Новая технология борьбы с подскоками проводов воздушных линий электропередачи

Разработана новая технология борьбы с подскоками проводов при сбросе гололеда в пролетах ВЛ, учитывающая региональные особенности гололедно-ветровых условий их работы и закономерности развития подскока как резонансного автоколебательного волнового процесса. Ограничение высоты подскока по новой технологии достигается регулировкой групповых параметров самой конструкции фазы в двух плоскостях ее изгиба. Даны примеры совершенствования ВЛ 330 кВ с традиционным горизонтальным расположением проводов на опоре и с повышенной их компактностью, а также продления жизни “старой” ВЛ 35 кВ путем ее реконструкции по новой технологии, что до решения проблемы подскоков проводов во многих районах России было ограничено или не достижимо по климатическим условиям.

На примерах типовых конструкций воздушных линий электропередачи (ВЛ) описаны закономерности развития интенсивности подскока проводов при сбросе гололеда и мероприятия по ее снижению.

Ряд терминов статьи предлагаются впервые, а именно: энергетическая глубина зоны подскока (Axis-of-screw flow energy of excitement of the jump), осевинтовой поток энергии возбуждения (The energy depth of the zone of the jump), изгибная жесткость конструкции фазы (Resistance of the phase to bend), коэффициент связи (Factor of relationship).

Проблема ограничения высоты подскоков проводов (фаз) при сбросе гололеда до сих пор в электроэнергетике не завершена. Для России эта проблема особенно актуальна в связи с повышенной циклонической деятельностью на ее обширных территориях в осенне-зимне-весенние периоды года, когда холодные циклоны с Ледовитого океана при встрече с теплыми южными потоками воздуха перемежаются и слоятся в них, глубоко охлаждая приземные слои, и образуя на проводах вмерзшие в них большие и прочные массы гололеда [1]. Гололед может длительно находиться на проводах, создавая негабарит их провисания и необратимую вытяжку алюминиевых повивов. При потеплении воздуха или плавке гололеда возникают подскоки, возможны перекрытия межфазных промежутков, см. рис. 1.

Рис. 1. Характерные аварийные последствия на ВЛ при не совместимости ее расчетных режимов работы с: сильным обледенением и большим провисов проводов (а); их высокоамплитудной (б), продолжительной (б) пляской, а также при подскоках и маятниковых поперечных автоколебаниях проводов при гололеде и порывистом ветре (г).

• а)    Мокрый снег при смерзании с проводом образует прочную и трудно разрушаемую гололедную муфту (ноябрь 1981 г., гололедный циклон, Шауляй).

  

• б)    Разрыв скобы при 2-х недельной пляске проводов ВЛ 500 кВ, препятствующей допуску бригады к восстановлению последствий развития аварии, 1961 г.

  

• в)    Усталостная трещина в проушине крепления гирлянды ВЛ 400 кВ. ВоГЭС-Москва, д. Беговатово, 15 км от г. Арзамаса.

  

• г)    При отсутствии координации межфазных расстояний с высотой подскоков, с угловыми и линейными сближениями проводов в пролетах ВЛ поток аварийных отключений ВЛ порывистости ветра даже при сравнительно малом гололеде может охватывать большие районы сети ВЛ, порождая срывы электроснабжения (Башкирия, наблюдения автора).

В условиях отсутствия развитого моделирования режимов подскока проводов ВЛ основой инженерного поиска мероприятий по защите от перекрытий обычно служит пассивное наращивание длин траверс опор при их конструировании опор, метод проб и ошибок, многолетние эмпирические поиски приемлемых решений.

Первые попытки теоретического осмысления проблемы подскоков (J. Grebl, 1934 г., F. Haberland, 1940 г., Hunziker, 1945 г., В.В. Бургсдорф, 1947 г., А.Н. Карсаулидзе, 1956 г.) рассматривали этот процесс упрощенно, как квазистатическое изменение геометрии растяжения проводов при подскоке. В СССР проф. Бургсдорфом В.В. была предложена формула [2], в которой высота подскока A _max м в пролете длиной L м вычисляется как произведение разницы уровней провисания Δ f м фаз до и после сброса гололеда на множитель равный 2- L /1000 (где 1000 – метры),

A max = Δ f (2- L /1000). (1)

Формула (1) не учитывала разнообразие конструкций проводов, их расщепление в фазе, динамику резонансного развития подскока и факторы самоограничения его высоты силами реакции на изгиб у самой конструкции фазы. Для больших пролетов и участков сброса гололеда по формуле (1) требовались, как это отмечал и сам ее автор, чрезмерно большие межфазовые расстояния. В качестве защиты рекомендовалось [3]: шире применять автоматическое повторное включение линий, а в сильно гололедных районах – переходить на горизонтальное расположение проводов. Возможные при этом аналоги ВЛ уже были известны, это изящные зарубежные конструкции типа “бочка”, “елка”, “рюмка”, “портал”. Однако уже к 1961 году стало ясно, что без корректировки межфазных промежутков этих конструкций с учетом фактора пляски и подскоков в условиях России, см. примеры в [4] и в здесь, в таблице, поз. 2, их применение оказалось ограниченым.

В европейской практике строительства ВЛ в странах с мягким климатом у Гольфстрима, где массовая плотность гололеда обычно не превышает 0,1-0,3 г/см³, вертикальное расположение фаз даже на компактных двухцепных ВЛ 115-138 кВ было вполне доступным [5]. Лишь в высокогорьи (США, Швейцария и др.), где массовая плотность льда достигала 0,6 г/см³ и выше, приходилось значительно увеличивать разнос фаз. Массовая же защита от подскоков укладывалась в концепцию совершенствования ВЛ с такими мероприятиями:

• а) . Применение высокопрочных и термостойких сплавов алюминия, а также композитных конструкций проводов и фаз.

• б) . Увеличение шага расщепления проводов в жестких распорках (вместо парных дистанционных в СССР) и уменьшение расстояний между распорками для синхронизации деформаций изгиба и кручения пучка проводов конструкции фазы.

• в) . Усиление проводов высокопрочной сталью, оксидными алюминиевыми или пластмассовыми нитями.

• г) . Установка в подпролетах специальных распорок, демпфирующих вибрацию и ограничивающих сближение проводов.

• д) . Применение межфазных распорок, разделяющих пролет ВЛ на части дополнительными подвижными опорными точками фаз, ограничивающими их движение.

• е) . На ВЛ с одиночными проводами: применение самонесущих проводов с пластмассовыми оболочками, рассчитанными на повышенную электрическую прочность и стойкость к изгибу, а также с композитными высокопрочными и высокотемпературными проводами.

Цель настоящей работы – целенаправленное использование накопленного европейского комплекcа мероприятий по новому его назначению - в более сложных климатических условиях России – как средства защиты от подскоков и пляски проводов, и одновременно с целью совершенствования устаревших конструкций ВЛ. В основе новой технологии – общий прогресс современных представлений о резонансе автоколебаний проводов, закономерности которых характерны как для подскоков, так и для пляски.

Анализ экспериментов с подскоками (ЦНИИЭЛ, 1956 г.) и наши обобщения принципов воздействия мероприятий европейского комплекса с позиций динамики колебаний фазы ВЛ, см. [6,8-10] и цитируемую там литературу, обнаруживают важные конструкционные групповые их свойства, ограничивающие амплитуду подскоков и пляски проводов как автоколебательного явления с обратной связью. Действительно, увеличение напряжения в проводах, синхронизация их изгибов в расщепленных фазах, увеличение диаметра, площади сечения S и модуля упругости E материалов увеличивает их жесткость к растяжению ES и изгибную жесткость EJ конструкций (где J – момент инерции площадей сечений проводов относительно оси изгиба фазы), от которой зависит энергетическая глубина зоны подскока провода в пролете. Изменение сил сжатия и изгиба провода при сбросе гололеда, в свою очередь, см. рис. 2, определяет уровень Jam предельной высоты линии энергетического баланса зоны подскока провода ( в точке P), ограничивающей по терминологии динамики глубину потенциальной ямы предельных автоколебаний провода в нише неустойчивого равновесия квазистатических внешних сил [6,7]. На рис. 2 показано развитие фронта волны подскока провода на l- участке пролета L при сбросе гололеда, ϑ – скорость его поперечного подъема, c – фазовая скорость волны под воздействием осевинтового потока сил сжатия и изгиба F . На линии балансирования энергий подскока действующее значение вертикальных сил возбуждения подскока уравновешивается нарастающими силами реакции конструкции фазы на изгиб и силами сопротивления движению.

Рис. 2. Развитие гармонической волны подскока.

