×
29.05.2018
218.016.5718

СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОПОР ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к энергетическому строительству, а именно к способу динамических испытаний опор воздушных линий электропередачи, который позволяет определить влияние динамических нагрузок, связанных, например, с обрывом проводов вследствие гололедных аварий или усталостных колебательных повреждений на выходе из поддерживающего зажима, на прочность и деформативность опор. При реализации способа устанавливают на стенде группу опор, моделирующих анкерный участок, закрепляют на них тросовые тяги с встроенными в них калиброванными разрывными вставками, динамометрами и пружинами растяжения, у которых зависимость между усилием растяжения и удлинением пружины соответствует зависимости силы натяжения провода в реальном пролете от его удлинения, вызванного воздействием на провод нагрузки от собственного веса провода и веса гололеда. Также устанавливают тарировочный груз, вес которого равен разности между весом провода в реальном пролете и весом тросовой тяги, с встроенными в нее калиброванной разрывной вставкой, динамометром и пружиной растяжения, закрепленной в пролете между двумя опорами, установленными на стенде. Осуществляют натяжение тросовых тяг с помощью лебедок до разрыва одной из калиброванных вставок, рассчитанных на минимальное усилие натяжения тросовой тяги, определяемое нагрузкой от собственного веса провода в пролете. При разрыве калиброванной вставки определяют отклик промежуточных опор на воздействие импульсной нагрузки, включая измерение амплитуды и собственной частоты колебаний опор с помощью датчиков перемещения, а также тензодатчиками определяют механические напряжения в критических точках конструкций опор в период воздействия на опоры импульсной нагрузки. Далее осуществляют повторение описанных операций после закрепления на изоляторах дополнительных грузов, вес которых соответствует весу гололеда с возрастающей толщиной его стенки, включая ее максимальное значение, и с учетом повышения силы натяжения провода в пролете от увеличения дополнительной нагрузки на него от веса гололеда, повышают величину усилия разрыва калиброванной вставки до значения, соответствующего этой дополнительной нагрузке и собственному весу провода. Технический результат заключается в обеспечении динамических испытаний единой системы опор, объединенных упругими механическими связями, выполненными в виде тросовых тяг с встроенными пружинами растяжения, моделирующих реальный анкерный участок, для определения их динамических характеристик как в расчетных условиях, так и в аварийных режимах, вызванных воздействиями гололедных нагрузок, превышающих предельные значения, включающих разрушение конструкций опор. 2 ил., 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к энергетическому строительству, а именно к способу динамических испытаний опор воздушных линий электропередачи, который позволяет определить влияние динамических нагрузок, связанных, например, с обрывом проводов вследствие гололедных аварий или усталостных колебательных повреждений на выходе из поддерживающего зажима, на прочность и деформативность опор.

Известен способ испытания опор, включающий установку испытываемой опоры в горизонтальное положение, ее закрепление на анкерной конструкции, установку блоков на испытываемой опоре и анкерной конструкции и соединение блоков тросом с лебедкой, с помощью которой за счет натяжения троса создаются продольные и поперечные нагрузки, приложенные к опоре [1]. Недостатком известного способа является то, что напряженно-деформированное состояние конструкции опоры производят при приложении к ней статических нагрузок, при том, что в реальных условиях эксплуатации значительная часть повреждений опор связана с воздействием на них динамических нагрузок, которые могут превосходить статические почти в два раза, с. 106 [2].

Известен также способ проведения сейсмических испытаний опор воздушных линий электропередачи, включающий установку по меньшей мере одной опоры в грунтовый лоток сейсмоплатформы, закрепление на траверсах опоры грузов, вес которых соответствует весу проводов между опорами, приведение грунтового лотка в колебательное движение в режимах, моделирующих возможные сейсмические нагрузки на опоры [3]. Однако при моделировании реального воздействия сейсмических колебаний на опору не учтены ее основные динамические характеристики, включая приведенную жесткость опоры и закрепленных на траверсах опоры проводов, а также собственную частоту колебаний системы опора-провода. Указанный недостаток снижает объективность и достоверность известного способа.

