По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

Разработка магнитореологического гидроподвеса для защиты опор и арматуры ВЛЭП от пляски и вибрации проводов

Тишин И. В. генеральный директор, ООО «Скайворд», e-mail: ilyatishin41.45@gmail.com
Плехов А. С. канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры электрооборудование, электропривод и автоматика Института электроэнергетики (ФГБОУ ВО «НГТУ им. Р. Е. Алексеева»), e-mail: aplehov@mail.ru
Ермолаев А. И. канд. техн. наук, научный сотрудник лаборатории № 4026 «Управляемая виброзащита электромеханических комплексов» ИПМ РАН, филиала ФГБНУ «ФИЦ ИПФ РАН», e-mail: acidwolfvx@rambler.ru

Проблема вибрации и пляски проводов высоковольтных воздушных линий электропередачи (ВЛЭП), работающих в условиях гололеда и сильного ветра, остается актуальной по сей день. В статье рассматривается принципиально новый тип виброзащитных устройств для повышения надежности ВЛЭП – гидроподвес, конструктивно представляющий собой магнитореологический амортизатор. Представленный в статье расчет магнитореологического гидроподвеса включает в себя расчет механической, электромагнитной, магнитореологической и демпфирующей подсистем. Для гидроподвеса была разработана автоматизированная автономная система управления. Вибрационные испытания изготовленного макета магнитореологического гидроподвеса позволили убедиться в работоспособности и эксплуатационной пригодности устройства применительно к ВЛЭП.

Литература:

1. Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ) Издание седьмое. Введ. 2003-01-01. – М.: ООО «ВНИИЭ», 2003, – 222 с.

2. Подготовка к осенне-зимнему периоду 2016–2017, прохождение и основные итоги ОЗП 2015–2016 / Под ред. заместителя Министра энергетики Российской Федерации А. В. Черезова. – 2016. – 216 с.

3. Brochure N 322 CIGRE «State of the art of conductor galloping». – Paris, 2007. – 142 p.

4. Виноградов А.А., Данилин А.Н., Кузнецова Е.Л. и др. О гасителе пляски проводов воздушных ЛЭП // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2017. – № 7. – URL: https:// cyberleninka.ru/article/n/o-gasitele-plyaskiprovodov-vozdushnyh-lep (дата обращения: 20.02.2022).

5. Патент РФ 2716701C1 Гаситель пляски расщепленных проводов, его демпфер крутильных колебаний, воздушная линия электропередачи с таким гасителем и воздушная линия электропередачи с гасителем пляски, снабженным таким демпфером, авторы: Виноградов А. А., Данилин А. Н., Карнет Ю. Н., Кирюхин В. И., Жуков Д. Н., заявл. 19.11.2019, МПК H02G7/14, опубл. 16.03.2020, Бюл. № 8.

6. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний – М., 1980. – 408 с.

7. ГОСТ 11036–75. Сталь сортовая электротехническая нелегированная. Введ.1977-01-01. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. – 20 с.

8. ГОСТ 4543–2016. Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Введ. 2017-10-01. – М.: Стандартинформ, 2019. – 53 с.

9. ГОСТ 32388–2013. Трубопроводы технологические. Методы расчета на прочность, вибрацию и сейсмические воздействия Введ. 2014-08-01. – М.: Стандартинформ, 2016. – 114 с.

10. Ebrahimi B. Development of hybrid electromagnetic dampers for vehicle suspension systems. PhD Thesis, University of Waterloo. – Canada, 2009.

11. Белоруссов Н.И. Электрические кабели, провода и шнуры / Н.И. Белоруссов, Д.С. Бачелис, А.Е. Саакян – М.: Книга по Требованию, 2013. – 704 с.

12. Токовые нагрузки на кабели и провода [Электронный ресурс] // Кабель. – URL: https:// cable.ru / articles / id-62. php. (Дата обращения: 15.12.2020).

13. Lordmrstore. Products: [Электронный ресурс] // LORD Corp. – URL: http://www.lordmrstore.com / lord-mr-products (дата обращения: 05.05.2019).

14. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: учеб. для высш. техн. учеб. заведений. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1990.

15. Nguyen Q.H. Geometry optimization of MR valves constrained in a specific volume using the finite element method / Q.H. Nguyen, Y.M. Han, S.B. Choi, et al. // Smart Materials and Structures. – 2007. – Vol. 16. – Pp. 2242–2252.

16. Онищенко Г.Б. Теория электропривода: учебник / Г.Б. Онищенко. – М.: ИНФРА-М, 2015. – 294с.