При средней амплитуде A _с р _. подскока ее максимум A _max= ( π /2) A _ср. отстоит от действующего значения на величину коэффициента амплитуды равного k _A = A _max/ ( A _max/√2) =1.41, и отношение действующего значения амплитуд A _max к их средней величине равно коэффициенту формы k _f=1,1, а отношение максимальной амплитуды к действующей ее величине при балансе энергий равно k _A/ k _f = 1.41/ 1.1=1.28. Это означает, что максимум A _max подскока всегда сдвинут вверх относительно линии балансирования на 28%. Это дает ключ к практическому регулированию упомянутых выше групповых параметров. Именно: регулируя присущий самой 196

конструкции фазы ВЛ уровень ее изгибной жесткости EJ и глубину J _am зоны высоты подскока, можно ограничить A _max расчетным уровнем 1,28 J am .

Для анализа динамики подскока удобно разделить его силы условно на две группы: “Большие” силы квазистатического равновесия:

• 1)    растяжение и тяжесть проводов, льда, давление ветра;

• 2)    возвратные силы упругости растянутого провода;

• 3)    силы его инерции при колебаниях вблизи равновесия сил 1-2.

“Малые” силы , заметно проявляющиеся лишь при подскоке:

• 4)    аэродинамическое сопротивление движению провода от ветра и от набегающего на провод тормозящего потока воздуха, а также изгибные силы провода.

Рис. 3. Расчетные данные к примеру.

Для рассматриваемого здесь расчетного примера (см. ниже) на рис. 3 приведены характерные расчетные параметры подскока: A max – высота; 0,1fG – исходная монтажная разрегулированность стрел провиса проводов (здесь - 10% от fG); hG– параметр гиперболы (0 – начало координат, σ – напряжение, γ – приведенная нагрузка); Jam – глубина потенциальной ямы автоколебаний, L G– участок сброса гололеда в пролете L.

Изменению 1-й и 2-й групп сил в движении всегда противостоит 3-я группа. Вклад малых сил обычно пренебрежимо мал.

Однако в пределах ниши неустойчивого их равновесия, когда большие силы уравновешены, при упругих отклонениях конца подвесных гирлянд изоляторов, или смещений вязок, изгибов опор в момент перетекания из пролета в пролет деформаций растяжений провода, проявляют себя и малые силы. Физический смысл резонанса по Даламберу состоит в равенстве изменений сил инерции 3 и сил упругости 2, см., например, справочник акад. Крылова стр. 415 в [11]. Появившиеся при сбросе гололеда проекции F_x и F_y осевой силы сжатия F , рис. 2, уравновешиваются: на оси Х – большими силами, на оси Y по мере развития амплитуд подскока в нише равновесии больших сил – малыми. Рассмотрим закономерности этого взаимодействия на конкретном примере ВЛ с момента сброса гололеда на участке длиной L _G, что в долях длины L габаритного или ветрового пролета обозначим как l - участок, l = L G / L .

Пример. Рассматривается сброс гололеда на ВЛ 330 кВ с компактными опорами МП 330-1, см. [9] и рисунок в поз. №1 графы 4 таблицы, в габаритном пролете L = 320 м с фазой 2xAC 300/39 во 2-м расчетном районе по гололеду. Диапазон режимов подскока ограничим условием совместимости их нагрузок на проводе с нормальными режимами работы ВЛ (иначе это были бы недопустимые сверх расчетные нагрузки). Границы диапазона будут ограничены снизу – малым гололедом при пляске с ветром 10,5 м/с и сверху – расчетным для ВЛ гололедом со стенкой Be =15 мм + ветер 15-19 м/с на высоте провода. Абсолютное растяжение провода равно Δ L =0,788 м, приведенная нагрузка от внешних сил γ =0,00862g Н/мм² (g=9,81м/c²), максимальное кратковременное напряжение в середине пролета до σ =18,65g Н/мм², параметр цепной линии провисания провода h _G= σ / γ м. Учитывается разрегулированность стрел провисания проводов до 10%.

Растянуто-изогнутый большими силами обледеневший провод с жесткостью к растяжению ES имеет погонный запас мощности сил растяжения J Вт/м (о расчете сил и энергий изгиба ВЛ аэродинамического торможения провода см. Приложение в [6]):

J =g{[ ES /(2 L )]( Δ L )²}/ L =77,7.        (2)

При сбросе гололеда на l -участке возникает осевинтовой поток J _l энергии сжатия и изгиба провода (т.е. подскок провода ) кратный J , (2),

J l = J l .                               (2.1)