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ динамических испытаний опор воздушных линий электропередачи, включающий закрепление на верхней части опоры конца тросовой тяги с калиброванной разрывной вставкой и динамометром, другой конец которой соединен с лебедкой, воздействие на опору импульсной нагрузкой, создаваемой в результате разрыва калиброванной на заданное усилие вставки при натяжении лебедкой тросовой тяги до этого усилия и определение отклика опоры на воздействие импульса нагрузки [4]. Недостатком известного способа является то, что согласно ему предусмотрено проведение динамических испытаний только единичной стойки опоры воздушных линий электропередачи без учета действия на опору вертикальных нагрузок от собственного веса проводов и гололеда, а также упругого тяжения проводов.

Технический результат настоящего изобретения заключается в обеспечении динамических испытаний единой системы опор, объединенных упругими механическими связями, выполненными в виде тросовых тяг с встроенными пружинами растяжения, моделирующих реальный анкерный участок для определения их динамических характеристик как в расчетных условиях, так и в аварийных режимах, вызванных воздействиям гололедных нагрузок, превышающих предельные значения, включающих разрушение конструкций опор.

Достижение этого технического результата осуществляется тем, что в известном способе динамических испытаний опор, включающем закрепление на верхней части опоры конца тросовой тяги с калиброванной разрывной вставкой и динамометром, другой конец которой соединен лебедкой, воздействие на опору импульсной нагрузкой, создаваемой в результате разрыва калиброванной на заданное усилие вставки при натяжении лебедкой тросовой тяги до этого усилия и определение отклика опоры на воздействие импульса нагрузки, согласно изобретению устанавливают на основание силовой прямоугольной рамы стенда для динамических испытаний опор не менее трех промежуточных опор, моделирующих анкерный участок, в котором боковые стойки рамы представляют собой макеты анкерных опор, закрепляют на изоляторах, установленных на траверсах, тросовые тяги с встроенными в них калиброванными разрывными вставками, динамометрами и пружинами растяжения, у которых зависимость между усилием растяжения и удлинением пружины соответствует зависимости силы натяжения провода в реальном пролете от его удлинения, вызванного воздействием на провод нагрузки от собственного веса провода и веса гололеда, кроме того, концы тросовых тяг через блоки, установленные на верхней части боковой стойки рамы, соединяют с соответствующими лебедками, закрепленными на основании рамы, наряду с этим на каждом изоляторе опоры закрепляют тарировочный груз, вес которого равен разности между весом провода в реальном пролете и весом тросовой тяги, с встроенными в нее калиброванной разрывной вставкой, динамометром и пружиной растяжения, закрепленной в пролете между двумя опорами, установленными на стенде, осуществляют натяжение тросовых тяг с помощью лебедок до разрыва одной из калиброванных вставок, рассчитанных на минимальное усилие натяжения тросовой тяги, определяемое нагрузкой от собственного веса провода в пролете, при разрыве калиброванной вставки определяют отклик промежуточных опор на воздействие импульсной нагрузки, включая измерение амплитуды и собственной частоты колебаний опор с помощью датчиков перемещения, установленных на верхней балке рамы, при этом тензодатчиками определяют механические напряжения в критических точках конструкций опор в период воздействия на опоры импульсной нагрузки, аналогичным путем осуществляют повторение описанных операций после закрепления на изоляторах дополнительных грузов, вес которых соответствует весу гололеда с возрастающей толщиной его стенки, включая ее максимальное значение, и с учетом повышения силы натяжения провода в пролете от увеличения дополнительной нагрузки на него от веса гололеда, повышают величину усилия разрыва калиброванной вставки до значения, соответствующего этой дополнительной нагрузке и собственному весу провода, после окончания испытаний по моделированию воздействия на провод гололеда с максимальной толщиной стенки устанавливают величину усилия разрыва калиброванной вставки равной усилию разрыва провода, и за счет натяжения тросовой тяги до этого усилия производят разрушение наименее прочной конструкции опоры, при этом вследствие редукции тяжения проводов разрушаются конструкции опор в соседних с аварийным пролетах, осуществляют регистрацию основных параметров процесса разрушения конструкций опор и определяют коэффициенты динамичности опор.

