Устойчивость систем электроснабжения в аварийных и чрезвычайных ситуациях. Ветроустойчивость контактной сети

Устойчивость систем электроснабжения в аварийных и   чрезвычайных ситуациях

Практическое   занятие   № 3

ВЕТРОУСТОЙЧИВОСТЬ    КОНТАКТНОЙ    СЕТИ

Контактные подвески из-за особенности их конструкций и многообразия режимов работы  в процессе эксплуатации испытывают различные виды колебаний.

Свободные    колебания- колебания, совершающиеся по инерции    при    отсутствии    внешних сил. Такая форма колебаний в вертикальной плоскости наблюдается в пролете цепной подвески    после    прохода   токоприемника, а в горизонтальной- после    воздействия    порывов    ветра.

Их характер зависит в основном от конструкции сети (натяжения проводов, длины пролета) и внутренних сил трения.

Вынужденные колебания вызываются воздействием внешних    периодических    сил,  вызванных проходом токоприемника или воздействием ветра. Характер протекания колебательного процесса в этом случае зависит от изменения внешней силы во  времени.

Параметрические    колебания, вызываемые периодическим изменением параметров самой системы подвески, которые могут возникать в точках, где нет внешней силы.

К малоизученным колебаниям    относятся    автоколебания контактных подвесок, которые могут возникать при приложении    постоянной    внешней силы.

Перечисленные колебания контактных подвесок, достигая по тем или иным причинам большой интенсивности, приводят к ненормальным условиям работы контактной сети, затрудняя или нарушая токосъем.

При исследовании колебаний контактной сети используют различные способы приведения реальной системы к колебаниям маятника приведенной массы.

Так, для условий неподвижной среды (нет внешних сил), т.е. действует только погонная нагрузка от веса подвески, частота собственных колебании контактного провода в пролете

,                                   (1)

где   - натяжение провода, кгс;

- масса единицы длины контактного провода, кг/м;

- длина пролета, м;

При горизонтальном воздействии ветра возникают колебания в горизонтальной плоскости. При этом возникают и силы сопротивления этим колебаниям. Они вызываются    внутренним    вязким    трением, сухим     трением в опорных частях и шарнирах, а также лобовым    сопротивлением    среды.

Силами    вязкого    трения называют силы сопротивления, определяющие расход энергии  на преодоление внутреннего межмолекулярного трения при колебаниях. Степень такого воздействия оценивается логарифмическим    декрементом    колебаний .

Сухое   трение возникает при колебании пролета цепной подвески в местах шарнирного крепления фиксирующих и опорных устройств, а также при перемещении проволок троса относительно друг друга.

Лобовое    сопротивление   среды оказывается   давлением ветра.

Для неподвижного контактного провода давление ветра

,                                  (2)

где     - аэродинамический коэффициент лобового сопротивления;

 - плотность воздуха ;

- относительная средняя скорость воздушного потока; 

- наветренная площадь провода.

Тормозящее воздействие вязкого и сухого трения оценивают    коэффициентом внутреннего демпфирования

,                                  (3)

где      - период свободных колебаний провода.

Трение о воздух оценивают коэффициентом    аэродинамического    демпфирования

                                   (4)

В результате воздействия порывов ветра возникают сложные вынужденные колебания, которые нельзя принимать как установившиеся после затухания свободных колебаний.  Воздействие порывов ветра длится от долей секунд до нескольких секунд, свободные колебания подвески за это время не успевают затухнуть, поэтому колебательный процесс становится динамическим с различными частотами колебаний.

В этом случае необходимо знать спектральную    плотность    воздушного потока, которая вычисляется по формуле:

,                                   (5)

где     - пульсация скоростного напора, принимаемая равной 7,8 кгс/;

- коэффициент корреляционной связи, разный 0,42 1/с.

Общее ветровое отклонение равно сумме статического от установившейся скорости ветра    и среднеквадратического от пульсирующей составляющей скорости ветра