Это бегущая волна деформации провода, фазовая скорость которой с =125,1 м/с во много раз превышает поперечную скорость ϑ =2,4-4,3 м/с его движения. Поэтому на всей длине На l -участке практически одновременно возникают возбуждающие вертикальные импульсы распределенных сил F _y – проекций осевых сил сжатия F , рис. 2. Если при этом вне l -участка, где лед сохранился и прочность его смерзания с повивами достаточна, чтоб лед не был срезан силами сжатия, а на самом l -участке и на смежных его проводах расщепленной фазы стенка льда уже расплавлена или обрушена в ходе развития подскока, то максимум волны подскока у фазы возникнет именно на l -участке. Силам F _у противостоит лишь 4-я группа сил: 1) аэродинамическое сопротивление от набегающего на движущийся вверх провод потока воздуха со средней скоростью - ϑ _с р _.; 2) лобовое сопротивление в горизонтальном ветровом потоке; 3) реакция провода на изгибающие силы. Нарастание резонансной средней высоты подскока A _ср продолжается в нише равновесия больших сил до тех пор, пока действующая сила возбуждения подскока J l /( ϑ _с р _.) при средней скорости ϑ _ср= A _ср. ω с круговой частотой ω = π / τ , где τ -полупериод, не сбалансируется силами торможения на верхней границе энергетической глубины зоны подскока J _am, рис. 2, при высоте подскока A _мах. Отклонения гирлянд изоляторов сохраняют эту нишу с постоянством ”собственной” энергии провода – плотностью энергии его натяжения F _x= mc ² (где m – погонная масса) горизонтальной проекции силы F осевого тяжения провода. При подъеме провода выше A _мах к равновесию подключаются и большие силы, возвращая провод в нишу их равновесия. В этом суть резонансного подскока проводов.

Рис. 4. Калибровочная взаимозависимость связки (в каждом сечении кривых) групповых параметров процесса подскока в пролете 320 м ВЛ 330 кВ с компактными опорами МП330-1, рис. 4.1: высоты ( A _max), длины участка сброса гололеда ( L _G), погонной динамической изгибной жесткости конструкции фазы в расчете на 1 провод фазы ( EJ ) и коэффициента связи параметров конструкции фазы и волны подскока ( k S ). В точке B – граница зоны схлестывания, начало сближений фаз менее нормы (1,4 м) для параметров справа от B . Кривая 1 – высота подскока по упрощенной формуле (1) как функция L _G без учета EJ , k S и конструкционных параметров фазы (пересчет AC150/24 к AС300/39 с учетом экспериментальных данных ЦНИИЭЛ по рис. 8, 9 в [3]).

По мере расширения участков подскоков провода в смежных пролетах энергия бегущей волны подскока при небольшом размахе амплитуд Aмах (до 2-х метров) может захватывать большие участки ВЛ, особенно, при порывистом ветре и длинных гирляндах изоляторов сохраняющих повышенную глубину ниш равновесия больших сил. Колеблются фазы, гирлянды, арматура. Процесс может длительно развиваться в пролетах, пока накопленная кинетическая энергия многопролетной бегущей волны автоколебаний медленно не израсходуется и не трансформируется в застывшую статическую волну провисаний провода в пролетах. Такой режим изменения межфазных промежутков особенно опасен для ВЛ с большой зарядной магнитной мощностью, сброс которой порождает перенапряжения и перекрытия. Для его предотвращения необходимо ограничивать потоки осевинтовых деформаций между пролетами и увеличивать расчетную изгибную жесткость фаз, использовать наклонные гирлянды, протекторы, демпферы и др. Подобный процесс автоколебаний при малой погонной жесткости конструкций наблюдается даже в пролетах мостов.

С помощью расчетной программы , реализующей перечисленные выше закономерности подскока можно построить диаграмму , рис. 4, взаимозависимости (в каждом сечении кривых) динамических параметров A _мах, l и EJ и их коэффициента связи k S при росте фактора EJ . Совместимость всех параметров достигается, во-первых, условием динамической взаимосвязи исходной статической жесткости EJ _ст конструкции фазы (вычисляется по общим правилам строительной механики), и калибровкой ее динамической жесткости EJ через коэффициент связи k _S по условию равновесия динамической системы,

EJ = k S EJ ст . (3)

Опрометчивой была бы попытка регулировать параметры подскока без учета их калибровочной взаимосвязи, характерной для автоколебаний.

Из диаграммы видно, что в исследуемом примере с опорой МП330-1, начиная от точки B , сближение фаз при подскоке равное разности расстояний, см. рис. в поз №1, между точками Р ₂₂ (нижнее положение верхней фазы (2) правого яруса фаз (2)) и Р ₁₂ (нижнее положение правой 1-й фазы 2-го яруса фаз) после вычета высоты подскока A _мах становится меньше 1,4 м (норматив для ВЛ 330 кВ), и при увеличении участка L _G сброса гололеда снижается еще более, что может приводить к соударению и даже к забросу 1-й фазы на 2-ю.

