При разработке конструкций ОРУ с жесткой ошиновкой стремятся достигнуть максимального эффекта, используя все достоинства жесткой ошиновки. Так жесткая ошиновка высокой заводской готовности позволяет снизить металлоемкость ОРУ на
Вместе с тем ошиновка ОРУ имеет ряд особенностей. Она выполняется из достаточно прочных алюминиевых сплавов марок 1915, 1915Т, АВТ1 и др., обладающих, однако, относительно большим удельным электрическим сопротивлением. Длина пролета шин 110 кВ и выше обычно составляет 9 м и более. Ошиновка ОРУ подвержена воздействию солнечной радиации, ветра и гололеда.
Как показывают исследования и опыт эксплуатации, резонансная скорость ветра невелика и составляет не более 2 —3 м/с. Напряжения в материале шины и нагрузки на изоляторы в этом режиме обычно существенно меньше допустимых значений. Однако продолжительность ветровых резонансных колебаний может быть длительной (несколько часов), что оказывает отрицательное психологическое воздействие на персонал ОРУ, а также приводить к ослаблению болтовых соединений, усталостным повреждениям элементов конструкций.
Для борьбы с ветровым возбуждением применяются различные методы. Например, в строительных конструкциях эффективным оказалось использование интерцепторов (невысоких плоских ребер), препятствующих синхронному срыву вихрей. Однако установка на шины ребер нежелательна по условиям короны. Кроме того, этот способ оказывается более дорогостоящим и менее технологическим, чем другие решения.
В ОРУ широко используют шинодержатели специальной конструкции и демпферы, обеспечивающие рост диссипативных сил (рассеяния энергии при колебаниях), иногда грузы для увеличения массы шины. В качестве демпфирующих устройств наибольшее распространение получили отрезки проводов (закрепленные у оси одной из опор пролета) и металлические стержни, проложенные внутри трубчатых шин.
Если декремент затухания шины достаточно велик, то амплитуда колебаний при вихревых возбуждениях не достигает значения удоп и устойчивых резонансных колебаний не возникает.
Рис. 1 График зависимости амплитуды колебания шин ОРУ 220 кВ при ветровых резонансах от декремента затухания
В качестве примера на рис. 1 приводится расчетная кривая зависимости амплитуды резонансных колебаний шины типового ОРУ-220 от декремента затухания. Диаметр шины D = 100 мм; толщина стенки b= 4,5; длина горизонтальной части пролета шины l = 12,5 м; масса mш = 3,74 кг/м; частота собственных колебаний f1 = 1,71 Гц; струхалевская скорость ветра Vs1 = 0,85 м/с.
Исследования декрементов затухания этих конструкций показали, что при установке демпфирующего прутка и креплении шины к опоре с помощью одной скобы из круглой проволоки декремент затухания равен 0,015- 0,04. При этом относительная амплитуда резонансных колебаний (рис. 1) достигает
При снижении температуры плотность воздуха увеличивается и, следовательно, возрастает амплитуда резонансных колебаний. Например, при температуре −30 оС наибольший прогиб при вихревых возбуждениях почти на 30% больше амплитуды при температуре +40 °С, поэтому в инженерных расчетах плотность воздуха оправдано определять при средней температуре наиболее холодного месяца года.
В зимний период на шине возможны гололедные отложения. При этом увеличивается диаметр шины, вместе с тем возрастает ее масса при сохранении практически неизменной жесткости EJ. Так как толщина гололедных отложений не превышает 
, в которой диаметр принимается равным сумме D+2bг (bг — толщина стенки гололеда), а масса тш+тг; ρв — плотность воздуха, кг/м3, δ — приведенный декремент затухания.
Рис. 2 График зависимости отношений амплитуды ветровых резонансных колебаний ошиновки при гололеде у0г к амплитуде колебаний без учета гололеда у0 от толщины гололедных отложений для шин с наружным диаметром 75 мм (а), 100 мм (б) и 250 мм (в)
Расчеты показывают, что амплитуда колебаний шин при гололеде у0г, как правило, ниже, чем без гололеда у0 (рис. 2). Исключение составляют шины с большой толщиной стенки (более
Таким образом, относительная амплитуда не зависит от длины пролета шины, прямо пропорциональна диаметру шины и обратно пропорциональна декременту затухания, а также погонной массе (плотности материала и толщине стенки). Кроме того, амплитуда пропорциональна плотности воздуха и, следовательно, зависит от окружающей температуры.
Наибольшие напряжения в материале шины и нагрузки на изоляторы при ветровых резонансах приближенно определяются по формуле
,
где G — жесткость шины, Н/м; λ и β — коэффициенты, зависящие от условий опирания шин на опоры; W — момент сопротивления поперечного сечения шины, м3.
Расчеты показывают, что наибольшие напряжения в материале шин и нагрузки на изоляторы при ветровых резонансах типовых конструкций
Список литературы
- Е.П. Кудрявцев, А.П. Долин Расчет жесткой ошиновки распределительных устройств // М. Энергия 1981