Изоляторы для воздушных линий свн.

Движение проводов расщеплённой фазы при коротких замыканиях.

При проверке гибких проводников ВЛ и РУ на возможность их опасного сближения или схлестывания при КЗ необходимо правильно выбрать расчетные условия, т.е. наиболее тяжелые, но достаточно вероятные условия, при которых возможно опасное сближение или схлестывание проводников. К расчетным условиям относятся:

- расчетный вид КЗ;

- расчетная продолжительность КЗ.

Согласно Правилам устройства электроустановок расчетным видом КЗ является двухфазное КЗ. В качестве расчетной продолжительности КЗ может оказаться как суммарное время действия основной защиты электроустановки с гибкими проводниками и полное время отключения выключателя, так и суммарное время действия резервной защиты и полное время отключения выключателя.

Расчетные зоны динамики проводников

В период с момента возникновения КЗ и до его отключения расчетная модель гибкого проводника каждой фазы в виде жесткого стержня (рисунок 1) достаточно полно описывает его движение, и оценки смещений проводников на этом этапе движения оказываются весьма точными, что подтверждается опытными данными.

Рисунок 1 - Расчетная модель двух гибких проводников

На рисунке 1 и далее приняты следующие обозначения:

а - расстояние между осями проводников смежных фаз до КЗ, м;

М - масса проводника расчетного пролета, кг;

f - стрела провеса проводника в середине пролета, м;

L - расстояние от прямой, соединяющей точки крепления проводника одного пролета, до центра масс этого проводника (длина маятника), м;

a - угол отклонения проводника от вертикали, рад;

Fэ - электродинамическая сила, Н;

g - ускорение силы тяжести, м/с2.

После отключения КЗ проводники сначала движутся по инерции, преодолевая действие силы тяжести и сохраняя при этом в течение некоторого времени, пока имеет место натягивающая проводники сила, форму, близкую к форме плоской гибкой нити, загруженной собственным весом. На этом этапе движения проводников их поведение уже менее точно описывается принятой расчетной моделью, хотя и здесь оценки их смещения оказываются приемлемыми.

Тяжение в проводниках исчезает, когда центры масс проводников оказываются выше точек их крепления к опорам, и центробежные силы оказываются недостаточными для поддержания прежней формы проводников в виде гибкой натянутой нити. На этом этапе движения проводники подобны телам, падающим под действием инерционных сил и сил тяжести. Поэтому расчет смещений проводников с использованием модели в виде маятника здесь невозможен.

При КЗ проводники под действием электродинамических сил отталкиваются друг от друга, а их максимальное сближение имеет место после отключения КЗ, при колебаниях проводников вокруг исходного положения равновесия.

Баланс сил в расчетных зонах

При движении гибких проводников в результате возникшего на ВЛ или в РУ короткого замыкания расчетными нагрузками на расчетный маятник являются (рисунок 2):

а)

б)

а - траектории движения проводников (их центров масс) при большом кратковременном токе КЗ: АВ - участок траектории, который проходит проводник во время КЗ; ВС - участок траектории, который проходит проводник, натянутый действующими на него силами, после отключения тока КЗ; CD - участок траектории, где ненатянутый провод "падает" под действием силы тяжести и инерционных сил; б - траектории движения проводников при малом токе КЗ; Fцб - центробежная сила

Рисунок 2 - Траектории движения проводников при КЗ и после него

- сила тяжести Mg, направленная вертикально вниз и действующая постоянно на всех этапах движения проводников;

- электродинамическая сила Fэ, которая при двухфазном КЗ на линиях с проводниками, закрепленными в одной горизонтальной плоскости, направлена горизонтально и действует до момента отключения тока КЗ;

- инерционная сила Fин, направленная противоположно вектору окружного ускорения центра массы проводника в пролете и действующая в периоды, когда проводник натянут и его можно рассматривать как маятник;

- инерционные силы, свойственные телам, которые после воздействия нескольких сил двигаются в пространстве в поле силы тяжести: это имеет место на этапе движения гибких проводников, когда они не натянуты.

Принятые допущения

Принятие расчетной модели гибкого проводника в виде маятника, определение электродинамических сил по формулам, справедливым для параллельных бесконечно тонких и длинных проводников, оправданы многолетним опытом их использования. Эти гипотезы положены в основу рекомендаций МЭК по расчетам электродинамической стойкости электроустановок с гибкими проводниками. Целесообразность принятия этих гипотез подтверждена проведенными за рубежом достаточно обстоятельными экспериментами.

Упрощенный учет влияния отводов и гирлянд изоляторов, влияния нагрева проводников, отказ от учета деформаций растяжения проводников оправдываются сравнительными оценками, сделанными на базе многочисленных расчетов.