УСТРОЙСТВО ОГРАНИЧЕНИЯ ПЛЯСКИ ПРОВОДОВ, МОЛНИЕЗАЩИТНЫХ ТРОСОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ, А ТАКЖЕ ПРОЛЕТ, СНАБЖЕННЫЙ ТАКИМИ УСТРОЙСТВАМИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК H02G7/14 

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к устройствам ограничения пляски проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей воздушных линий связи, а также пролетам, оборудованным такими устройствами. Данные устройства позволяют решить проблему ограничения интенсивности и уменьшения комбинированного воздействия низких температур, ветра и гололеда, способных вызвать колебания проводов, молниезащитных тросов и волоконно-оптических кабелей, продолжительное действие которых может быть причиной многочисленных их повреждений, а также повреждений линейной арматуры, линейной изоляции, а в худших случаях разрушений как отдельных опор, так и каскадных разрушений нескольких опор целого анкерного пролета воздушной линии электропередачи.

Для борьбы с различными колебаниями (пляска, вибрация и т.п.), возникающими на проводах, молниезащитных тросах воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелях линий связи, соответственно, широко применяются специальные устройства (гасители) всевозможных конструктивных вариантов исполнения, которые монтируются на проводах или кабелях по точно рассчитанным схемам установки.

Известна воздушная линия электропередачи, содержащая одиночные провода, на которых жестко закреплены основные эксцентричные грузы, центры тяжести которых расположены вне вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось провода, причем соседние грузы размещены по разные стороны от указанной вертикальной плоскости, при этом между каждыми двумя соседними эксцентричными грузами установлены дополнительно введенные грузы-ограничители закручивания, каждый из которых жестко закреплен на проводе посредством тяги и расположен эксцентрично под проводом [1].

При возникновении колебаний провода в вертикальной плоскости эксцентричные грузы, установленные в горизонтальной плоскости и направленные поочередно в разные стороны, возбуждают разнонаправленные крутильные колебания соседних участков провода, изменяя аэродинамику провода с гололедным осадком и способствуя снижению интенсивности колебаний. Для предотвращения опрокидывания гасителя пляски и потери устойчивости системы провода на определенных интервалах между эксцентричными грузами предусматривается установка грузов-ограничителей закручивания провода вокруг своей продольной оси, которые при надлежащей схеме их расстановки могут играть роль гасителей пляски типа вертикальных маятников, расстраивающих частоты вертикальных и крутильных колебаний провода.

Недостатком таких устройств является отсутствие в их конструкции активных демпфирующих элементов, которые обеспечивали бы возможность более эффективного рассеяния энергии колебаний, чем то, которое обусловлено свойствами самодемпфирования колебаний провода при активизации его разнонаправленных крутильных колебаний, возбуждаемых гасителями пляски в ее процессе. Кроме того, другим недостатком этого устройства является его неэргономичность, суть которой состоит в неудобстве, связанном с необходимостью закрепления двух расположенных по концам устройств плашечных зажимов при установке гасителей пляски и грузов-ограничителей поворота мятникового типа в форме скобы на проводе воздушной линии электропередачи.

Известен также ограничитель гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий электропередачи, содержащий упругий демпферный элемент, грузы, выполненные в виде изогнутых стержней, жестко закрепленных по концам упругого демпферного элемента, и зажим, предназначенный для подвески на проводе, закрепленный одним концом посередине упругого демпферного элемента, а другим подсоединенный к проводу линии, при этом прямолинейные отрезки изогнутых стержней, расположенные под упругим демпферным элементом, выполнены такой длины, что их концевые участки заходят друг за друга таким образом, что оба груза и упругий демпферный элемент образуют замкнутый контур овальной формы, работающий как единая весовая масса [2].

Ограничитель гололедообразования устанавливается таким образом, чтобы упругий элемент и центр масс груза располагались ниже центральной продольной оси провода и находились в вертикальной плоскости, проходящей через эту ось. При возникновении односторонних отложений на проводе в форме мокрого снега или льда ограничитель должен способствовать ограничению кручения провода под действием формируемого отложения и тем самым создавать благоприятные условия для частичного осыпания мокрого снега, снижения размеров и массы гололедных отложений. Однако практика применения такого ограничителя на воздушных линиях электропередачи показала недостаточную его эффективность работы в части снижения массы гололеда на проводах линий, так как в условиях интенсивного гололедообразования упругий демпферный элемент обмерзает и утрачивает необходимую для демпфирования колебаний податливость. При возникновении вибрации провода такое устройство должно также способствовать ее ограничению, работая подобно распространенному гасителю вибрации Стокбриджа в пределах диапазона частот вибрации 20-60 Гц и выше. Тем не менее диапазон низкочастотных колебаний (пляски) в пределах 0,2-2 Гц остается за рамками функционального назначения данного ограничителя гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий электропередачи, что делает его применение неэффективным в качестве гасителя вибрации.