Комплексное решение задачи о применении этой опоры с учетом новой технологии борьбы с пляской и подскоками дано в поз. №4 таблицы, при чем для всего диапазона длин подскоков и с сохранением проектной компактности опоры. Для этого плоскость расщепления фазы разворачивается к вертикали, см. рисунок в поз. №4 таблицы, например, на минимальный угол ϕ = 80⁰ между плоскостью расщепления фазы и плоскостью ее провисания (на большой оси эллипса пляски фазы при отклонениях в ветровом потоке).

Одноцепная промежуточная опора МПЗЗО-1

Рис. 4.1. Используемая здесь в Примере компактная одноцепная промежуточная опора ВЛ 330 кВ типа МП330-1 (разработка - ОАО СевЗап НТЦ ).

Увеличение изгибных жесткостей ограничивает сближения фаз по вертикали при пляске и подскоках, а также по горизонтали при асинхронном качаний фаз вплоть до 129⁰. Регулирование жесткости может осуществляться в зависимости от требований к уровню опасных сближений в режимах сохранения электрических в широком диапазоне параметров ВЛ по условиям безопасности, волнового сопротивление ВЛ, радиопомех, короны как на минимуме коэффициента связи при малых длинах сброса гололеда (в таблице k s =1,93 при l =2,5 % ( L G =8 м)), так и на максимуме ( k s =10,5-11,9 при l =60-75 % ( L G =200-240 м). Могут также быть различными на разных траверсах и уровни жесткости фаз, см. поз. 6 таблицы.

Изгибная жесткость по горизонтали. EJQ_or

Угол наклона плоскости расщепления проводов фазы 2хАС 300/39

ВЛ 330 кВ относительно плоскости ее провисания. у>°

Рис. 5. Регулировочная диаграмма изгибной жесткости конструкции фазы по вертикали, горизонтали и ее коэффициента связи k _S с волной подскока по условию ограничения сближений проводов в зависимости от угла наклона ϕ плоскости расщепления фазы.

На рис. 5 приведена характерная для исследуемого примера регулировочная диаграмма коэффициента связи ks как функции □участка, которая может быть полезна при проектировании ВЛ. Изгибная жесткость конструкции фазы по вертикали (кривая 1, EJWer) и горизонтали (кривая 2, EJGor ) и их коэффициент связи kS с волной подскока (кривая 3 - минимум жесткости, кривая 4 - ее максимум) регулируются углом наклона ϕ плоскости расщепления фазы. Ограничение асинхронных маятниковых сближений фаз достигается выбором угла ϕ, обеспечивающего расчетную жесткость EJGor. Ограничение по вертикали достигается повышенной жесткостью фаз при углах их наклона до 300 с настройкой параметров по кривым 1,3, выбирая расчетный уровень kS из зоны его максимумов (5) по кривой 4.

В таблице даны различные примеры конкретного применения мероприятий по новой технологии, базирующейся на соотношениях (2), (2.1), (3). Здесь можно сравнить эффективность применения известных традиционных методов решения задачи – удлинение траверс и комплексное совершенствование опор ВЛ, которое достигается за счет оптимизации избыточных длин траверс и их разноса по высоте опоры, и др.

Практической проверкой новой технологии служит, во-первых, ее соответствие известным экспериментам ЦНИИЭЛ с искусственными подскоками – при частичном сбросе 20-30 грузов в пролете 100-250 м (см. кривую 1 на рис. 4). Диаграмма включает в себя эти данные как частный случай сброса гололеда в зависимости лишь от параметра l с перечетом данных к рассматриваемому здесь примеру, однако, без учета параметров EJ, k _S. Во вторых, технология включает в себя накопленный многолетний опыт конструирования типовых опор в СССР (см. поз. №3 в таблице) с использованием пассивной защиты от схлестываний при подскоке путем смещения точек подвески фаз, перехода к горизонтальным фазам (см. поз. 2 таблицы), и др. Наконец, используемые закономерности автоколебаний проводов соответствуют данным многочисленных экспериментов и аварий на ВЛ из-за пляски проводов [9]. Из этого следует, что расчеты и мероприятия новой технологии соответствуют опыту и полезны для практического применения.