Установка не менее трех промежуточных опор на основании силовой прямоугольной рамы, моделирующих анкерный участок, в котором боковые стойки рамы представляют собой макеты анкерных опор, закрепление на изоляторах, установленных на траверсах, тросовых тяг с встроенными в них калиброванными разрывными вставками, динамометрами и пружинами растяжения, являющимися упругими эквивалентами проводов в промежуточных пролетах, у которых зависимость между усилием растяжения и удлинением пружины соответствует зависимости силы натяжения провода в промежуточном пролете от его удлинения, вызванного воздействием на провод нагрузки от собственного веса провода и веса гололеда, а также закрепление на изоляторах опор грузов, веса которых соответствуют весам приложенных к проводу нагрузок, позволило на компактном стенде исследовать работу опор в анкерном участке в расчетных и аварийных режимах в условиях максимально приближенных к реальным. Отмеченные обстоятельства позволяют уточнить методики расчета опор на основе полученных экспериментальных данных, так как теоретические методы описания сложных динамических процессов, происходящих в воздушных линиях электропередачи, с множеством влияющих факторов, имеют ограниченное применение вследствие недостаточно высокой точности расчетов.

Нагружение опор в конце испытаний разрушающей нагрузкой и регистрации основных параметров разрушения конструкций опор позволяют определить предельную расчетную нагрузку на опору и выявить наименее прочные узлы конструкций опоры.

На фиг. 1 представлена схема стенда для динамических испытаний опор воздушных линий электропередачи, на фиг. 2 - зависимость силы натяжения провода в пролете от его удлинения, вызванного изменением удельных нагрузок от гололеда.

Стенд для динамических испытаний опор воздушных линий электропередачи включает силовую прямоугольную раму 1, на основании 2 которой установлено не менее трех испытуемых опор 3, моделирующих анкерный участок, в котором боковые стойки 4 рамы 1 представляют собой макеты анкерных опор. На изоляторах 5, установленных на траверсах 6, закреплены тросовые тяги 7 с встроенными в них калиброванными разрывными вставками 8, динамометрами 9 (устройства 8 и 9 показаны только на одной тросовой тяге) и пружинами растяжения 10, представляющими собой упругие эквиваленты проводов, включая грозозащитный трос, закрепляемых на изоляторах 5 испытуемых опор 3 в реальных промежуточных пролетах. Концы тросовых тяг 7 через блоки 11 соединены с соответствующими лебедками 12, закрепленными на основании 2. На верхней балке 13 рамы 1 установлены датчики перемещения 14, вершин 15 опор 3.

Динамические испытания опор осуществляют следующим образом. Предварительно, для проведения динамических испытаний опор в полном соответствии с реальными условиями, на каждом изоляторе 5 испытуемой опоры 3 закрепляют тарировочный груз (не показан), вес которого равен разности между весом провода в реальном пролете и весом тяги 7, с встроенной в нее калиброванной разрывной вставкой 8, динамометром 9 и пружиной растяжения 10, закрепленной в пролете между двумя опорами 3, установленными на стенде.

После этого осуществляют контролируемое динамометрами 9 натяжение тросовых тяг 7 с помощью лебедок 12 до разрыва одной из калиброванных вставок 8, рассчитанных на минимальное усилие натяжения тросовой тяги 7, определяемое нагрузкой от собственного веса провода в реальном пролете. При разрыве калиброванной вставки 8 определяют отклик промежуточных опор 3 на реальное импульсное воздействие, соответствующее условиям эксплуатации, а именно обрыв провода в пролете. При этом измеряют амплитуду и частоту собственных колебаний опор 3, соединенных между собой тросовыми тягами 7 с встроенными пружинами растяжения 10, являющимися упругими эквивалентами проводов, с помощью датчиков перемещения 14.

Также тензодатчиками (не показаны) определяют механические напряжения в критических точках конструкций опор 3 в период воздействия на них импульсной нагрузки. Аналогичным образом осуществляют повторение описанных операций после закрепления на изоляторах 5 дополнительных грузов (не показаны), вес которых соответствует весу гололеда с возрастающими ступенями толщины его стенки, включая ее максимальное значение. С учетом повышения силы натяжения провода в пролете от увеличения дополнительной нагрузки на него от веса гололеда повышают величину усилия разрыва калиброванной вставки 8 до значения соответствующего этой дополнительной нагрузке и собственному весу провода.

После окончания испытаний по моделированию воздействия на провод гололеда с максимальной сверхнормативной толщиной стенки устанавливают величину усилия разрыва калиброванной вставки 8 равной усилию разрыва провода и за счет натяжения тросовой тяги 7 производят разрушение наименее прочной конструкции опоры 3, при этом вследствие редукции тяжения проводов разрушаются конструкции опор 3 в соседних с аварийным пролетах. Также осуществляют регистрацию параметров процесса разрушения конструкций опор 3 и определяют коэффициенты динамичности опор 3.

На примере ВЛ 110 кВ с многранными опорами, к которым подвешены сталеалюминиевые провода АС-70, II района гололедности (максимальная толщина стенки гололеда составляет 10 мм) при длине пролета l=300 м, определим зависимость силы натяжения провода в пролете от его удлинения, вызванного изменением удельных нагрузок от гололеда.

Исходные данные:

- Общее сечение провода S=79,3 мм2;

- Диаметр провода d=11,4 мм;

- Вес 1 км провода 275 кгс;

- Максимально допустимое напряжение σmax=11,6 кгс/мм, при максимальной толщине стенки гололеда с=10 мм и температуре t=-5°C;

- Удельная нагрузка от собственного веса провода γ0=3,46⋅10-3 кгс/м⋅мм2;

- Удельная нагрузка от веса гололеда с толщиной стенки 10 мм

γr max=7,463⋅10-3 кгс/м⋅мм2;

- Удельная нагрузка от веса провода с гололедом

γ=γ0r max=3.46⋅10-3+7.63⋅10-3=11.09⋅10-3 кгс/м⋅мм2

Механические напряжения в проводе при изменении нагрузок от гололеда, определяются из уравнения состояния провода [5]

где Е=8,25⋅103 кгс/мм2 - модуль упругости провода.

В результате решения уравнения (1) было определено σ0 - напряжение в проводе, вызванное удельной нагрузкой γ0 от собственного веса провода, σ0=4.21 кгс/мм2, а также напряжение σ5=7.24 кгс/мм2 при толщине стенки гололеда 5 мм.

По полученным значениям напряжений в проводе при толщинах стенки гололеда 0; 5 и 10 мм (точки А, В, С на графике) была построена зависимость силы натяжения провода в пролете Р=σ×S от его удлинения ΔL, вызванного изменением удельных нагрузок от гололеда (фиг. 2). При этом удлинение ΔL определялось по формуле

его максимальное значение равно

Как следует из графика фиг. 2, в его точках А, В, С сила натяжения провода в пролете Р и удлинение провода ΔL равны соответственно РА=333,85 кгс, ΔLA=153 мм; РВ=574,1 кгс, ΔLB=263,27 мм; РС=919,88 кгс, ΔLC=421,8 мм. При этом в диапазоне удлинения провода равном 268.73 мм, вызванного воздействием гололеда, его сила натяжения изменяется от 333.85 до 919.88 кгс практически по линейной зависимости. Аналогичным образом согласно [5] производят расчет грозозащитного троса.

