Повышение надежности сельских воздушных линий электропередачи 10 (6) кв в условиях воздействия ветровых и гололедных нагрузок

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Сентября 2013 в 18:04, автореферат

Описание работы

Актуальность темы. Современное высокомеханизированное и электри-
фицированное сельское хозяйство предъявляет повышенные требования к на-
дежности и бесперебойности электроснабжения. Недоотпуск электроэнергии,
перерывы в электроснабжении предприятий агропромышленного комплекса
влекут за собой как прямой экономический ущерб, связанный с его восстанов-
лением, так и технологический, обусловленный порчей сельхозпродукции.
Надежность электроснабжения сельскохозяйственных потребителей не-
посредственно связана с аварийными отключениями распределительных сетей,
наибольшее число которых приходится на воздушные линии электропередачи
напряжением 10 (6) кВ при воздействии ветровых и гололедных нагрузок.
Большинство аварийных отключений при воздействии ветровых и голо-
ледно-ветровых нагрузок связано с различными колебаниями проводов, вызы-
вающими их сближения на опасные в изоляционном отношении расстояния,
короткие замыкания и обрывы

Скачать архив (1.03 Мб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

KabashovVU Диплом Москва.pdf

— 1.13 Мб (Скачать файл)
Page 1
На правах рукописи
КАБАШОВ Владимир Юрьевич
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СЕЛЬСКИХ ВОЗДУШНЫХ
ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 10 (6) кВ В УСЛОВИЯХ
ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЕТРОВЫХ И ГОЛОЛЕДНЫХ НАГРУЗОК
Специальность 05.20.02 – Электротехнологии
и электрооборудование в сельском хозяйстве
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Москва 2011
Page 2

2
 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном уч-
реждении высшего профессионального образования «Башкирский государст-
венный аграрный университет».
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Воробьев Виктор Андреевич
доктор технических наук, профессор
Кудрин Борис Иванович
доктор технических наук
Некрасов Алексей Иосифович
Ведущая организация:
ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский
государственный аграрный университет»
Защита состоится 17 октября 2011 г. в 13.00 на заседании диссертацион-
ного совета Д 220.044.02 при Федеральном государственном образовательном
учреждении высшего профессионального образования «Московский государст-
венный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина», 127550, Москва,
Лиственничная аллея, д.16, корп. 3А.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО МГАУ.
Автореферат разослан «_____» сентября 2011 г. и размещен
на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ http://www.vak.ed.gov.ru
«____» _________ 2011 г
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат технических наук, доцент
С.А. Андреев
Page 3

3
 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Современное высокомеханизированное и электри-
фицированное сельское хозяйство предъявляет повышенные требования к на-
дежности и бесперебойности электроснабжения. Недоотпуск электроэнергии,
перерывы в электроснабжении предприятий агропромышленного комплекса
влекут за собой как прямой экономический ущерб, связанный с его восстанов-
лением, так и технологический, обусловленный порчей сельхозпродукции.
Надежность электроснабжения сельскохозяйственных потребителей не-
посредственно связана с аварийными отключениями распределительных сетей,
наибольшее число которых приходится на воздушные линии электропередачи
напряжением 10 (6) кВ при воздействии ветровых и гололедных нагрузок.
Большинство аварийных отключений при воздействии ветровых и голо-
ледно-ветровых нагрузок связано с различными колебаниями проводов, вызы-
вающими их сближения на опасные в изоляционном отношении расстояния,
короткие замыкания и обрывы. Однако до настоящего времени характер и па-
раметры взаимных перемещений проводов малых сечений в различных дина-
мических режимах (несинхронные раскачивания проводов при ветре, пляска,
подскок провода при опадении гололедно-изморозевых отложений) малоизуче-
ны и не учитываются при выборе расстояний между проводами по условиям их
сближения в пролете ВЛ 10 (6) кВ. Применяемые на ВЛ 35–500 кВ известные
устройства для подавления колебаний проводов и ограничения их сближений
на ВЛ 10 кВ малоэффективны, т.к. не учитывают их конструктивные особенно-
сти. Поэтому повышение надежности сельских ВЛ 10 (6) кВ путем снижения их
аварийных отключений в условиях воздействия ветровых и гололедно-
ветровых нагрузок является актуальной проблемой, имеющей большое народ-
нохозяйственное значение. Она соответствует стратегическим целям федераль-
ной целевой программы «Социальное развитие села до 2012 г.» (п. 7 «Развитие
электрических сетей в сельской местности»), утвержденной Постановлениями
Правительства РФ № 858 от 3 декабря 2002 г. и № 143 от 5 марта 2008 г.
Цель исследования. Повышение надежности сельских воздушных линий
электропередачи 10 (6) кВ путем демпфирования низкочастотных колебаний и
ограничения сближений проводов, вызванных воздействием ветровых и голо-
ледных нагрузок.
Задачи исследования:
1. Разработать математическую модель процесса сближения фазных про-
водов сельских ВЛ 10 (6) кВ при воздействии ветра.
2. Провести теоретические исследования маятниковых колебаний прово-
дов малых сечений с учетом эксцентричных гололедных отложений.
3. Разработать методику и провести экспериментальные исследования
сближения проводов ВЛ 10 (6) кВ в полевых условиях при разных скоростях и
направлениях ветра, степени разрегулировки их стрел провеса, длинах пролета,
параметрах гололедно-изморозевых отложений.
Page 4

4
 4. Изучить влияние закручивания проводов малых сечений в пролете на
величину и характер их перемещений при сбросе гололедно-изморозевых от-
ложений.
5. Разработать методику определения продолжительности плавки эксцен-
тричных гололедных отложений, проводимой для прекращения пляски прово-
дов малых сечений; методы и средства для дистанционного обнаружения пля-
ски проводов ВЛ 10 кВ и прогнозирования ее возникновения с целью своевре-
менного проведения плавки гололедных отложений.
6. Разработать на базе проведенных теоретических и экспериментальных
исследований и внедрить в производство эффективные устройства для демпфи-
рования колебаний и ограничения сближений проводов ВЛ 10 (6) кВ, включая
более совершенные конструкции креплений провода к штыревому изолятору.
Объект исследования. Сельские воздушные линии электропередачи на-
пряжением 10 (6) кВ в условиях воздействия ветровых и гололедных нагрузок.
Предмет исследования. Физические процессы взаимных перемещений
проводов малых сечений при различных видах их низкочастотных колебаний,
методы и средства по ограничению их сближений, возникающих в условиях
воздействия ветровых и гололедных нагрузок.
Методы исследования. В работе использованы метод А.Н. Крылова при
решении нелинейного уравнения маятниковых раскачиваний провода; уравне-
ния Лагранжа при составлении модели маятниковых колебаний провода, по-
крытого эксцентричным гололедным отложением; методы теории вероятностей
и математической статистики при определении закона распределения амплитуд
пляски проводов и обработке полученных экспериментальных данных.
На защиту выносятся:
– математическая модель сближения фазных проводов сельских ВЛ
10 (6) кВ при воздействии ветра, учитывающая разрегулировку их стрел прове-
са, изменение частотных и демпфирующих характеристик;
– результаты теоретических исследований маятниковых колебаний про-
водов малых сечений при образовании на них эксцентричных гололедных от-
ложений;
– результаты исследований закручивания проводов малых сечений в за-
висимости от их стрел провеса, параметров и массы гололедно-изморозевых
отложений;
– методика и экспериментальная оценка сближений проводов в полевых
условиях при разных скоростях и направлениях ветра, степени разрегулировки
стрел провеса проводов, длинах пролета, параметрах гололедно-изморозевых
отложений; величины и характера перемещений провода при сбросе гололед-
ных отложений с учетом его предварительного закручивания;
– методика определения времени плавки эксцентричных гололедных от-
ложений, характерных для режимов пляски проводов на ВЛ 10 кВ; методы и
средства для дистанционного обнаружения пляски, прогнозирования возмож-
ности ее возникновения;
– комплекс технических устройств по ограничению сближений проводов
при различных видах их колебаний, разработанных на основе исследований ди-
Page 5

5
 намического поведения проводов сельских ВЛ 10 (6) кВ в условиях воздействия
ветровых и гололедно-ветровых нагрузок.
Научная новизна результатов диссертационной работы.
1. Теоретически разработана и экспериментально подтверждена матема-
тическая модель сближения проводов малых сечений при их маятниковых рас-
качиваниях под действием ветра, позволяющая определять минимальные рас-
стояния между фазными проводами ВЛ 10 (6) кВ по длине пролета с учетом
возникающей на практике разрегулировки стрел провеса проводов, изменения
их частотных и демпфирующих характеристик.
2. Теоретически установлено возникновение крутильных колебаний про-
вода и уменьшение частоты его маятниковых качаний при образовании гололе-
да эксцентричной формы за счет массы и момента инерции отложения относи-
тельно его центра тяжести.
3. Получены на основе теоретического и экспериментального изучения
процесса гололедообразования данные о закручивании проводов малых сече-
ний по длине пролета при разных стрелах провеса (тяжениях), видах, парамет-
рах и погонной массе гололедных отложений.
4. Предложена методика проведения экспериментальных исследований
сближения проводов, включающая строительство (при участии автора) специ-
ального комплекса ВЛ 10 кВ в натуральную величину в полевых условиях и
разработку (на уровне изобретений) устройств для определения амплитуд коле-
баний одиночных проводов, дистанционного измерения взаимных перемеще-
ний проводов в пролете, определения формы и размеров гололедно-
изморозевых отложений.
5. Получены новые экспериментальные зависимости расстояний между
проводами при их максимальных сближениях в натурных пролетах ВЛ 10 кВ от
скорости и направления ветра, степени разрегулировки стрел провеса, длины
пролета, параметров гололедно-изморозевых отложений; вертикальных пере-
мещений и горизонтальных отклонений провода при сбросе гололедно-
изморозевых отложений от его предварительного закручивания.
6. Разработаны новые методы и технические средства для демпфирования
низкочастотных колебаний и ограничения сближения проводов ВЛ 10 (6) кВ
при воздействии ветровых и гололедных нагрузок, дистанционного обнаруже-
ния пляски проводов, новизна которых подтверждена авторскими свидетельст-
вами и патентами.
Практическая значимость и реализация результатов работы:
1. Предложены рекомендации по выбору оптимальных расстояний между
проводами, исключающих их опасные сближения при воздействии ветра, в ре-
жимах пляски проводов, при сбросе гололедно-изморозевых отложений, кото-
рые могут быть использованы при проектировании ВЛ 10 кВ.
2. Предложена методика определения продолжительности плавки эксцен-
тричных гололедных отложений, характерных для режимов пляски проводов
малых сечений.
Page 6

