книги / Волны пляски проводов ВЛ 6-500 кВ. Методика расчета больших амплитуд автоколебаний провода в пролете воздушной ЛЭП. Теория констант единого поля

1.ВВЕДЕНИЕ. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. ОСНОВНЫЕ ИДЕИ И ГИПОТЕЗЫ

2.АЭРОДИНАМИКА “ВОЗДУХОПЛАВАНИЯ”

2.3.Угол атаки, хорда эпюра, миделево сечение и система

2.6.Динамическое аэромоделирование: “аэродинамические ямы”,

2.7.Критерий аэродинамического моделирования потока обтекания

2.10.Виды поляризации пляски. Расчетный режим.

3.26.Механизм мнимого наложения (“слияния”) больших полуволн

3.3.Статический режим провеса провода - частный случай

3.36.Динамические (движущиеся) и статические (покоящиеся)

3.5.Локализация волн пляски в промежуточных пролетах

3.6.Опытное определение коэффициента деформации состояний

4.1.Потенциальная, кинетическая, спиновая, симметричная и

4.3.Переход от волновой механики к классической. Квантомеханический подход к описанию спиральных

5.2.Методика аппроксимации аэродинамических кривых

5.3.Разложение кривой изменения коэффициента подъемной

5.6Параметры высокоамплитуцной пляски из анализа случаев

5.7.Сравнительный анализ расчетных предельных амплитуд пляски по рекомендациям в США, Японии, СССР и

5.9.Методика расчета параметров пляски на примерах известных экспериментов и расчетных ее моделей, базирующаяся на

3.М еры длины при взаимодействии полей. Константа

4.Свободное движ ение частицы: уравнение, начальные

5.Движ ение частицы во внешнем поле: вывод основного

6.Теорема об изменении эксцент рисит ет а эклипт ики

7.М агнит ный момент свободной элект рически заряж енной

8.М агнит ный момент элект рически нейт ральной ст абильной

10."Н асы щ ение" ядерны х сил и “м агические" фигуры ядерной

Предисловие автора

Настоятельная потребность практики конструирования и эксплуатации безаварий­ ных ВЛ 6-500кВ, работающих в гололедно-ветровых климатических условиях, с учетом того обстоятельства, что их провода между опорами в этих условиях могут “плясать " с опасными для электроснабжения амплитудами, уже в начале XX века вызвала необхо­ димость разработки аналитической теории пляски и базирующейся на ней инженерной методики расчета ожидаемых ее амплитуд. Многочисленные попытки предпринятые в этом направлении вразные годы в США, Канаде, СССР, Великобритании, Японии, Герма­ нии, Бельгии, Китае и др. странах оказались не результативными и потому ограничива­ лись, главным образом, наблюдениями по следам уже совершившихся аварий на ВЛ и вы­ текающими из них интуитивно-эмпирическими соображениями. Такая удивительная на первый взгляд ситуация, сложившаяся в век возможностей космических свершений, могла бы, вероятно, быть отнесена к недоразумениям, если б не дуальный характер про­ цесса пляски, с которым столкнулись его исследователи, и который в принципе до сих пор не имеет регулярных методов разрешения. Дуальность - это свойство распределен­ ной непрерывной ш и дискретной среды быть и волной, и частицей: в пространстве осей натяжения такой среды (для процесса пляски - на оси провода в пролете ВЛ) - это волна (автоволна состояний среды), во времени (на осях градиента изменения состояний ш и эллипсе пляски) — это частицы (сечения провода фиксированной фазы). Свойство дуаль­ ности порождает псевдоэвклидовость пространства представления движения и “реля­ тивизм" его мер длины и времени, что нам хорошо известно из теории электромагнит­ ных явлений моделей электрона и плазмы. Анализ таких вопросов возвращает нас к истокам наших базовых представлений об энергии, сше, массе, заряде, проблеме теории относительности, эфире, опыту Майкельсона (см. по этому поводу новые воззрения в докладеП.АЛопова (брошюра) "Как нашли и потеряли эфирный ветер". М. 1994.), что, казалось бы, уж никак не могло бы быть связано с проблемой автоколебаний проводов ВЛ, которые по началу казались "просто волнами ". Однако именно такое наивное заб­ луждение объясняет неудачи почти 100-летних попыток многих исследователей разра­ ботать математическую модель процесса пляски, рассматривая его либо только как волну, либо только как движущиеся частицыфазы провода-волны.

Дуальный характер и "релятивизм" спиральной волны авт околебаний провода при пляске положен в основу ее модели в настоящей работе, и это предопределило структуру и содержание предлагаемой читателю книги. От автора требовалось со­ вершить определенный экскурс к абстрактным математическим и физическим обра­ зам, чтобы затем перейти от них к простым и понятным для инж енера зависимос­ тям и формулам, составляющих инженерную методику расчета пляски. Насколько такой подход удался автору -г судить читателю.

Естественным продолжением тематики дуальностиявляется гипотеза автора о "един­ стве" топологически обособленных модификаций реликтового поля Космоса в виде грави­ тационного, электромагнитного и ядерно-гравитационного палей, что изложено в раз­ вернутом примечании 80 как некоторая обособленная от проблемы пляски часть книги, но взаимосвязанная с ней, вытекающая из ее математической модели.