Экономическую эффективность новой технологии борьбы с подскоками следует ожидать с ее применением, прежде всего, в снижении числа аварийных отключений и продлении жизни реконструируемых ”старых” ВЛ (см. поз. 6 в таблице), взамен которых невозможно в одночасье построить более совершенные линии, а требуется срочная модернизация хозяйственным способом для увеличения мощности и надежности работы ВЛ, используя опоры, провод, и т.п. Следует также учитывать, что в действующих нормах рекомендации в части борьбы с подскоками проводов обычно отсутствуют. Между тем, замена дистанционных распорок на жесткие в сочетании с диссипирующими, см. п. 4 таблицы, является сравнительно не сложным мероприятием по увеличению изгибной жесткости фаз.

Новая технология открывает целое направлений возможных новых конструкционных разработок совершенствования ВЛ. В сочетании с апробированным европейским комплексом мероприятий открывается возможность целенаправленного расчетного увеличения мощности безопасных в режимах пляски и при подскоках компактных и двухцепных конструкций ВЛ, что во многих регионах с частыми случаями обледенения проводов и большой порывистостью ветра ранее было ограничено или недостижимо по климатическим условиям.

Выводы

• 1.    Разработана новая технология борьбы с подскоками проводов ВЛ в тяжелых гололедно-ветровых условиях России, базирующаяся на ранее не учитываемых резонансных закономерностях этого процесса как автоколебательного волнового движения с самоограничением амплитуд самой конструкцией ВЛ за счет увеличения динамической изгибной жесткости фазы EJ . Увеличивая известными методами строительной механики ее статическую жесткость EJ ст. в (3) с учетом коэффициента связи k _S по условию ее автоколебаний в конкретном габаритном (или ветровом) пролете ВЛ при реконструкции или новом строительстве ВЛ, с помощью новой технологии можно ограничить уровень высоты подскока до безопасного расчетного уровня, см. примеры в таблице.

• 2.    В примерах таблицы показана эффективность применения новой технологии в сочетании с апробированным в менее сложных климатических условиях традиционным комплексом европейских мероприятий совершенствования ВЛ по новому его назначению, – для снижения подскоков и компактизации ВЛ в более сложных климатических условиях России, что во многих ее районах ранее, до решения проблемы автоколебаний проводов при пляске и подскоках, было ограничено или не достижимо.

• 3.    Новая технология борьбы с подскоками включает в себя данные известных экспериментов, накопленный многолетний опыт проб и ошибок выбора межфазовых расстояний типовых опор в СССР, а также зарубежный опыт применения комплекса мероприятий совершенствования ВЛ, что и определяет ее практическую пригодность.

ТАБЛИЦА 1.

Мероприятия комплексного совершенствования ВЛ по условию подскоков и пляски по новой технологии

№	Исходный режим совершенствова ния действующей или проектируемой ВЛ, пассивные и активные защитные мероприятия против подскоков и пляски.	Относительная динамическая жесткость EJ конструкции фазы; коэффициент связи волны подскока     и конструкции фазы         k S; энергтическая глубина зоны подскока J am м; высота подскока A max м; длина участка сброса гололеда l % ( L м), см. рис. 4.	Рисунок и комментарии к мероприятию.
1	2	3	4
1	Исходная ВЛ 330 кВ            с промежуточным и компактными опорами МП 330-1, рис. 4.1: рассматривается режим сброса гололеда      с проводов, совместимого с расчетными режимами работы ВЛ со стенкой до 15 мм, ветер на высоте	EJ =0,008; k= 0,268;    J am = 7,13 м; A max = 2,53 м - 5,22 м, участок сброса максимальный l =100 % (320 м). Схлест смежных проводов    по вертикали и горизонтали при пляске и подскоке (подробности пляски см. в [9]).	Исходные сближения колеблющихся фаз в пролете определяются характерными динамическими точками NW, NN, PP , GG пляски и маятниковых качаний PP минус A max при          подскоке. Учитывается, что при дистанционных парных распорках вследствие значительной подвижности проводов в       фазе       их противодействие изгибам разобщено,