Известен способ гашения пляски проводов в пролете линии электропердачи путем воздействия на крутильные колебания провода, причем провод на участках пролета закручивают относительно продольной оси, чтобы направление закрутки провода на каждом из участков было противоположно направлению закрутки провода на соседних участках, и фиксируют в этом состоянии, например, с помощью эксцентричных грузов [3], [4].

Гаситель пляски в виде эксцентричного груза устанавливается в положении, возможно более близком к горизонтальной плоскости, проходящей через продольную ось провода. Благодаря глухому креплению к проводу при возникновении вертикальных составляющих перемещений провода в условиях пляски гаситель вызывает кручение провода и вместе с ним совершает крутильные колебания. Поскольку гасители пляски устанавливаются на заданном расстоянии от ограничителя гололедообразования и колебаний проводов, наличие последнего способствует увеличению крутильной жесткости провода, предотвращая опрокидывание гасителя пляски в процессе интенсивных крутильных колебаний. Так как соседние гасители пляски устанавливаются по разные стороны от вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось провода, вызываемые пляской крутильные колебания приводят к разнонаправленному закручиванию смежных участков провода с односторонним гололедом, способствуя дестабилизации явления флаттера, являющегося причиной пляски провода с односторонним гололедообразованием. Применение в конструкции гасителя пляски упругого элемента должно способствовать демпфированию колебаний эксцентричного груза за счет взаимных перемещений проволок, из которых свит упругий элемент.

Однако данное техническое решение обладает следующими недостатками:

- упругий элемент гасителя пляски при характерной для пляски низкой частоте колебаний (в диапазоне 0,2-2 Гц) не способен рассеять значительного количества энергии колебаний, приток которой в условиях флаттера провода с односторонним гололедным отложением обусловлен возбуждающим и поддерживающим процесс движения провода действием следящей за направлением движения подъемной силы и высоким аэродинамическим качеством профиля провода с гололедным гребешком;

- консольное крепление упругого элемента гасителя пляски к глухому зажиму для фиксации на проводе в условиях интенсивных крутильных колебаний создает неблагоприятные для корневого сечения гибкого элемента режим многократных циклических деформаций, следствием которых может быть усталостное повреждение упругого элемента и прекращение эффективной работы гасителя пляски.

