RU2227952C1

RU2227952C1 - Spacer for overhead power transmission line conductors

Info

Publication number: RU2227952C1
Application number: RU2002133016/09A
Authority: RU
Inventors: Д.М. Белый
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-04-27

Abstract

FIELD: power engineering; overhead power transmission lines. SUBSTANCE: spacer has two- member control rod with clamps for attachment to conductors and junction assembly for control rod members intended for flexible relative movement of control rod members; junction assembly of control rod members is made in the form of two flexible members bent out in different directions and hinged at ends; each flexible member is essentially bimetal strip one of whose layers is made of flexible material and other one, of material possessing magnetostrictive effect; layers possessing magnetostrictive effect are disposed on bimetal strip sides facing the conductors. EFFECT: enhanced effectiveness of active suppression of stray vibrations and elimination of ice and wind loads. 1 cl, 1 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 для проводов воздушных линий электропередачи, содержащие тягу с зажимами для крепления к проводам, выполненную в виде двух элементов, соединенных между собой шарнирно (см. а.с. СССР №886127, кл. Н 02 G 7/12, 1979 [1]) или с возможностью продольного взаимного перемещения (см. а.с. СССР №687515, кл. H 02 G 7/14, 1977 [2]) и снабженных ограничителями перемещения.Known spacers for wires of overhead power lines containing thrust with clamps for mounting to wires, made in the form of two elements interconnected articulated (see AS USSR No. 886127, class N 02 G 7/12, 1979 [1 ]) or with the possibility of longitudinal mutual movement (see AS USSR No. 687515, class H 02 G 7/14, 1977 [2]) and equipped with movement limiters.

Известна также распорка для проводов воздушных линий электропередачи, содержащая тягу с приспособлениями для закрепления к проводам, выполненную в виде двух элементов, установленных с возможностью продольного перемещения одного относительно другого, и снабженная ограничителями перемещения и упругими упорами, установленными по обе стороны ограничителей перемещения (см. а.с. СССР №982127, кл. H 02 G 7/12, 1981 [3]).A strut for wires of overhead power lines is also known, containing a rod with devices for fastening to the wires, made in the form of two elements installed with the possibility of longitudinal movement of one relative to the other, and equipped with movement stops and elastic stops installed on both sides of the movement limiters (see USSR AS No. 9882127, class H 02 G 7/12, 1981 [3]).

Недостатками всех известных конструкций распорок являются низкая эффективность рассеяния энергии при колебаниях проводов, возможность резких соударений ограничителей при больших амплитудах колебаний проводов, значительная величина передаваемой энергии колебаний между проводами, большие гололедно-ветровые нагрузки и, как следствие, низкая эксплуатационная надежность линии электропередачи. Это объясняется пассивным характером устранения паразитных колебаний проводов, отсутствием методов активного гашения их колебаний.The disadvantages of all known structures of the spacers are the low efficiency of energy dissipation during vibrations of the wires, the possibility of sharp collisions of the limiters at large amplitudes of vibrations of the wires, a significant amount of transmitted energy of vibrations between the wires, large icy-wind loads and, as a consequence, low operational reliability of the transmission line. This is due to the passive nature of eliminating spurious vibrations of the wires, the lack of methods of active damping of their vibrations.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является распорка для проводов воздушных линий электропередачи, содержащая тягу с зажимами для крепления к проводам, выполненную из двух элементов, и узел соединения элементов тяги, обеспечивающий возможность упругого перемещения элементов тяги один относительно другого, выполненный в виде плоского шарнирного четырехзвенного механизма (см. а.с. СССР №1495889, кл. H 02 G 7/12, 7/14, 1987 [4]), принятая за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention according to a combination of features is a spacer for wires of overhead power lines, comprising a rod with clamps for attaching to the wires, made of two elements, and a node for connecting the elements of the rod, allowing elastic movement of the elements of the rod relative to one another, made in the form of a flat articulated four-link mechanism (see AS USSR No. 1495889, class H 02 G 7/12, 7/14, 1987 [4]), adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа также являются низкая эффективность рассеяния энергии при колебаниях проводов и, как следствие, низкая эксплуатационная надежность линии электропередачи.The disadvantages of the prototype device are also the low efficiency of energy dissipation during vibrations of the wires and, as a result, the low operational reliability of the power line.

