RU2157583C1

RU2157583C1 - Brace for conductors of overhead power transmission lines

Info

Publication number: RU2157583C1
Application number: RU99120544A
Authority: RU
Inventors: Д.М. Белый
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2000-10-10

Abstract

FIELD: power engineering; overhead power transmission lines. SUBSTANCE: brace has tie rod and clamps for its connection to conductors. Brace is provided with two pins carrying loosely mounted set of rings made of vibration-absorbing material each attached in parallel to respective conductor by means of two clamps. Tie rod is, essentially, flexible bistable thin-walled homogeneous plate made in the form of hollow cylinder part. Plate edges correspond to generating lines of hollow cylinder which are flanged out to form cylinder and tightly fitted onto mentioned pins carrying rings for their relative turning. EFFECT: improved reliability and efficiency of damping conductor vibrations. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано на воздушных линиях электропередачи. The invention relates to the electric power industry and can be used on overhead power lines.

Известны распорки - виброгасители колебаний проводов, содержащие упругие ограничители в виде отрезков троса, один конец которых закреплен на корпусе распорки, а другой введен в контакт с проводом либо с зажимом провода /см. а.с. СССР N 1624579, кл. H 02 G 7/14, 1991 г.; а.с. СССР N 1624580, кл. H 02 G 7/14, 1991 г./. Снижение уровня вибрации проводов происходит за счет затраты части энергии колебаний на преодоление внутривиткового трения упругих ограничителей. Known spacers - vibration dampers of wire vibrations, containing elastic limiters in the form of cable segments, one end of which is fixed to the spacer body, and the other is brought into contact with the wire or with the wire clamp / cm. A.S. USSR N 1624579, class H 02 G 7/14, 1991; A.S. USSR N 1624580, class H 02 G 7/14, 1991 /. The decrease in the level of vibration of the wires occurs due to the cost of part of the energy of the oscillations to overcome the intra-turn friction of the elastic limiters.

Недостатком известных устройств является низкая эффективность гашения вибраций проводов. Это объясняется тем, что рассеяние энергии вибраций только за счет внутренних сил трения самого троса малоинтенсивно. Упругие ограничители /отрезки троса/ установлены на жесткой распорке и контактируют с проводами вблизи места их соединения с той же жесткой распоркой. Поэтому относительные смещения проводов и упругих ограничителей минимальны, что еще более снижает эффективность гашения вибраций проводов данными устройствами. Однако главной недостаток заключается в отсутствии в устройстве механизма эффективного релейного срыва резонансного вибрационного режима, обеспечивающего расстройку колебательного процесса. A disadvantage of the known devices is the low vibration damping efficiency of the wires. This is because the dispersion of vibrational energy only due to the internal friction forces of the cable itself is low-intensity. Elastic limiters / cable segments / are mounted on a rigid spacer and are in contact with the wires near the point of their connection with the same rigid spacer. Therefore, the relative displacements of the wires and elastic limiters are minimal, which further reduces the efficiency of damping the vibration of the wires with these devices. However, the main disadvantage is the lack of an effective relay failure of the resonant vibrational mode in the device, which ensures the detuning of the oscillatory process.

Известны также распорки для проводов воздушных линий электропередачи, содержащие прикрепленную к проводам тягу, выполненную в виде двух элементов, установленных с возможностью упругого перемещения один относительно другого с ограничением пределов перемещений /см. а.с. СССР N 687515, кл. H 02 G 7/12, 1977 г.; а.с. СССР N 982127, кл. H 02 G 7/12, 1982 г./. Also known are struts for wires of overhead power lines, containing a rod attached to the wires, made in the form of two elements installed with the possibility of elastic movement of one relative to another with a limitation of limits of movement / cm. A.S. USSR N 687515, class H 02 G 7/12, 1977; A.S. USSR N 982127, cl. H 02 G 7/12, 1982 /.