Заявитель ставил перед собой задачу разработки устройства ограничения пляски проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей воздушных линий связи, а также пролета, снабженного такими устройствами, обеспечивающего эффективное снижение интенсивности характерных для пляски низкочастотных колебаний и существенное ограничение продолжительности ее действия. Этот положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков заявленного устройства ограничения пляски проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей воздушных линий связи, а также пролета, снабженного такими устройствами, изложенной в нижеследующей формуле изобретения: «устройство ограничения пляски проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей воздушных линий связи, содержащее ограничитель кручения, установленный эксцентрично относительно провода, молниезащитного троса, кабеля таким образом, чтобы его центр массы находился ниже продольной оси провода, молниезащитного троса, кабеля и был расположен в вертикальной плоскости, проходящей через их продольную ось или вблизи ее, и возбудитель крутильных колебаний, установленный на проводе, молниезащитном тросе, кабеле или на проводе, молниезащитном тросе, кабеле через спиральный протектор таким образом, чтобы его центр массы находился сбоку от продольной оси провода, молниезащитного троса или кабеля и был расположен в горизонтальной плоскости, проходящей через их продольную ось или вблизи ее, упомянутые ограничитель кручения и возбудитель крутильных колебаний каждый выполнен в виде замкнутого корпуса в форме любой геометрии тела, расположенной внутри него по меньшей мере одной направляющей с закрепленными на них пружинами жесткостью C=c₁, c₂, …, c_n и по крайней мере одним грузом массой M=m₁+m₂…+m_n, имеющим возможность перемещаться вдоль направляющих, при этом в каждом грузе и прикрепленных к нему и расположенных горизонтально между боковыми стенками корпуса кольцевых ребрах выполнены профилированные отверстия, а корпус полностью или частично заполнен газом или незамерзающей жидкостью, имеющими возможность перетекать через профилированные отверстия грузов и/или кольцевые ребра при перемещениях грузов из одной части в другую внутри корпуса; корпус ограничителя кручения соединен с проводом, молниезащитном тросом, кабелем посредством вертикальной тяги с плашечным зажимом на ее конце; корпус возбудителя крутильных колебаний соединен с проводом, молниезащитном тросом, кабелем посредством горизонтальной тяги с плашечным зажимом на ее конце; внутренняя полость корпуса полностью или частично заполнена незамерзающей вязкой жидкостью или тормозной жидкостью для автомобилей или трансформаторным маслом; возбудитель крутильных колебаний закреплен на проводе, молниезащитном тросе, кабеле посредством глухого крепления и консольного стержня на расстоянии S от ограничителя кручения; возбудитель крутильных колебаний закреплен на проводе, молниезащитном тросе, кабеле на расстоянии S от ограничителя кручения, равном S=1,5÷5,0 м; жесткость пружины и масса груза ограничителя кручения выбираются такими, чтобы частота ω=C/M колебаний груза находилась в диапазоне 0,2÷2 Гц, являющимся диапазоном частот пляски защищаемых провода, молниезащитного троса, кабеля; жесткость пружины и масса груза возбудителя крутильных колебаний выбираются такими, чтобы частота ω=C/M колебаний груза находилась в диапазоне 0,2÷2 Гц, являющимся диапазоном частот пляски защищаемых провода, молниезащитного троса, кабеля; спиральный протектор, расположенный под зажимом для крепления на проводе, молниезащитном тросе, кабеле возбудителя крутильных колебаний, изготовлен из проволочных спиралей из оцинкованной стали или из алюминиевого сплава; диаметр проволок внешних слоев спирального протектора больше диаметра проволок внутренних слоев спирального протектора таким образом, что внешняя часть спирального протектора имеет рельефную спиралевидную форму, обеспечивающую высокие аэродинамические качества провода, молниезащитного троса, кабеля за счет оптимального соотношения их коэффициентов лобового сопротивления и подъемной силы или приобретения ими свойства неравномерности, способствуя уменьшению возбуждающих пляску аэродинамических подъемных сил и, следовательно, снижению интенсивности пляски; проволоки каждого спирального протектора на своих концах выполнены с отгибами, расположенными под одинаковыми или различными углами к продольной оси протектора, обеспечивающими в условиях гололедообразования неодинаковость значений диаметра протектора с проводом, молниезащитным тросом, кабелем и неравномерность отложения гололеда на протекторе с отогнутыми проволоками; устройство ограничения пляски проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей воздушных линий связи, содержащее ограничитель кручения, установленный эксцентрично относительно провода, молниезащитного троса, кабеля таким образом, чтобы его центр массы находился ниже продольной оси провода, молниезащитного троса, кабеля и был расположен в вертикальной плоскости, проходящей через их продольную ось или вблизи ее, и возбудитель крутильных колебаний, установленный на проводе, молниезащитном тросе, кабеле или на проводе, молниезащитном тросе, кабеле через спиральный протектор таким образом, чтобы его центр массы находился сбоку от продольной оси провода, молниезащитного троса или кабеля и был расположен в горизонтальной плоскости, проходящей через их продольную ось или вблизи ее, упомянутые ограничитель кручения и возбудитель крутильных колебаний каждый выполнен в виде замкнутого корпуса в форме любой геометрии тела, расположенной внутри него, по меньшей мере, одной направляющей с закрепленными на них пружиными жесткостью C=c₁, c₂, …, c_n и по крайней мере одним грузом массой M=m₁+m₂…+m_n, имеющим возможность перемещаться вдоль направляющих, при этом в каждом грузе и прикрепленных к ним и расположенных горизонтально между боковыми стенками корпуса кольцевых ребрах выполнены профилированные отверстия, а корпус полностью или частично заполнен газом или незамерзающей жидкостью, имеющими возможность перетекать через профилированные отверстия грузов и/или кольцевых ребер при перемещениях грузов из одной части в другую внутри корпуса, причем устройство снабжено по меньшей мере одним стабилизатором, выполненным в виде пряди проволочных спиралей одного диаметра с защищаемыми проводом, молниезащитным тросом или кабелем, навиваемой переменным шагом на них на свободных участках между ограничителем кручения и возбудителем крутильных колебаний таким образом, чтобы суммарная длина защищенных указанными стабилизаторами провода, молниезащитного троса или кабеля составляла 20% от длины пролета линии; шаг навивки проволочных спиралей стабилизаторов выбирается равным от 0,3 м до 2 м; в качестве материала для изготовления стабилизаторов берется поливинилхлорид; стабилизаторы изготавливается из ферромагнитного материала, характеризующегося низкой точкой Кюри и нагревом вихревыми токами в условиях понижения окружающей температуры до +2°C, и способствующего предотвращению гололедообразования и возникновения пляски в местах установки таких стабилизаторов; пролет воздушной линии электропередачи или воздушной линии связи, на одиночном проводе, молниезащитном тросе или волоконно-оптическим кабеле которого жестко закреплен по крайней мере один ограничитель кручения и по меньшей мере два возбудителя крутильных колебаний, расположенных по разные стороны от ограничителя кручения и от проходящей через ось провода, молниезащитного троса, кабеля вертикальной плоскости в положении, близком к положению горизонтальной плоскости; пролет воздушной линии электропередачи с не менее чем двумя проводами в расщепленной фазе, на каждом проводе или через один провод в каждом из подпролетов между внутрифазовыми распорками которого закреплен по меньшей мере один возбудитель крутильных колебаний, расположенные на двух соседних проводах подпролета и двух соседних подпролетах по разные стороны от вертикальных плоскостей, проходящих через продольные оси каждого из проводов расщепленной фазы, в положении, близком к положению горизонтальной плоскости; пролет, в котором при длине пролета до 200 м устанавливается один ограничитель кручения и четыре возбудителя крутильных колебаний; пролет, в котором при длине пролета от 200 м до 500 м устанавливается от двух до четырех ограничителей кручения и от шести до восьми возбудителей крутильных колебаний»