6
 3. Разработаны на уровне изобретений способ дистанционного определе-
ния пляски проводов с датчиками для ее обнаружения и устройства для контро-
ля гололедообразования, которые могут быть использованы для получения дос-
товерной информации о возникновении пляски и своевременного проведения
плавки гололеда.
4. Разработаны на уровне изобретений провод новой конструкции с по-
вышенной аэродинамической устойчивостью, устройства для демпфирования
низкочастотных колебаний и ограничения сближений проводов ВЛ 10 (6) кВ,
более совершенные крепления провода к штыревому изолятору.
5. Разработанные технические устройства по ограничению сближения
проводов после успешных испытаний в полевых и лабораторных условиях вне-
дрены в энергетических системах «Башкирэнерго», «Куйбышевэнерго», «Че-
лябэнерго», «Алма-Атаэнерго», «Карагандаэнерго», «Запказэнерго», «Гомель-
энерго», «Винницаэнерго», а также в пяти нефтегазодобывающих управлениях,
на 12 промышленных предприятиях, на 30 участках энергоснабжения железных
дорог России и стран СНГ.
6. Материалы выполненных в диссертации исследований используются в
учебном процессе студентами энергетического факультета Башкирского ГАУ.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и
обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского со-
става Башкирского ГАУ (1978–2002 гг.), в лаборатории надежности линий элек-
тропередачи Казахского НИИ энергетики (Алма-Ата, 1977, 1989 гг.), на трех
региональных научно-практических конференциях молодых ученых и специа-
листов (Уфа, 1981, 1986, 1998 гг.), на Всесоюзном совещании «Повышение на-
дежности электроснабжения сельского хозяйства» (Москва, 1982 г.), на техни-
ческом совете ПОЭ и Э «Башкирэнерго» (Уфа, 1984, 1987 гг.), на трех респуб-
ликанских научно-практических конференциях: в Башкирском ГАУ (1984,
1988 гг.), в Уфимском ГАТУ (1999 г.), на кафедре электроснабжения сельского
хозяйства МИИСП им. В.П. Горячкина (Москва, 1987 г.), на международной
научно-технической конференции «Достижения науки – агропромышленному
производству» (Челябинск, 2005 г.), на шести Всероссийских научно-
практических конференциях, проводимых в рамках XV–XX международных
специализированных выставок «АгроКомплекс» (Уфа, 2005–2010 гг.), на Все-
российской научно-технической конференции «Электротехнологии, электро-
привод и электрооборудование предприятий» (Уфа, УГНТУ, 2007 г.), на II еже-
годной международной научно-технической конференции «Энергетика и энер-
гоэффективные технологии» (Липецк, 2007 г.).
Разработанные устройства по ограничению сближений проводов
ВЛ 10 (6) кВ неоднократно экспонировались на ВДНХ СССР, ВДНХ БАССР,
Международной ярмарке в Индии (Нью-Дели, 1984 г.). Автор награжден двумя
серебряными медалями ВДНХ СССР.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 98 научных ра-
бот, в том числе две монографии, 58 статей в научных журналах, из них 17 в,
изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 38 изобретений, которые отражают со-
держание работы и новизну технических решений.
Page 7

7
 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,
шести глав, основных выводов, библиографического списка и 19 приложений.
Работа изложена на 356 страницах машинописного текста, включая 79 рисун-
ков, 36 таблиц, библиографический список из 262 наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены на-
учная новизна и практическая значимость работы, основные положения, выно-
симые на защиту.
В первой главе выполнен обзор и анализ отечественных и зарубежных
научных работ по исследованию сближений проводов воздушных линий элек-
тропередачи при воздействии ветровых и гололедных нагрузок. Имеющиеся
материалы систематизированы и обобщены по трем направлениям: наблюдения
за сближениями проводов в производственных и экспериментальных условиях,
теоретические исследования и мероприятия по ограничению опасных сближе-
ний и повреждаемости проводов в ветровых и гололедно-ветровых режимах.
Вопросам повышения надежности воздушных линий электропередачи в
условиях воздействия ветровых и гололедных нагрузок посвящено много науч-
ных работ. Значительный вклад в изучение рассматриваемой проблемы внесли
отечественные и зарубежные ученые: Ю.Ж. Байрамгулов, Р.М. Бекметьев,
В.В. Бургсдорф, В.Е. Бучинский, О.Г. Вексельман, В.А. Воробьев,
Л.Б. Гарцман, А.А. Глазунов, А.Н. Карсаулидзе, Б.И. Кудрин, Т.Б. Лещинская,
А.И. Некрасов, Ф.Х. Усманов, Р.Я. Федосенко, В.А. Шкапцов, Л.В. Яковлев;
О. Гезти и Г. Людвиг (Венгрия), Н. Генков и К. Тагаров (Болгария), И. Грэнт и
Дж. Стиварт (США), М. Н. Кастанета (Португалия), С. Мануцио и Л. Парис
(Италия), А. Отцуки, М. Морикава, А. Иноуэ (Япония) и др.
Анализ аварийных отключений ВЛ 6–110 кВ, проведенный в ряде энерго-
систем России и стран СНГ, показал, что наибольший процент отключений
приходится на линии 10 (6) кВ, т.е. они являются наиболее слабым звеном в
системе электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.
Высокая повреждаемость ВЛ 10 (6) кВ по сравнению с ВЛ 35 кВ и выше
объясняется их конструктивными особенностями: короткие пролеты, малые се-
чения проводов и стрелы их провеса, незначительные межфазные расстояния
между проводами, малая крутильная жесткость проводов, большая разрегули-
ровка их стрел провеса в пролете, возникающая в процессе эксплуатации и др.
Опыт эксплуатации и статистика энергосистем страны указывают на вы-
сокую повреждаемость ВЛ 10 (6) кВ из-за опасных сближений проводов в ре-
зультате несинхронных раскачиваний при воздействии ветра, подскоков при
опадении гололедно-изморозевых отложений и пляски проводов. Согласно ли-
тературным данным в ряде энергосистем страны отключения ВЛ 10 (6) кВ из-за
обрывов и опасных сближений проводов составляет от 35,6 до 69,0%.
Разработанные теоретические модели сближения проводов, составленные
для ВЛ 35 кВ и выше, не учитывают возникающую при эксплуатации ВЛ
10 (6) кВ разрегулировку стрел провеса фазных проводов, изменения их час-
тотных и демпфирующих характеристик, не позволяют определять расстояния
Page 8

8
 между раскачивающимися проводами на разных участках по длине пролета и,
следовательно не могут быть применены к ВЛ 10 (6) кВ.
Экспериментальные исследования сближений проводов ВЛ 10 (6) кВ ра-
нее не проводились.
Известные устройства для ограничения сближений проводов (включая га-
сители колебаний), применяемые на ВЛ 35 кВ и выше, не учитывают конструк-
тивные особенности ВЛ 10 кВ и не могут обеспечить эффективную защиту этих
линий при воздействии гололедно-ветровых нагрузок.
Применяемые на ВЛ 10 (6) кВ крепления провода к штыревому изолятору
являются несовершенными, обладают низкой механической прочностью в ди-
намических режимах воздействия ветровых и гололедно-ветровых нагрузок.
На основе анализа состояния проблемы и поставленной цели сформули-
рованы задачи исследования. Научная концепция работы состоит в повышении
надежности сельских ВЛ 10 (6) кВ путем разработки новых эффективных тех-
нических решений, направленных на ограничение сближения проводов при их
низкочастотных колебаниях, возникающих при воздействии ветровых и голо-
ледно-ветровых нагрузок.
Во второй главе «Особенности динамического поведения проводов сель-
ских ВЛ 6–10 кВ при воздействии ветровых и гололедных нагрузок» приведены
анализ аварийных отключений сельских ВЛ 6–10 кВ, описание комплекса экс-
периментальных линий и разработанных измерительных устройств для иссле-
дования колебаний и сближений проводов, установлено влияние разрегулиров-
ки стрел провеса проводов ВЛ 10 (6) кВ на их повреждаемость, диаметра про-
водов на их подверженность пляске при воздействии ветра и гололеда, стрелы
провеса на закручивание проводов малых сечений при гололеде, на их частот-
ные и демпфирующие характеристики при маятниковых колебаниях.
В диссертации рассмотрены и изучены 940 аварийных отключений сель-
ских ВЛ 10 (6) кВ. Все отключения сгруппированы по причинам и видам по-
вреждений. Анализ показал, что 54,0% всех отключений связано с динамиче-
ским поведением проводов при воздействии ветровых и гололедно-ветровых
нагрузок. Эти отключения вызваны одним из следующих повреждений: обрыв
провода (24,9%) или проволочной вязки провода к изолятору (9,8%), пережоги
проволок проводов при их опасных сближениях и схлестываниях (17%), срыв
изолятора с крюка или штыря (2,3%).
Построенные гистограммы распределения аварийных отключений ВЛ по-
казали, что они происходят с октября по февраль месяцы года при воздействии
ветра со скоростью 18…35 м/с при порывах до 40 м/с.
Обрывы проводов происходили в зоне 1/4, 1/2, 3/4 длины пролета (61,1%)
и в месте крепления провода к изолятору или до 2…3 м от него (38,9%). Осмот-
рами установлено, что обрывам проводов предшествовали их ослабления из-за
пережогов отдельных проволок повива при кратковременных опасных сближе-
ниях или перетираний в зоне крепления к штыревому изолятору.
Опасные сближения фазных проводов при ветре возникали в большинст-
ве случаев в пролетах с разрегулировкой их стрел провеса от 20 до 60%, основ-
Page 9

9
 ной причиной которой, как показали верховые осмотры, является ослабление
крепления провода к штыревому изолятору проволочной вязкой.
Отключения по неизвестным причинам ранее в литературе не анализиро-
вались. Сравнение гистограмм распределения отключений по неизвестным
причинам (9,6%) и из-за опасных сближений и схлестывания проводов показа-
ло, что эти отключения взаимосвязаны, имеют идентичный характер и проис-
ходят в одни и те же месяцы года.
Проведенный анализ позволяет сделать вывод о том, что наряду с усиле-
нием механической прочности элементов пролета сельских ВЛ 10 (6) кВ, к чис-
лу важнейших мероприятий по повышению их надежности относятся защита
проводов от опасных сближений в режимах низкочастотных колебаний при
воздействии ветровых и гололедных нагрузок, координация расстояний между
фазными проводами с учетом их возможных сближений, совершенствование
конструкции крепления провода к штыревому изолятору.
Ввиду практической невозможности проведения экспериментальных ис-
следований колебаний проводов и оценки их сближений на действующих ВЛ
10 кВ, был построен комплекс экспериментальных линий (рисунок 1), распо-
ложенный вблизи поселка Аксаково Республики Башкортостан на территории
Белебеевско-Бугульминской возвышенности, отнесенной к особому району по
гололеду и III по ветру.
 В Л-10кВ
КТП -160-10/0,4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Л-1
1
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Л-2
Л-3
Л-4
П А ШН Я
2
3
4
Р -1
2
4
2
3
4
5
2
 3
 4
2
4
Р -2
Л-5
Р -3
Р -4
1
1
С-2
С-6
С-5
С-4
Ю
С
С-3
 3
С-1
 1
 1
С-7
3
 В Л-10кВ
КТП -160-10/0,4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Л-1
1
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Л-2
Л-3
Л-4
П А ШН Я
2
3
4
Р -1
2
4
2
3
4
5
2
 3
 4
2
4
Р -2
Л-5
Р -3
Р -4
1
1
С-2
С-6
С-5
С-4
Ю
С
С-3
 3
С-1
 1
 1
С-7
3
 Рисунок 1 Комплекс экспериментальных линий: Л-1…Л-4 – воздушные линии,
расположенные на разных горизонталях склона (горизонтальные линии); Р-1…Р-4 – воздуш-
ные линии с пролетами 50, 75, 100 м (радиальные линии); С-3…С-6 – типовые гололедные
станки; С-1, С-2, С-7 – гололедные станки нетиповой конструкции;
– вагончик-
мастерская;
– кинофотосъемочная вышка;
– передвижная монтажная вышка;
–
стационарные мачты для снятия с проводов образцов гололеда
 Комплекс включает четыре параллельно расположенные относительно
друг друга линии (Л-1, Л-2, Л-3, Л-4), оборудованные устройствами плавки го-
Page 10

