Методы оценки состояния воздушных ЛЭП, основанные на величине стрелы провеса

Одной из наиболее частых проблем распределительных сетей является межфазное короткое замыкание, возникающие из-за разрегулировки стрел провеса провода и пляски проводов.

Резкие порывы ветра приводит ВЛ к коротким замыканиям, преждевременному старению провода и как следствие - обрыву. Разрегулеровка стрел провеса: наклон опоры, перекос траверсы, нарушение крепления изоляторов, которые легко устранимы при проведении регулярных осмотров, но, учитывая общую протяженность линий выявить и устранить все дефекты практически невозможно.

Согласно правилам технической эксплуатации потребителей: «Фактическая стрела провеса не должна отличаться от предусмотренной проектом более   чем на 5% при условии соответствия нормативным значениям расстояний до земли и пересекаемых объектов.» [2, пункт 7.5 Контроль стрел провеса]. Разработан метод при использовании которого можно определить с какой разбансировкой стрелы провеса происходит перехлест проводов.

Метод основан на маятниковом движении провода. Движение провода на стойке опоры под действием порывистого ветра можно отобразить в виде колебания маятника [3].

Движение маятника — это второй закон Ньютона, в котором учтены:

1. Сила жесткости пружины, соединяющей груз с точкой крепления маятника (k - коэффициент жёсткости)
2. Сила трения воздух (lambda - коэффициент трения)
3. Сила тяжести, действующая на груз.

Рисунок. 1 Движение маятника

Все параметры провода (временной интервал колебания маятника, стрела провеса, длина провода в пролете, диаметр провода, сила тяжести, модуль упругости, суммарная площадь сечения, сила сопротивления воздуха, скорость ветра) записываются в виде скрипта в MATLAB.

При запуске скрипта MATLAB на графиках будет отображается движение маятника с скоростями 5 м/с., 10 м/с., 17 м/с., 25 м/с. (Рисунок 2). Все максимальные отклонения маятника занесены в таблицу 1, на основе которой построен график (Рисунок 3) зависимости отклонения маятника от скорости ветра [1].

Рисунок 2 Движение маятника при скорости ветра 10 м/с

Таблица 1.

 Отклонения маятника (провода) при различных ветровых нагрузках

Рисунок 3 Ветровые нагрузки на маятник

На Рисунке 1 оранжевой линией изображено положение провода при различных ветровых нагрузках, синей- расстояние, предусмотренное проектной документацией. Можно сделать вывод, что при скоростях ветра более 10 м/с колебание становится опасным для ближайшего провода. А при скорости более 17 м/с колебание остается примерно одинаковым.