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид ограничителя кручения, выполненного согласно настоящему изобретению, вид перпендикулярно проводу (молниезащитному тросу, кабелю) линии; на фиг.2 - то же, общий вид возбудителя крутильных колебаний; на фиг.3 - то же, общий вид участка линии с установленными на нем ограничителем кручения и возбудителями крутильных колебаний; на фиг.4 - варианты установки ограничителей кручения на фиг.1 и возбудителей крутильных колебаний на фиг.2 в пролетах воздушных линий; на фиг.5 - то же, вариант с установкой возбудителя крутильных колебаний на спиральный протектор; на фиг.6 - то же, вариант участка пролета линии с установленным изменяющим аэродинамику провода, молниезащитного троса, кабеля стабилизатором.

Заявляемое устройство ограничения пляски проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей воздушных линий связи предусматривает наличие в своем составе конструкции так называемых ограничителя кручения и возбудителя крутильных колебаний.

Ограничитель кручения (фиг.1) представляет собой замкнутый корпус 1 в виде тела любой геометрической формы, который крепится, например, на проводе 2 посредством тяги 3 и глухого зажима 4 таким образом, чтобы центр массы ограничителя находился ниже продольной оси провода 2 и располагался в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось провода 2 или вблизи нее. Благодаря такому положению ограничитель кручения, закрепленный на проводе 2, увеличивает крутильную жесткость провода 2 на участке длиной S, величина которого зависит от конструкции провода 2 и его диаметра, и находится (для разных проводов) в пределах от 1,5 м до 5 м и более.

Внутри корпуса 1 закрепляются направляющая 5 и груз 6 массой М или несколько грузов (массой m₁, m₂, …, m_n, сумма масс которых равна М). Груз 6 закрепляется на направляющей 5 с возможностью перемещения по направляющей 5 в вертикальной плоскости. Груз 6 связан с верхней и нижней стенками с торцевыми крышками 7, 8 корпуса 1 пружиной 9 жесткостью C/2 (в случае нескольких грузов пружинами жесткостью c₁, c₂, …, c_n, суммарная жесткость которых равна C).

Внутренняя полость корпуса 1 полностью или частично заполняется газом или незамерзающей жидкостью 10 (тормозной жидкостью для автомобилей или трансформаторным маслом), а в самом грузе 6 и/или в прикрепленных к грузу 6 кольцевых ребрах 11 выполняются профилированные отверстия 12, через которые при перемещениях груза 6 в вертикальной плоскости перетекает жидкость 10 или газ.