Сущность изобретения заключается в создании конструкции распорки для проводов воздушных линий электропередачи, обеспечивающей эффективное активное гашение паразитных колебаний проводов и устранение гололедно-ветровых нагрузок за счет использования электромагнитного поля протекающего по проводам тока путем обеспечения взаимодействия данного поля с элементами распорки.The essence of the invention is to create a spacer structure for wires of overhead power lines, which provides effective active damping of spurious vibrations of wires and eliminates ice-wind loads by using the electromagnetic field of the current flowing through the wires by ensuring the interaction of this field with the spacer elements.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной распорке для проводов воздушных линий электропередачи, содержащей тягу с зажимами для крепления к проводам, выполненную из двух элементов, и узел соединения элементов тяги, обеспечивающий возможность упругого перемещения элементов тяги один относительно другого, особенность заключается в том, что узел соединения элементов тяги выполнен в виде двух изогнутых в противоположные стороны и шарнирно связанных концами упругих элементов, каждый из которых представляет собой биметаллическую пластину, один слой которой выполнен из упругого материала, а другой - из материала, обладающего магнитострикционным эффектом, причем слои с магнитострикционным эффектом расположены на обращенных к проводам сторонах биметаллических пластинок.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 thrust with clamps for attaching to the wires, made of two elements, and the connection node of the thrust elements, allowing elastic movement of the thrust elements one relative to the other, a feature lies in the fact that the node connection elements of the thrust is made in the form of two bent in opposite directions and pivotally connected by the ends of the elastic elements, each and which is a bimetallic plate having a first layer which is made of an elastic material, and another - of a material having magnetostrictive effect, the effect of magnetostrictive layers are located on facing sides of the wire bimetallic plates.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображена предлагаемая распорка, общий вид с центральными продольным разрезом.The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows the proposed strut, General view with a central longitudinal section.

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи содержит тягу с зажимами 1 для крепления к проводам 2, выполненную в виде двух элементов 3, 4, и узел соединения элементов тяги, обеспечивающий возможность упругого перемещения элементов 3, 4 тяги один относительно другого, выполненный в виде двух изогнутых в противоположные стороны и связанных по концам шарнирами 5 упругих элементов, каждый из которых представляет собой биметаллическую пластинку, один слой 6, 7 которой выполнен из упругого материала, а другой 8, 9 - из материала, обладающего магнитострикционным эффектом, причем слои 8, 9 с магнитострикционным эффектом расположены на обращенных к проводам 2 сторонах биметаллических пластинок.The spacer for the wires of overhead power lines contains a rod with clamps 1 for attachment to the wires 2, made in the form of two elements 3, 4, and a node for connecting the elements of the rod, providing the possibility of elastic movement of the elements 3, 4 of the rod one relative to the other, made in the form of two curved in opposite directions and connected at the ends by hinges 5 elastic elements, each of which is a bimetallic plate, one layer 6, 7 of which is made of elastic material, and the other 8, 9 - of a material having magnetostrictive effect, and layers 8, 9 with a magnetostrictive effect are located on the 2 sides of the bimetallic plates facing the wires.

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

Предварительно кратко остановимся на работе упругих биметаллических пластинок, одни слои которых выполнены из материала с магнитострикционным эффектом. Напомним, что магнитострикционный эффект проявляется в изменении длины элемента из ферромагнитного материала под влиянием изменения напряженности переменного электромагнитного поля. В данном случае при увеличении напряженности поля происходит удлинение наружних слоев 8, 9 биметаллических пластинок (биметаллических упругих элементов), что обуславливает изменение радиусов кривизны упругих элементов, то есть выпучивание биметаллических элементов наружу в стороны проводов 2.Let us briefly dwell on the work of elastic bimetallic plates, some of which are made of a material with a magnetostrictive effect. Recall that the magnetostrictive effect is manifested in a change in the length of an element made of a ferromagnetic material under the influence of a change in the intensity of an alternating electromagnetic field. In this case, with an increase in the field strength, the outer layers 8, 9 of the bimetallic plates (bimetallic elastic elements) elongate, which causes a change in the radii of curvature of the elastic elements, i.e., the bimetallic elements bulge outward to the sides of the wires 2.

