Расчет проводов и тросов в аварийных режимах

4.1 Общие сведения

Под аварийным режимом воздушной ЛЭП понимают работу при полностью или частично оборванных проводах и тросах. Обрывы проводов и тросов возможны даже при правильно спроектированной и правильно эксплуатируемой линии. Обрывы могут произойти по следующим причинам:

1) воздействие внешних нагрузок, значительно превышающих расчетные;

2) повреждения проводов в зажимах при монтаже с последующим воздействием вибраций;

3) пережег проводов электрической дугой вследствие короткого замыкания;

4) по другим причинам.

Обрыв провода или троса в одном из пролетов анкерного участка резко меняет условия работы проводов и опор. В нормальном режиме на промежуточные опоры действуют вертикальные силы тяжести проводов, тросов, гололеда, гирлянд и поперечная сила от давления ветра. После обрыва провода или троса на опоры дополнительно действует сила, направленная вдоль линии. Под действием этих сил опоры прогибаются, а гирлянды изоляторов отклоняются в сторону уцелевших пролетов. Отклонения гирлянд и опор приводят к ослаблению тяжения и увеличению стрел провеса в уцелевших пролетах анкерного участка.

Изменения тяжения провода в результате смещения его точки подвеса называется редукцией, установившееся новое тяжение – редуцированным, а отношение редуцированного к начальному тяжению – коэффициентом редукции.

Основной задачей расчета аварийного режима воздушной ЛЭП является определение редуцированного тяжения и стрел провеса в пролетах, смежных с аварийным пролетом. При использовании унифицированных опор это тяжение сравнивают с нормативным, на которое рассчитана унифицированная опора. По редуцированной стреле провеса производят проверку установленных ПУЭ допустимых расстояний от провода до земли или до пересекаемых инженерных сооружений в аварийном режиме работы ВЛ.

4.2 Расчетные условия и нормативные тяжения

Промежуточные опоры воздушных линий с поддерживающими гирляндами изоляторов и глухими зажимами рассчитываются на горизонтальные нагрузки в следующих аварийных режимах:

1) оборван провод одной фазы (при любом числе проводов на опоре), тросы не оборваны;

2) оборван один трос, провода не оборваны.

Горизонтальные нагрузки прикладываются в месте крепления того провода или троса, при обрыве которого усилия, воздействующие на опору, получаются наибольшими. Расчет выполняют для сочетания климатических условий, соответствующих среднеэксплуатационным, т. е. для режима среднегодовой температуры при отсутствии ветра и гололеда.

Редуцированное тяжение провода в пролете, смежном с аварийным, не должно превышать нормативного значения установленного для каждого типа унифицированных опор:

(4.1)

Нормативное тяжение ( ) устанавливается ПУЭ в долях от максимального тяжения провода ( ). Значение максимального тяжения можно определить следующим образом:

, (4.2)

где – наибольшее суммарное сечение провода из всего диапазона сечений, для которого может быть применена данная унифицированная опора;

- наибольшее допустимое напряжение для данной марки провода.

Значения нормативных тяжений приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Вид опоры	Сечение провода, мм²	Нормативное тяжение
Металлические и опоры на оттяжках (негибкие опоры)	не более 185
более 185
Железобетонные свободностоящие опоры	не более 185
более 185
Деревянные свободностоящие опоры	не более 185
более 185

Нормативное тяжение при обрыве троса принимается равным:

, (4.3)

где – площадь поперечного сечения троса;

- допустимое напряжение троса в режиме среднегодовой температуры.

4.3 Расчет отклонений опор и гирлянд в аварийных режимах воздушных ЛЭП

При обрыве провода или троса происходит отклонение точки подвеса провода в сторону уцелевших пролетов. Отклонение точки подвеса провода ( ) определяется прогибом опоры ( ) и отклонением гирлянды изоляторов ( ) (рис. 4.1): .

Рис. 4.1

Прогиб промежуточной опоры, вызываемый разностью тяжений в двух прилегающих к ней пролетах, равен, м:

, (4.4)

где - коэффициент гибкости опоры, м/даН;

m – коэффициент распределения усилий между стойками опоры;

- разность тяжений.

Коэффициент для железобетонных опор без оттяжек принимается равным 0,001 м/даН; для деревянных опор в зависимости от конструкции – от 0,001 до 0,003 м/даН; для металлических опор, выполненных в виде пространственных конструкций, - принимается равным нулю.

