Vibracija i ples žica nadzemnih dalekovoda: što je to, metode borbe

Na žicama i gromobranskim kabelima visokonaponskih dalekovoda nastaju različita mehanička opterećenja i naponi. Na primjer, kada je vjetar, uočava se pojava poput vibracije ili plesanja žica. Što je to, kakve mogu biti posljedice i metode borbe, naučit ćete iz ovog članka.

Definicija

Vibracije žica nazivaju se periodične vibracije žice ili kabela u rasponu između nosača dalekovoda. Oscilacije se javljaju frekvencijom od 3 do 150 Hz u okomitoj ravnini pod utjecajem laminarnog strujanja zraka. Kao rezultat, nastaju stajaći valovi, čija dvostruka amplituda može biti veća od promjera žice ili kabela, ali istodobno ne prelazi 0,005 valne duljine.

Plesom se nazivaju stabilne periodične oscilacije, s većom amplitudom nego u prethodnom slučaju i nižom frekvencijom - od 0,2 do 2 Hz. Tako nastaju stajaći valovi s amplitudom od 0,3 do 5 metara, au nekim slučajevima i više.
Fenomen se opaža na dalekovodima, nadzemnim žicama i kabelima za zaštitu od groma. Koncept "samooscilacije" također se primjenjuje na kontaktnu mrežu, iako je u biti ista stvar. Drugi naziv je Eolske vibracije.

Dakle, glavna razlika između vibracije i plesa je frekvencija. Vibracija je oku jedva primjetna zbog visoke frekvencije, manje amplitude i broja poluvalova, a ples je jakih vibracija veće valne duljine i amplitude.

Uzroci nastanka

Vibracije žica i kabela zračnih dalekovoda javljaju se laminarnim strujanjem zraka (s brzinom vjetra od 0,5-7 m / s, s veća brzina, strujanje postaje turbulentno), čiji je smjer okomit ili pod određenim kutom na mu.

Tada struji zraka struji oko cilindrične površine žice i nastaje kružno strujanje, dok je u njegovom gornjem dijelu (točka A na slici ispod) brzina tog strujanja veća nego u donjem (točka B). To se događa zbog poremećaja zračnih vrtloga s gornje i donje strane, zbog čega se pojavljuje neravnoteža tlaka.
Dakle, ne nastaje samo horizontalna, već i vertikalna komponenta tlaka zračnih tokova (vjetar). Ako se frekvencija stvaranja vrtloga podudara s frekvencijom (jednog od) prirodnih vibracija žice, tada će početi njezine vibracije u okomitoj ravnini.

Oscilacije koje nastaju u sustavu u odsutnosti promjenjivih vanjskih utjecaja, kao posljedica početnog odstupanja, nazivaju se vlastite oscilacije. Kao što se događa sa žicama za gitaru.

U određenim točkama pojavit će se antinodi valova u kojima će amplituda biti maksimalna. One točke koje će ostati mirne nazivaju se čvorovi. U njima će se dogoditi kutni pomaci žice, jednostavno rečeno - savijat će se i rotirati. Stojeći valovi se pojavljuju kada je valna duljina jednaka ili višekratna udaljenosti između nosača (dužina raspona).

Frekvencija vibracija izravno je proporcionalna brzini vjetra i može se izračunati pomoću formule:

f = (0,185 V) / d,

gdje je f frekvencija titranja, V je brzina vjetra, d je promjer, 0,185 je karakteristika Strouhalovog broja u ovom slučaju.

Formula također pokazuje da što je žica tanja, to više frekvencije vibrira. Istodobno, brzine vjetra od 0,6-0,8 m / s su posebno opasne, jer su pri brzini vjetra većoj od 5-8 m / s amplitude male i nisu opasne. Pojava se u pravilu javlja u rasponima dužim od 120 metara, s povećanjem udaljenosti samo se pojačava. To je osobito važno kada je duljina raskrižja nadzemnih vodova veća od 500 m, na primjer, kroz rijeke i akumulacije.

Razlika između plesa i vibracije je, prije svega, amplituda – veća je i može doseći 12-14 metara, kao i duža valna duljina. Karakter i putanja kretanja pri plesu ponavljaju oblik izdužene elipse, s osi koja je odmaknuta za 10-20 stupnjeva od okomite linije.

Kod leda (led i zaleđivanje na liniji), promjer žice se povećava na temelju gore navedene formule - frekvencija vibracija se smanjuje, a valna duljina vibracije se povećava.

Led se ne pojavljuje ravnomjerno, već sa zavjetrine. Kao rezultat toga, žice i kabeli postaju nepravilni, a ne cilindrični. Kod ovog oblika dolazi do sile podizanja tijekom vjetra, na slici ispod Vy.

To također uzrokuje ples. S lijeve strane u rasponu između oslonaca plešu valovi, a s desne ledena sajla i zračna struja koja ga obavija.

Ples se događa pri većoj brzini vjetra od vibracija, odnosno 5-20 m / s, pod kutom prema liniji od 30-70 stupnjeva. Oscilacije se javljaju s manjom frekvencijom i većom amplitudom.

Vanjske razlike između fenomena ova dva fenomena možete vidjeti usporedbom sljedeća dva videa:

Opasnost

Pogledajmo kakva je opasnost od plesanja i vibracija na nadzemnim dalekovodima. Ples je opasan jer žice ne vibriraju sinkrono, a amplituda može doseći toliku vrijednost da može doći do preklapanja s gromobranskim kabelom ili međusobno. Zbog čega nastaju električna pražnjenja, sa svim posljedicama koje iz toga proizlaze. Kako bi se spriječili sudari, u nekim slučajevima između vodljivih dijelova vodova ugrađuju se izolacijski razmaknici.

Vibracije pak imaju destruktivan učinak na jezgre vodiča, a mogući su i prekidi vodova na spojevima i stezaljkama ili izlazima iz stezaljki.

Metode kontrole

Budući da opasnost od vibracija i plesanja leži u kvaru nadzemnog voda, prekidima i kratkim spojevima, razmotrit ćemo glavnu metodu zaštite od toga.

Ugradnja prigušivača vibracija glavna je metoda za uklanjanje razmatranih pojava. Dolaze u raznim vrstama. Zajedničko obilježje je da se izrađuju u obliku šipke s utezima na krajevima, koja je ovješena sa srednjeg dijela na užad i žice. Vrsta prigušivača vibracija odabire se u skladu s duljinom raspona i promjerom vodiča, u skladu s tablicom 2.5.9. PUE, str. 2.5.85 (Poglavlje 2.5 PUE).

Za određivanje klimatskih uvjeta i izračunavanje opterećenja mehaničkim naprezanjima tijekom vibracija, oni također koriste informacije navedene u točke PUE 2.5.38-2.5.74, pokazuju tlak vjetra, debljinu ledene stijenke, prosječno godišnje trajanje grmljavine i drugo podaci. Ako želite saznati više, možete pročitati RD 34.20.182-90 „Smjernice za tipičnu zaštitu od vibracije i podvibracije žica i gromobranskih kabela nadzemnih dalekovoda napona 35-750 kV".

Povezani materijali:

• Prijenos snage na velike udaljenosti bez žica
• Što učiniti ako stablo padne na žice
• Zaštitne zone dalekovoda