Так как в предложенном техническом решении провода в реальном пролете заменены их упругими эквивалентами, в качестве которых использованы пружины растяжения, представленная на фиг. 2 зависимость является исходной для расчета нагрузочной характеристики пружины.

Расчет размеров и параметров пружины проведен согласно [6]. Параметры рассчитанной пружины представлены в таблице.

Использование предложенного способа динамических испытаний опор воздушных линий электропередачи позволит обеспечить динамические испытания единой системы опор, объединенных упругими механическими связями, выполненными в виде тросовых тяг с встроенными в них пружинами растяжения, наиболее полно моделирующей реальный анкерный участок, для определения динамических характеристик опор при имитации реального импульсного воздействия на них, соответствующего условиям эксплуатации, а именно обрыв провода, как в расчетных условиях, так и в аварийных режимах, вызванных воздействием гололедных нагрузок, превышающих предельные значения, включающих разрушение конструкций опор.

Также предложенный способ позволит провести экспериментальные исследования процессов каскадного разрушения анкерного участка вследствие обрыва проводов, когда потенциальная энергия натяжения проводов в пролетах анкерного участка преобразуется в мощное динамическое воздействие на конструкции опор, приводящее к их разрушению.

Литература

1. Патент РФ №2554285, МПК G01M 5/00, опубл. 10.05.2015.

2. Бирбраер А.Н. Экстремальные воздействия на сооружения. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. - 594 с., с. 106.

3. Патент РФ №2574419, МПК G01M 7/02, опубл. 10.02.2016.

4. Металлические конструкции, т. 3 / Под редакцией В.В. Кузнецова. - М.: АСВ, 1999. - 528 с., с. 402.

5. Крюков К.П., Новгородцев Б.П. Конструкции и механический расчет линий электропередачи. - Л.: Энергия, 1979. - 312 с.

6. Ачеркан Н.С. Детали машин, т. 2. - М.: - Машиностроение, 1968. - 408 с.


СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОПОР ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ОПОР ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 11-15 из 15.
20.01.2018
№218.016.0fd7

Сборно-разборный фундамент под опору

Изобретение относится к области строительства, а именно к сборно-разборным фундаментам опор под светосигнальное оборудование, опор сотовой связи, антенн, рекламных щитов и т.п. Сборно-разборный фундамент под опору включает отдельные железобетонные блоки в виде призм, установленных на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633604
Дата охранного документа: 13.10.2017
13.02.2018
№218.016.1fdf

Трехгранная решетчатая опора

Изобретение относится к области строительства, а именно к трехгранным решетчатым конструкциям, используемым при возведении опор линий электропередач, опор для ветрогенераторных установок, антенн и т.п. Технический результат: повышение местной устойчивости кромок и уменьшение эксцентриситетов в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641354
Дата охранного документа: 17.01.2018
16.11.2019
№219.017.e361

Модульный фундамент под опору

Изобретение относится к области строительства, а именно к модульным фундаментам из бетона под опоры сотовой связи, воздушных линий электропередач, ветрогенераторных установок и т.п. Модульный фундамент под опору содержит модули, выполненные в виде смежных железобетонных полых призм с квадратным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706274
Дата охранного документа: 15.11.2019
06.12.2019
№219.017.e9ac

Трехгранная решетчатая опора

Изобретение относится к строительству, а именно к решетчатым конструкциям, используемым при возведении опор воздушных линий электропередачи, опор для телекоммуникационных антенн, ветрогенераторных установок и т.п. Трехгранная решетчатая опора содержит три пояса замкнутого многогранного сечения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707898
Дата охранного документа: 02.12.2019
27.02.2020
№220.018.0676

Ультразвуковой расходомер

Изобретение относится к расходоизмерительной технике, в частности к конструкциям ультразвуковых расходомеров жидкости, основанных на измерении разности времен прохождения ультразвуковых колебаний по потоку и против него, для трубопроводов малого диаметра, и может найти применение в нефтяной,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715086
Дата охранного документа: 25.02.2020
Показаны записи 61-70 из 76.
05.03.2020
№220.018.08bc

