Сферические амортизаторы на ВЛ¶

Сферические амортизаторы (шары на высоковольтных проводах) — сферические устройства, устанавливаемые на грозозащитном тросе или проводах воздушных линий электропередачи (ВЛ) для гашения вибраций и колебаний, вызываемых ветром. Внешне они представляют собой полые сферы диаметром, как правило, от 30 до 100 см, окрашенные в сигнальные цвета (чаще оранжевый или белый). Основное назначение — борьба с ветровой вибрацией и предотвращение усталостных разрушений проводов и тросов.

¶Принцип действия

Ветровой поток, обтекающий натянутый провод, создаёт периодические вихри (вихри Кармана), заставляющие провод вибрировать с высокой частотой и малой амплитудой. Такая вибрация приводит к усталостным повреждениям в зонах подвеса и крепления проводов. Шары-амортизаторы, установленные на тросе, изменяют аэродинамические характеристики линии: они нарушают согласованность вихреобразования вдоль пролёта, гасят резонансные колебания и снижают амплитуду вибрации. Масса и форма сферы рассчитываются под конкретные параметры линии — длину пролёта, натяжение троса, расчётную скорость ветра.

¶Конструкция и устройство

Шар изготавливается из прочного лёгкого материала — стеклопластика, алюминия или полиэстера. Конструкция обычно состоит из двух полусфер, соединяемых по экватору, что позволяет надеть устройство на трос без его разрыва. Внутри сферы предусмотрены крепёжные элементы, обеспечивающие жёсткую фиксацию на тросе. Некоторые модели имеют аэродинамические прорези или лопасти, усиливающие гашение колебаний.

¶Применение на линиях электропередачи

Шары устанавливаются преимущественно на грозозащитном тросе, идущем поверх фазных проводов ВЛ. Трос выполняет функцию молниеприёмника, защищая линию от грозовых перенапряжений, но при этом он более других элементов подвержен ветровой вибрации. Шары монтируются группами — как правило, по 2–5 штук на каждую сторону пролёта от опоры, с интервалом в несколько метров. На особо протяжённых или подверженных сильным ветрам участках линий количество шаров может увеличиваться.

Помимо гашения вибрации, шары выполняют вторую, не менее важную функцию — обозначение проводов для авиации. Крупные ярко окрашенные сферы хорошо заметны с воздуха и предупреждают пилотов вертолётов и самолётов лёгкой авиации о наличии воздушных линий, особенно в условиях плохой видимости, в сумерках или над пересечённой местностью. В ряде стран, включая Россию, установка таких обозначений на ВЛ регламентирована нормативными документами по безопасности полётов.

¶Разновидности

По назначению шары делятся на:

• Виброгасящие — основная задача гашение ветровой вибрации троса;
• Обозначающие (сигнальные) — выполняют функцию визуальной маркировки проводов;
• Комбинированные — совмещают обе функции, что является наиболее распространённым вариантом на практике.

По материалу корпуса различают шары из алюминия, стеклопластика и полиэфирных смол. По диаметру подбираются в зависимости от класса напряжения линии и условий эксплуатации.

¶Эффективность и альтернативы

Испытания и эксплуатационный опыт показывают, что правильно подобранные и размещённые шары снижают амплитуду вибрации троса в несколько раз, что существенно увеличивает срок службы линии. Альтернативными средствами борьбы с вибрацией являются виброгасящие гасители (типа Stockbridge), устанавливаемые непосредственно на подвесные ролики и изоляторные подвески, а также демпфирующие ленты. Однако на длинных пролётах грозозащитного троса шары остаются одним из наиболее эффективных решений.

¶Распространение

Шары-амортизаторы широко применяются на высоковольтных и сверхвысоковольтных линиях во многих странах мира, включая Россию, страны Европы, Китай, Индию и государства Латинской Америки. На территории России они встречаются на линиях напряжением 110 кВ и выше, особенно на переходах через реки, озёра и другие протяжённые пролёты, а также на линиях, проходящих в районах с сильными ветровыми нагрузками.

¶Интересные факты

Иногда шары на проводах вызывают вопросы у местных жителей, которым они кажутся загадочными объектами. В сети и СМИ периодически появляются версии о их «секретном назначении» — от приёма сигналов до элементов неких систем. Однако реальное назначение устройств — сугубо инженерное и давно известно: гашение вибрации и обеспечение видимости линий электропередачи с воздуха.

Источники:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание
• СП 340.1325800.2017. Воздушные линии электропередачи. Правила проектирования
• ГОСТ Р 52032-2003. Линии электропередачи воздушные. Общие технические условия
• Справочник по расчётам ветровой вибрации проводов ВЛ