Коэффициент m для П-образных опор принимается равным при обрыве крайнего провода для опор без ветровых связей – 1,0; опор с ветровыми связями – 0,75; при обрыве среднего провода – 0,5; для одностоечных опор – 1,0.

Отклонение гирлянды изоляторов из-за разности тяжений проводов в двух смежных пролетах равно (рис. 4.2), м:

, (4.5)

где - длина гирлянды изоляторов;

– вес проводов двух смежных полупролетов;

– вес гирлянды изоляторов;

- разность тяжений проводов в прилегающих пролетах.

Рис. 4.2

4.4 Упрощенный расчет тяжения проводов и тросов

в аварийных режимах в аварийных режимах

Существуют несколько методов определения тяжения проводов в аварийном режиме. Аналитическое решение этой задачи громоздко и трудоемко. Поэтому практические расчеты выполняют графоаналитическими или упрощенными методами. Графоаналитические методы изложены в специальной литературе [4]. В настоящем параграфе рассмотрим упрощенный расчет, в котором приняты следующие допущения:

1. В результате исследований установлено: если число уцелевших пролетов между анкерными опорами больше пяти, то редуцированное тяжение можно определять, полагая, что между анкерными опорами имеется шесть пролетов. При этом остальные пролеты оказывают незначительное влияние на редуцированное тяжение в пролетах, смежных с аварийным, из-за малого смещения точек подвеса. Поэтому для расчета проводов в аварийном режиме принимают расчетную схему из шести одинаковых пролетов.

2. Длина каждого из шести пролетов принимается равной расчетной длине пролета .

3. Полагают также, что точки подвеса всех проводов расположены на одной высоте.

4. Считают, что коэффициент гибкости опор равен нулю.

Погрешность упрощенного метода расчета не превышает 5 %.

В приближенном методе расчета тяжение провода в пролете, смежном с аварийным пролетом, определяется с помощью коэффициента редукции:

, (4.6)

где - коэффициент редукции;

- тяжение в проводе в режиме среднегодовой температуры.

Коэффициенты редукции определяются в зависимости от числа пролетов между аварийным пролетом и анкерной опорой. Если между анкерной опорой и аварийным пролетом уцелел всего один пролет, то коэффициент редукции можно определить по формуле:

, (4.7)

где - стрела провеса провода (троса) в режиме среднегодовой температуры.

При шести и более уцелевших пролетов коэффициент редукции определяется так:

. (4.8)

При другом числе уцелевших пролетов используются следующие формулы:

. (4.9)

После определения тяжения определяются напряжение и стрела провеса в аварийном режиме по известным формулам.

4.5 Пример расчета проводов в аварийных режимах

В качестве примера рассмотрим расчет аварийного режима проводов АС-120/19 воздушной ЛЭП напряжением 110 кВ, выполненной на железобетонных опорах ПБ110-1. Расчетная длина пролета - = 240 м. Напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуре составляет - даН/мм²; вес провода – = 471 даН/км; суммарное сечение провода – F = 136,8 мм²; длина гирлянды изоляторов - м; вес гирлянды – = 50 даН; удельная нагрузка на провод в режиме среднегодовой температуры - .

Будем считать, что число пролетов анкерного участка равно 10, а обрыв одного из проводов произошел в шестом пролете, считая от левой анкерной опоры (рис. 4.3).

Рис. 4.3

1. Определим величины, необходимые для дальнейших расчетов.

1.1. Тяжение проводов в режиме среднегодовой температуры определим по формуле:

даН.

1.2. Стрелу провеса провода в режиме среднегодовой температуры определим по формуле (3.19):

м.

1.3. Максимальное тяжение провода определим по формуле (4.2):

даН.

1.4. Нормативное тяжение провода в аварийном режиме определим по таблице 4.1:

даН.

2. Определим редуцированное тяжение в пятом пролете от левой анкерной опоры. Для этого воспользуемся упрощенным методом расчета.

2.1. Найдем коэффициент редукции по формуле (4.7):

2.2. Найдем коэффициент редукции по формуле (4.8):

2.3. Найдем коэффициент редукции по формуле (4.9):

2.4. Редуцированное тяжение в пятом пролете от левой анкерной опоры определим по формуле (4.6):

даН.