	колеблющегося провода от до 19 м/c, порывы ветра 1,4. Защиты от подскоков и пляски нет.		происходит схлест фаз по горизонтали (точка G 11 левой фазы 11 справа от G 12 фазы 12) и заброс по вертикали (точка подъема W 12 нижней фазы 12 выше точки опускания P 22 верхней фазы 22) [9]. Защитные меры см. далее в поз. 3-5. Ww 27,0       • , '      4'5 ^? CD           * °      Заброс "§ 20.4   54 \ 7=—^---  :---el *12 V ° G)2 О*——В Cxiecm
2	Исследуется на схлестывание первая в СССР компактная конструкция ВЛ 330 кВ с межфазовым расстоянием горизонтальных фаз 7,5 м на промежуточных опорах    типа “портал     на оттяжках”. Асинхронные маятниковые раскачивания фаз в порывах	Схлестывание проводов в пролете исходной ВЛ происходит при их асинхронных маятниковых раскачиваниях с угловой амплитудой до 600 : G 12 G 11 = -0.7 м , EJ = 0,123 ед.; k S = 0,41; J am= 5,61м; A max = 7,1 м , учитывается монтажная разрегулирован	।       \          ■ 1 Армфсии! 1 ■ / .I II in ' \ Ж       ’ 1 /l -II I^K-\1     ■ HtWJtik I При увеличении и оптимизации изгибной жесткости проводов до 65 ед. компактность

	ветра        не учитывались.	ность стрел провисания и вытяжка проводов до 10 %; l =100% (320 м). Изгибная жесткость EJ измеряется в условных единицах меры E π d4/64 = 125,4g Нм2, ( d – диаметр провода, E – модуль упругости	линии        можно сохранить, межфазное расстояние          не увеличивать.        На современных типовых конструкциях ВЛ 330 кВ межфазные расстояния увеличены до 14,1 – 17,6 м. Примечание     1.     В регионах с малыми порывами        ветра эффективной защитой могут          служить межфазные распорки особенно цельностержневые – без промежуточных шарниров   на оси распорки      длинно стержневые [10]. Примечание 2. При больших межфазовых промежутках в расчетах короны       обычно пренебрегают индуктивной компонентой электрического заряда проводов.          На компактных       ВЛ минимальные промежутки по условию короны могут оказаться больше допустимых по условию пляски и подскоков.
3	Комплексное традиционное решение проблемы	Рассматриваютс я в комплексе характерные точки	Для предотвращения схлестываний требуется: увеличение длин: 1-й траверсы слева на 3,5-3,7

	горизонтальных и вертикальных сближений на ВЛ с опорой МП330-1 при пляске       и подскоках по новой технологии регулирования разноса и длин траверс      на опоре. Сохранение длин подпролетов (45 м), горизонтальная плоскость и шаг расщепления (400        мм) проводов в фазе	сближения W, N, P , G (см. рис. в поз. 1) поочередно всех        пар смежных фаз, вычисляются и регулируются промежутки их сближения NW, NN, PP , GG при пляске и PP минус A max       при подскоке до нормы     их сближения на рабочем напряжении.	м, второй справа – на 1,7 м, разноса 1-2 траверс на опоре – на 0,65 м. Разнос “трос -2-фаза” (по условиям грозозащиты)     равен 5.25-7,3 м вместо 4 м. Параметры сближения при этом (нижняя фаза): A max = 6,2 м, сближение 2,09 м; сближение фаз по горизонтали 3,42 м, по вертикали - 1,7 м, □ = 100% (320 м). Условия безопасности, короны и сохранение управляемых электрических режимов ВЛ рассматриваются с учетом возросшей взаимоиндукции проводов.
4	Оптимизация традиционного подхода активными мероприятиями : применение жестких фазных распорок, обеспечивающи х фиксацию шага расщепления проводов. Между ними – демпфирующие распорки, ограничивающи е       предел сближения	Компактные проектные габариты опоры сохраняются. При ϕ = 800 , см. рис. справа, жесткости фазы: по вертикали (в плоскости провисания) 14,34          ед., поперечная 459 ед; A max = 3,52; J am = 2,32 м; l = 12,5 % (40 м). Сближения фаз при пляске в норме:      по вертикали 3,02	Подпролет фазы с жесткими ( A ) и диссипирующей ( B ) распорками. Точка B – середина подпролета фазы. В центре распорки регулируемый ограничитель стрелки сжатия распорки (50%). Стрелка сжатия ра спорки^ ^ д^ .
			/ О /' ' и-m Г	“^—г™!
				- 7
			35 м (не более) Вид в плоскости провисания фазы Жесткие распорки и

	проводов в фазе до 0,5 радиуса расщепления; плоскость расщепления двух проводов в фазы поворачивается на расчетный угол ϕ для увеличения ее изгибной жесткости в двух плоскостях изгиба.	м,           по горизонтали при       угле асинхронных качаний 1290 сближение в норме – 1,4 м, коэффициент связи 1,93. При подскоке сближение фаз P 22_ P 12- A max = 5,4 м.	малая длина подпролета фиксируют угол ϕ между     плоскостью расщепления фазы и вертикальной плоскостью         ее провисания       при отклонениях в ветровом потоке.
5	Комплекс активных мероприятий при увеличении натуральной мощности и температурного режима проводов: а) Увеличение прочности проводов высокопрочным и нитями оксида AL.	а)         При увеличении прочности проводов на 20%: J am =6,07 м; A max = 4,0 м; l =97, 5% (292,5 м).	Уменьшение провиса фазы на 1,3 м может использоваться     для повышения температурного режима проводов ВЛ, усиления токоведущей     части фазы.
	б)    Композитная конструкция фазы        с несущими высокопрочным и канатами из пластмассы, арамидных нитей. в)    Т рехфазные изолирующие	б) В подпролете 150 м: J am =1,55 м; A max = 0,59 м; l = 100% (150 м).	Подскоки 0,59 м для обычных ВЛ практически не опасны, на самокомпенсирующихся ВЛ уровень допустимых сближений проводов задает электрический расчет ВЛ (рабочее напряжение в голове ВЛ, корона, реактанс ВЛ и др.).

	распорки-траверсы, объединяющие все три фазы пролета      в	в) Все фазы пролета работают при изгибе      как цельная	Транзитная межсистемная самокомпен-сирующаяся ВЛ – “ воздушный кабель ” для дальней
	единую конструкцию (”воздушный кабель ВЛ”). В	конструкция с очень большой изгибной жесткостью.	электропередачи с малым импедансом, большими токами и малыми потерям
	центре межфазных распорок     - траверс – несущий пластмассовый канат. В фазах -	Число распорок, шаг расщепления и допустимая интенсивность пляски       и подскоков	электрической мощности        при холодной сверхпроводимости токопроводов фаз. L
	жесткие	проводов     в
	распорки. В примере: ветровой пролет МП3301 (350 м).	подпролетах задается электрическим режимом работы ВЛ, а	где
		также условиями безопасности, короны      и радиопомех.	Используется максимальная напряженность электрического поля воздушного волновода. Температурный режим работы проводов не оказывает влияния на
			провисание несущего каната.
6	Распределитель ная сеть ВЛ 35	а)       Высота подскока     и	в) Одновременно с перетяжкой
	кВ. Усиление жесткости фаз: а) Высокопроч ными пластмассовыми оболочками	пляски снижается    в 2,5-3 раза. б)    Исходное состояние ВЛ 35          кВ (единственного	существующего провода подвешивается второй провод AC70/11 под углом 100 к вертикали на второй траверсе, где требуется наибольшая вертикальная жесткость

расчетной толщины, см. Примеры 1,2 в [8], пример 1 в [7]; б)    Дополни тельным несущим стальным тросом    или вторым проводом. Жесткие     + диссипирующи е распорки. В примере: защита      от подскоков и пляски, увеличение мощности “старой” ВЛ 35 к В            с промежуточной железобетонной опорой ПБ35-1В,         для проводов АС 70 – AC      150; ветровые пролеты 145190 м. Проект 1974 г. 3. 407107: ветер – 500 Н/м2 стенка гололеда 15 мм. Трос - С35 по Гост 306 2-55.

источника питания): частые случаи отключений от пляски       и подскоков при гололеде, забросы нижней фазы       на верхнюю, верхней – на трос, схлестывания фаз        по горизонтали. Требуется: “продление жизни”    ВЛ, увеличение мощности, защита      от подскоков    и пляски       с сохранением опор   и   без длительного погашения потребителей (ремонт     по анкерным участкам ВЛ). Порывы ветра до 1,4-1,7, гололед до 40 мм.

2-й фазы против ее заброса на трос, и на 450 – на нижних траверсах против схлестываний по гори-зонали. _________V 2,35 \ л ° 1           UD .                 to 1.0   1.7 „ " f г Используются жесткие распорки с шагом 182,25 мм на на всех фазах с подпролетами 52,5 м (не более!) и диссипирующие ограничительные распорки. Изгибные жесткости EJ фаз увеличи-ваются в двух плоскостях изгиба: по вертикали до 1299 ед. у верхней траверсы и до 141 - у нижней; и по горизонтали 47,6 ед. у верхней и 141 ед. у нижней). При этом сближения: фазы и троса 3,65 м, 1-й и 2-й фазы по вертикали 2,71 м, по горизонтали между правой и левой фазой 0,23м (норма 0,2).