10
 лоледа на проводах токами короткого замыкания и четыре радиальные линии
(Р-1, Р-2, Р-3, Р-4). Линии Р-1, Р-2 и Р-4 состоят из трех пролетов, расходящих-
ся лучами из одной точки, длиной 50, 75 и 100 м с проводами АС-35/6,2;
АС-50/8,0 и АС-70/11,0 соответственно. Для изучения взаимных перемещений
проводов при их колебаниях под воздействием ветра, на базе линии Р-3 постро-
ен опытный участок (при участии автора), включающий три анкерных пролета
ВЛ 10 кВ длиной 50, 75 и 100 м и четыре пролета (Л-5) по 50 м каждый. Прово-
да в трех анкерных пролетах с одной стороны закрепляются на траверсе одной
портальной опоры. Траверсы имеют специальную конструкцию, позволяющую
изменять расстояния между проводами, и снабжены натяжными устройствами
для изменения величины стрел провеса проводов в пролетах.
При выполнении экспериментальных исследований использовались раз-
работанные устройства для определения амплитуд колебаний одиночных про-
водов (а.с. №843069), дистанционного измерения минимальных расстояний
между проводами при их сближениях (а.с. №834386) и способ определения
формы и размеров гололедных отложений на проводах ВЛ (а.с. №1398010).
В процессе эксплуатации сельских ВЛ 10 (6) кВ возникает разрегулиров-
ка проводов из-за недостаточной прочности крепления провода к изолятору,
неидентичности вытяжки от гололедно-изморозевых отложений. При ослаб-
ленном креплении разница в гололедно-ветровых нагрузках на провода сосед-
них пролетов (например, при неравных длинах, неравномерности покрытия
проводов гололедом и т.д.) приводит к перемещению (проскальзыванию) про-
вода через крепление и его удлинению в одном из смежных пролетов.
Для дальнейшего проведения исследований и учета относительной разре-
гулировки стрел провеса фазных проводов в пролете ВЛ введен коэффициент
разрегулировки
:
 f
1
1
2
 f
f
f
 f


,
(1)
где
2
1
 , f
f
 –
 стрелы провеса соответственно первого и второго
проводов (
 1
2
 f
f
).
 В работе для определения коэффициента разрегулировки стрел провеса
проводов получено кубическое уравнение:
 ,0
8
3
8
3
64
3
2
3
 2
1
2
1
3
1
1
4
2
3

























 f
L
l
f
L
l
f
E
l
 f
f
f



(2)
где

l
 длина пролета, м;
1
удельная нагрузка от массы провода, H/(м∙мм
 2
 );
E
 модуль упругости провода, H/мм
 2
 ;
L
 увеличение длины провода в пролете, м.
Подстановкой
1
y
 f
уравнение (2) приводится к «неполному» виду:
 0
64
3
1
8
3
64
3
 3
1
1
4
2
1
3
1
4
3
 1
























 f
E
l
y
f
L
l
f
E
l
y

(3)
Page 11

11
 На основе выполненных численных расчетов получены зависимости ко-
эффициента разрегулировки стрел провеса проводов
f
от величины их удли-
нения L
 в пролетах длиной 40…120 м (рисунок 2).
 Рисунок 2 Зависимость относительной разрегулировки стрел провеса
проводов от величины их удлинения
 L
в пролетах разной длины:
─── для III ветрового, III гололедного районов, провода АС-35/6,2;
– – – для IV ветрового, III гололедного районов, провода АС-50/ 8,0
 Проведенные исследования показали, что при одинаковом удлинении
провода L
 относительная разрегулировка резко увеличивается с уменьшением
 длины пролета: при L
 = 0,02 м коэффициент разрегулировки стрел провеса
 проводов в пролете длиной 60 м в 5,7 раза больше, чем в пролете длиной 100 м
и в 10,5 раза – чем в пролете 120 м. Этим объясняется высокая подверженность
проводов ВЛ 10 (6) кВ опасным сближениям и схлестываниям при воздействии
ветра в пролетах длиной 40…60 м.
В диссертации расчетами установлено, что из-за неравномерности покры-
тия фазных проводов гололедом коэффициент разрегулировки их стрел провеса
не превышает 0,13 в I и II районах по гололеду, а в III и IV районах по гололеду
может достигать значений 0,24 и 0,36 соответственно.
Для исследования сближений проводов в результате их несинхронных
перемещений получено решение дифференциального уравнения маятниковых
колебаний провода во втором приближении методом А.Н. Крылова:
  


 ,
5
cos
40
1
3
cos
6
1
cos
120
17
512
3
cos
cos
192
cos
 5
0
3
0
0













t
t
t
t
t
t
t









(4)
где
2
1
4
0
2
0
0
 1536
17
8
1
















,
2
1
0
 5,
3


f
.
(5)
Page 12

12
 Правильность теоретических исследований подтверждена эксперимен-
тально в пролете длиной 50 м со стрелами провеса 0,4…1,2 м путем отклонения
провода и измерения времени 10 колебаний. Отличие экспериментальных зна-
чений частоты маятниковых качаний от теоретических не превышает 2,6%.
Существенное влияние на характер маятниковых колебаний проводов
оказывают их демпфирующие характеристики, определяющие потери энергии
при колебаниях на внутреннее трение, возникающее в витых проводах при
микроперемещениях между алюминиевыми жилами и стальным сердечником, а
также в местах крепления провода к штыревому изолятору. Так как механизм
возникновения внутренних потерь в проводе при маятниковых колебаниях не-
достаточно изучен и не поддается аналитическому описанию, логарифмический
декремент внутреннего трения был определен экспериментально путем измере-
ния амплитуд затухающих колебаний проводов в безветренную погоду при
стрелах провеса 0,4…1,2 м, при этом использовалось специально разработанное
устройство (а.с. №843069).
На основе обработки опытных данных получена зависимость логарифми-
ческого декремента внутреннего трения от стрелы провеса для разных марок
проводов, используемых на ВЛ 10 (6) кВ:

k
f
c

exp
.
(6)
Экспериментальные коэффициенты c и
k
 в выражении (6) составляют:
0,488 и 2,90 соответственно для проводов АС-35/6,2; 0,425 и 2,92 – для прово-
дов АС-50/8,0; 0,356 и 2,92 – для проводов АС-70/11,0.
Анализ проведенных исследований показал, что встречающаяся на прак-
тике разрегулировка стрел провеса фазных проводов от 0,2 до 0,6 вызывает из-
менение частоты маятниковых колебаний на 9…21% и логарифмического дек-
ремента внутреннего трения на 7,8…23,4%, что способствует возникновению
несинхронных раскачиваний и сближений проводов при воздействии ветра.
На основе изучения процесса гололедообразования одновременно на про-
водах разного диаметра (от АС-25/4,2 до АС-300/66) установлено, что на про-
водах АС-25/4,2; АС-35/6,2; АС-50/8,0; АС-70/11,0 в отличие от проводов
большего диаметра, применяемых на ВЛ 35 кВ и выше, односторонние голо-
ледные отложения создают аэродинамически неустойчивые профили провода с
гололедом, вызывающие при воздействии ветра пляску проводов. Поэтому на
ВЛ 10 (6) кВ пляска проводов более часто повторяется и более широко распро-
странена, чем на ВЛ 35–500 кВ, при этом имеют место наиболее опасные виды
пляски с меньшим числом полуволн в пролете и размахом колебаний, дости-
гающим 0,67 стрелы провеса провода.
На основе статистической обработки опытных данных, полученных при
изучении 150 случаев пляски проводов, установлено, что двойная амплитуда
пляски (
 m
 A
2 ) в соотношении к стреле провеса проводов
f
 распределена по
нормальному закону, при этом плотность вероятности распределения случай-
ной величины
f
A
x
 m
 /
2
можно записать в следующем виде:
  
 x
f
 3,79
 022
,0
355
,0
 2








x
 e
 .
(7)
Page 13

13
 Провода малых сечений, применяемые на ВЛ 10 (6) кВ, отличаются ма-
лой крутильной жесткостью. Ввиду отсутствия в литературных источниках
данных о крутильной жесткости проводов малых сечений были проведены экс-
периментальные исследования по ее определению в пролете длиной 50 м при
изменении стрел провеса в пределах 0,3…0,9 м.
Результаты проведенных экспериментов для провода АС 35/6,2 без голо-
леда представлены на рисунке 3. Анализ результатов измерений показывает,
что полученные зависимости угла закручивания провода

от крутящего мо-
мента M линейны и не зависят от стрел провеса (тяжения) провода только в
ограниченном диапазоне: для углов закручивания до 90...100(1,57…1,74 рад).
При углах более 100° графические зависимости угла закручивания провода от
крутящего момента становятся нелинейными и зависят от стрел провеса: с
уменьшением стрелы провеса угол закручивания уменьшается.
 Рисунок 3 Зависимость угла закручивания провода от крутящего момента
при разных стрелах провеса: ○ – 0,9 м; ● – 0,7 м; * – 0,6 м; Δ – 0,5 м;

– 0,3 м
 В общем случае зависимость угла закручивания провода

от крутящего
момента M и стрелы провеса
f
 (в пределах 0,5...0,9 м) при углах более 100
описывается уравнением регрессии:


129,10 + 52,57∙M + 520,39∙
 f
 + 393,8
f
 M
 78,34∙
2
 M
 425∙
 2
 f . (8)
На основе опытных данных в работе получены значения крутильной же-
сткости для проводов АС-25/4,2; АС-35/6,2; АС-50/8,0; АС-70/11,0. Показано,
что для провода АС-35/6,2 по сравнению с проводом АС-95/16, применяемым
на ВЛ 35 кВ, крутильная жесткость в 5,6 раза ниже, чем и объясняется особен-
ность процесса гололедообразования на проводах малых сечений.
Экспериментальные исследования, проведенные в условиях гололедооб-
Page 14

14
 разования показали, что гололедные отложения увеличивают крутильную же-
сткость проводов, при этом наблюдается тенденция увеличения крутильной же-
сткости с увеличением погонной массы гололедных отложений на проводе.
В пролетах ВЛ 10 (6) кВ с разными стрелами провеса, ввиду различного
закручивания проводов в процессе гололедообразования, отложения гололеда
будут неидентичными по форме, размерам и массе. Для подтверждения этого в
диссертации представлены параметры гололедных отложений, измеренных на
проводах с разными стрелами их провеса. Результаты измерений показывают,
что с уменьшением стрелы провеса (увеличением тяжения) провода угол его
закручивания, размеры и погонная масса гололеда уменьшаются. При коэффи-
циенте разрегулировки стрел провеса проводов в пределах 0,28...0,37 погонная
масса гололедных отложений отличается на 20,8...26,7% соответственно.
На основе теоретических исследований получено уравнение для опреде-
ления координат и зоны возможного схлестывания (касания) проводов
ВЛ 10 кВ с учетом разрегулировки их стрел провеса. Показано, что схлестыва-
ния проводов в зависимости от их углов отклонения и степени разрегулировки
происходят не только в середине пролета, как это указывалось в научных рабо-
тах других исследователей, но и в двух точках, симметрично расположенных
относительно его середины, что необходимо учитывать при составлении моде-
лей сближения проводов. С увеличением коэффициента разрегулировки возрас-
тает вероятность схлестывания проводов в пролете, при этом координаты точек
касания смещаются вдоль пролета от середины к местам крепления проводов.
В третьей главе «Исследование сближений проводов сельских
ВЛ 6-10 кВ при воздействии ветра» разработана математическая модель сбли-
жения фазных проводов сельских ВЛ 10 (6) кВ при ветре, выполнены ее чис-
ленные исследования, теоретически изучены маятниковые колебания провода,
покрытого эксцентричным гололедным отложением. Приведены результаты
экспериментальных исследований сближения проводов при разных скоростях и
направлениях ветра, степени разрегулировки стрел провеса, длинах пролета,
параметрах гололедно-изморозевых отложений. Предложены мероприятия по
ограничению сближений проводов ВЛ 10 (6) кВ при ветре.
Воздействие ветрового потока на провода ВЛ можно представить в виде
последовательности порывов ветра с разными паузами (промежутками) между
ними. При таком подходе наибольшие сближения проводов могут возникать в
периоды этих пауз. Из-за неодновременности воздействия скоростных напоров,
обусловленных порывами ветра, разные части провода в пролете будут нахо-
диться в различных фазах движения. Поэтому суммарное отклонение провода
определяется не максимальной скоростью, а ее усредненной величиной. При
моделировании будем считать, что при воздействии ветра провода отклоняются
на определенный угол
 0
 , а во время паузы между порывами совершают зату-
 хающие маятниковые колебания (раскачивания). При этом существенное зна-
чение имеет соотношение между периодами раскачиваний проводов и продол-
жительностью пауз между порывами ветра. На ВЛ 10 (6) кВ с малыми стрелами
провеса проводов периоды раскачивания могут оказаться меньше паузы между
порывами ветра, при этом провода будут сближаться на опасные в
Page 15