Решетчатая конструкция

Изобретение относится к области строительства, а именно к решетчатым конструкциям, например, стальным фермам. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности и устойчивости стержней решетки уголкового сечения. В решетчатой конструкции, включающей пояса из замкнутых профилей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715785
Дата охранного документа: 03.03.2020
05.03.2020
№220.018.094a

Узловое соединение стеклопластиковых профилей в решётчатой конструкции

Изобретение относится к области строительства, в частности к узловым соединениям стеклопластиковых профилей в решетчатых конструкциях, например в строительных фермах, покрытиях зданий. Технический результат заключается в повышении прочности узлового соединения. Узел соединения стеклопластиковых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715787
Дата охранного документа: 03.03.2020
10.04.2020
№220.018.13db

Образовательно-исследовательский комплекс робот малый антропоморфный

Изобретение относится к образовательно-исследовательскому комплексу для обучения робототехнике. Комплекс содержит робота антропоморфного и взаимодействующий с ним интерфейс с программным обеспечением для обучения робототехнике. Робот имеет корпус в виде двух манипуляторов с захватами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002718513
Дата охранного документа: 08.04.2020
04.05.2020
№220.018.1b90

Тренажер с биологической обратной связью для реабилитации суставов кистей и пальцев рук и способ его работы

Группа изобретений относится к медицинской технике и может быть использована для реабилитации двигательной активности и амплитуды движений суставов кистей и пальцев рук. Тренажер с биологической обратной связью состоит из модуля управления, выполненного в виде полого пластикового корпуса,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002720323
Дата охранного документа: 28.04.2020
04.07.2020
№220.018.2ec6

Арочное здание

Изобретение относится к области строительства, а именно к арочным зданиям, используемым в качестве промышленных и спортивных сооружений. Арочное здание, включающее арки, опертые на противоположные с каждой стороны фундаменты в грунте, между которыми выполнены стержневые затяжки и ограждающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725375
Дата охранного документа: 02.07.2020
04.07.2020
№220.018.2ef8

Центральный узел верхнего пояса двускатной фермы

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлу двускатной фермы, изготавливаемой из оцинкованных или стеклопластиковых стержней и листовых фасонок, соединенных болтами. Технический результат изобретения - обеспечение боковой жесткости фермы. Центральный узел верхнего пояса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725378
Дата охранного документа: 02.07.2020
04.07.2020
№220.018.2f1c

Перфорированная балка

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям перфорированных балок. Технический результат заключается в уменьшении массы балки и повышении ее несущей способности. Перфорированная балка включает верхний и нижний пояса постоянного поперечного сечения из профильного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725374
Дата охранного документа: 02.07.2020
04.07.2020
№220.018.2f47

Узел соединения деревянного элемента

Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам соединения деревянных элементов в решетчатых конструкциях. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности узла. Узел соединения деревянного элемента выполняется следующим образом. В конце деревянного элемента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725453
Дата охранного документа: 02.07.2020
04.07.2020
№220.018.2f4c

Узловое соединение стеклопластиковых профилей при помощи листовых фасонок в решётчатой конструкции

Изобретение относится к области строительства, в частности, к узловым соединениям стеклопластиковых профилей в решетчатых конструкциях. Технический результат изобретения - повышение прочности узлового соединения. Узел соединения стеклопластиковых профилей в решетчатых конструкциях включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725382
Дата охранного документа: 02.07.2020
06.07.2020
№220.018.3003

Узел опирания стальной балки на колонну

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в узлах опирания стальных балок на стальные колонны в промышленных и гражданских зданиях. Технический результат - повышение прочности узлового опирания стальной балки. Узел опирания стальной балки на колонну включает конец...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725718
Дата охранного документа: 03.07.2020
+ добавить свой РИД