2.5. Выполним проверку условия прочности опор в аварийном режиме по соотношению (4.1):

Условие выполняется, - значит, прочность левой промежуточной опоры в аварийном режиме будет достаточной для условий проектируемой линии.

3. Определим аварийную стрелу провеса в пятом пролете от левой анкерной опоры.

3.1. Найдем редуцированное напряжение в проводе в указанном пролете:

3.2. Найдем стрелу провеса в аварийном режиме в указанном пролете:

м.

3.3. Выполним проверку соблюдения требуемого расстояния от низшей точки провисания провода до земли в аварийном режиме по соотношению (3.20):

Условие выполняется, - значит, расстояние от провода до земли в аварийном режиме в указанном пролете не будет меньше габарита.

4. Определим редуцированное тяжение в четвертом пролете от правой анкерной опоры.

4.1. Найдем коэффициент редукции по формуле (4.9):

4.2. Редуцированное тяжение в четвертом пролете от правой анкерной опоры (смежном с аварийным пролетом) определим по формуле (4.6):

даН.

4.3. Выполним проверку условия прочности опор в аварийном режиме по соотношению (4.1):

Условие выполняется, - значит, прочность правой промежуточной опоры в аварийном режиме будет достаточной для условий проектируемой линии.

5. Определим аварийную стрелу провеса в четвертом пролете от левой анкерной опоры.

5.1. Найдем редуцированное напряжение в проводе в указанном пролете:

5.2. Найдем стрелу провеса в аварийном режиме в указанном пролете:

м.

5.3. Выполним проверку соблюдения требуемого расстояния от низшей точки провисания провода до земли в аварийном режиме по соотношению (3.20):

6. Определим прогиб промежуточной опоры № 5, ограничивающей аварийный пролет, по формуле (4.4):

м.

7. Определим отклонение гирлянды изоляторов на промежуточной опоре № 5 по формуле (4.5):

м.

8. Определим прогиб промежуточной опоры № 6, ограничивающей аварийный пролет по формуле (4.4):

м.

9. Определим отклонение гирлянды изоляторов на промежуточной опоре № 6 по формуле (4.5):

м.

5 Изоляторы и линейная арматура

5.1 Типы изоляторов и их характеристики

Изоляторы, используемые на воздушных ЛЭП, называются линейными. Линейные изоляторы предназначены для изоляции и крепления проводов на линиях и в распределительных устройствах подстанций. Изготовляются изоляторы из фарфора, закаленного стекла и полимерных материалов.

Полимерные изоляторы имеют ряд преимуществ перед стеклянными и фарфоровыми. Масса полимерных изоляторов в 10-20 раз меньше массы гирлянд изоляторов для ВЛ соответствующего класса напряжения. Это позволяет получить существенные преимущества при транспортировке, монтаже и эксплуатации ЛЭП. Полимерные изоляторы обладают большой механической прочностью и не разрушаются при обстреле их дробью и даже пулями. Линейные изоляторы из полимерных материалов практически не пробиваемы при воздействии грозовых и коммутационных перенапряжений. Их применение в качестве изолирующих межфазовых распорок позволяет ограничить пляску проводов.

В настоящее время выпускаются два типа полимерных изоляторов (рис. 5.1а,б) по действующему ОСТ 34-27-688-84.

В качестве несущего компонента изолятора применяется однонаправленный стеклопластиковый стержень 3, состоящий из десятков тысяч тончайших стеклянных волокон, обладающих высокой механической прочностью. Стеклопластиковый стержень защищен от внешних воздействий защитной оболочкой 2, стойкой к ультрафиолетовому излучению и химическим воздействиям. Это необходимо в связи с тем, что связующее вещество стеклопластикового стержня не обладает достаточной стойкостью к атмосферным воздействиям. На концах несущего стержня крепятся металлические оконцеватели 1, которые должны обеспечи вать высокую прочность и надежность изолятора. Для этого применяются два способа оконцевания – клиновая и прессуемая заделки. За счет применения оконцевателей с клиновой заделкой длина изолятора может быть несколько сокращена.

Изоляторы делят на две основные группы: штырьевые и подвесные. Штырьевые изоляторы (рис. 5.2) крепятся на опорах с помощью штырей или крючьев и применяются на ЛЭП напряжением до 35 кВ.

На номинальное напряжение 6, 10 кВ и ниже изоляторы изготавливают одноэлементными, а на 20, 35 кВ – двухэлементными. Подвесные изоляторы тарельчатого типа (рис. Д1 приложения Д) крепятся к опоре с помощью линейной арматуры. Эти изоляторы могут соединяться между собой, образуя гирлянды, которые бывают поддерживающими и натяжными. Первые монтируются на промежуточных опорах, вторые – на анкерных. Подвесные изоляторы применяются на ЛЭП номинальным напряжением 35 кВ и выше.

Маркировка изоляторов состоит из букв и цифр. Для штырьевых изоляторов первая буква обозначает тип, вторая –материал изолятора, цифра указывает величину номинального напряжения. Например: ШС-10 – штырьевой, стеклянный на 10 кВ. Для подвесных изоляторов буквы обозначают тип изоля тора (П – подвесной; Л - линейный), материал изолятора (Ф – фарфоровый; С – стеклянный; Г – для загрязненных районов). Цифра показывает разрушающую электромеханическую нагрузку в килоньютонах. После цифры могут быть еще буквы (А, Б, В), показывающие исполнение изолятора. Например: ПФ70 – подвесной, фарфоровый, с разрушающей электромеханической нагрузкой 70 кН. Для полимерных изоляторов буквы обозначают тип (Л – линейный), материал покрытия (К – кремнийорганическое, П – полиолефиновое покрытие). Цифра показывает разрушающую электромеханическую нагрузку в кН; номинальное электрическое напряжение. После цифр буква показывает исполнение изолятора. Например: ЛП-70/110-ВЗ – линейный, с полиолефиновым покрытием, с разрушающей нагрузкой 70 кН, на напряжение 110 кВ.

Основными характеристиками изоляторов являются сухоразрядное, мокроразрядное и импульсное разрядное напряжения. Сухоразрядным называется напряжение промышленной частоты, при котором происходит перекрытие изолятора с сухой и чистой поверхностью. Мокроразрядным называется напряжение промышленной частоты, при котором изолятор перекрывается в условиях дождя. Импульсное разрядное напряжение определяется при воздействии на изолятор стандартной волны перенапряжения.

При эксплуатации линейные изоляторы подвергаются одновременному воздействию электрического напряжения и механической нагрузки. Поэтому испытания подвесных изоляторов производятся при воздействии напряжения (75 % сухоразрядного) и при постепенном повышении механической нагрузки. Механическая нагрузка, при которой находящийся под напряжением изолятор разрушается, называется разрушающей электромеханической нагрузкой. Эта нагрузка указывается в технических характеристиках изоляторов, которые приведены в таблице приложения Д.

5.2 Выбор изоляторов

Тип изолятора выбирается по механической нагрузке с учетом коэффициента запаса прочности. Коэффициент запаса прочности представляет собой отношение разрушающей электромеханической нагрузки к нормативной нагрузке на изолятор. Согласно ПУЭ, коэффициенты запаса прочности в режиме наибольшей нагрузки должны быть не менее 2,7, а в режиме среднегодовой температуры – не менее 5,0.

В нормальных режимах поддерживающая гирлянда изоляторов воспринимает осевую нагрузку, состоящую из веса провода, гололеда и веса самой гирлянды. С учетом этого расчетные условия для выбора типа изоляторов в подвесной гирлянде имеют вид:

(5.1)

где – нагрузка на изолятор от веса провода, покрытого гололедом;

– нагрузка на изолятор от веса гирлянды;

– нагрузка на изолятор от веса провода;

– разрушающая электромеханическая нагрузка.

Нагрузки и можно рассчитать следующим образом:

, (5.2)

где - длина весового пролета (указывается в технических характеристиках опор);

F – общее фактическое сечение провода;

- удельная нагрузка от ветра и веса провода, покрытого гололедом (см. п. 3.2);

- удельная нагрузка от собственного веса провода (см. п. 3.2).

Поскольку до выбора типа изолятора вес гирлянды неизвестен, то в выражение (5.1) подставляются усредненные значения , известные из практики (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Номинальное напряжение, кВ
Вес гирлянды изоляторов, даН

При выборе изоляторов натяжных гирлянд в условия (5.1) добавляется величина тяжения провода. Поэтому выбор типа изоляторов таких гирлянд производится по следующим формулам:

. (5.3)

После выбора типа изоляторов определяется их количество в гирлянде. Оно должно быть таким, чтобы обеспечить надежную работу ЛЭП в условиях тумана, росы или моросящего дождя в сочетании с загрязнением поверхности изоляторов. При одинаковых загрязнениях значение грязеразрядного напряжения гирлянды пропорционально длине пути утечки изолятора , представляющей собой наименьшее расстояние по поверхности изолирующей части между двумя электродами изолятора (таблица приложения Д).

Поверхности изоляторов загрязняются и увлажняются неравномерно. В результате этого грязеразрядные напряжения оказываются пропорциональными не , а эффективной длине пути утечки:

, (5.4)

где - поправочный коэффициент (коэффициент эффективности изолятора). Значение для изоляторов тарельчатого типа можно приближенно определить по эмпирической формуле:

, (5.5)

где D – диаметр тарелки изолятора.

Эффективная длина пути утечки, обеспечивающая надежную эксплуатацию гирлянд изоляторов, зависит от многих факторов, в том числе и от интенсивности загрязнения атмосферы. Для проектирования воздушных ЛЭП установлена классификация местностей по степени загрязнения атмосферы и нормированы минимально допустимые удельные эффективные длины пути утечки , представляющие собой отношения эффективной длины пути утечки к наибольшему рабочему напряжению линии (табл. 5.2):

где для ВЛ напряжением 35-220 кВ.

К районам с повышенным уровнем загрязнения атмосферы (степень III-VI) относятся районы вблизи промышленных центров, районы с засоленными почвами, прибрежные зоны морей и соленых озер.

Таблица 5.2

Степень загрязненности атмосферы	, см/кВ (не менее)
Для ВЛ при номинальном напряжении, кВ
	110-220	330-750
I II III IV V VI	1,7 1,9 2,25 2,6 3,5 4,0	1,3 1,6 1,9 2,25 3,0 3,5	1,3 1,5 1,8 2,25 3,0 3,5

Для надежной эксплуатации при рабочем напряжении эффективная длина пути утечки изоляторов должна быть не ниже нормированного значения, т. е. должно выполняться условие:

или количество изоляторов в гирлянде должно составлять:

. (5.6)

В связи с возможностью выхода из строя отдельных изоляторов во время эксплуатации и относительно большой трудоемкостью их замены количество изоляторов определенное по формуле (5.6) увеличивается на один для ЛЭП напряжением 110-220 кВ и на два для ЛЭП напряжением 330 кВ и выше.

На промежуточных опорах ЛЭП напряжением до 110 кВ включительно крепление троса к опоре осуществляется без изолятора. На ЛЭП напряжением 220 кВ и выше трос крепится к опоре через подвесной изолятор, который шунтируется искровым промежутком. Тип изолятора для крепления троса выбирается по выражениям (3.1), в которых весом изоляторов пренебрегают ( = 0), а удельные нагрузки и сечения принимают для троса.

5.3 Линейная арматура

Линейная арматура предназначена для крепления гирлянды изоляторов к траверсе опоры и для крепления провода к гирлянде. Арматура делится на следующие виды: 1 – зажим, 2 – сцепную арматуру, 3 – соединительную арматуру, 4 – защитную арматуру; 5 – распорки.

Зажимы служат для фиксации проводов и тросов. Они подразделяются на поддерживающие, подвешиваемые на промежуточных опорах, и натяжные, применяемые на опорах анкерного типа. Поддерживающие зажимы подразделяются на глухие и с заделкой ограниченной прочности. Глухой зажим показан на рис. К1 приложения. Он состоит из корпуса, в который укладывается провод (или трос), плашек и U-образных болтов для крепления провода в корпусе. Провод или трос в случае обрыва в одном из пролетов не вытягивается из зажима, а на промежуточную опору передается редуцированное тяжение. Глухие зажимы – это основной тип зажимов, применяемых в настоящее время на ЛЭП напряжением 35-500 кВ.

Зажимы с ограниченной прочностью заделки применяются только для проводов ЛЭП напряжением 500 кВ. Они позволяют проводу при обрыве проскальзывать в зажиме, что уменьшает аварийную нагрузку на промежуточную опору.

Натяжные зажимы делятся на три типа: болтовые - для проводов АС70/11-АС240/39; прессуемые – для сталеалюминиевых проводов АС185/24 и более; клиновые – для подвески стальных тросов. Болтовые зажимы состоят из корпуса, плашек, натяжных болтов с гайками и прокладок. Прессуемые зажимы (рис. 5.3) состоят из стального анкера 1, в котором опрессовывается стальной сердечник провода, и алюминиевого корпуса 2, в котором опрессовывается алюминиевая часть провода со стороны пролета и шлейф. Клиновые зажимы состоят из корпуса и клина. При тяжении троса клин прижимает трос к корпусу, обеспечивая надежную заделку.

Рис. 5.3

Сцепная арматура включает скобы, серьги, ушки. Скоба предназначена для присоединения гирлянды к траверсе опоры или к закрепляемым на траверсе деталям. Серьга соединяет скобу с шапкой верхнего изолятора. Ушки соединяют нижний изолятор с зажимом. Серьга со скобой и ушко с зажимом сочленяются с помощью болта или пальца. Один конец фиксируется шляпкой, а другой – гайкой или шайбой с обязательным применением шплинтов. Сцепная арматура изображена на рисунках приложений И, Л.

Соединительная арматура. Промышленность выпускает провода кусками определенной длины. На ЛЭП эти куски проводов соединяют друг с другом с помощью соединителей, которые подразделяются на овальные и прессуемые. Овальные соединители (рис. 5.4) применяются для проводов сечением до 185 мм² включительно. В них провода укладываются внахлест, после чего производится соединение методом скручивания с помощью специальных приспособлений.

Рис. 5.4

Прессуемые соединители используются для соединения проводов сечением 240 мм² и более и стальных тросов всех сечений (рис. 5.5). Для сталеалюминиевых проводов эти зажимы состоят из двух трубок: стальной и алюминиевой. С помощью стальной трубки опрессовываются концы стальной части провода, а с помощью алюминиевой трубки опрессовываются концы алюминиевой части провода. Прессуемые соединители для алюминиевых проводов и тросов состоят из одной трубки.

Рис. 5.5

Защитная арматура устанавливается у конца гирлянды со стороны провода. На поддерживающих гирляндах выполняется в виде овала, направленного длинной стороной вдоль провода. На натяжных гирляндах устанавливаются кольца. При изолированной подвеске троса на ЛЭП напряжением 220 кВ и выше изоляторы шунтируются разрядными рогами.

Распорки устанавливаются для соединения друг с другом проводов расщепленной фазы. Они состоят из двух пар плашек, охватывающих и зажимающих с помощью болтов два провода одной фазы. Плашки шарнирно соединяются жесткой тягой, обеспечивающей требуемое расстояние между проводами в расщепленной фазе.

5.4 Выбор линейной арматуры

Выбор арматуры производится по минимальной разрушающей нагрузке , приводимой в технических характеристиках арматуры. Выбор арматуры аналогичен выбору изоляторов согласно ПУЭ. Коэффициент запаса прочности, т.е. отношение минимальной разрушающей нагрузки к нормативной нагрузке для условий гололеда должен быть не менее 2,5.

Выбор арматуры для поддерживающих гирлянд осуществляется по выражению:

, (5.7)

а для натяжных гирлянд по выражению:

. (5.8)

При выборе арматуры для троса в выражениях (5.7) и (5.8) пренебрегают значением .

Для крепления провода к гирлянде применяют, как правило, поддерживающие глухие зажимы типа ПГ и ПГН и ушки типа У1. Для крепления гирлянды к траверсе используются узлы типа КГП и серьги типа СР. Основные характеристики линейной арматуры приведены в таблицах приложения И.

После выбора типа изолятора, количества изоляторов в гирлянде и арматуры определяются фактические вес и длина гирлянды по формулам:

(5.9)

где n – количество изоляторов в гирлянде;

– вес одного изолятора и суммарный вес элементов арматуры;

– высота одного изолятора и суммарная высота элементов арматуры.

5.5 Защита проводов и тросов от вибрации

При воздействии ветра в проводах и тросах воздушных ЛЭП могут возникать колебательные процессы – вибрации. Длительное воздействие вибраций на провод или трос может привести к поломке отдельных проволок в местах его крепления к зажиму и, в конечном счете, вызовет его обрыв.