Автор выражает искреннюю благодарность рецензентам книги академику В.В. Мигулину (по вопросам теории колебаний) и профессору Г.Г. Скибе (по вопросам аэродинамики), высказавших ряд ценных советов методологического свойства по улучшению книги.

Замечания и предложения направлять автору по следующему контактному адресу: 123308, г. Москва, ул. Куусинена, 6/7-15. Тел 943-72-18.

Рис. 1 Габариты “фаза-фаза” (А) и “фаза-трос” (В) на опорах ВЛ 6-500 кВ.

ВЛ испытывает большие динамические нагрузки. В эксплуатации ВЛ хоро­ шо известны случаи “заброса” фаз на трос, “перекручивания” расщеплен­ ных фаз, “сплетения” и “сваривания” проводов и тросов, деформации тро­ состоек, расцепки гирлянд изоляторов, разрегулировки стрел провеса и др. Выяснилось, что конструктивные габариты опор “фаза - фаза” и “фаза - трос” (рис.1) должны учитывать не только класс напряжения линии элект­ ропередачи, определяющийминимальное изоляционноерасстояние между проводами, но так же и ожидаемую в пролете ВЛ величину размаха ампли­ туд их колебаний. Современные представления о колебаниях проводов ВЛ с большой амплитудой связывают их с наледью на их поверхности, которая изменяет форму или эпюру сечения обтекания провода воздушным пото­ ком. Возникающий при этом профиль эпюры обтекания подобен эллипсу, трапеции, клину, пластине (рис. 2).

В ветровом потоке у таких профилей при определенной ориентации возникает несимметрия обтекания2, смещение точки схода потоков возду-

Рис. 2 Профили сечений обледенелого провода, вызывающие пляску: а) “клин” и “эллипс” Дэвисона6 (Онтарио, 1921-29 г.п), б) “лопатка” Стюарта9, в) “лопатка” Власова19.

г) D -профиль Харриса, используемый исследователями для опытов с пляской17,20,

д) M IT-520,

е) срезанный эллипс Бекметьева26.

ха, изменение распределения поверхностных давлений и сил трения о по­ верхность, что порождает подъемную аэродинамическую силу. Попереч­ ные перемещения профиля в пролете ВЛ этот эффект усиливают. Аэроди­ намическая подъемная сила профиля обычно мала, ее величина составляет 3-20% от силы тяжести провода, однако, совпадая по направлению и фазе со скоростью собственных поперечных колебаний провода, при определен­ ных в полной мере еще не выявленных условиях эта сила инициирует раз­ витие амплитуд колебаний. Наблюдатели таких колебаний называли их “галлопированием ”или “пляской ”(galloping, dancing), употребляя к ним такие сравнения и характеристики, как “удивительные”, “необычные”, “феноме­ нальные”, “провода парят в воздухе, как будто потеряли свой вес”, движе­ ния провода “хлесткие” и даже “как будто провода сошли с ума”. Траекто­ рии или орбиты движения точек провода именуют “эллипсом пляски” Высокоамплитудная пляска - крайне редко наблюдаемый процесс, возника­ ющий при неопределенном сочетании никогда идентично неповторяющих­ ся таких факторов, как эшора профиля гололеда, скорость ветра и конструк­ ция ВЛ, хотя в той или иной мере развития пляске подвержены все ВЛ независимо от их напряжения и конструкции. Избирательность сочетаний параметров высокоамплитудной пляски серьезным образом затрудняет ее полевые исследования, возможность моделирования и теоретического обоб­ щения. Казалось бы, достаточно знать участки ВЛ, где уже наблюдалась пляска ранее, в очередной гололедно-ветровой сезон здесь можно было б организовать инструментально оснащенную полевую лабораторию и изу­ чить процесс пляски досконально. В действительности пляска непредска­ зуемо “выбирает”районы, трассы, пролеты и даже фазы одного и того же пролета ВЛ, появляясь совершенно “непредсказуемо”. Можно построить и хорошо оснастить внушительный дорогостоящий натурный полигон раз­ нообразных ВЛ, а затем месяцами ожидать на них пляски, иногда так и не дождавшись именно высокоамплитудных, а тем более “ударных”(макси- мум-максимора) ее режимов. В то же время совсем рядом, на действующей ВЛ, как будто нарочно, пляска может охватить целый анкерный участок ВЛ3. Это характерная ситуация в условиях отсутствия сколько-нибудь развитой ее теории и применении лишь интуитивно-эмпирических соотношений. Горечь от таких “исследований”, к сожалению, постигла многих независи­ мо от уровня оснащенности и степени совершенства техники наблюдений и измерений процесса пляски.

Ключ к пониманию причин возникновения устойчивой высокоампли­ тудной пляски может дать лишь аэродинамический анализ картины обтека­ ния воздушным потоком профиля гололеда, вызывающего пляску. При этом для анализа необходимы профили, снятые с проводов непосредственно по