Динамика и средства защиты от вибрации проводов линий электропередачи и самонесущих кабелей связи

• Автор: Афанасьева, Ольга Евгеньевна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ (ВИБРАЦИИ) ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ И САМОНЕСУЩИХ КАБЕЛЕЙ ЛИНИЙ СВЯЗИ ПРИ НАЛИЧИИ СПИРАЛЬНОЙ АРМАТУРЫ
1.1. Механизм вибрации
1.2. Математическая модель вибрации
1.3. Методы и средства подавления вибрации
1.4. Механизм усталостного повреждения провода (кабеля) от вибрации. Экспериментальные исследования вибрации
1.5. Методы защиты от вибрации проводов и кабелей
1.6. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЛЕТА
2.1. Кинемати ческие соотношения
2.2. Уравнение движения
2.3. Динамическая модель кабеля (провода)
2.4. Матрица переноса для модели А
2.5. Матрицы переноса для моделей В и С
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГАСИТЕЛЯ ВИБРАЦИИ И ПОСТРОЕНИЕ МАТРИЦ ПЕРЕНОСА СИСТЕМЫ
3.1. Кинематическая схема гасителя
3.2. Кинетическая и потенциальная энергия гасителя. Вывод уравнений движения
3.3. Построение матрицы переноса для гасителя
3.4. Объединение элементов пролета в единую систему
3.5. Примеры исследования эффективности гашения вибрации кабеля с помощью гасителя Стокбриджа
3.6. Апробация модели на примере расчета АЧХ для стальной балки круглого сечения
3.7. Выводы

ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМПЛИТУДОЮ - ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИБРАЦИИ КАБЕЛЯ. ПОЛЕВЫЕ И СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ, СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
4.1. Вычисление амплитудно - частотных характеристик системы кабель - протектор - гасители вибрации. Методика выбора схемы виброзащиты
4.2. Определение амплитудно - частотных характеристик типовых схем виброзащиты по разработанным методикам
4.3. Сравнительный анализ полученных результатов. Проведение стендовых испытаний
4.4. Полевые наблюдения вибрации
4.5. Оптимизация выбора схемы виброзащиты
4.6. Приложения разработанных схем защиты от вибрации
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Надежная эксплуатация воздушных линий электропередачи (ЛЭП) и интенсивное строительство линий связи с использованием самонесущих волоконно-оптических кабелей (СВОК) связи выдвигают на первый план проблему обеспечения надежной и устойчивой работы этих сооружений в разнообразных механических и атмосферноклиматических режимах.
С точки зрения обеспечения механической прочности линий, как проектировщикам, так и эксплуатационникам необходимо иметь исчерпывающую информацию о внешних статических и динамических воздействиях на провода и кабели связи.
Здесь и далее под проводом (кабелем) понимается гибкая упругая нить (на большей части пролета между опорами); однако около точек подвески провода (кабеля), вследствие установки защитных спиралей - протекторов, необходимо учитывать изгибную жесткость системы. На этих участках провод (кабель) должен рассматриваться по балочной схеме.
В настоящей работе рассматривается вызываемая ветром вибрация проводов ЛЭП и СВОК и исследуется влияние гасителей и протекторов на процесс колебаний.
Под вибрацией будем понимать поперечные колебания с частотами 6 - 80 Гц и амплитудами не более одного - двух диаметров провода (т. е. рассматриваются малые колебания около положения равновесия).
Следует отметить, что до настоящего времени вибрация, вызываемая ветровой нагрузкой и часто называемая, поэтому в честь бога ветра Эола - эоловыми колебаниями, изучалась в связи с проблемой обеспечения надежной работы только проводов ЛЭП. В данной работе по единой схеме изучаются как вибрация провода воздушной ЛЭП, так и колебания СВОК. Принципиально новым является включение в исследование влияния спиральной арматуры на процесс колебаний.
Работа посвящена:
- созданию математической модели малых колебаний упругой нити с переменными по длине механическими характеристиками, снабженной дискретно расположенными гасителями вибрации (типа Стокбриджа и др.);
- определению: длины защитных протекторов и нахождению оптимального расположения виброгасителей;
-исследованию сравнительной эффективности гасителей вибрации.различных конст-

(0)=и/' (0)=У1'(1)-н'' (Е)=0.
Тогда для функции у(х) имеем:
у(0) = 0 => К{ + К2 + Кг + КА
у'(о) = 0 => Кх -К2 + Л,Кг - К4
v(L) = 0 => еКу + е'К2 + е**К3 + е~КА = ~уЛ
у'(ь) = О => ек1Ку - е~К1К2 + еКг - Л3е~**Кл
(2.29)
Если ХЕ > > 1 (при длине волны / > 1 м, ХЬ > 125) имеем еЛ,£~1040, е“£~10‘40, т. е. максимальный и минимальный элементы матрицы системы, детерминант которой отличен от нуля, различаются на 80 порядков. Такие матрицы являются плохо обусловленными [69], и решение системы неустойчиво даже по отношению к ошибкам округления коэффициентов системы в памяти машины. Поэтому получить при этом достоверные значения постоянных интегрирования К1, г, з, 4 практически невозможно.
Чтобы получить приемлемые решения задачи, используют суперпозицию “внутреннего” решения (решение при EJ= 0, т.е. решение уравнения колебаний струны) и быстро затухающего «погранслоя».
2.4. Матрица переноса для модели А
Рассмотрим участок кабеля типа Л, длина которого сравнительно невелика и влиянием изгибной жёсткости пренебрегать нельзя. В этом случае исходим из общего решения уравнения (2.23):
Напряжённо - деформированное состояние в поперечном сечении балки с координатой х характеризуется обобщёнными силами: изгибающим моментом
х{х) = V, + К,е-*" + + Кге + К.е'*
М(х) = -ЕЛ’(х),
(2.30)
перерезывающей силой (в растянутой балке)
0{х) = -ЕЛ'"(х)+Т0у'{х)
(2.31)
и обобщёнными перемещениями: