CC BY
178
Кабашов В.Ю.
Kabashov V.Yu.
доктор технических наук, доцент Башкирского государственного аграрного университета,
Россия, г. Уфа
УДК 621.315.1
исследование условии возможного схлестывания проводов сельских вл 6-10 кв
На основе проведенных исследований получены формулы для определения координат и зоны возможного схлестывания проводов по длине пролета сельских ВЛ 6-10 кВ под действием ветра при разных стрелах провеса. Результаты могут быть использованы при выборе расстояний между проводами и определении мест установки в пролете изолирующих междуфазовых распорок.
Ключевые слова: воздушная линия электропередачи, пролет, стрела провеса провода, ветер, схлестывание проводов.
RESEARCH oF CoNDITIoNS of poSSIBLE ELECTRIC cross wires of village AIR-LINES 6-10 kv
On the basis of the conducted research the formulas for determination of the coordinates and zone of possible electric cross wires in length span of village air-lines 6-10 kV under the action of the wind at different arrows slack. The results can be used when you select the distance the wires and the determination of the place of installation in the span isolating phase-to-phase spacers.
Key words: air-line of an electricity transmission, span, arrows slack wire, wind, electric cross wires.
В процессе эксплуатации сельских ВЛ 6-10 кВ раскачивания проводов под действием порывистого ветра вызывают при определенных условиях их взаимные сближения на опасные в изоляционном отношении расстояния и схлестывания. При этом токи короткого замыкания ведут к пережогу и обрыву проводов в пролетах воздушных линий электропередачи, что приводит к аварийным отключениям и нарушению электроснабжения сельских потребителей. В Башкирской энергосистеме аварийные отключения ВЛ 6-10 кВ из-за обрывов и схлестываний проводов составляют более 40% [1].
Многочисленные наблюдения на действующих ВЛ 6-10 кВ показали, что несинхронные колебания проводов, вызывающие их опасные сближения и схлестывания, часто наблюдаются в пролетах с разными стрелами провеса. Для линий этого класса напряжений, имеющих в отличие от ВЛ 35 кВ и выше короткие пролеты и малые стрелы провеса проводов, даже небольшая разница в длинах фазных проводов, возникающая из-за ослабле-
ния или разрушения проволочной вязки, ведет к значительной относительной разрегулировке их стрел провеса [2].
Проведенные исследования [3] показали, что возникающая при эксплуатации ВЛ 6-10 кВ относительная разрегулировка стрел провеса фазных проводов (коэффициент разрегулировки) от 0,2 до
0,6 вызывает изменение частоты маятниковых колебаний на 9...21% и логарифмического декремента внутреннего трения - на 7,8.23,4%, что существенно усиливает несинхронность раскачиваний проводов при ветре и способствует их схлестыванию.
Задача снижения аварийных отключений ВЛ 10 кВ от схлестываний проводов при их несинхронных перемещениях под действием ветра требует проведения исследований по определению условий (координат и зоны) возможного схлестывания проводов по длине пролета с учетом возникающей на практике разрегулировки стрел провеса фазных проводов. Решение этой задачи позво-
лит выявить опасные по длине пролета участки проводов, требующие защиты от возможных схлестываний.
Рассмотрим несинхронные маятниковые раскачивания двух горизонтально расположенных проводов относительно осей, соединяющих точки их подвеса в системе координат xOyz (рис. 1). Выберем направление оси х вдоль прямой, соединяющей точки подвеса провода, оси у - вертикально
вниз, оси г - перпендикулярно плоскости провисания провода при отсутствии ветрового потока. Допустим, что каждый колеблющийся провод является плоской кривой (параболой), расположенной во вращающейся вместе с проводом плоскости, проходящей через точки подвеса. Пусть провода электропередачи расположены друг от друга на расстоянии и имеют, в общем случае, разные стрелы провеса/ и/
Рис. 1. Схема расположения проводов в пролете ВЛ при их схлестывании
Каждый участок провода электропередачи по длине пролета будет совершать колебания по дуге окружности радиуса у 1 [4]:
А-/-х{
Уі
I
1-jl.
(1)
где I - длина пролета; х - текущая координата вдоль пролета.
При схлестывании (касании) проводов, согласно
рис. 1,
4-/г*с
/
і хЛ 4 -f2-xc
1—j- l-cos^ = —^—-
1—у |-cos^,
откуда получим следующее соотношение: cos <р _f2
/,■
(2)
соъу/
Будем считать угол отклонения провода электропередачи от положения равновесия против часовой стрелки положительным, по часовой стрелке - отрицательным. Выразив угол у через угол ф, получим уравнение
4-/г*е
/
•sin^ -
4 -f2-Xc
I
]_Xc_
I
sin
- arccos
A
v/2
•cos^
= a.
(3)
После соответствующих преобразований уравнение (3) принимает следующий вид:
2 7 , й'12 п
Хс 777 : lf2 /-2 f2 • 2 ^ (4)
4• (/гsm(p+4fi~К + fi 'sm <PJ
Решением уравнения (4) являются координаты xcl и хс2 точек касания проводов:
с1,2 '
1±
fx ■ sin (р + д//22 - /і2 + /j2 • sin2 (р
(5)
Зону возможного схлестывания проводов по длине пролета определим как разность координат
x ,и x ,, т. е. l = x - x ..
c1 c2 c cl c2
Из выражения (5) следует, что схлестывание проводов возможно при условии:
а</х-$т(р+^/1~У[2 + /у • яп2 <р,
которое после соответствующих преобразований представим в следующем виде:
l>sin^>— J2 J1 .
2 * ci *f j
(6)
В качестве примера были рассчитаны координаты х 1 при различных значениях угла ф для сле-
Из выражения (6) определяется минимальное дующих параметров пролета:
значение угла при кот°р°м возможно схле- a = 1,2 м, l = 50 м,f = 0,7 м (рис. 2). стывание проводов. 1
Рис. 2. Зависимость координат х 2 и зоны схлестывания проводов от углов отклонения ф при разных величинах относительной разрегулировки их стрел провеса
Семейство кривых, изображенное на рис. 2, построено при различных коэффициентах разре-
§ - Л /і
7 А
вместного решения системы уравнений:
гулировки стрел провеса проводов
[2]. Из рисунка 2 видно, что при минимальном угле отклонения фтЫ касание проводов происходит в середине пролета, а при больших углах - в двух точках провода, симметрично расположенных относительно его середины. С увеличением угла отклонения ф координаты схлестывания проводов хс1 перемещаются вдоль пролета от середины к местам крепления проводов. При одном и том же значении угла ф координаты хс1 располагаются тем ближе к местам крепления проводов, чем больше коэффициент разрегулировки их стрел провеса д . Так, к примеру, при д/ = 0,1 хс1 = 35,7 м, хс2 = 14,3 м, а при д/ = 0,6 хс1 = 39,6 м, хс1 = 10,4 м. Следует также отметить, что с увеличением коэффициента разрегулировки уменьшается угол ф а следовательно, возрастает вероятность схлестывания проводов, что совпадает с выводами, сделанными в работе [5].
Координаты ус и г точек касания проводов при их маятниковых раскачиваниях определятся из со-
=
'4’/, ’хс
(z-af +у2 =
A-f2'xc
I
ґ X Л 1-^
v I j
ґ X Л 1-^
V /.
(7)
(8)
Вычитая уравнение (8) из уравнения (7), получим значение координаты точек касания проводов как функции х
Fx (*с)=
2-а
А-хп
I
(9)
Подставляя выражение (9) в уравнение (7) и решая полученное уравнение относительно у, получим
Р2{Хс) = Ус =
4-х„
,, , Ц+Ц .2 а2
4-а2
■п*+'1 2'* (10)
где Т]--
I
1 — с
I
Проведенные исследования позволяют по полученным формулам определить координаты то-
чек касания проводов по длине пролета с учетом возникающей при эксплуатации разрегулировки их стрел провеса, зону возможного схлестывания и исключить аварийные отключения ВЛ 6-10 кВ при воздействии ветра путем установки в этих зонах разработанных междуфазовых демпфирующих распорок [6].
Список литературы
1. Кабашов В.Ю. Повреждаемость проводов сельских ВЛ 6-10 кВ [Текст] / В.Ю. Кабашов // Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути решения: материалы Всероссийской научно-практической конференции, 4-6 марта 2008 г. / Башкирский ГАУ - Уфа, 2008.
- Ч. 4. - С. 276-278.
2. Кабашов В.Ю. Влияние разрегулировки стрел провеса проводов малых сечений на их повреждаемость [Текст] / В.Ю. Кабашов // Электрификация сельского хозяйства: межвуз. науч. сб. -Уфа: БашГАУ, 2005. - Вып. 4. - С. 22-25.
3. Кабашов В.Ю. Экспериментальная оценка сближений проводов ВЛ 6-10 кВ при воздействии ветра [Текст] / В.Ю. Кабашов // Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса: материалы Всерос. науч.-практ. конф.: в 4-х ч. - Уфа: БашГАУ, 2005. - Ч. 2.
- С. 94-96.
4. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. [Текст] - М.: ВГПИ и НИИ «Сельэнергопроект», 1977. - Июнь-июль. - 200 с.
5. Усманов Ф.Х. О схлестывании проводов сельских линий 6-10 кВ [Текст] / Ф.Х. Усманов, В.Ю. Кабашов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1981. - № 6. - С. 31-32.
6. Кабашов В.Ю. Защита сельских ВЛ 6-10 кВ от схлестывания проводов при воздействии ветра и гололеда [Текст] / В.Ю. Кабашов, Ю.Ж. Байрам-гулов // Механизация и электрификация сельского хозяйства [Текст]. - 2009. - № 8. - С. 16-17.
Рогинская Л.Э. Roginskaya L.E.
доктор технических наук, профессор кафедры «Электромеханика» Уфимского государственного авиационного технического университета, Россия, г. Уфа
Исмагилов Р.Р. Ismagilov R.R.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Электромеханика» Уфимского государственного авиационного технического университета, Россия, г. Уфа
Рахманова Ю.В. Rakhmanova Yu.V.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Электромеханика» Уфимского государственного авиационного технического университета, Россия, г. Уфа
УДК 621.365.5
согласование выходных параметров инвертора для индукционного нагрева с параметрами нагрузки с помощью ферромагнитного умножителя частоты
Рассмотрен электротехнологический комплекс для индукционного нагрева металлов. Предлагается для расширения частотного диапазона электротехнического комплекса к выходным клеммам преобразователя частоты подключить ферромагнитный умножитель частоты. Приводятся имитационные модели: ферромагнитный удвоитель частоты и модель мостового симметричного резонансного инвертора совместно с моделью ферромагнитного удвоителя частоты, выполненные в математическом пакете МаАаЬ
12
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 9, 2013