Возбудитель крутильных колебаний (фиг.2) представляет собой замкнутый корпус 13 в форме тела любой геометрической фигуры, который крепится, например, на проводе 14 посредством тяги 15 и глухого зажима 1 6 таким образом, чтобы центр массы возбудителя находился сбоку продольной оси провода 14 и располагался в горизонтальной плоскости, проходящей через продольную ось провода 14 или вблизи нее. При возникновении колебаний провода 14 в вертикальной плоскости на участке длиной S, величина которого зависит от конструкции провода 14 и его диаметра, и находится (для разных проводов) в пределах от 1,5 м до 5 м возбуждаются крутильные колебания провода 14. Внутри корпуса 13 размещается груз 17 массой M или несколько грузов (массой m₁, m₂, …, m_n, сумма масс которых равна M), закрепляемый на направляющей 18 с возможностью перемещения по ней в вертикальной плоскости. Груз 17 связан с верхней и нижней стенками (торцевыми крышками) 19, 20 пружиной 21 (в случае нескольких грузов пружинами жесткостью c₁, c₂, …, c_n, суммарная жесткость которых равна C).

Внутренняя полость корпуса 13 полностью или частично заполняется газом или незамерзающей жидкостью 22 (тормозной жидкостью для автомобилей или трансформаторным маслом), а в самом грузе 17 или прикрепленных к грузу 17 кольцевых ребрах 23 выполнены профильные отверстия 24, через которые при перемещениях груза 17 в вертикальной плоскости перетекает жидкость 22 или газ.

Принцип размещения на проводе (молниезащитном тросе, кабеле) ограничителей кручения и возбудителей крутильных колебаний иллюстрирует фиг.3, где показано, как на расстояниях S от ограничителя кручения, увеличивающего крутильную жесткость провода (молниезащитного троса, кабеля), размещаются возбудители крутильных колебаний, предназначенные для возбуждения крутильных колебаний провода (молниезащитного троса, кабеля), следствием которых являются разнонаправленное действие аэродинамической подъемной силы, то есть снижение интенсивности пляски.

В пролетах относительно небольшой длины (до 200 м) для предотвращения интенсивной пляски может быть достаточно одного ограничителя кручения и четырех возбудителей крутильных колебаний (фиг.6, a). В пролетах длиной до 300 м и до 500 м число ограничителей кручения может быть увеличено до двух-трех, а число возбудителей крутильных колебаний до шести-восьми, соответственно (фиг.6, b) и (фиг.6, c).

Для защиты провода, молниезащитного троса, кабеля от износа и усталостных повреждений ограничитель кручения и возбудитель крутильных колебаний могут устанавливаться не непосредственно, а на защитные спиральные протекторы 25 (фиг.5).

Аэродинамические защитные характеристики спиральных протекторов 25 существенно усиливаются, если часть или все проволоки протекторов отгибаются по концам, создавая дополнительный эффект неоднородности коэффициентов лобового сопротивления и подъемной силы по длине провода, молниезащитного троса, кабеля (защищаемого объекта).

Эффект неоднородности коэффициентов подъемной силы и лобового сопротивления может быть существенно усилен благодаря установке на протяженных участках провода (молниезащитного троса, кабеля) между ограничителями кручения и возбудителями крутильных колебаний, изменяющих их аэродинамику, дополнительных приспособлений (так называемых стабилизаторов) 26, выполняемых в виде отрезков провода или троса (из алюминиевых, стальных или из композитных материалов), навиваемых на защищаемый объект с переменным шагом. Гололедные образования на участках установки стабилизаторов 26 (фиг.6) также будут иметь неравномерный характер, что позволяет нарушить аэродинамику защищаемого объекта с отложениями в форме мокрого снега, изморози или чистого льда, способствуя предотвращению возникновения или, по крайней мере, снижению интенсивности пляски.

Стабилизаторы 26 могут быть изготовлены в форме сформированных в заводских условиях протяженных проволочных спиралей из пластических материалов, например, из поливинилхлорида, а также могут быть изготовлены из ферромагнитных материалов с низкой точкой Кюри. Подобные материалы обладают способностью к разогреву вихревыми токами при понижении температуры воздуха и, соответственно, материала приспособления до температуры ниже +2°C. Благодаря указанному свойству стабилизатор 26 нагревается сам и нагревает защищаемый объект, на котором он закреплен, предотвращая или снижая интенсивность гололедных отложений и пляски при комбинированных гололедно-ветровых воздействиях.

Изобретение работает следующим образом.