Недостатком известных устройств также является низкая эффективность гашения вибраций проводов, что объясняется малой интенсивностью диссипации энергии колебаний в упругих элементах, а также отсутствием механизма срыва колебаний с резонансного режима. A disadvantage of the known devices is also the low efficiency of vibration damping of the wires, which is explained by the low intensity of the dissipation of vibrational energy in the elastic elements, as well as the absence of a mechanism for breaking the oscillations from the resonance mode.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является распорка для проводов воздушных линий электропередачи, содержащая тягу, выполненную из двух элементов, зажимы для крепления тяги к проводам и узел соединения элементов тяги, выполненный в виде плоского шарнирного четырехзвенного механизма /см. а.с. СССР N 1495889, кл. H 02 G 7/12, 7/14, 1989 г./ и принятая за прототип. The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a spacer for the wires of overhead power lines, containing a rod made of two elements, clamps for attaching the rod to the wires and a node for connecting the elements of the rod, made in the form of a flat articulated four-link mechanism / cm. A.S. USSR N 1495889, class H 02 G 7/12, 7/14, 1989 / and adopted as a prototype.

Недостатком устройства-прототипа является низкая эффективность гашения вибраций проводов. Это объясняется отсутствие в распорке демфирующих элементов для диссипации энергии колебаний проводов, а также упругих элементов, ограничивающих колебания проводов при малых амплитудах колебаний и обеспечивающих плавность поглощения колебательного движения проводов. Кроме того, отсутствие упругих элементов в распорке, а также абсолютная жесткостная симметрия конструкции при больших амплитудах колебаний проводов в результате эффекта динамического удара не приводит к перестройке колебательной системы на новую частоту, поэтому процесс расстройки колебательного режима повторяется каждый период /см. описание по а.с. устройства-прототипа/, а сам эффект динамического удара при полном отсутствии упругих сил со стороны распорки обуславливает мгновенную релейную нагрузку на провода, что снижает эксплуатационную надежность устройства. The disadvantage of the prototype device is the low efficiency of vibration damping wires. This is explained by the absence of damping elements in the strut for dissipation of vibrational energy of wires, as well as elastic elements that limit wire vibrations at small vibration amplitudes and ensure smooth absorption of vibrational motion of wires. In addition, the absence of elastic elements in the spacer, as well as the absolute stiffness of the structure at large amplitudes of vibration of the wires as a result of the dynamic impact effect, does not lead to the tuning of the oscillatory system to a new frequency, therefore, the process of detuning the oscillatory regime is repeated every period / cm. description by A.S. prototype device /, and the effect of dynamic shock in the complete absence of elastic forces from the side of the spacer causes an instant relay load on the wires, which reduces the operational reliability of the device.

Сущность изобретения заключается в создании конструкции распорки, которая обладает как и эффективными диссипативными свойствами, так и характеризуется двумя устойчивыми состояниями с упругой ассиметрией для ударной расстройки колебательной системы, при одновременном наличии упругих сил, позволяющих с одной стороны отстроиться нелинейной колебательной системе при динамическом ударе на новую частоту, а с другой стороны - несколько смягчить эффект динамического удара, ослабив тем самым мгновенную нагрузку на провода. The essence of the invention is to create a spacer structure that has both effective dissipative properties and is characterized by two stable states with elastic asymmetry for shock detuning of the oscillatory system, while there are elastic forces that allow, on the one hand, the nonlinear oscillatory system to rebuild with a new dynamic impact frequency, and on the other hand, to somewhat soften the effect of dynamic shock, thereby weakening the instantaneous load on the wires.

Технический результат - повышение эффективности гашения вибраций проводов и эксплуатационной надежности. EFFECT: increased vibration damping efficiency of wires and operational reliability.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной распорке для проводов воздушных линий электропередачи, содержащей тягу и зажимы для крепления тяги к проводам, особенность заключается в том, что распорка снабжена двумя осями со свободно надетым на них набором колец из вибропоглощающего полимерного материала, каждая из которых прикреплена параллельно к соответствующему проводу с помощью двух зажимов, а тяга выполнена в виде упругого элемента с двумя устойчивыми состояниями, представляющего собой тонкостенную однородную пластину, выполненную в виде части полого цилиндра, при этом кромки пластины, соответствующие образующим формирующего пластину полого цилиндра, выполнены с отбортовкой в форме цилиндра и плотно надеты на вышеуказанные оси с кольцами с возможностью их относительного поворота. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known spacer for wires of overhead power lines containing traction and clamps for attaching the traction to the wires, the feature is that the spacer is equipped with two axles with a set of rings made of vibration-absorbing polymer material loosely worn on them , each of which is attached in parallel to the corresponding wire using two clamps, and the rod is made in the form of an elastic element with two stable states, representing a thin-walled homogeneous plate made in the form of a part of a hollow cylinder, while the edges of the plate corresponding to the generators of the forming plate of the hollow cylinder are flanged in the shape of a cylinder and tightly worn on the above axes with rings with the possibility of their relative rotation.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображена предлагаемая распорка, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - упругий элемент во втором устойчивом состоянии. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 schematically shows the proposed strut, General view; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - elastic element in the second steady state.

