Анализ крутильной стабильности расщепленных фаз

Специфика работы воздушных линий электропередачи связана с тем, что длина проводников между опорными конструкциями может достигать десятков тысяч метров. Провода и их компоненты подвергаются воздействию климатических факторов: ветра, дождя, льда, снега. По сравнению с другими конструктивными элементами проводники имеют самую высокую гибкость и низкую жесткость, потому являются элементами, наиболее чувствительными к этим воздействиям. С начала 50-х гг. ХХ в. увеличение энергопотребления привело к строительству воздушных линий высокого и сверхвысокого напряжения с расщепленными фазами. Для проводников такого типа на участках между распорками были замечены новые формы колебаний, суть которых заключается в закручивании расщепленной фазы. В результате этого наблюдается нарушение крутильной стабильности фазы: соударение проводов в середине подпролета и трение проволок витого проводника друг о друга, что приводит к повреждению проводников и, как следствие, к нарушению электроснабжения потребителей. Практически на любых воздушных линиях возможно возникновение колебаний проводов в пролете под воздействием ветра. Одним из видов таких механических колебаний является пляска – низкочастотные колебания проводов с амплитудой, достигающей величины стрелы провеса провода, а с учетом возможности удлинения провода и превышающей ее. Колебания при пляске могут вызывать значительные механические усилия и длиться достаточно долго, чтобы привести к разрушению конструктивных элементов линий электропередачи: проводов, изоляторов, арматуры и даже опор. Из-за большой амплитуды колебаний проводники соседних фаз могут сблизиться на недопустимое расстояние, что приведет к короткому замыканию. Поставлена и решена краевая задача расчета крутильной стабильности расщепленной фазы с заданной кратностью расщепления. Определены критические длины подпролетов, при которых наиболее вероятно устойчивое нарушение крутильной стабильности. Разработана компьютерная программа, которая может быть использована при проектировании высоковольтных линий с расщепленной фазой.

1. Колосов, С. В. Гасители пляски спирального типа / С. В. Колосов, С. В. Рыжов, В. А. Фельдштейн // Современное состояние эксплуатации проектирования и строительства ВЛ: материалы Четвертого междунар. электроэнерг. семинара. М.: ИАЦ «Энергия», 2010. С. 96–103.

2. Блинов, И. В. Демпфирующие распорки как эффективное средство предупреждения пляски, гашения колебаний и вибрации проводов ВЛ высокого напряжения / И. В. Блинов // Электрические сети и системы. 2011. № 4. С. 35–38.

3. State of the Art Survey on Spacers and Spacer Dampers: Part 1 – General Description [Electronic resource] / CIGRE – SC22 WG11_TF5. Mode of Access: https://ru.scribd.com/document/212413985/CIGRE-1.

4. State of the Art Survey on Spacers and Spacer Dampers: Part 2 – Technical Aspects [Electronic resource] / CIGRE – WG 22.11 TF5 DRAFT November 2002 22-00(WG11-TF5)-75. Mode of access: https://www.semanticscholar.org/paper/STATE-OF-THE-ART-SURVEY-ONSPACERS-AND-SPACER-PART-Cloutier/ab869c5796ee59c696d601cd00c3a6108c663acc.

5. State of the Art Survey on Spacers and Spacer Dampers: Part 3 – Experience with Current Practice [Electronic resource] / CIGRE – Task force B2.11.05, Draft May 2003, Version 9. Mode of access: https://ru.scribd.com/document/349324172/Spacer-Damper-Issues.

6. Сергей, И. И. Динамика гибких проводов электроустановок энергосистем: Теория и вычислительный эксперимент: дис. ... д-ра техн. наук: 05.14.02 / И. И. Сергей. Минск, 2002. 324 л.

7. Вычислительный эксперимент и полевые наблюдения пляски расщепленных фаз при наличии гасителей колебаний / И. И. Сергей и др. // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2007. № 1. С. 5–15.

8. Сергей, И. И. Механический расчет гибких проводов воздушных линий с заградительными шарами / И. И. Сергей, Ю. В.Бладыко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 4. С. 299–309. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-4-299-309.

9. Пономаренко, Е. Г. Методы расчета и анализ электродинамической стойкости токоведущих конструкций с гибкими проводниками: дис. ... к-та техн. наук: 05.14.02 / Е. Г. Пономаренко. Минск, 2010. 151 л.

10. Horowitz, S. H. Power System Relaying / S. H. Horowitz, A. G. Phadke, J. K. Niemira. John Wiley & Sons, 2014. 399 p.

11. Александров, Г. Н. Движение проводов расщепленной фазы воздушной линии при коротких замыканиях / Г. Н. Александров, И. П. Щеглов, И. Ф. Половой // Электричество. 1980. № 6. С. 12–18.