При возникновении пляски провод 2 совершает движение по достаточно сложным траекториям, огибающая которых имеет форму эллипса; наиболее существенная и интенсивная составляющая колебаний может быть упрощенно представлена как колебания в вертикальной плоскости. Эти колебания через зажим 4 и тягу 3 передаются корпусу 1, вызывая вертикальные колебания груза 6 внутри корпуса 1 с частотой ω=C/M, причем параметры C и M выбираются такими, чтобы частота колебаний груза ω находилась в диапазоне 0,2÷2 Гц, наиболее характерного для пляски провода 2 воздушной линии электропередачи. Благодаря наличию жидкости или газа во внутренней полости корпуса 1 колебания груза 6 являются затухающими, поскольку в процессе движения на него воздействуют силы сухого и вязкого трения. Колебания провода, снабженного ограничителями кручения, являющимися активными демпферами, также являются затухающими, поскольку провод 2 обладает свойством самодемпфирования, которое усиливается одним или несколькими активными демпферами, а именно возбудителями крутильных колебаний, устанавливаемыми в пролете воздушной линии электропередачи.

При пляске провода 14 его колебания в вертикальной плоскости возбуждают колебания возбудителя крутильных колебаний, жестко связанного с проводом 14 зажимом 16 и тягой 15. Эксцентричное по отношению к продольной оси провода 14 положение корпуса 13 и находящегося внутри корпуса 13 груза 17 при вертикальных колебаниях провода 14 возбуждают его крутильные колебания. Опрокидывания эксцентрично закрепленных на проводе 14 возбудителей крутильных колебаний не происходит при возбуждении крутильных колебаний провода 14 благодаря тому, что возбудители крутильных колебаний устанавливаются на заданном расстоянии S ограничителя кручения, ограничивающего кручение провода 14. Таким образом, совместная установка ограничителей кручения и возбудителей крутильных колебаний обеспечивает устойчивость провода 14 к опрокидыванию при возбуждении возбудителями крутильных колебаний интенсивных крутильных колебаний провода 14 при пляске.

Благодаря крутильным колебаниям провода 2, 14 на участках длиной S от места крепления ограничителя кручения до места крепления возбудителя крутильных колебаний интенсивность распределенных подъемных сил, возбуждающих пляску, резко уменьшается на участке, где провод подвержен крутильным колебаниям. Поскольку соседние возбудители крутильных колебаний устанавливаются по разные стороны от провода 2, 14, крутильные колебания провода 2, 14 на этих соседних участках являются разнонаправленными, что еще в большей степени способствует демпфированию пляски.

Колебания провода (молниезащитного троса, кабеля), снабженного ограничителями кручения, являющимися активными демпферами, также являются затухающими, поскольку провод, молниезащитный трос, кабель обладают свойством самодемпфирования, которое усиливается одним или несколькими активными демпферами, то есть ограничителями кручения и возбудителями крутильных колебаний, устанавливаемыми в пролете воздушной линии электропередачи или воздушной линии связи. Кроме того, интенсивные крутильные колебания провода, молниезащтного троса, кабеля с установленными на них возбудителями крутильных колебаний способствуют интенсивному аэродинамическому демпфированию пляски.

Устройства ограничения пляски проводов, молниезащитных тросов, кабелей, выполненные согласно настоящему изобретению, после проведения всесторонних испытаний будут серийно изготавливаться в ЗАО «МЗВА» и поставляться на воздушные линии электропередачи и воздушные линии связи с волоконно-оптическими кабелями.

Источники информации

[1] Описание изобретения к авторскому свидетельству №1584021 «Воздушная линия электропередачи», H02G 7/14, заявлено 02.09.88, опубликовано 07.08.90. Бюллетень №29.

[2] Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2249893 «Ограничитель гололедообразования и колебаний проводов воздушных линий электропередачи», H02G 7/14, заявлено 30.07.2003, опубликовано 10.04.2005.

[3] Описание изобретения к авторскому свидетельству №364274 «Способ гашения пляски проводов», H02G 7/14, заявлено 05.05.66, опубликовано 25.07.77. Бюллетень №27.

[4] Рекомендации по применению ограничителей гололедообразования и колебаний (ОГК), гасителей пляски (ГПП и ГПР). СО 34.20.263-2005. Филиал «Инженерный центр ЕЭС» «Фирма ОРГРЭС». Москва, Центр производственно-технической информации и технического обучения ОРГРЭС, 2005.

[4] Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2365009 «Гаситель пляски проводов воздушной линии электропередачи», H02G 7/14, заявлено 08.07.2008, опубликовано 20.08.2009. Бюллетень №23.

[5] Патент США №4,159,393, класс 174-42 (H02G 7/14), опубликован 26.06.1979.

[6] Патент США №3,400,209, класс 174-42 (H02G 7/14), опубликован 03.09.1968.

