Vibrácie a tanec drôtov na nadzemných elektrických vedeniach

Pri pracovnom štúdiu letecké spoločnosti V prírodných podmienkach sú okrem bežných zmien spôsobených v činnosti vodičov pôsobením ľadu, vetra a teploty zaujímavé javy vibrácií a tancov vodičov.

Vibrácie drôtov vo vertikálnej rovine sa pozorujú pri nízkych rýchlostiach vetra a spočívajú vo výskyte pozdĺžnych (stojatých) a hlavne putujúcich vĺn v drôtoch s amplitúdou do 50 mm a frekvenciou 5-50 Hz. Výsledkom vibrácií sú zlomy vodičov drôtov, samovoľné uvoľnenie skrutiek podpier, zničenie častí armatúr izolačných strún atď.

Na boj proti vibráciám sú drôty zosilnené navinutím v upevňovacích bodoch, autovibračnými svorkami a tlmičmi (tlmičmi).

V nadzemných vedeniach sa vyskytuje, aj keď menej často, ďalší, menej prebádaný jav — tanec vodičov, teda kmitanie vodičov s veľkou amplitúdou, ktoré vedie ku kolízii vodičov rôznych fáz, a preto , linka spustenia nefunguje.

Vibrácie drôtu

Keď prúdenie vzduchu okolo vodičov smeruje cez os vedenia alebo pod uhlom k tejto osi, vznikajú na záveternej strane vodiča víry. Vietor sa periodicky oddeľuje od drôtu a vytvárajú sa víry v opačnom smere.

Oddelenie víru na dne spôsobuje vznik kruhového prúdenia na záveternej strane a rýchlosť prúdenia v v bode A je väčšia ako v bode B. V dôsledku toho sa objavuje vertikálna zložka tlaku vetra.

Keď sa frekvencia tvorby vírov zhoduje s jednou z prirodzených frekvencií napínaného drôtu, tento začne vibrovať vo vertikálnej rovine. V tomto prípade sa niektoré body väčšinou odchyľujú od rovnovážnej polohy, pričom tvoria antinodu vlny, zatiaľ čo iné zostávajú na svojom mieste a tvoria uzly tzv. V uzloch sa vyskytujú iba uhlové posuny vodiča.

Takéto vibrácie sa nazývajú vibrácie drôtu s amplitúdou nepresahujúcou 0,005 dĺžky polvlny alebo dvoch priemerov vibrácií drôtu.

Obrázok 1. Tvorba víru za drôtom

Vibrácie drôtu sa vyskytujú pri rýchlosti vetra 0,6-0,8 m / s; so zvyšujúcou sa rýchlosťou vetra sa zvyšuje frekvencia vibrácií a počet vĺn v dosahu; keď rýchlosť vetra prekročí 5-8 m / s, amplitúdy vibrácií sú také malé, že nie sú pre vodič nebezpečné.

Prevádzkové skúsenosti ukazujú, že vibrácie drôtu sú najčastejšie pozorované na vedeniach prechádzajúcich otvoreným a rovným terénom. Na úsekoch liniek v lese a nerovnom teréne je trvanie a intenzita vibrácií oveľa menšia.

Vibrácie drôtu sa spravidla pozorujú vo vzdialenostiach dlhších ako 120 m a zvyšujú sa so zvyšujúcou sa vzdialenosťou.Vibrácie sú nebezpečné najmä pri prechádzaní riek a vodných plôch so vzdialenosťou nad 500 m.

Riziko vibrácií spočíva v zlomení jednotlivých drôtov v oblastiach, kde vychádzajú zo svoriek. Tieto diskontinuity sú spôsobené skutočnosťou, že striedavé napätia z periodického ohýbania drôtov v dôsledku vibrácií sa superponujú s hlavnými ťahovými napätiami v zavesenom drôte. Ak sú tieto napätia nízke, potom celkové napätia nedosahujú hranicu, pri ktorej vodiče zlyhajú v dôsledku únavy.

Ryža. 2. Vibračné vlny pozdĺž drôtu počas letu

Na základe pozorovaní a výskumov sa zistilo, že riziko pretrhnutia drôtu závisí od tzv Priemerné prevádzkové napätie (napätie pri priemernej ročnej teplote a absencia dodatočných záťaží).

Záznamník vibrácií ALCOA "SCOLAR III" namontovaný na špirálovom držiaku

Spôsoby riadenia vibrácií drôtov

Podľa PUE jednoduché hliníkové a oceľovo-hliníkové drôty s prierezom do 95 mm2 pri vzdialenostiach viac ako 80 m, prierezom 120 – 240 mm2 pri vzdialenostiach viac ako 100 m, prierezom 300 mm2 alebo viac pri vzdialenostiach viac ako 120 m, musia byť oceľové drôty a káble všetkých prierezov vo vzdialenostiach nad 120 m chránené pred vibráciami, ak napätie pri priemernej ročnej teplote presiahne: 3,5 daN / mm2 (kgf / mm2) v hliníkových vodičoch, 4,0 daN / mm2 v oceľovo-hliníkových vodičoch, 18,0 daN / mm2 v oceľových drôtoch a kábloch.