15
 изоляционном отношении расстоя-
ния. На рисунке 4 представлена рас-
четная схема для определения рас-
стояний между раскачивающимися
проводами при их взаимном сбли-
жении в пролете длиной
 l
 (
 y
 – про-
вес провода на расстоянии x от
опоры,
2
1
 y
y ).
В диссертации процесс изме-
нения расстояний между двумя фаз-
ными проводами в каждый момент
времени их маятниковых раскачи-
ваний в любой части длины пролета
при разных параметрах ветрового
воздействия и степени
 Рисунок 4 Расчетная схема расположения
проводов при их несинхронных
раскачиваниях
 разрегулировки стрел провеса про-
водов представлен в следующем
виде:
  
 
 

 
 
 )9
(
,
sin
sin
1
1
8
cos
1
2
2
2
1
16
,
 2
/1
1
2
1
2
1
2
2
1
2
2
2
2




































































t
t
f
l
x
l
x
a
t
t
f
l
x
l
x
a
tx
D
 f
f
f
f







где
 











t
t
t
t
 1
1
3
0
1
0
1
 3
cos
cos
192
cos





;
5
cos
40
1
3
cos
6
1
cos
120
17
512
 1
 exp
1
1
1
5
0
t
k
f
c
 e
t
t
t
































(10)
  











t
t
t
t
 2
2
3
0
2
0
2
 3
cos
cos
192
cos





;
5
cos
40
1
3
cos
6
1
cos
120
17
512
 1
exp
2
2
2
5
0
 1
 t
k
f
c
 f
 e
t
t
t









































(11)
;
1536
17
8
1
5,
3
 2/
1
4
0
2
0
1
1





























f
(12)
Page 16

16
 ,
2
/1
4
0
2
0
1
2
 1536
17
8
1
1
5,
3






































f
 f
 (13)
 ,
sin
16
 2
2
0









V
G
F
c
k
arctg
 x
l
 (14)
где
 V
 – скорость ветра, м/с;
 t
 – текущая координата времени колебаний прово-
дов в паузе между порывами ветра, с;
,
l
 k
 – коэффициенты, учитывающие
соответственно неравномерность скоростного напора ветра по пролету ВЛ и
влияние длины пролета на ветровую нагрузку;
 x
 c – коэффициент лобового со-
противления; F – площадь диаметрального сечения провода, м
 2
 ;
G
 – вес про-
вода в пролете, даН;
– угол между направлением ветра и осью ВЛ.
Выполненные численные расчеты по формулам (9) – (14) показали, что
при скорости ветра до 16 м/с максимальные сближения проводов (АС-50/8,0)
имеют место в середине пролета, а при больших скоростях – в определенной
зоне по длине пролета, которая расширяется с увеличением скорости ветра
V
 и
коэффициента разрегулировки стрел провеса
f
. Расстояния между проводами
могут уменьшаться до опасных в электрическом отношении уже при скоростях
ветра 20 м/с, что подтверждается проведен-
ным анализом аварийных отключений ВЛ
6–10 кВ. Показано, что при выбранных пара-
метрах модели опасные сближения проводов
возникают уже при длительности паузы меж-
ду порывами ветра 1,32 с. На основе числен-
ных расчетов получены зависимости мини-
мальных расстояний между проводами при их
сближениях от скорости ветра при разных ко-
эффициентах разрегули-ровки стрел провеса
фазных проводов и длительностях пауз меж-
ду порывами ветра (рисунок 5).
 Рисунок 5 Зависимость наименьших расстояний
между раскачивающимися проводами от ско-
рости ветра при паузе между порывами 3,2 с и
коэффициентах разрегулировки стрел провеса:
1 – 0,1; 2 – 0,2; 3 – 0,3; 4 – 0,4; 5 – 0,5
 Экспериментальные исследования сближений проводов ВЛ 10 кВ при
воздействии ветра с учетом случайного характера процесса проводились в те-
чение 10 лет. Замеры расстояний между проводами (АС-50/8,0) при их сближе-
ниях проводились в середине пролета. На рисунке 6 представлены результаты
измерений при
 f
= 0,2 и направлениях ветра под углами 90
25° к пролету
Page 17

17
 (
 l
 = 50 м,
1
 f
 = 0,7 м,
a
 = 1,2 м).
Анализ результатов измерений по-
казывает, что максимальные сбли-
жения проводов в зависимости от
скорости ветра характеризуются до-
вольно значительным разбросом.
Тем не менее, общая тенденция
увеличения сближения проводов с
ростом скорости ветра проявляется
достаточно четко. Разброс опытных
данных объясняется влиянием на
величину сближения проводов дли-
тельности паузы между порывами
ветра, которая, в общем случае, яв-
ляется случайной величиной. Ввиду
отсутствия жесткой зависимости
между исследуемыми величинами,
полученные результаты преставле-
ны в виде ограниченной области
возможных значений расстояний
 Рисунок 6 Минимальные расстояния
между проводами в моменты их сближений
при разных скоростях ветра
 между проводами
 min
 D
при их мак-
симальных сближениях под дейст-
вием ветра со скоростью
 V
 , для
границ которой получены уравнения регрессии:
 341
,1
028
,0
10
2
322
,1
042
,0
10
2
 2
4
min
2
5














V
V
D
V
V
 (15)
(на рисунке 6 границы области представлены сплошными линиями). Результа-
ты экспериментальных исследований хорошо согласуются с теоретическими
расчетами: область опытных данных расположена между теоретическими кри-
выми, представленными пунктирными линиями.
В работе установлено, что увеличение коэффициента разрегулировки
стрел провеса на 0,1 (в диапазоне 0,1…0,5) вызывает уменьшение расстояния
между проводами на 0,05…0,15 м.
Исследования влияния на перемещение проводов направления ветра по-
казали, что в диапазоне углов 40…90° максимальные перемещения проводов
отличаются незначительно (0,04…0,06 м), т.е. изменение направления ветра в
этих пределах практически не влияет на величину перемещений и расстояния
между проводами при их колебаниях под действием ветра. При углах менее 40°
величина перемещения проводов резко снижается (при скоростях ветра
18…20 м/с величина перемещения не превышает 0,23 м) и вероятность возник-
новения опасных сближений проводов уменьшается.
На основе измерений, выполненных в пролетах длиной 50, 75 и 100 м
(при
 f
= 0,2), установлено, что с уменьшением длины пролета расстояния ме-
жду проводами при их максимальных сближениях снижаются. При скоростях
ветра 16,5…18,5 м/с эти расстояния в пролете длиной 50 м в 1,21…1,28 раза
Page 18

18
 ниже, чем в пролете 100 м. Чем выше скорость ветра, тем более существенным
оказывается влияние длины пролета.
Установлено, что одним из факторов,
влияющим на взаимные перемещения прово-
дов при их маятниковых колебаниях, являют-
ся гололедные отложения. Образова-ние та-
ких отложений на проводах малых сечений
вызывает изменение момента инер-ции и час-
тотных характеристик их маятнико-вых коле-
баний. Ввиду того, что подобные теоретиче-
ские исследования в России и за рубежом ра-
нее не проводились, в работе рассмотрены
малые свободные маятниковые колебания
провода, покрытого гололедом, имеющим в
поперечном сечении форму эллипса (рисунок
7).
При маятниковых качаниях провода го-
лоледные отложения совершают крутильные
колебания. Для исследования колебаний рас-
сматриваемой системы с двумя степенями
свободы использованы уравнения Лагранжа в
 Рисунок 7 Расчетная схема
маятниковых колебаний провода,
покрытого гололедом
 обобщенных координатах
 1
и
2
. С учетом
полученных в работе выражений для кине-
тической энергии провода с гололедом и
обобщенных активных сил, уравнения Лагранжа представлены в следующем
виде:













































,
,
 2
2
2
1
2
2
2
2
2
1
2
1
2
2
1
1
2
1
2
2
1
2
1
2
1
2
1











l
g
m
k
k
I
l
m
l
l
m
k
k
l
g
m
l
g
m
l
l
m
l
m
I
 п
 



 (16)
где
 1
 I
 – момент инерции провода относительно оси, проходящей через точки
его крепления, кг∙м
 2
 ;
2
 m
 – масса гололедного отложения на проводе в проле-
те, кг;
 2
 l
 – расстояние от центра кручения сечения гололедного отложения до
его центра тяжести, м;
 1
 m
 – масса провода в пролете, кг;
 п
 l – расстояние от оси
X (вдоль линии) до центра тяжести кривой провисания провода, м;
 2
 I
 – момент
инерции гололедного отложения относительно центра тяжести, кг∙м
 2
 ;

k – ко-
эффициент крутильной жесткости провода, Н∙м/рад.
В результате решения системы (16) получено дифференциальное уравне-
ние маятниковых колебаний провода с гололедом:
 0
 1
1
1
1
1
1








C
B
A



 ,
(17)
где

 

 2
2
2
2
2
1
2
1
2
2
2
1
2
2
1
 l
m
I
l
m
I
l
l
m
A








;
Page 19

19






k
l
l
m
B
 2
1
2
 2
 1
 

 2
2
2
1
2
1
 l
g
m
k
l
m
I







 

 2
2
2
2
1
2
1
 l
m
I
k
l
g
m
l
g
m
 п










;
 


k
l
g
m
l
g
m
l
g
m
k
k
C
 п











1
2
1
2
2
2
1
 .
Рассматриваемая система имеет два корня: один из которых
 1
определя-
ет частоту маятниковых колебаний провода, а другой
 2
 – частоту крутильных
 колебаний гололедных отложений на проводе:
 2/
1
1
1
1
2
1
1
2,
1
 2
4














A
C
A
B
B
.
(18)
Для количественной оценки влияния гололедных отложений были вы-
полнены расчеты частот колебаний по формулам (17) – (18), при этом парамет-
ры гололедных отложений на проводе АС-35/6,2 были получены на комплексе
экспериментальных линий в гололедные сезоны при помощи разработанного
копирующего устройства (а.с. №1398010). Результаты расчетов показали, что
эксцентричные гололедные отложения на проводе уменьшают круговую часто-
ту маятниковых колебаний проводов за счет массы и момента инерции голо-
ледного отложения относительно его центра тяжести. При погонной массе го-
лоледных отложений 0,09…0,66 кг/м частота снижается на 10,2…26,4%. Часто-
та крутильных колебаний провода с гололедными отложениями превышает
частоту маятниковых раскачиваний в 7,1…9,6 раза и составляет 3,8…5,5 Гц.
Таким образом, неидентичность или неравномерность покрытия гололедом
фазных проводов будут увеличивать несинхронность их взаимных перемеще-
ний и сближений в пролете ВЛ 10 (6) кВ. Для подтверждения полученных ре-
зультатов исследований в диссертации приведены сравнительные данные изме-
рений сближений проводов без гололеда и проводов, покрытых отложениями
разного вида и разных размеров в пролете длиной 50 м (при
 f
= 0,2). Показано,
что гололедно-изморозевые отложения с диаметром более 30 мм при скоростях
ветра 12…16 м/с увеличивают величину сближения проводов на 25…32%.
Проведенные теоретические исследования позволили обосновать методы
предотвращения опасных сближений проводов, возникающих при их маятни-
ковых раскачиваниях. На основе составленной модели сближения проводов в
диссертации выполнены расчеты допустимых горизонтальных расстояний ме-
жду проводами, исключающих их опасные сближения при воздействии ветра.
Показано, что на ВЛ 10 кВ нового строительства такие расстояния должны со-
ставлять: для I и II района по ветру 1,5 м; для III и IV – 1,6 м; для V – 1,7 м.
На действующих ВЛ 10 (6) кВ удлинение траверс требует выполнения
громоздких реконструктивных работ с длительными перерывами электроснаб-
жения потребителей. В связи с этим в работе рассмотрены перспективные ме-
тоды и устройства ограничения сближений проводов при ветре, предусматри-
вающие их активное воздействие на колебательные процессы.
Page 20