[7] Патент США №2,469,167 «Гаситель вибрации», H02G 7/14 (174-42), опубликован 03.05.1949.

[8] Патент США №3,662,084 «Гаситель вибрации», H02G 7/14 (174-42), опубликован 09.05.1972.

[9] Головин В.М. Новые решения для комплектации ВЛ и ПС линейной изоляцией и арматурой. - Третья Российская с международным участием научно-практическая конференция ЛЭП 2008, Новосибирск.

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, …, c_n и грузов массой M=m₁+m₂…+m_n 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.

1. Устройство ограничения пляски проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей воздушных линий связи, содержащее ограничитель кручения, установленный эксцентрично относительно провода, молниезащитного троса, кабеля таким образом, чтобы его центр массы находился ниже продольной оси провода, молниезащитного троса, кабеля и был расположен в вертикальной плоскости, проходящей через их продольную ось или вблизи ее, и возбудитель крутильных колебаний, установленный на проводе, молниезащитном тросе, кабеле или на проводе, молниезащитном тросе, кабеле через спиральный протектор таким образом, чтобы его центр массы находился сбоку от продольной оси провода, молниезащитного троса или кабеля и был расположен в горизонтальной плоскости, проходящей через их продольную ось или вблизи ее, упомянутые ограничитель кручения и возбудитель крутильных колебаний каждый выполнен в виде замкнутого корпуса в форме любой геометрии тела, расположенной внутри него, по меньшей мере, одной направляющей с закрепленными на них пружинами жесткостью C=c₁,c₂,…,c_n и, по крайней мере, одним грузом массой M=m₁+m₂…+m_n, имеющим возможность перемещаться вдоль направляющих, при этом в каждом грузе и прикрепленных к ним и расположенных горизонтально между боковыми стенками корпуса кольцевых ребрах выполнены профилированные отверстия, а корпус полностью или частично заполнен газом или незамерзающей жидкостью, имеющими возможность перетекать через профилированные отверстия грузов и/или кольцевые ребра при перемещениях грузов из одной части в другую внутри корпуса.

2. Устройство по п.1, в котором корпус ограничителя кручения соединен с проводом, молниезащитном тросом, кабелем посредством вертикальной тяги с плашечным зажимом на ее конце.

3. Устройство по п.1, в котором корпус возбудителя крутильных колебаний соединен с проводом, молниезащитном тросом, кабелем посредством горизонтальной тяги с плашечным зажимом на ее конце.

4. Устройство по п.1, в котором внутренняя полость корпуса полностью или частично заполнена незамерзающей вязкой жидкостью или тормозной жидкостью для автомобилей или трансформаторным маслом.

5. Устройство по п.1, в котором возбудитель крутильных колебаний закреплен на проводе, молниезащитном тросе, кабеле посредством глухого крепления и консольного стержня на расстоянии S от ограничителя кручения.

6. Устройство по п.5, в котором возбудитель крутильных колебаний закреплен на проводе, молниезащитном тросе, кабеле на расстоянии S от ограничителя кручения, равном S=1,5÷5,0 м.

7. Устройство по п.1, в котором жесткость пружины и масса груза ограничителя кручения выбираются такими, чтобы частота ω=С/М колебаний груза находилась в диапазоне 0,2÷2 Гц, являющимся диапазоном частот пляски защищаемых провода, молниезащитного троса, кабеля.

8. Устройство по п.1, в котором жесткость пружины и масса груза возбудителя крутильных колебаний выбираются такими, чтобы частота ω=С/М колебаний груза находилась в диапазоне 0,2÷2 Гц, являющимся диапазоном частот пляски защищаемых провода, молниезащитного троса, кабеля.

9. Устройство по п.1, в котором спиральный протектор, расположенный под зажимом для крепления на проводе, молниезащитном тросе, кабеле возбудителя крутильных колебаний, изготовлен из проволочных спиралей из оцинкованной стали или из алюминиевого сплава.

10. Устройство по п.9, в котором диаметр проволок внешних слоев спирального протектора больше диаметра проволок внутренних слоев спирального протектора таким образом, что внешняя часть спирального протектора имеет рельефную спиралевидную форму, обеспечивающую высокие аэродинамические качества провода, молниезащитного троса, кабеля за счет оптимального соотношения их коэффициентов лобового сопротивления и подъемной силы или приобретения ими свойства неравномерности, способствуя уменьшению возбуждающих пляску аэродинамических подъемных сил и, следовательно, снижению интенсивности пляски

11. Устройство по п.9, в котором проволоки каждого спирального протектора на своих концах выполнены с отгибами, расположенными под одинаковыми или различными углами к продольной оси протектора, обеспечивающими в условиях гололедообразования неодинаковость значений диаметра протектора с проводом, молниезащитным тросом, кабелем и неравномерность отложения гололеда на протекторе с отогнутыми проволоками.