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи содержит тягу 1 и зажимы 2 для крепления тяги 1 к проводам 3, две оси 4 со свободно надетым на них набором колец 5 из вибропоглощающего полимерного материала, каждая из которых прикреплена параллельно соответствующему проводу 3 с помощью двух зажимов 2. Тяга 1 выполнена в виде упругого элемента с двумя устойчивыми состояниями, представляющего собой тонкостенную однородную пластину, выполненную в виде части полого цилиндра, при этом кромки пластины 1, соответствующие образующим формирующего пластину 1 цилиндра, выполнены с отбортовкой в форме цилиндра и плотно надеты на вышеуказанные оси 4 с кольцами 5 с возможностью их относительного поворота. В качестве вибропоглощающего материала для колец 5 использован композиционный полимерный материал /КПМ/, в состав композиции которого входят дисперсные наполнители /графит, каолин/, эпоксидная смола и резиновый порошок. The spacer for the wires of overhead power lines contains a tie rod 1 and clamps 2 for attaching the tie rod 1 to the wires 3, two axles 4 with a set of rings 5 of vibration-absorbing polymer material loosely mounted on them, each of which is attached parallel to the corresponding wire 3 using two clamps 2. The rod 1 is made in the form of an elastic element with two stable states, which is a thin-walled homogeneous plate made in the form of a part of a hollow cylinder, with the edges of the plate 1 corresponding to forming of the plate cylinder 1, made with a flanged cylindrical shape and tightly put on the above the axis 4 with rings 5 with the possibility of relative rotation. As a vibration-absorbing material for rings 5, a composite polymer material / KPM / is used, the composition of which includes dispersed fillers / graphite, kaolin /, epoxy resin and rubber powder.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Колебания проводов 3, вызванные ветровыми или гололедно-ветровыми нагрузками, через зажимы 2 вызывают колебания осей 4, то есть взаимное сближение - удаление, а соответственно сближение - удаление отбортованных по форме цилиндра и охватывающих оси 4 кромок пластины 1. При колебаниях проводов 3 с малыми амплитудами упругая пластина 1, находящаяся в исходно деформированном состоянии, показанном на фиг. 2, несколько изменяет свою кривизну относительно этого состояния в сторону увеличения - уменьшения. При этом изгибная жесткость пластины 1 нелинейно изменяется, что вызывает периодическую плавную отстройку упругой нелинейной колебательной системы пластина 1 - провода 3 от режима с возмущающей частотой. Одновременно с этим охватывающие оси 4 с кольцами 5 цилиндрические кромки пластины 1 поворачиваются, увлекая за собой отдельные кольца 5, поворачивающиеся относительно осей 4 и пластины 1, а также относительно друг друга. Такой проворот, а также вибрация колец 5 из вибропоглощающего материала сопровождаются интенсивной диссипацией энергии колеблющихся проводов. При колебаниях проводов 3 со значительными амплитудами в случаях возникновения резонансных режимов колебаний резко изменяется кривизна пластины 1 за счет значительных перемещений ее кромок. До достижения критического положения упругий элемент 1 работает как пластинчатая цилиндрическая пружина. При достижении плоского состояния и дополнительном действии собственных сил инерции пластина 1 мгновенно выщелкивает и переходит во второе устойчивое состояние /см. фиг. 3/ в форме части полого цилиндра, но с обратной выпуклостью и перпендикулярным направлением изгиба. При этом возникает эффект динамического удара, что приводит к мгновенной отстройке колебательной системы с резонансного режима. Однако наличие упругих сил пластины 1 и диссипативных сил в местах крепления пластины несколько растягивают момент удара во времени, ослабляя мгновенную нагрузку на провода. Кроме того, и это очень важно, системы до щелчка и после /см. фиг. 2 и фиг. 3/ имеют упругую ассиметрию, что объясняется различием условий закрепления цилиндрических кромок пластины 1 в двух данных случаях. Это приводит к скачкообразному изменению собственной частоты колебательной системы после щелчка. Вследствие этого в данной конструкции не будут происходить периодическое повторение процесса отстройки от резонанса, повторное возвращение на резонанс после щелчка в обратную сторону и т.п. Здесь щелчок упругого элемента 1 переводит упругую систему пластина 1 - провода 3 в состояние с другой частотой. И только изменение частоты внешних воздействий вызовет новый обратный щелчок пластины 1 с новой отстройкой от резонанса. Oscillations of wires 3 caused by wind or icy-wind loads through clamps 2 cause oscillations of axes 4, i.e. mutual approach — removal, and, respectively, approach — removal of edges of plate 1 flanged in the shape of a cylinder and covering axis 4. With oscillations of wires 3 with small the amplitudes of the elastic plate 1 in the initially deformed state shown in FIG. 2, slightly changes its curvature relative to this state in the direction of increase - decrease. In this case, the bending stiffness of the plate 1 varies nonlinearly, which causes periodic smooth detuning of the elastic nonlinear oscillatory system of the plate 1 - wire 3 from the regime with a disturbing frequency. At the same time, the cylindrical edges of the plate 1 spanning the axis 4 with the rings 5 rotate, entraining separate rings 5, which rotate relative to the axes 4 and the plate 1, as well as relative to each other. Such a rotation, as well as the vibration of the rings 5 from the vibration-absorbing material are accompanied by intense energy dissipation of the vibrating wires. With vibrations of wires 3 with significant amplitudes in cases of resonance modes of oscillation, the curvature of the plate 1 changes sharply due to significant movements of its edges. Prior to reaching the critical position, the elastic element 1 acts as a leaf coil spring. Upon reaching a flat state and the additional action of its own inertia forces, the plate 1 instantly clicks out and goes into the second stable state / cm. FIG. 3 / in the form of a part of a hollow cylinder, but with a reverse convexity and a perpendicular bending direction. In this case, the effect of dynamic shock occurs, which leads to instantaneous detuning of the oscillatory system from the resonance mode. However, the presence of elastic forces of the plate 1 and dissipative forces at the points of attachment of the plate somewhat stretch the moment of impact in time, weakening the instantaneous load on the wires. In addition, and this is very important, the system before the click and after / cm. FIG. 2 and FIG. 3 / have elastic asymmetry, which is explained by the difference in the conditions for fixing the cylindrical edges of the plate 1 in these two cases. This leads to an abrupt change in the natural frequency of the oscillatory system after a click. As a result of this, a periodic repetition of the detuning process from resonance, repeated return to resonance after clicking in the opposite direction, etc. will not occur in this design. Here, the click of the elastic element 1 transfers the elastic system of the plate 1 - wire 3 to a state with a different frequency. And only a change in the frequency of external influences will cause a new back-click of the plate 1 with a new detuning from resonance.

Предлагаемая распорка имеет предельно простую конструкцию, высокую эффективность гашения колебаний проводов за счет одновременной реализации эффектов диссипации энергии колебаний, релейной отстройки нелинейной колебательной системы, а также повышенную надежность при эксплуатации за счет сочетания действия различных факторов и сглаживания динамического удара диссипативными силами и силами упругости. The proposed spacer has an extremely simple design, high damping of vibration of the wires due to the simultaneous implementation of the effects of dissipation of vibrational energy, relay detuning of a nonlinear oscillatory system, as well as increased reliability during operation due to a combination of various factors and smoothing of the dynamic shock by dissipative forces and elastic forces.

Claims

A spacer for wires of overhead power transmission lines, containing traction and clamps for attaching traction to the wires, characterized in that the spacer is provided with two axles with a set of rings of vibration-absorbing material loosely mounted on them, each of which is attached in parallel to the corresponding wire with two clamps, and the thrust is made in the form of an elastic element with two stable states, which is a thin-walled homogeneous plate made in the form of a part of a hollow cylinder, while the edges of the plate correspond to forming a conductive plate forming a hollow cylinder formed with a flanged cylindrical shape and tightly worn on the above axis with rings, with their relative rotation.