Вибрации могут достигать опасных значений при определенных величинах длины пролета и напряжения в проводе или тросе. Защита от вибраций согласно ПУЭ требуется в случае выполнения всех условий, указанных в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Марка провода или троса	Сечение, мм²	Длина пролета, м	, даН/мм²
Сталеалюминиевые провода АС, АСО, АСУ	менее 95	больше 80	больше 4,0
120-240	больше 100	больше 4,0
более 300	больше 100	больше 4,0
Грозозащитный трос всех типов	все сечения	больше 120	больше 18,0

Защита от вибраций осуществляется с помощью гасителей вибрации, представляющих собой два груза, укрепленных на стальном тросике (рис. Ж1). Виброгаситель крепится к проводу с помощью болтового плашечного зажима. При возникновении вибраций грузы колеблются в противофазе с колебаниями провода, что приводит к поглощению энергии колебаний. Выбор гасителя вибраций осуществляется по сечению провода или троса. Технические характеристики виброгасителей указаны в таблице приложения Ж.

На промежуточных опорах виброгасители устанавливаются по обе стороны от поддерживающей гирлянды изоляторов. Расстояние от места крепления провода (троса) до места крепления виброгасителя определяется по выражению:

, (5.10)

где d – диаметр провода (троса), мм;

F – фактическое сечение провода (троса), мм²;

– вес одного метра провода (троса), даН.

5.6 Пример выбора изоляторов и линейной арматуры

В качестве примера рассмотрим выбор типа изоляторов и арматуры для поддерживающих и натяжных гирлянд воздушной ЛЭП напряжением 110 кВ, выполненной на железобетонных опорах ПБ110-1 с проводами АС-120/19, проходящей во II районе по гололеду и в III районе по ветру без загрязнения атмосферы. Длина весового пролета 340 м, удельные нагрузки на провод: ; ; фактическое сечение провода 136,8 мм²; напряжение в проводе в режиме максимальной нагрузки ; напряжение в проводе в режиме среднегодовой температуры ; вес одного метра провода даН/км.

1. Рассчитаем нагрузку для изоляторов поддерживающих гирлянд по формулам (5.1) и (5.2):

даН,

даН.

2. По таблице приложения Д выберем изолятор с такой разрушающей электромеханической нагрузкой, чтобы выполнялись условия (5.1). Выбираем изолятор типа ПС70-Д с разрушающей электромеханической нагрузкой 7000 даН:

1324,27 < 7000,

1050,0 < 7000,

т.е. условия выполняются.

3. Определим число изоляторов в поддерживающей гирлянде по формуле (5.6). Для этого по табл. 5.2 примем = 1,3 см/кВ = 13 мм/кВ и найдем по формулам (5.4), (5.5):

мм,

Полученное значение округляем до шести и увеличиваем на один, таким образом, число изоляторов в поддерживающей гирлянде составит семь.

4. Рассчитаем нагрузку на изолятор натяжной гирлянды по формулам (5.3):

даН,

даН.

5. По таблице приложения Д выбираем изолятор ПС70-Д с разрушающей электромеханической нагрузкой 7000 даН:

4856,8 < 7000,

4689,6 < 7000,

т.е. условия (5.3) выполняются.

6. Число изоляторов в натяжной гирлянде примем на один больше, чем в поддерживающей гирлянде, т.е. восемь штук.

7. Рассчитаем нагрузку на арматуру поддерживающей гирлянды по формуле (5.7):

даН.

8. По таблицам приложения И, Л выбираем узел крепления гирлянды к траверсе опоры КГП-7-1, серьгу СР-7-16, ушко У1-7-16 с минимальной разрушающей нагрузкой 70 кН. По таблице приложения К выбираем глухой поддерживающий зажим ПГН-3-5 с минимальной разрушающей нагрузкой 25 кН.

9. Рассчитаем нагрузку на арматуру натяжной гирлянды по формуле (5.8):

даН.

10. Выбираем всю ту же арматуру, что и для поддерживающей гирлянды. Для натяжной гирлянды выбираем болтовой зажим.

11. Определим фактические вес и длину поддерживающей гирлянды по формулам (5.9):

даН,

мм = 1,12 м.

12. Выбор гасителя вибрации осуществим по таблице приложения Ж, учитывая марку и сечение провода. Выбираем гаситель вибрации ГПГ-1,6-11.

13. Определим расстояние от зажима до места крепления виброгасителя по выражению (5.10):

мм 0,88 м.