12. Устройство ограничения пляски проводов, молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи и волоконно-оптических кабелей воздушных линий связи, содержащее ограничитель кручения, установленный эксцентрично относительно провода, молниезащитного троса, кабеля таким образом, чтобы его центр массы находился ниже продольной оси провода, молниезащитного троса, кабеля и был расположен в вертикальной плоскости, проходящей через их продольную ось или вблизи ее, и возбудитель крутильных колебаний, установленный на проводе, молниезащитном тросе, кабеле или на проводе, молниезащитном тросе, кабеле через спиральный протектор таким образом, чтобы его центр массы находился сбоку от продольной оси провода, молниезащитного троса или кабеля и был расположен в горизонтальной плоскости, проходящей через их продольную ось или вблизи ее, упомянутые ограничитель кручения и возбудитель крутильных колебаний каждый выполнен в виде замкнутого корпуса в форме любой геометрии тела, расположенной внутри него по меньшей мере одной направляющей с закрепленными на них пружинами жесткостью C=c₁,c₂,…,c_n и по крайней мере одним грузом массой M=m₁+m₂…+m_n, имеющим возможность перемещаться вдоль направляющих, при этом в каждом грузе и прикрепленных к ним и расположенных горизонтально между боковыми стенками корпуса кольцевых ребрах выполнены профилированные отверстия, а корпус полностью или частично заполнен газом или незамерзающей жидкостью, имеющими возможность перетекать через профилированные отверстия грузов и/или кольцевые ребра при перемещениях грузов из одной части в другую внутри корпуса, причем устройство снабжено по меньшей мере одним стабилизатором, выполненным в виде пряди проволочных спиралей одного диаметра с защищаемыми проводом, молниезащитным тросом или кабелем, навиваемой переменным шагом на них на свободных участках между ограничителем кручения и возбудителем крутильных колебаний таким образом, чтобы суммарная длина защищенных указанными стабилизаторами провода, молниезащитного троса или кабеля составляла не меньше 20% от длины пролета линии.

13. Устройство по п.12, в котором шаг навивки проволочных спиралей стабилизаторов выбирается равным от 0,3 м до 2 м.

14. Устройство по п.12, в котором в качестве материала для изготовления стабилизаторов берется поливинилхлорид.

15. Устройство по п.12, в котором стабилизаторы изготавливаются из ферромагнитного материала, характеризующегося низкой точкой Кюри и нагревом вихревыми токами в условиях понижения окружающей температуры до +2°С, и способствующего предотвращению гололедообразования и возникновения пляски в местах установки таких стабилизаторов.

16. Пролет воздушной линии электропередачи или воздушной линии связи, на одиночном проводе, молниезащитном тросе или волоконно-оптическим кабеле которого жестко закреплен по крайней мере один ограничитель кручения и по меньшей мере два возбудителя крутильных колебаний, расположенных по разные стороны от ограничителя кручения и от проходящей через ось провода, молниезащитного троса, кабеля вертикальной плоскости, в положении, близком к положению горизонтальной плоскости.

17. Пролет по п.16, в котором при длине пролета до 200 м устанавливается один ограничитель колебаний и четыре возбудителя крутильных колебаний.

18. Пролет по п.16, в котором при длине пролета от 200 м до 500 м устанавливается от двух до четырех ограничителей колебаний и от шести до восьми возбудителей крутильных колебаний.

19. Пролет воздушной линии электропередачи с не менее чем двумя проводами в расщепленной фазе, на каждом проводе или через один провод в каждом из подпролетов между внутрифазовыми распорками которого закреплен по меньшей мере один возбудитель крутильных колебаний, расположенный на двух соседних проводах подпролета и двух соседних подпролетах по разные стороны от вертикальных плоскостей, проходящих через продольные оси каждого из проводов расщепленной фазы, в положении, близком к положению горизонтальной плоскости.

20. Пролет по п.19, в котором при длине пролета до 200 м устанавливается один ограничитель колебаний и четыре возбудителя крутильных колебаний.

21. Пролет по п.19, в котором при длине пролета от 200 до 500 м устанавливается от двух до четырех ограничителей колебаний и от шести до восьми возбудителей крутильных колебаний.