17. Papanastasiou T.C. Flows of Materials with Yield // Journal of Rheology. – 1987. – N 31 (5). – Pp. 385–404.

18. Wang D.H. Magnetorheological fluid dampers a review of parametric modeling / Wang D. H., Liao W. H. // Smart Materials and Structures. – 2004. – Vol. 20: 023001. – 34 p.

19. Yang G. Large-scale MR fluid dampers modeling, and dynamic performance considerations / G. Yang, B.F.Jr. Spencer, J.D. Carlson, et al. // Engineering Structures. – 2002. – Vol. 24. – Pp. 309–323.

20. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. – 4-е изд., стереот.. – М.: Наука, 1988. – 736 с. (Теоретическая физика. Т. VI).

21. Hong S.R. Non-dimensional analysis and design of a magnetorheological damper / S.R. Hong, S.B. Choi, Y.T. Choi, et al. // Journal of Sound and Vibration. – 2005. – Vol. 288. – Pp. 847–863.

22. Grunwald A. Design of magnetorheological (MR) valve / A. Grunwald, A.G. Olabi // Sensors and Actuators A: Physical. – 2008. – Vol. 148. – Рp. 211–223.

23. ГОСТ 24346–80. Вибрация. Термины и определения. Введ. 1981-01-01. – М.: Стандартинформ, 2010. – 154 с.

24. Ярославский завод «Красный маяк». Промышленные вибраторы. Виброоборудование. Каталог. [Электронный ресурс]. – 2018. – 36 с. [Режим доступа]. – URL: http://pnevmo-c. com.ua/files/krasniy-mayak-katalog-2018.pdf (дата обращения: 10.07.2021).

Опоры, арматура и провода высоковольтных воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) в процессе эксплуатации подвергаются существенным механическим нагрузкам. Наибольшие значения нагрузок характерны для участков ВЛЭП, расположенных в зонах с умеренно и резко-континентальным, субарктическим и арктическим климатом, для которых свойственны сильный ветер и мороз в осенне-зимний период [1, 2]. Обледенение проводов ВЛЭП приводит к увеличению их массы и формированию аэродинамического профиля, который воспринимает ветровые нагрузки. Порывы ветра вызывают низкоамплитудную вибрацию проводов в частотном диапазоне 10–100 Гц (эолова вибрация) и пляску в диапазоне 0,2–1,5 Гц, представляющую собой колебания проводов большой амплитуды (до 10–14 м) [3]. Именно пляска проводов представляет наибольшую опасность для ВЛЭП, поскольку может привести к схлестыванию и обрыву проводов и сопровождается большими динамическими ударными нагрузками, действующими на арматуру (на гирлянды изоляторов, крепежную арматуру, траверсы опор и т. д.) [3].

Проблема пляски и вибрации актуальна по сей день ввиду низкой эффективности и ограниченных возможностей существующих виброзащитных способов и средств. Широко применяемые ввиду простоты и дешевизны демпферы Стокбриджа и спиральные демпферы обеспечивают незначительное снижение вибрации проводов ВЛЭП в узком частотном диапазоне, однако совершенно неэффективны в борьбе с пляской [3]. Маятниковые и пневматические гасители отличаются хорошей виброзащитной способностью и могут незначительно бороться с пляской проводов, что актуально для ВЛЭП напряжением свыше 110 кВ [3]. Для борьбы с пляской и схлестыванием проводов применяются также межфазные распорки, использование которых ограничено большой массой устройств и низкой эффективностью на протяженных участках ВЛЭП.

Одним из современных универсальных устройств для защиты ВЛЭП от вибрации и пляски является торсионный гасительрасстраиватель колебаний (Torsional Damper and Detuner) А. А. Виноградова, А. Н. Данилина и Ж. Л. Лилиена (J.-L. Lilien) [3–5]. Устройство представляет собой маятник, подвешенный на фазной распорке ВЛЭП. Известно, что присутствие маятника на проводе, а тем более на расщепленной фазе, значительно увеличивает его (ее) момент инерции, что позволяет снизить амплитуду крутильных и горизонтальных колебаний в такой системе. Дополнительный отбор энергии колебаний осуществляется в демпферном узле, содержащем эластомерные элементы, деформирующиеся при качании маятника. Таким образом, гашение вибрации и пляски осуществляется силами инерции, гравитации и демпфирования. Хотя конструкция отличается высокой эффективностью гашения крутильных колебаний, эоловой вибрации и пляски, данное устройство обладает большими массогабаритными параметрами, а его применение на ВЛЭП с нерасщепленной фазой сопряжено со значительным снижением эффективности работы.

Для Цитирования:
Тишин И. В., Плехов А. С., Ермолаев А. И., Разработка магнитореологического гидроподвеса для защиты опор и арматуры ВЛЭП от пляски и вибрации проводов. Главный энергетик. 2022;7.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: