Расчет гибких проводников электроустановок в условиях воздействия статических и электродинамических нагрузок

Abstract

Объектом исследования являются гибкие проводники и оборудование распределительных устройств и воздушных линий в различных климатических режимах и с учетом влияния режима короткого замыкания. Целью исследования является повышение надежности работы токоведущих конструкций с гибкими проводами. Предложена методика механического расчета гибких проводов распределительного устройства при наличии отпаек к электрическим аппаратам с учетом их реального расположения. Получены формулы для расчета: климатических нагрузок от ветра и гололеда на провода (тросы), гирлянды изоляторов и отпайку к электрическому аппарату согласно ТКП 339-2011 (02230); коэффициентов нагрузки, учитывающих весовые, ветровые и гололедные нагрузки на провода и гирлянды изоляторов; стрелы провеса и горизонтальных отклонений токопроводов при расположении отпаек в любом месте пролета. Разработан метод для расчета электродинамических усилий в системе гибких проводников электроустановок с учетом места короткого замыкания. Модифицирован блок расчета электродинамических усилий в компьютерной программе с целью учета места короткого замыкания. Определены расчетные условия для оценки электродинамической стойкости пролетов с гибкими проводниками с учетом места короткого замыкания. Разработан численный метод расчета электродинамической стойкости конструктивных элементов распределительных устройств, в котором гибкие проводники вместе с аппаратами и элементом демпфирования рассматриваются как единая колебательная система при КЗ. Выполнен частотный анализ собственных колебаний конструктивных элементов распределительных устройств с учётом демпфирования с целью определения возможности наступления резонанса. Проведена оценка влияния рассеяния энергии вынужденных колебаний в элементах крепления аппаратов к опорной траверсе. Предложена конструкция демпфера вынужденных колебаний. Получены выражения для определения коэффициента и степени демпфирования. Проведен вычислительный эксперимент оценки влияния параметров упруговязкого демпфирования на характер колебательного процесса электрических аппаратов, представленных консольным стержнем и определены наиболее эффективные значения параметров коэффициента и степени демпфирования. Подтверждена возможность наступления резонанса при совпадении частот вынужденных и собственных колебаний конструктивных элементов, что может привести к их разрушению. Впервые определены значения динамических нагрузок на основные конструктивные элементы типового ОРУ 110 кВ при наступлении резонанса. Предложено устройство гасителя ударных нагрузок, который срезает пики нагрузок и меняет частотные характеристики вынуждающих колебаний, предотвращая резонанс. Рассмотрены дополнительные конструктивные способы снижения ударных нагрузок на электрические аппараты и изоляторы. Произведена оценка возможного влияния токов короткого замыкания на ошиновку, опорные и изолирующие конструкции и электрооборудование распределительных устройств в условиях роста уровня токов КЗ. Определены наиболее вероятные области разрушения основных электрических аппаратов при динамическом воздействии токов КЗ. Разработана математическая модель собственных колебаний электрических аппаратов с учетом демпфера.