Мониторинг одностоечных свободностоящих опор воздушных линий электропередачи при действии ветровых нагрузок

Приводятся экспериментальные исследования динамического поведения металлических опор воздушной линии (ВЛ) при действии ветровых нагрузок. Разработана методика и схема проведения эксперимента в два этапа на анкерно-угловой и промежуточной опорах ВЛ 220 кВ «Змиев ТЭС – Залютино». На первом этапе возбуждение колебаний конструкций опор достигалось при помощи ветрового воздействия, на втором этапе фиксировались свободные колебания системы «опора – провода», которые создавались при помощи ручного резонанса. Представлены графики изменения напряжений в элементах конструкций башенных решетчатых опор при ветре вдоль и поперек ВЛ. Экспериментально определены основные собственные частоты колебаний металлических опор, которые отображены на графиках затухания свободных колебаний. Анализ полученных спектров продольных пульсаций скорости ветра позволил сделать вывод о стационарности ветрового потока. Установлена необходимость частотной отстройки конструкции опоры ВЛ от собственной частоты 2,2 Гц, так как внешнее воздействие с данной частотой возможно при обрыве токоведущего провода в одной из фаз. Установлена необходимость совершенствовать не только принципы мониторинга и наблюдений за поведением конструкций в ветровом потоке, но и разработать простые способы учета динамической составляющей при действии природно-климатических и аварийных нагрузок, которые по своей природе являются динамическими явлениями.

А.В. ТАНАСОГЛО, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
И.М. ГАРАНЖА, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
С.Р. ФЕДОРОВА, студентка (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)

1. Трофимов В.И. Исследование устойчивости и несущей способности металлических конструкций опор линий электропередачи. М.: АСВ, 2019. 320 с.
1. Trofimov V.I. Issledovanie ustojchivosti i nesushhej sposobnosti metallicheskikh konstrukcij opor linij elektroperedachi [Study of the stability and load-bearing capacity of metal structures such as power transmission towers]. Moscow: ASV. 2019. 320 p.
2. Шевченко Е.В. Совершенствование металлических конструкций опор воздушных линий электропередачи. Макеевка: ДонНАСА, 2017. 123 с.
2. Shevchenko E.V. Sovershenstvovanie metallicheskix konstrukcij opor vozdushnykh linij elektroperedachi [Improving metal structures of overhead power transmission line supports]. Makeevka: DonNASA. 2017. 123 p.
3. Васылев В.Н. Исследование пространственной работы крестовой решетки при натурных испытаниях опоры ВЛ на Полигоне ДонНАСА // Металлические конструкции. 2018. Т. 19. № 1. С. 15–25.
3. Vasy`lev V.N. Issledovanie prostranstvennoj raboty krestovoj reshetki pri naturnykh ispytaniyakh opor VL na Poligone DonNASA. Metallicheskie konstrukcii. 2018. Vol. 19. No. 1, pp. 15–25. (In Russian).
4. Крюков К.П. Конструкции и механический расчет линий электропередачи. М.: Энергия, 2020. 312 с.
4. Kryukov K.P. Konstrukcii i mekhanicheskij raschyot linij ehlektroperedachi [Structures and mechanical analysis of power lines] Moscow: Energiya. 2020. 312 p.
5. Yang B., Dzikowich B. Stress, strain, and structural dynamics: an interactive handbook of formulas, solutions, and MATLAB toolboxes. The Journal of the Acoustical Society of America. 2005. V. 118 (6), pp. 3376–3387. DOI: https://doi.org/ 10.1121/1.2118987
6. Coşkun S.B. Advances in computational stability analysis. Rijeka: InTech. 2020. 132 p.
7. Bazant Z.P. Stability of structures: elastic, inelastic, fracture, and damage theories. New York: Oxford University Press. 2020. 1011 p.
8. Couneson P., Lamsoul J., Delplanque D. Improving the performance of existing high-voltage overhead lines by using compact phase and ground conductors. CIGRE. Vol. 12 (3). 2019, pp. 18–76.
9. Танасогло А.В. Уточнение коэффициента динамичности анкерно-угловой опоры ВЛ 110 кВ при действии пульсационной составляющей ветровой нагрузки // Металлические конструкции. 2019. Т. 34. № 2. С. 135–145.
9. Tanasoglo A.V. Utochnenie koehfficienta dinamichnosti ankerno-uglovoj opory VL 110 KV pri dejstvii pul’sacionnoj sostavlyayushchej vetrovoj nagruzki. Metallicheskie konstrukcii. 2019. Vol. 34. No. 2, pp. 135–145.
10. Diana G., Bruni S., Cheli F., Fosatti F., Manetti A. Dynamic analysis of the transmission line crossing «Lago de Maracaibo». Structures of Overhead Lines Journal. 2007, pp. 1759–1766.
11. Kemp A.R., Behneke R.H. Behaviour of cross-bracing in latticed towers. Journal of Structural Engineering. 2018. Vol. 124 (4). 2018, pp. 360–367. DOI: https://doi.org/13.1061/(ASCE)0733-9445(2018)124:4(360)
12. Box M.J., Davis D., Swann W.H. Nonlinear optimization techniques. Edinburgh: Oliver and Boyd. 2018. 60 p.
13. Li H., Bai H. High-voltage transmission tower-line system subjected to disaster loads. Progress in Natural Science. 2016. Vol. 16 (9), pp. 899–911. DOI: https://doi.org/10.1080/10020070612330087
14. Togbenou K., Li Y., Chen N., Liao H. An efficient simulation method for vertically distributed stochastic wind velocity field based on approximate piecewise wind spectrum. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2016. Vol. 151 (3), pp. 48–59. DOI: https://doi.org/10.1155/2010/749578