20
 Снижение интенсивности маятниковых колебаний проводов может быть
достигнуто применением гасителей с элементами, подстраивающими частоту
своих движений к частоте возникающих колебаний. На основе выполненных в
диссертации исследований маятниковых колебаний проводов с изохронным
элементом гашения разработана конструкция инерционного гасителя колеба-
ний проводов ВЛ 10 (6) кВ (а.с. №712884) и получены формулы и зависимости
для определения его оптимальных параметров. Гаситель выполнен в виде двух
жестко закрепленных на проводе колец, в которых установлен груз в виде
стержня, снабженного ограничителями продольного перемещения. Перемеще-
ния стержня внутри колец синхронизируются с раскачиванием провода, а пе-
риодическая реакция, создаваемая движущимся элементом, противодействует
колебаниям провода, уменьшая их амплитуды.
Сравнительные измерения сближений двух горизонтально расположен-
ных проводов с гасителями и без них показали, что величина сближения осна-
щенных гасителями проводов по сравнению с контрольными меньше в
1,35…1,53 раза. Гаситель внедрен на предприятии Северных электрических се-
тей РУЭХ «Карагандаэнерго», на Калушском ПО «Хлорвинил» и трех предпри-
ятиях министерства гражданской авиации.
Одним из перспективных средств защиты ВЛ 10 (6) кВ от опасных сбли-
жений проводов является установка междуфазовых изолирующих распорок.
Такой способ позволяет избежать реконструкции линий с увеличением рас-
стояний между проводами и наиболее эффективен в длинных пролетах. С це-
лью повышения функциональных возможностей распорок и эффективности их
использования разработана новая конструкция, элементы которой одновремен-
но с ограничением сближений проводов выполняют функцию ударного гасите-
ля (а.с. №687515, №982127). Демпфирующая распорка выполнена в виде двух
стеклопластиковых стержней с возможностью их относительного продольного
перемещения до удара зажимов, закрепленных жестко на одном стержне и сво-
бодно – на другом. Многолетние наблюдения за поведением проводов, осна-
щенных жесткими и демпфирующими распорками, показали сравнительно вы-
сокую эффективность разработанных распорок по демпфированию колебаний
проводов. Демпфирующие распорки внедрены в РЭУ «Башкирэнерго», РУ
«Алма-Атаэнерго», Актюбинском РУ «Запказэнерго», Тургайском бокситовом
рудоуправлении. Годовой экономический эффект от использования распорок в
Башкирской энергосистеме составил 412 тыс. рублей (в ценах 2007 г.).
В четвертой главе «Исследование сближений проводов сельских ВЛ
6-10 кВ при пляске и разработка эффективных средств защиты» аналитически
определены возможные расстояния между фазными проводами при их макси-
мальных сближениях в режимах пляски, разработаны и испытаны эффективные
устройства, повышающие аэродинамическую устойчивость провода с гололе-
дом при воздействии ветрового потока, приведены результаты их испытаний в
натурных условиях. Предложены методика определения продолжительности
плавки гололедных отложений, характерных для режимов пляски проводов, ме-
тоды и средства для дистанционного обнаружения пляски и начала гололедооб-
разования на проводах ВЛ 10 (6) кВ.
Page 21

21
 С целью определения возможных расстояний между фазными проводами
при пляске, оценки их опасности с изоляционной точки зрения при различных
метеоусловиях и параметрах пролета ВЛ 10 (6) кВ рассмотрен наиболее опас-
ный случай, встречающийся на практике: в пролете имеет место пляска нижне-
го провода (со стрелой провеса
2
 f ) в вертикальной плоскости с двумя полувол-
нами, амплитудой
 m
 A , при этом верхний провод (со стрелой провеса
1
 f ) откло-
няется под действием ветрового потока со скоростью V на угол
.
В диссертации получена формула для определения расстояний между
фазными проводами при разных режимах пляски, параметрах пролета, степени
разрегулировки стрел провеса:































 l
x
A
f
l
x
l
x
f
a
D
 m
 2
)
212
,0
334
,
11
122
,4
(
sin
1
4
2
 2
2
1
,
cos
1
4
2
sin
 2
/1
2
1


















l
x
l
x
f
b
l
x
A
 m
 (19)
где


1
1
1
 1
 f
 f
f



 ;

2
2
2
 1
 f
 f
f



 ;



,
10
10
2
075
,0
 3
3
2
 П
ГП
ГП
ГП
 G
b
d
b
b
d
V
arctg
















где
d
 – расчетный диаметр провода, мм;
– плотность гололедного отложе-
ния, г/см
 3
 ;
ГП
 b – приведенная толщина стенки цилиндрического гололедного
отложения, мм;
 П
 G – погонный вес провода, даН.
Численные расчеты показали, что опасные сближения проводов при пля-
ске возникают при скоростях ветра 10 м/с и более. Анализ результатов расчета
позволяет сделать вывод о существенном влиянии на величину сближения про-
водов разрегулировки стрелы провеса верхнего провода по сравнению с разре-
гулировкой стрелы провеса нижнего. Увеличение стрел провеса проводов, ко-
эффициента их разрегулировки при заданных режимах пляски приводит к
уменьшению расстояний между проводами при их сближениях.
В диссертации выполнены расчеты горизонтальных расстояний между
проводами на опоре, при которых исключаются их опасные сближения при
пляске. Показано, что с учетом возникающей при эксплуатации ВЛ 10 (6) кВ
разрегулировки стрел провеса проводов эти расстояния (более 1,83 м) ограни-
чивают возможность выполнения работ по закреплению провода к изолятору с
опоры и не могут быть реализованы на практике. Поэтому наиболее перспек-
тивными методами борьбы с пляской проводов являются установка гасителей и
использование проводов новой конструкции, а также применение плавки голо-
ледных отложений на проводах электрическим током.
В диссертации приведены результаты 7-летних испытаний применяемых
на ВЛ 35–500 кВ известных гасителей пляски, которые показали недостаточ-
ную эффективность демпфирования низкочастотных колебаний проводов
Page 22

22
 ВЛ 10 (6) кВ ввиду их конструктивных отличий и особенностей гололедообра-
зования на проводах малых сечений.
Изменение формы гололедных отложений на проводах в процессе голо-
ледообразования приводит к уменьшению подъемной силы и является одним из
методов снижения амплитуды пляски или еѐ подавления. С этой целью разра-
ботано устройство для предотвращения
колебаний проводов малых сечений
при гололеде (а.с. №936148). Оно вы-
полнено в виде алюминиевой поло-сы
1 с зубцами 2 и 3 (рисунок 8), кото-рая
навивается на провод. Конструкция га-
сителя представляет собой «ѐрш», что
исключает необходимость его стро-гой
ориентации в рабочем положении
 Рисунок 8 Устройство для
предотвращения колебаний проводов
 и существенно облегчает технологию
его установки на проводе в пролете.
Испытаниями, проведенными в аэродинамической трубе КазНИИЭ, уста-
новлено, что гаситель снижает коэффициент лобового сопротивления провода
за счет завихрений, создаваемых выступающими над поверхностью провода
зубцами. Его значение уменьшается с увеличением высоты выступа зубцов, оп-
тимальное значение которой следует выбирать в диапазоне (0,8…1,2)
 d
 .
В течение пяти лет были изучены формы гололедных отложений, на по-
верхности провода и гасителя в пролете ВЛ 10 кВ. Наблюдения показали, что
на участках провода с гасителем гололедные отложения формируют поверх-
ность с переменным по длине профилем неправильной формы (рисунок 9).
 Рисунок 9 Отложения гололеда на поверхности гасителя
 Для оценки эффективности разработанного гасителя была выполнена
продувка в аэродинамической трубе КазНИИЭ участков провода без гасителя и
с гасителем с имитацией гололедных отложений пластилином при скоростях
воздушного потока 6 и 12 м/с, характерных для режимов пляски проводов. Ис-
пытания показали, что только при скорости 6 м/с наблюдались незначительные
по величине и переменные по знаку колебания подъемной силы, при этом наи-
большие значения коэффициента подъемной силы для провода с гасителем бы-
ли в 3,5…7,7 раза меньше, чем для провода без гасителя, что существенно
уменьшает интенсивность или даже исключает возникновение пляски.
Визуально-инструментальные наблюдения, проведенные в течение семи
гололедно-ветровых сезонов, подтвердили высокую эффективность использо-
Page 23

23
 вания гасителя при установке в зоне 1/4 и 3/4 длины пролета ВЛ 10 кВ с общим
охватом 20% длины провода.
Разработанный гаситель внедрен на ВЛ 10 кВ Белебеевских электриче-
ских сетей Башкирской энергосистемы. Экономический эффект составляет, в
среднем, 1566 руб/км (в ценах 2007 г.).
Для снижения интенсивности пляски проводов или ее предотвращения
разработано устройство, обеспечивающее удаление (скалывание) гололеда ци-
линдрическими пружинными элементами, установленными на проводе с зазо-
ром (а.с. 1243059), которое внедрено на предприятии г. Степногорска Целино-
градской области с годовым экономическим эффектом 224 тыс. рублей.
Применение гасителей пляски, устанавливаемых на проводах, требует
дополнительных материальных затрат на монтаж и контроль за их состоянием в
процессе эксплуатации. Поэтому был разработан провод линии электропереда-
чи (а.с. №714509), в котором повышение аэродинамической устойчивости при
ветре и гололеде достигается за счет изменения его конструкции.
Аэродинамически стабильный провод отличается от стандартного тем,
что диаметр одной из проволок внешнего повива больше диаметра остальных
(рисунок 10).
С целью оценки эффективности
демпфирования низкочастотных коле-
баний проводов ВЛ 10 (6) кВ на ком-
плексе экспериментальных линий во
время трех гололедно-ветровых се-
зонов были выполнены сравнительные
испытания аэродинамически стабиль-
ного провода и применяемого в США
спирального демпфера пляски (спойле-
 Рисунок 10 Аэродинамически
стабильный провод линии
электропередачи
 ра), выполненного в виде плотного
двойного повива вокруг провода из
прутка диэлектрического материала.
В рамках проводимых испытаний были изучены особенности гололедо-
образования на аэродинамически стабильном проводе и проводе со спойлером.
Измерения гололедных отложений выполнялись в двух пролетах, где были
смонтированы три разных провода: аэродинамически стабильный провод, про-
вод со спойлером и контрольный провод АС-70/11.
Результаты измерений показали, что отложения гололеда на аэродинами-
чески стабильном проводе и проводе, оборудованном спойлером, в пределах
длины одного шага их повива располагаются по винтовой линии (рисунок 11).
Поэтому подъемные силы, возникающие на одних участках провода, будут
компенсироваться силами на других участках, в результате чего повышается
аэродинамическая устойчивость провода в пролете при воздействии ветра.
За период испытаний пляска контрольных проводов возникала 8 раз; про-
водов со спойлерами – 5 раз; аэродинамически стабильного провода – 1 раз,
при этом пляска аэродинамически стабильного провода в отличие от проводов,
оборудованных спойлерами, наблюдалась только с четырьмя полуволнами. При
Page 24

24
 одновременной пляске контрольных проводов и проводов, оборудованных
спойлерами, последние колебались с амплитудами в 1,17…1,40 раза меньше,
чем амплитуды колебаний кон-
трольных проводов. Высокая эф-
фективность
аэродинамически
стабильного провода обеспечива-
ется за счет взаимной компенса-
ции возникающих подъемных
сил по всей его длине, а не на от-
дельных участках провода в зоне
установки спойлеров.
Провод новой конструкции
внедрен на ВЛ 10 кВ Белебеевс-
 Рисунок 11 Формы гололедных
отложений на аэродинамически
стабильном проводе
 кого предприятия «Башкирэнер-
го» с экономическим эффектом
41,2 тыс. руб/км.
В диссертации показано, что значительная часть плавок с целью предот-
вращения пляски проводится при наличии на проводах малых эксцентричных
гололедных отложений. Ввиду отсутствия данных о фактической стенке про-
плавления, зависимости ее от геометрических размеров эксцентричных голо-
ледных отложений, в работе изучены формы таких отложений на проводе
АС-35/6,2 в 60 случаях пляски проводов. На основе предложенной системати-
зации эксцентричных гололедных отложений по форме и размерам получено
выражение для определения действительной стенки проплавления отложений,
наблюдающихся при пляске проводов, по их геометрическим размерам:
878
,0
063
,0
048
,0
 2




