направление движения провода 1 показано стрелкой 25.

При использовании на линии распорок-гасителей, имеющих упругие тяги и подвижные зажимы (фиг. 2б, позиция зажимов 26), опорные точки участков 18, 19 подпролета линии совершают движение, синхронное с колеблющимся проводом 1.

Крайние положения зажимов 26 обозначены соответственно 26а, 26б, траектории их движения 27 представляют собой часть окружности. В результате при использовании распорок-гасителей известного типа форма веретенообразной фигуры, обегаемой проводом 1 при субколебаниях, несколько изменяется, но общий характер эллиптического движения провода 1 в подпролете, остается тем же. Форма этой веретенообразной фигуры показана одним продольным 28 и тремя поперечными 29, 30, 31 сечениями на фиг. 2б. Направление движения провода 1 - по стрелке 32.

Соответственно количество энергии, передающейся колеблющемуся проводу из ветрового потока, в случае использования известных распорок-гасителей изменяется незначительно, а снижение амплитуды субколебаний будет определяться способностью распорки-гасителя к энергопоглощению.

В случае использования заявляемых распорок-гасителей с перегибной, например W-образной, траекторией движения зажимов при их отклонении форма фигуры, огибаемой проводом за один период субколебаний, соответственно изменяется.

На фиг. 2в показано, что при движении опорных точек участков 18, 19 подпролета линии, вызываемых субколебаниями провода 1, подвижные зажимы 33 движутся по перегибной, в данном случае W-образной траектории. Крайние положения зажимов 33 обозначены соответственно 33а, 33б. Наличие перегиба в траекториях 34 зажимов 33 создает двойную частоту колебаний провода 1 в вертикальной плоскости, в результате чего в середине подпролета провод 1 движется по петлеобразной траектории (сечение 35). Попеременное движение провода 1 вверх-вниз на отдельных участках уменьшает объем фигуры, обегаемой проводом 1 в процессе субколебаний. Подводимая от ветрового потока к проводу 1 энергия резко уменьшается также: а) в связи с встречным движением провода 1 в одних и тех же точках аэродинамического следа в середине подпролета (стрелки 36, 37, 38); б) в связи с увеличением частоты и соответственно уменьшением длины стоячей волны λ колебаний провода 1 в вертикальной плоскости,
Увеличение частоты колебаний провода 1 в вертикальной плоскости определяется действием вынуждающей силы увеличенной частоты от колебаний зажимов заявляемой распорки-гасителя при движении указанных зажимов по перегибной траектории, например W-образной.

При возникновении субколебаний провода 1 действует гармоническая сила:
f = K•A_m•sinωt,
где A_m - максимальная амплитуда субколебаний в рассматриваемом пролете;
К - коэффициент пропорциональности;
ω - круговая частота.

Гармоническая сила f действует на зажим 5 в направлении, перпендикулярном оси симметрии распорки. При этом предполагается, что субколебания возникли на одном из верхних или нижних проводов фазы. Для прочих проводов - составляющих расщепленной фазы возникновение субколебаний маловероятно из-за увеличения отношения a/d (а - расстояние между проводами, d - диаметр провода).

Действие вынуждающей силы f приводит к отклонению зажима 5 и связанной с зажимом 5 вилки 13 с соответственным сжатием одной из пружин 14. При этом ролики 6 катятся по направляющей 7, что приводит к перемещению провода 1 по траектории, которая практически повторяет форму направляющей 7. В результате при отклонении зажима 5 от нейтрального до максимального положения в горизонтальном направлении в вертикальном направлении зажим 5 двигается с удвоенной частотой, т.е. его координата "y" может быть выражена как:
y = y_m•cos2ωt,
где y_m - максимальное отклонение зажима 5 по вертикали;
ω - круговая частота субколебаний.

Заявленная дистанционная распорка-гаситель имеет существенные преимущества по сравнению с известными распорками аналогичного назначения, в частности она обеспечивает существенное повышение надежности линии при колебаниях проводов путем достижения увеличения частоты колебаний проводов в вертикальной плоскости за счет действия вынуждающей силы повышенной частоты от перемещений зажимов, кроме того, при использовании распорки достигается оптимальная величина энергопоглощения ее элементами при колебаниях проводов, а также значительное упрощение конструкции.

Источники информации
1. Патент США N 3925595, H 02 G 7/12, 7/14 (174-42), 1975.

2. Авторское свидетельство N 1381636, H 02 G 7/12, 7/14, 15.03.88. Бюл. N 10.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в качестве дистанционных распорок-гасителей колебаний на воздушных линиях электропередачи. Распорка состоит из корпуса 2, тяглучей в виде вилки и зажимов по числу проводов, расщепленной фазы линии. Зажим выполняется с W-образной направляющей, установленной между роликами 6 и стойками 8, между которыми находятся гибкие элементы в виде пружин 14. Техническим результатом является то, что за счет предложенной конструкции распорки достигается резкое уменьшение энергии, подводимой от ветрового потока к проводу, из-за встречного движения провода в одних и тех же точках аэродинамического следа в середине подпролета и увеличения частоты колебаний провода 1 в вертикальной плоскости зажимы двигаются по перегибной W-образной траектории. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Дистанционная распорка-гаситель колебаний для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, содержащая корпус, тяги, закрепленные к корпусу, причем на конце каждой тяги закреплен зажим по числу проводов расщепленной фазы, отличающаяся тем, что каждый зажим снабжен устройством, обеспечивающим в сечении фазы W-образное перемещение тяги при возникновении колебаний, выполненным в виде двух роликов, расположенных вертикально друг под другом и закрепленных на зажиме, W-образной направляющей, установленной между роликами, и двумя стойками, одними из своих концов жестко закрепленными по концам упомянутой направляющей, а другими из своих концов - на корпусе, каждая тяга выполнена в виде вилки, шарнирно закрепленной нижним концом на корпусе с возможностью поворота ее в вертикальной плоскости с упором в гибкие элементы, расположенные между стойками, при этом пальцы вилки установлены в отверстиях параллельных приливов, выполненных с каждой стороны зажима. 2. Дистанционная распорка-гаситель колебаний по п.1, отличающаяся тем, что гибкие элементы выполнены в виде отрезков многопроволочного стального каната.