При статическом состоянии проводов 2 или их колебаниях с малыми амплитудами слои 8, 9 биметаллических элементов находятся в переменном электромагнитном поле, создаваемом проводами 2, с практически постоянной напряженностью, вследствие чего упругое состояние биметаллических элементов и соответственно их форма практически не меняются и остаются в исходном положении. Колебания проводов 2, вызванные гололедно-ветровыми нагрузками, через зажимы 1 вызывают продольные взаимные перемещения элементов 3, 4 тяги. При возникновении колебаний проводов 2 воздушной линии электропередачи с большими амплитудами происходят соответственно значительные взаимные перемещения элементов 3, 4. Если, например, провода 2 сходятся, то элементы 3, 4 также устремляются навстречу друг другу, при этом за счет сближения проводов 2 происходит усиление интенсивности (напряженности) электромагнитного поля в зоне расположения биметаллических элементов, что приводит, как было показано выше, к удлинению слоев 8, 9 биметаллических элементов с магнитострикционным эффектом, изменению радиусов кривизны упругих элементов с их выпучиванием наружу в сторону проводов 2. Как видим, такое выпучивание направлено встречно перемещению элементов 3, 4 тяги навстречу друг другу, что обуславливает эффективное гашение колебаний проводов 2. Одновременно с эффектом гашения здесь возникает при появлении резонансных колебаний проводов 2 эффект автоматической отстройки упругой системы от резонанного режима, что резко увеличивает эффективность работы устройства. При возникновении резонансных колебаний проводов 2 за счет близости частоты внешних возмущений к собственной частоте упругой колебательной системы провода 2 - распорка происходят колебания проводов со значительными амплитудами, их взаимное сближение - удаление. Например, при сближении проводов 2 и изменении радиуса кривизны (выпучивании) биметаллических элементов за счет магнитострикционного эффекта (см. выше) происходит скачкообразное изменение жесткости элементов в продольном направлении вдоль оси тяги, соответственно скачкообразное изменение жесткости и собственной частоты всей упругой системы провода - распорка и, как следствие, мгновенная автоматическая отстройка упругой системы с возникающего резонансного режима. Во втором полупериоде колебаний проводов 2, когда последние расходятся, напряженность электромагнитного поля между проводами в области расположения распорки уменьшается, биметаллические упругие элементы деформируются внутрь, то есть их движение опять направлено встречно движению элементов 3, 4 тяги, что опять вызывает гашение паразитных колебаний проводов 2.In the static state of wires 2 or their vibrations with small amplitudes, the layers 8, 9 of bimetallic elements are in an alternating electromagnetic field created by wires 2 with almost constant tension, as a result of which the elastic state of the bimetallic elements and, accordingly, their shape practically do not change and remain in the initial position . Oscillations of wires 2 caused by ice-wind loads through clamps 1 cause longitudinal mutual displacements of thrust elements 3, 4. When vibrations of the wires 2 of the overhead power line with large amplitudes occur, respectively, significant mutual movements of the elements 3, 4 occur. If, for example, the wires 2 converge, then the elements 3, 4 also rush towards each other, and due to the convergence of the wires 2, the intensity increases (intensity) of the electromagnetic field in the area where the bimetallic elements are located, which leads, as was shown above, to an extension of the layers of 8, 9 bimetallic elements with a magnetostrictive effect, the radius of curvature of the elastic elements with their bulging outward towards the wires 2. As you can see, this bulging is directed in the opposite direction to the movement of the elements 3, 4 of the rod towards each other, which determines the effective damping of the vibrations of the wires 2. Simultaneously with the damping effect here occurs when resonant vibrations of the wires 2 the effect of automatic detuning of the elastic system from the resonant mode, which dramatically increases the efficiency of the device. When resonant vibrations of wires 2 occur due to the proximity of the frequency of external perturbations to the natural frequency of the elastic vibrational system of wire 2, the spacer vibrates the wires with significant amplitudes, their mutual approach - removal. For example, when wires 2 approach each other and the radius of curvature (buckling) of the bimetallic elements changes due to the magnetostrictive effect (see above), an abrupt change in the stiffness of the elements occurs in the longitudinal direction along the traction axis, respectively, an abrupt change in the stiffness and natural frequency of the entire elastic system of the wire is a spacer and as a result, instantaneous automatic detuning of the elastic system from the emerging resonant regime. In the second half-period of vibration of wires 2, when the latter diverge, the electromagnetic field between the wires in the region of the spacer is reduced, bimetallic elastic elements are deformed inward, that is, their movement is again directed opposite to the movement of elements 3, 4 of the rod, which again causes damping of spurious vibrations of wires 2 .

В качестве материала для слоев 8, 9 биметаллических пластинок с магнитострикционным эффектом целесообразно использовать пермаллой, являющийся достаточно распространенным сплавом, обеспечивающим при этом максимальный магнитострикционный эффект, то есть максимальную величину относительного удлинения пластинки при помещении ее в переменное электромагнитное поле, большую магнитную проницаемость и малую магнитную индукцию при насыщении. В качестве материала для слоев 6, 7 использован широко распространенный дисперсионно-твердеющий стальной сплав Н36ХТЮ, имеющий высокие упругие свойства и применяющийся для изготовления стальных мембран и сильфонов.As a material for layers 8, 9 of bimetallic plates with a magnetostrictive effect, it is advisable to use permalloy, which is a fairly common alloy that provides the maximum magnetostrictive effect, that is, the maximum relative elongation of the plate when placed in an alternating electromagnetic field, high magnetic permeability, and low magnetic saturation induction. As the material for layers 6, 7, the widely used dispersion hardening steel alloy Н36ХТЮ is used, which has high elastic properties and is used for the manufacture of steel membranes and bellows.

Очевидно, что предложенная конструкция распорки отличается предельной простотой, высокими эксплуатационными качествами, позволяющими производить как активное гашение паразитных колебаний проводов, так и автоматическую адаптивную отстройку проводов с возникшего резонансного режима колебаний, что обеспечивает высокую эксплуатационную надежность конструкции.It is obvious that the proposed design of the spacer is extremely simple, with high performance, which allows both active damping of spurious oscillations of wires and automatic adaptive detuning of wires from the emerging resonant mode of oscillations, which ensures high operational reliability of the structure.

Claims

A spacer for wires of overhead power lines, comprising a rod with clamps for attaching to the wires, made of two elements, and a node for connecting the elements of the rod, providing the possibility of elastic movement of the elements of the rod one relative to the other, characterized in that the node for connecting the elements of the rod is made in the form of two curved in opposite directions and articulated by the ends of the elastic elements, each of which is a bimetallic plate, one layer of which is made of elastic material, and d ugoy - of material having a magnetostrictive effect, the effect of magnetostrictive layers are located on facing sides of the wire bimetallic plates.