э
э
 b
b
b
,
(20)
где
2
d
c
a
b
 э



;
a
 – диаметр гололедного отложения, мм;
 c
 – толщина го-
лоледного отложения, мм.
Результаты пяти проведенных на комплексе экспериментальных линий
опытных плавок эксцентричных гололедных отложений на проводах АС-35/6,2
подтвердили правильность разработанной методики расчета продолжительно-
сти плавки гололеда как средства борьбы с пляской проводов. Отличие факти-
ческого времени плавки от расчетного составляет 6,7…12,5%.
Для получения достоверной информации о возникновении пляски и свое-
временного проведения плавки гололеда разработаны способ дистанционного
определения пляски проводов (патент РФ №2017297), датчики для ее обнару-
жения (а.с. №№1436166, 1479997), а также устройства для контроля гололедо-
образования (а.с. №№1476560, 1330687), которые могут быть использованы для
прогнозирования возможной пляски проводов на ВЛ 10 кВ. Разработана мето-
дика технико-экономического обоснования целесообразности использования
устройств для дистанционного обнаружения пляски проводов.
Page 25

25
 В пятой главе «Исследование перемещений проводов малых сечений
при опадении гололедных отложений» приведены результаты теоретических и
экспериментальных исследований закручивания проводов малых сечений по
длине пролета при образовании различных по форме, размерам, массе гололед-
ных и изморозевых отложений, разработана методика и представлены данные
проведенных в натурных условиях измерений перемещений провода при сбросе
гололедных отложений с учетом его предварительного закручивания.
Особенностью поведения проводов малых сечений является значительное
их закручивание под действием эксцентричной нагрузки односторонних голо-
ледных отложений. При их опадении возникающие упругие силы сопротивле-
ния крутящему моменту приводят к сложной форме перемещения провода. Го-
ризонтальные отклонения при таких перемещениях проводов увеличивают ве-
роятность их опасных сближений. В связи с этим возникла необходимость про-
ведения экспериментальных исследований перемещения проводов малых сече-
ний при опадении гололедных отложений.
Для приближения условий опытов к реальным, необходимо углы закру-
чивания провода устанавливать со-
ответствующими их действитель-
ным значениям при разных видах,
формах, размерах и массе гололед-
ных отложений.
Для изучения закручивания
провода, покрытого гололедом, со-
ставлена расчетная схема, где про-
вод с гололедом неподвижно закре-
плен на опорах в точках А и В (ри-
сунок 12). Длина провода l разбита
на n участков. Длина каждого уча-
стка выбирается таким образом, что
в его пределах изменением крутя-
щего момента можно пренебречь.
Моменты
 i
 M прикладываются в се-
редине каждого участка на рас-
стоянии l
 1
 , l
 2
 …
i
 l и т.д. от точки А.
 Рисунок 12 Расчетная схема для определения
угла закручивания провода с гололедом по
длине пролета
 Расстояние
i
 l
в общем виде
(i = 1,2,3 … n) определяется сле-
дующим образом:

n
l
i
l
 i
 2
1
2


.
В диссертации с учетом расчетной схемы получены выражения для оп-
ределения угла закручивания любого участка провода по длине пролета, кото-
рые, в общем случае могут быть представлены в следующем виде:
  














j
n
j
 M
j
n
I
G
n
l
 П
 1
2
1
 1
2
2
2
,
Page 26

26
  


















1
2
2
2
 3
2
1
2
2
3
2
M
n
M
j
n
I
G
n
l
 j
n
j
 П
,
---------------------------------------------------------------------
  

 


 
























j
i
j
j
n
i
j
i
 M
j
i
n
M
j
n
i
I
G
n
l
 П
 1
1
2
 1
2
1
2
2
1
2
2
1
2
2
, (21)
--------------------------------------------------------------------------------------
  













j
n
j
n
 M
j
I
G
n
l
 П
 1
2
 1
2
2
,
3
 10
cos






i
i
 Г
Г
 h
n
l
S
М

,
,
4
 П
Г
 S
ас
S



где
G
 – модуль сдвига на кручение, кгс/м
 2
 ;
П
 I – полярный момент инерции, м
 4
 ;
Г
 S – площадь сечения гололедного отложения на участке, мм
 2
 ;
Г
 h – эксцентри-
ситет, характеризующий положение центра тяжести сечения, м;
 П
 S – расчетная
площадь сечения провода, мм
 2
 .
Для подтверждения правильности уравнений (21) были выполнены чис-
ленные расчеты методом приближений и результаты сравнены с эксперимен-
тальными данными, полученными путем измерения углов поворота провода с
гололедом в семи точках по длине пролета. Показано, что угол закручивания
провода с гололедом имеет максимальное значение в середине пролета и
уменьшается по направлению к опорам: в зоне 1/4 длины пролета угол закручи-
вания меньше в 1,2…1,3 раза, в зоне 1/8 – в 1,7…2,0 раза, на расстоянии 1 м от
опоры – в 8,7…11,4 раза.
Для определения перемещений провода при сбросе гололеда в течение 10
лет в полевых условиях в пролете длиной 50 м были проведены эксперимен-
тальные исследования зависимости углов закручивания провода АС-35/6,2 в
середине пролета от погонной массы гололедных отложений, при этом осред-
нение углов закручивания для значений погонной массы отложений проводи-
лось по 15…20 измерениям. Путем обработки опытных данных получена зави-
симость угла закручивания провода
от погонной массы гололедных отложе-
ний
 Г
 m :















кг/м
28
,0
при
96
,2
86
,
11
97
,1
кг/м
28
,0
при
09
,0
50
,9
 2/
1
 Г
Г
Г
Г
 m
m
m
m
(22)
Измерения перемещений провода при опадении гололедно-изморозевых
отложений проводились в середине опытного пролете длиной 50 м с проводами
АС-35/6,2 путем сбрасывания грузов, имитирующих гололедную нагрузку. За-
кручивание провода на требуемый угол осуществлялось путем подбора веса
груза, подвешенного к шкиву, закрепленному на проводе в середине пролета.
Экспериментами установлено, что с учетом закручивания проводов ма-
лых сечений в процессе гололедообразования их подскок при опадении голо-
Page 27

27
 ледно-изморозевых отложений имеет сложную траекторию и характеризуется
вертикальными перемещениями (
 В
 H
 ) и горизонтальными отклонениями (
 Г
 H
 ),
для вычисления которых получены уравнения регрессии:
018
,0
1000
2
974
,0










 l
f
H
 В
 ,
(23)
025
,0
1000
2
211
,0










 l
f
H
 Г
 ,
(24)
где

f
 разность стрел провеса провода при нагрузке гололедом и
после его сброса, м.
Установлено, что горизонтальные отклонения провода увеличиваются с
ростом угла закручивания и при его величине 5,23 рад достигают 0,25 м.
В диссертации получено выражение для определения поправочного ко-
эффициента, учитывающего частичный сброс гололедно-изморозевых отложе-
ний с провода в пролете. Показано, что при наиболее вероятном случае опаде-
ния отложений с 30…50% длины провода в средней части пролета значения
поправочного коэффициента находятся в пределах 0,59…0,75.
В шестой главе «Совершенствование конструкции креплений проводов к
штыревым изоляторам на ВЛ 6-10 кВ» приведены результаты исследований ра-
ботоспособности существующих креплений проводов к штыревым изоляторам,
применяемых на ВЛ 10 (6) кВ, выполнен анализ опыта их эксплуатации на дей-
ствующих линиях, разработаны более совершенные и надежные конструкции
креплений для различных районов по ветру и гололеду, представлены результа-
ты их испытаний.
Как уже отмечалось, одной из причин опасных сближений проводов ВЛ
10 (6) кВ при ветре является разрегулировка их стрел провеса, часто возникаю-
щая из-за низкой прочности крепления провода к штыревому изолятору. Одна-
ко вопросам совершенствования этого элемента ВЛ не уделяется достаточного
внимания. В типовых проектах в течение многих лет применяются лишь два
вида крепления: проволочная вязка на шейке или головке штыревого изолятора
и антивибрационный зажим ЗАК-10-1.
На основе данных лабораторных испытаний на специально разработан-
ном стенде применяемых на ВЛ 10 (6) кВ способов крепления провода прово-
лочной вязкой установлены значительные смещения провода относительно уз-
ла крепления, получены зависимости перемещений провода от односторонних
продольных усилий, выявлены три стадии разрушения проволочной вязки.
Проведенные в диссертации исследования работоспособности применяе-
мых креплений провода к штыревому изолятору и анализ многолетнего опыта
эксплуатации на действующих ВЛ 10 (6) кВ выявили их существенные недос-
татки и возможность ограниченного использования в различных климатических
условиях: крепления провода вязальной проволокой на головке (или шейке)
штыревого изолятора – в I, II, III, антивибрационного зажима ЗАК-10-1 для
проводов сечением не более 35 мм
 2
 – в I, II районах по ветру и гололеду.
Крепление провода проволочной вязкой, ослабленное в процессе эксплуа-
Page 28

28
 тации, вызывает перетирание провода с
последующим его падением на землю,
что усложняет ремонтно-восстановите-
льные работы. Для повышения надеж-
ности работы ВЛ 10 (6) кВ и предохра-
нения провода от падения при его об-
рыве разработана новая конструкция
крепления провода на штыревом изоля-
торе (а.с. №725090). Новая конструкция
крепления (рисунок 13) содержит гиб-
кое звено 1 в виде отрезка провода, рас-
положенного в пазу головки штыревого
изолятора 2 и соединенное с проводом 3
линии электропередачи плашечными
зажимами 4. Крепление провода 3 на
шейке изолятора 2 осуществляется с
помощью вязальной проволоки 5. Уп-
ругий хомут 6 предо-
 Рисунок 13 Новая конструкция крепле-
ния провода на штыревом изоляторе
 храняет гибкое звено 1 от выпадения из
паза головки штыревого изолятора 2.
При обрыве провода в месте его крепления гибкое звено натягивается и
укладывается в паз головки штыревого изолятора. При этом линия не отключа-
ется, так как электрическое соединение оборванного провода осуществляется
гибким звеном.
Для повышения надежности ВЛ 10 (6) кВ в тяжелых климатических усло-
виях разработаны и испытаны в лабораторных и полевых условиях конструк-
ции крепления провода на штыревом изоляторе в виде устройств с ограничен-
ной прочностью заделки (авторские свидетельства №№737993, 796919) и жест-
кого зажима (авторское свидетельство №1007135).
Устройства для крепления провода на штыревом изоляторе внедрены в 7
энергосистемах, 5 нефтегазодобывающих управлениях, 3 заводах, 3 предпри-
ятиях, на 30 участках энергоснабжения железных дорог России и стран СНГ.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
1. Установлено, что более 50% всех аварийных отключений ВЛ 10 (6) кВ
связаны с динамическим поведением проводов в ветровом потоке и происходят
из-за опасных сближений и обрывов проводов. Опасные сближения и схлесты-
вания проводов происходят в пролетах с разрегулировкой их стрел провеса от
20 до 60%, основной причиной которой является неудовлетворительная конст-
рукция креплений провода к штыревому изолятору. Показано, что разрегули-
ровка стрел провеса фазных проводов вызывает существенные различия их
демпфирующих и частотных характеристик, что усиливает несинхронность
раскачиваний проводов при воздействии ветра.
2. Разработана и экспериментально подтверждена математическая модель
сближения фазных проводов сельских ВЛ 10 (6) кВ при их несинхронных маят-
Page 29