Pri vzdialenostiach menších ako vyššie uvedené nie je potrebná žiadna ochrana proti vibráciám.Antivibračná ochrana sa tiež nevyžaduje na dvojvodičových delených fázach, ak namáhanie pri priemernej ročnej teplote nepresiahne 4,0 daN / mm2 u hliníka a 4,5 daN / mm2 u oceľovo-hliníkových vodičov.

Troj- a štvorvodičové oddelenie fáz zvyčajne nevyžaduje ochranu pred vibráciami. Úseky všetkých vedení, ktoré sú chránené pred bočným vetrom, nepodliehajú ochrane proti vibráciám. Pri veľkých prechodoch riek a vodných plôch je potrebná ochrana bez ohľadu na napätie v drôtoch.

Spravidla je ekonomicky nerentabilné znižovať napätie vo vedení na hodnoty, kde nie je potrebná žiadna ochrana proti vibráciám. Preto sa na tratiach s napätím 35 - 330 kV vyrábajú tlmiče vibrácií vo forme dvoch závaží zavesených na oceľovom lane.

Tlmiče vibrácií absorbujú energiu vibrujúcich drôtov a znižujú amplitúdu vibrácií okolo svoriek. Tlmiče vibrácií musia byť inštalované v určitých vzdialenostiach od svoriek, určených v závislosti od značky a napätia drôtu.

Na mnohých ochranných vedeniach proti vibráciám sa používajú výstuže vyrobené z rovnakého materiálu ako drôt a navinuté okolo drôtu v bode, kde je upevnený v konzole v dĺžke 1,5 – 3,0 m.

Priemer tyčí sa zmenšuje na oboch stranách stredu konzoly. Výstužné tyče zvyšujú tuhosť drôtu a znižujú pravdepodobnosť poškodenia vibráciami. Tlmiče vibrácií sú však najúčinnejším prostriedkom na riešenie vibrácií.

Ryža. 3. Tlmič vibrácií na drôte

Na ochranu proti vibráciám jednotlivých oceľovo-hliníkových drôtov s prierezom 25-70 mm2 a hliníka s prierezom do 95 mm2, slučkové tlmiče (tlmiace slučky) zavesené pod drôtom (pod nosnou konzolou) vo forme slučky s dĺžkou 1,0 sa odporúča -1,35 m drôtu rovnakého úseku.

V zahraničnej praxi sa na ochranu vodičov s veľkým prierezom, vrátane vodičov na veľkých prechodoch, používajú aj slučkové tlmiče jednej alebo viacerých po sebe nasledujúcich slučiek.

Tancujte na drôtoch

Tanec drôtov, podobne ako vibrácie, je vzrušený vetrom, ale líši sa od vibrácií s veľkou amplitúdou, dosahujúcou 12-14 m a dlhou vlnovou dĺžkou. Na šnúrach s jednoduchými drôtmi sa najčastejšie pozoruje tanec s jednou vlnou, teda s dvomi polvlnami v rozsahu (obr. 4), na šnúrach s delenými drôtmi - s jednou polvlnou v rozpätí.

V rovine kolmej na os čiary sa drôt pohybuje, keď tancuje pozdĺž predĺženej elipsy, ktorej hlavná os je vertikálna alebo sa od vertikály odchyľuje v miernom uhle (do 10 - 20 °).

Priemery elipsy závisia od priehybovej šípky: pri tanci s jednou polovičnou vlnou v rozsahu môže veľký priemer elipsy dosiahnuť 60 - 90 % priehybu šípky, pri tanci s dvoma polovičnými vlnami - 30 - 45 % previsnutá šípka. Malý priemer elipsy je zvyčajne 10 až 50 % dĺžky hlavného priemeru.

Drôtový tanec sa spravidla pozoruje v ľadových podmienkach. Ľad sa na drôtoch ukladá najmä na záveternej strane, čím drôt dostáva nepravidelný tvar.

Keď vietor pôsobí na drôt s jednostranným ľadom, rýchlosť prúdenia vzduchu v hornej časti sa zvyšuje a tlak klesá.Výsledkom je zdvíhacia sila Vy, ktorá spôsobí, že drôt začne tancovať.

Nebezpečenstvo tanca spočíva v tom, že vibrácie drôtov jednotlivých fáz, ako aj drôtov a káblov prebiehajú asynchrónne; často sa vyskytujú prípady, keď drôty prebiehajú v opačných smeroch a približujú sa alebo dokonca kolidujú.

V tomto prípade dochádza k elektrickým výbojom, ktoré spôsobujú roztavenie jednotlivých drôtov a niekedy aj zlomenie drôtov. Vyskytli sa aj prípady, keď sa vodiče 500 kV vedení zdvihli na úroveň káblov a narazili do nich.

Ryža. 4: a — tancujúce vlny na drôte za letu, b — drôt pokrytý ľadom v prúde vzduchu medzi nimi.

Uspokojivé výsledky z prevádzky experimentálnych liniek s tanečnými tlmičmi stále nestačia na zmenšenie vzdialenosti medzi drôtmi.

Na niektorých zahraničných vedeniach s nedostatočnými vzdialenosťami medzi vodičmi rôznych fáz sú inštalované izolačné dištančné prvky, ktoré vylučujú možnosť zachytenia vodičov pri tanci.