29
 никовых раскачиваниях под действием ветра. В модели использовано получен-
ное методом А.Н. Крылова решение нелинейного уравнения маятниковых ко-
лебаний провода в пролете и учитывалась возникающая при эксплуатации ВЛ
разрегулировка стрел провеса фазных проводов. Численные расчеты модели
показали, что при скоростях ветра 20 м/с и более опасные сближения проводов
имеют место в определенной зоне относительно середины пролета, которая
расширяется с увеличением степени разрегулировки и скорости ветра. Опреде-
лены допустимые горизонтальные расстояния между проводами, исключающие
их опасные сближения в ветровых режимах: 1,5 м для I и II районов по ветру;
1,6 м для III и IV; 1,7 м для V.
Теоретически установлено, что эксцентричные гололедные отложения на
проводе вызывают его крутильные колебания и уменьшают круговую частоту
маятниковых качаний провода за счет массы и момента инерции гололедного
отложения относительно его центра тяжести. Показано, что при погонной массе
гололеда 0,09…0,66 кг/м частота маятниковых колебаний провода снижается на
10,2…26,4%. Частота крутильных колебаний провода с гололедом превышает
частоту маятниковых качаний в 7,1…9,6 раза.
3. Разработана методика экспериментальных исследований низкочастот-
ных колебаний и сближений проводов, перемещения проводов при опадении
гололедно-изморозевых отложений, включающая строительство (при участии
автора) специального комплекса ВЛ 10 кВ в натуральную величину в полевых
условиях, использование новых технических устройств для дистанционного
измерения перемещений проводов (а.с. №834386, №843069) и способа опреде-
ления величины гололедных отложений (а.с. №1398010).
4. Установлено экспериментально, что расстояния между проводами при
их маятниковых раскачиваниях уменьшаются с увеличением скорости ветра и
коэффициента разрегулировки стрел провеса, уменьшением длины пролета.
Показано, что изменение направления ветра к оси пролета в пределах 40…90°
практически не влияет на величину взаимных сближений проводов, а при углах
менее 40° вызывает их существенное уменьшение. Гололедно-изморозевые от-
ложения увеличивают несинхронность раскачиваний проводов, при этом вели-
чина их сближений при скоростях ветра 12…16 м/с увеличивается до 25…32%.
5. Получены экспериментальные зависимости угла закручивания провода
от крутящего момента, которые показали, что крутильная жесткость не зависит
от стрелы провеса и может считаться постоянной в пределах до 90…100°. При
больших углах зависимости становятся нелинейными, при этом с уменьшением
стрелы провеса угол закручивания провода уменьшается. Выявлена тенденция
увеличения крутильной жесткости с увеличением погонной массы гололедных
отложений на проводе. Установлено, что в пролетах ВЛ 10 кВ на проводах с
разными стрелами провеса образуются отложения гололеда, неидентичные по
форме, размерам и массе.
6. Установлено, что закручивание проводов малых сечений в значитель-
ной степени влияет на величину и характер их перемещений при опадении го-
лоледных отложений. Получены данные о закручивании проводов малых сече-
ний при разных видах, параметрах и массе отложений, экспериментальные за-
Page 30

30
 висимости, позволяющие определять величину вертикальных перемещений и
горизонтальных отклонений предварительно закрученного провода при сбросе
грузов, имитирующих гололедную нагрузку. Установлено, что с ростом угла
закручивания горизонтальные отклонения провода увеличиваются.
Показано, что для учета частичного сброса гололедных отложений необ-
ходимо вводить поправочный коэффициент, снижающий величины вертикаль-
ных перемещений и горизонтальных отклонений провода при одновременном
сбросе гололедной нагрузки со всего провода в пролете. При наиболее вероят-
ном случае опадения отложений с 30…50% длины провода в средней части
пролета значения этого коэффициента находятся в пределах 0,59…0,75.
7. Установлено, что на ВЛ 10 (6) кВ пляска проводов более часто повто-
ряется и более широко распространена, чем на ВЛ 35–500 кВ, при этом имеют
место наиболее опасные виды пляски в вертикальной плоскости с меньшим
числом полуволн в пролете и двойной амплитудой колебаний, достигающей
0,67 стрелы провеса провода. Двойная амплитуда колебаний в соотношении к
стреле провеса проводов распределена по нормальному закону.
Показано, что методика расчета времени плавки гололедных отложений,
проводимой в целях борьбы с пляской проводов ВЛ 10 (6) кВ, не учитывает
особенностей гололедообразования на проводах малых сечений. Установлена
зависимость между действительной стенкой проплавления эксцентричных го-
лоледных отложений и их внешними геометрическими размерами. Проведен-
ные опытные плавки гололедных отложений, наблюдающихся при пляске про-
водов, подтвердили правильность разработанной методики расчета их продол-
жительности по действительной стенке проплавления.
Для получения достоверной информации о возникновении пляски и свое-
временного проведения плавки гололеда разработаны способ дистанционного
определения пляски проводов (патент РФ №2017297), датчики для ее обнару-
жения (а.с. №1436166, №1479997), а также устройства для контроля гололедо-
образования (а.с. №1330687, №1476560), которые могут быть использованы для
прогнозирования возможной пляски проводов ВЛ 10 (6) кВ.
8. Выявлено на основе опыта эксплуатации и лабораторных испытаний
ограниченное использование применяемых на ВЛ 10 (6) кВ способов крепления
провода: вязальной проволокой на головке (или шейке) штыревого изолятора –
в I, II, III, зажимом ЗАК-10-1 – в I, II районах по ветру и гололеду.
Для повышения надежности ВЛ 10 (6) кВ в различных климатических ус-
ловиях разработан ряд более совершенных конструкций креплений провода к
штыревому изолятору. Крепление провода повышенной надежности
(а.с. №725090), устройства с ограниченной прочностью заделки (а.с. №737993,
№796919) и жесткий зажим (а.с. №1007135) внедрены более чем в 40 энерго-
системах, нефтегазодобывающих управлениях, промышленных предприятиях,
участках энергоснабжения железных дорог России и стран СНГ.
9. На основе теоретических и экспериментальных исследований динами-
ческого поведения проводов малых сечений в режиме ветровых и гололедно-
ветровых нагрузок разработан ряд устройств по ограничению сближений про-
водов при различных видах их колебаний. Наибольший практический интерес
Page 31

31
 из них представляют: провод электропередачи новой конструкции
(а.с. №714509), гаситель маятниковых колебаний проводов (а.с. №712884), ме-
ждуфазовая изолирующая распорка (а.с. №687515, №982127), устройство для
предотвращения колебаний проводов (а.с. №936148), устройство для гашения
пляски проводов (а.с. №1243059).
Разработанные устройства внедрены в электросетевых предприятиях
энергосистем «Башкирэнерго», «Алма-Атаэнерго», «Запказэнерго», «Караган-
даэнерго», на Калушском ПО «Хлорвинил», предприятии г. Степногорска
Целиноградской области, в Тургайском бокситовом рудоуправлении. Экономи-
ческий эффект от использования междуфазовых распорок и устройства для га-
шения пляски проводов составил 636 тыс. рублей в год (в ценах 2007 г.), прово-
да электропередачи новой конструкции – 41,2 тыс. руб/км, устройства для
предотвращения колебаний проводов – 1566 руб/км.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
Монографии
1. Кабашов, В. Ю. Повышение надежности сельских воздушных линий 6–10 кВ в ус-
ловиях воздействия ветровых нагрузок : монография / В. Ю. Кабашов. – Уфа :
Изд-во«ЗдравоохранениеБашкортостана»,2009.–140с.
2. Кабашов, В. Ю. Защита сельских воздушных линий электропередачи 6–10 кВ от
низкочастотных колебаний проводов при гололедно-ветровых нагрузках: моногра-
фия / В. Ю. Кабашов. – Уфа : Изд-во «Здравоохранение Башкортостана», 2010. –
168с.
Статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК
3. Пластинчатые гасители пляски проводов ВЛ / Р. М. Бекметьев, Ф. Х. Усманов,
А. Ш. Жакаев, Ю. Ж. Байрамгулов, В. Ю. Кабашов // Электрические станции. –
1979.–№10.–С.64–66.
4. Усманов, Ф. Х. Анализ отключений сельских ВЛ 6–10 кВ / Ф. Х. Усманов,
В.Ю.Кабашов,В.А.Максимов//Электрическиестанции.–1980.–№8.–С.56–58.
5. Усманов, Ф. Х. О схлестывании проводовсельских линий 6–10 кВ / Ф. Х. Усманов,
В. Ю. Кабашов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 1981. –
№6.–С.31–32.
6. Кабашов, В. Ю. К вопросу сближения и схлестывания проводов сельских ВЛ
6–10кВ/В.Ю.Кабашов//Известиявузов.Энергетика.–1981.–№7.–С.33–36.
7. Усманов, Ф. Х. Испытание гасителей пляски проводов на ВЛ 6–10 кВ
/ Ф. Х. Усманов, Ю. Ж. Байрамгулов, В. Ю. Кабашов // Электрические станции. –
1981.–№7.–С.51–56.
8. Усманов,Ф.Х.Определениекоординатизонывозможногосхлестыванияпроводов
ВЛ 6–10 кВ / Ф. Х. Усманов, В. Ю. Кабашов, Э. А. Ахметшин // Известия вузов.
Энергетика.–1982.–№4.–С.95–98.
9. Кабашов, В. Ю. Ограничение сближений проводов ВЛ 10 кВ при ветровых нагруз-
ках / В. Ю. Кабашов, М. З. Нафиков ; Ред. ж. Изв. вузов СССР – Энергетика. –
Минск,1988. –Деп.вВИНИТИ05.08.88,№6279-В88.
Page 32

32
 10. Усманов, Ф. Х. Повышение надежности элементов пролета сельских ВЛ
10 кВ при ветре и гололеде / Ф. Х. Усманов, В. Ю. Кабашов // Энергетик. – 1988. –
№9.–С.23–24.
11. Кабашов, В. Ю. Предотвращение опасных сближений проводов сельских ВЛ
6–10кВ/В.Ю.Кабашов,М.З.Нафиков//Механизацияиэлектрификациясельско-
гохозяйства.–1989.–№1.–С.41–42.
12. Усманов, Ф. Х. О расстоянии между фазными проводами сельских ВЛ 10 кВ
/ Ф. Х. Усманов, М. Т. Сулейманов, В. Ю. Кабашов // Энергетик. – 1989. – № 6. –
С.22–23.
13. Усманов, Ф. Х. Определение продолжительности плавки односторонних гололед-
ных отложений на проводах ВЛ 10 кВ / Ф. Х. Усманов, В. Ю. Кабашов,
М.С.Шаяхметов//Известиявузов.Энергетика.–1989.–№7.–С.50–52.
14. Кабашов, В. Ю. Испытание средств защиты от пляски проводов ВЛ 6–10 кВ
/В.Ю.Кабашов,Ф.Х.Усманов//Электрическиестанции.–2005.–№9.–С.33–36.
15. Кабашов, В. Ю. Защита сельских ВЛ 6–10 кВ от низкочастотных колебаний прово-
дов / В. Ю. Кабашов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. –
2005.–№11.–С.16–18.
16. Кабашов,В.Ю.Совершенствованиеконструкциикрепленияпроводовкштыревым
изоляторамнасельскихВЛ6–10кВ/В.Ю.Кабашов,Ф.Х.Усманов//Энергетик.–
2006.–№3.–С.25–26.
17. Кабашов, В. Ю. Испытание провода новой конструкции для сельских ВЛ
10 кВ при гололедно-ветровых нагрузках / В. Ю. Кабашов // Механизация и
электрификациясельскогохозяйства.–2009.–№7.–С.11–13.
18. Кабашов, В. Ю. Защита сельских ВЛ 6–10 кВ от схлестывания проводов при
воздействии ветра и гололеда / В. Ю. Кабашов, Ю. Ж. Байрамгулов // Механизация
иэлектрификациясельскогохозяйства.–2009.–№8.–С.16–17.
19. Кабашов, В. Ю. Влияние гололеда на отклонение проводов сельских ВЛ
6–10 кВ / В. Ю. Кабашов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. –
2010.–№3.–С.29–30.
Статьи, опубликованные в других изданиях
20. Кабашов, В. Ю. Повышение эксплуатационной надежности сельских воздушных
линий напряжением 6–10 кВ / В. Ю. Кабашов, Ю. Ж. Байрамгулов // Совершенст-
вование конструкции, эксплуатации и ремонта сельскохозяйственной техники. –
Ульяновск,1979.–С.126–128.
21. Кабашов, В. Ю. Результаты исследования креплений проводов наштыревых изоля-
торахпромежуточныхопорсельскихВЛ10кВ/В.Ю.Кабашов//Совершенствова-
ние конструкций и методов повышения работоспособности сельскохозяйственной
техники.–Уфа,1989.–С.79–80.
22. Кабашов, В. Ю. К вопросу плавки эксцентричных гололедных отложений при экс-
плуатации сельских ВЛ 10 кВ / В. Ю. Кабашов // Совершенствование конструкций,
методов эксплуатации и ремонта сельскохозяйственной техники. – Уфа, 1995. –
С.88–90.
23. Кабашов, В. Ю. Повышение эффективности плавки гололеда для предотвращения
пляски проводов ВЛ 10 кВ / В. Ю. Кабашов // Энергоресурсосбережение в Респуб-
Page 33

33
 лике Башкортостан : материалы второй науч.-практ. респ. конф. : в 2-х ч. – Уфа :
УГАТУ,1999.–Ч.1.–С.256–259.
24. Кабашов, В. Ю. Влияние стрелы провеса проводов малых сечений наих закручива-
ние при гололеде / В. Ю. Кабашов // Сборник тр. факультета механизации сел.
хоз-ва.–Уфа:БашГАУ,2001.–С.178–181.
25. Кабашов, В. Ю. Экспериментальная оценка сближений проводов ВЛ 6–10 кВ при
воздействии ветра / В. Ю. Кабашов // Повышение эффективности и устойчивости
развития агропромышленного комплекса
 :
 материалы Всерос. науч.-практ. конф. : в
4-хч.–Уфа:БашГАУ,2005.–Ч.2.–С.94–96.
26. Кабашов,В.Ю.Результатыэкспериментальныхисследованийперемещенийпрово-
дов ВЛ 10 кВ при опадании гололедных отложений / В. Ю. Кабашов // Материалы
XLIV научно-технической конференции «Достижения науки – агропромышленно-
мупроизводству»:в4-хч.–Челябинск:ЧГАУ,2005.–Ч.4.–С.47–51.
27. Кабашов, В. Ю. Закручивание проводов сельских ВЛ 6–10 кВ при гололеде
/ В. Ю. Кабашов // Электрификация сельского хозяйства : межвуз. науч. сб. – Уфа :
БашГАУ,2005.–Вып.4.–С.18–22.
28. Кабашов,В.Ю.Влияниеразрегулировкистрелпровесапроводовмалыхсеченийна
их повреждаемость / В. Ю. Кабашов // Электрификация сельского хозяйства : меж-
вуз.науч.сб.–Уфа: БашГАУ,2005.–Вып.4.–С.22–25.
29. Кабашов, В. Ю. Влияние массы гололедных отложений на закручивание проводов
малых сечений / В. Ю. Кабашов // Перспективы агропромышленного производства
регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта
«Развитие АПК» : материалы Всерос. науч.-практ. конф. – Уфа : БашГАУ, 2006. –
Ч.3.–С.257–260.
30. Кабашов,В.Ю.ПрименениеплавкигололеданасельскихВЛ6–10кВдляборьбыс
пляской проводов/ В.Ю.Кабашов// Электротехнологии,электропривод и электро-
оборудование предприятий : сб. науч. тр. Всерос. науч.-техн. конф. : в 2-х т. – Уфа :
Изд-воУГНТУ,2007.–Т.1.–С.21–28.
31. Кабашов, В. Ю. Повышение надежности сельских ВЛ 10 кВ при гололедно-
ветровых нагрузках / В. Ю. Кабашов // Сборник докладов II ежегодной Междуна-
родной научно-технической конференции «Энергетика и энергоэффективные тех-
нологии».–Липецк:ЛГТУ,2007.–С.17–21.
32. Кабашов, В. Ю. Анализ повреждаемости сельских ВЛ 6–10 кВ / В. Ю. Кабашов
// Электрификация сельского хозяйства : межвуз. науч. сб. – Уфа : БашГАУ, 2008. –
Вып.5.–С.25–28.
33. Кабашов, В. Ю. Повышение надежности крепления провода к штыревому изолято-
рунаВЛ6–10кВ/В.Ю.Кабашов//Электрификациясельскогохозяйства:межвуз.
науч.сб.–Уфа:БашГАУ,2008.–Вып.5.–С.29–32.
34. Кабашов, В. Ю. Результаты исследования затухания маятниковых колебаний про-
водовсельских ВЛ6–10 кВ/ В.Ю.Кабашов// Интеграция аграрной науки и произ-
водства : состояние, проблемы и пути решения : материалы Всерос. науч.-практ.
конф.–Уфа:БашГАУ,2008.–Ч.4.–С.278–280.
35. Кабашов, В. Ю. Применение гасителей маятниковых колебаний проводов на сель-
ских ВЛ6–10 кВ/ В.Ю. Кабашов // Научное обеспечение устойчивого функциони-
Page 34

34
 рования и развития АПК : материалы Всерос. науч.-практ. конф. – Уфа : БашГАУ,
2009.–Ч.1.–С.262–264.
Авторские свидетельства и патенты
36. А. с. 687515 СССР, МКИ
 2
 H02G7/12. Распорка для проводов воздушных линий
электропередачи / В. Ю. Кабашов, Ю. Ж. Байрамгулов, В. А. Максимов (СССР). –
№2495157/24-07;заявл.08.06.77;опубл.25.09.79,Бюл.№35.
37. А. с. 712884 СССР, МКИ
 2
 H02G7/14. Гаситель колебаний проводов / В. Ю. Каба-
шов, Ю. Ж. Байрамгулов (СССР). – № 2639599/24-07 ; заявл. 03.07.78 ; опубл.
30.01.80,Бюл.№4.
38. А.с.714509СССР,МКИ
 2
 H01B5/08.Проводэлектропередачи/Ю.Ж.Байрамгулов,
В. Ю. Кабашов (СССР). – № 2421332/24-07 ; заявл. 19.11.76 ; опубл. 05.02.80,
Бюл.№5.
39. А. с. 725090 СССР, МКИ
 2
 H01B17/22. Устройство для предохранения провода ли-
нии электропередачи от падения при обрыве провода в месте крепления к штыре-
вому изолятору / В. Ю. Кабашов, Ю. Ж. Байрамгулов (СССР). – № 2665580/24-07 ;
заявл.20.09.78;опубл.30.03.80,Бюл.№12.
40. А. с. 737993 СССР, МКИ
 2
 H01B17/22. Устройство для закрепления провода линии
электропередачи на головке штыревого изолятора / Ю. Ж. Байрамгулов, В. Ю. Ка-
башов, В. А. Максимов (СССР). – № 2496581/24-07 ; заявл. 15.06.77 ; опубл.
30.05.80,Бюл.№20.
41. А. с. 796919 СССР, МКИ
 3
 H01B17/22. Устройство для крепления провода на шты-
ревом изоляторе / Р. З. Шайхитдинов, Ю. Ж. Байрамгулов, В. Ю. Кабашов (СССР).
–№2742893/24-07;заявл.28.03.79;опубл.15.01.81,Бюл.№2.
42. А. с. 834386 СССР, МКИ
 3
 G01B5/10. Устройство для измерения сближения прово-
дов при ветре / В. Ю. Кабашов, Р. З. Шайхитдинов (СССР). – № 2815621/25-28 ;
заявл.07.09.79;опубл.30.05.81,Бюл.№20.
43. А. с. 843069 СССР, МКИ
 3
 H02G7/00. Устройство для определения сближения про-
водов электропередачи при ветре / Ю. Ж. Байрамгулов, В. Ю. Кабашов (СССР). –
№2782732/24-07;заявл.14.06.79;опубл.30.06.81,Бюл.№24.
44. А. с. 936148 СССР, МКИ
 3
 H02G7/14. Устройство для предотвращения колебаний
проводов / Ф. Х. Усманов, В. Ю. Кабашов, Ю. Ж. Байрамгулов, В. А. Максимов
(СССР).–№2809431/24-07;заявл.08.08.79;опубл.15.06.82,Бюл.№22.
45. А. с. 982127 СССР, МКИ
 3
 H02G7/12. Распорка для проводов воздушных линий
электропередачи / В. Ю. Кабашов (СССР). – № 3247699/24-07 ; заявл. 16.02.81 ;
опубл.15.12.82,Бюл.№46.
46. А.с. 1007135 СССР, МКИ
 3
 H01B17/22.Устройство для крепления проводанашты-
ревом изоляторе / Ф. Х. Усманов, Р. З. Шайхитдинов, В. Ю. Кабашов, Ю. Ж. Бай-
рамгулов(СССР).–№3297585/24-07;заявл.05.06.81;опубл.23.03.83,Бюл.№11.
47. А. с. 1169028 СССР, МКИ
 4
 H01B17/22. Устройство для крепления провода к шты-
ревому изолятору / Ф. Х. Усманов, Р. З. Шайхитдинов, В. Ю. Кабашов (СССР). –
№3649161/24-07;заявл.03.10.83;опубл.23.07.85,Бюл.№27.
48. А. с. 1171858 СССР,МКИ
 4
 H01B17/22. Устройство для крепления провода к шейке
изолятора / Ф. Х. Усманов, В. Ю. Кабашов, Р. З. Шайхитдинов (СССР). –
№3650055/24-07;заявл.12.10.83;опубл.07.08.85,Бюл.№29.
Page 35

35
 49. А. с. 1243059 СССР, МКИ
 4
 H02G7/14. Устройство для гашения пляски проводов
/ В. Ю. Кабашов, Р. З. Шайхитдинов (СССР). – № 3595235/24-07 ; заявл. 23.05.83 ;
опубл.07.07.86,Бюл.№25.
50. А.с.1330687 СССР,МКИ
 4
 H02G7/16.Устройство для контроля уровня гололедной
нагрузки на проводе / В. Ю. Кабашов (СССР). – № 3979189/24-07 ; заявл. 25.11.85 ;
опубл.15.08.87,Бюл.№30.
51. А. с. 1398010 СССР, МКИ
 4
 H02G7/16. Способ определения величины гололедных
отложений / Ф. Х. Усманов, В. Ю. Кабашов (СССР). – № 4108626/24-07 ; заявл.
23.06.86;опубл.23.05.88,Бюл.№19.
52. А. с. 1436166 СССР, МКИ
 4
 H02G7/14, 7/16. Датчик обнаружения пляски проводов
/ В. Ю. Кабашов (СССР). – №4204419/24-07 ; заявл. 28.01.87 ; опубл. 07.11.88,
Бюл.№41.
53. А. с. 1476560 СССР, МКИ
 4
 H02G7/16. Устройство для контроля гололедообразова-
ния / Ф. Х. Усманов, В. Ю. Кабашов (СССР). – № 4191790/24-07 ; заявл. 09.02.87 ;
опубл.30.04.89,Бюл.№16.
54. А. с. 1479997 СССР, МКИ
 4
 H02G7/14. Датчик обнаружения пляски проводов
/ В. Ю. Кабашов (СССР). – № 4238251/24-07 ; заявл. 01.04.87 ; опубл. 15.05.89,
Бюл.№18.
55. Пат. 2017297 Российская Федерация, МКИ
 5
 H02G7/14. Способ определения пляски
проводов / Кабашов В. Ю. ; заявитель и патентообладатель Кабашов В. Ю. –
№5018260;заявл.20.12.91;опубл.30.07.94,Бюл.№14.
Page 36

36

Информация о работе Повышение надежности сельских воздушных линий электропередачи 10 (6) кв в условиях воздействия ветровых и гололедных нагрузок