Oro linijų laidų vibracija ir šokis: kas tai, kovos metodai

Ant aukštos įtampos elektros linijų laidų ir apsaugos nuo žaibo kabelių atsiranda įvairios mechaninės apkrovos ir įtampos. Pavyzdžiui, pučiant vėjui, pastebimas toks reiškinys kaip virpesiai ar laidų šokis. Kas tai yra, kokios gali būti pasekmės ir kovos metodai, sužinosite iš šio straipsnio.

Apibrėžimas

Laidų vibracija vadinama periodine laido ar kabelio vibracija tarpatramyje tarp elektros perdavimo linijos atramų. Svyravimai vyksta nuo 3 iki 150 Hz dažniu vertikalioje plokštumoje, veikiant laminariniam oro srautui. Dėl to susidaro stovinčios bangos, kurių dviguba amplitudė gali būti didesnė už laido ar kabelio skersmenį, bet tuo pačiu neviršija 0,005 bangos ilgio.

Šokiu vadinami stabilūs periodiniai virpesiai, kurių amplitudė yra didesnė nei ankstesniu atveju ir mažesnis dažnis - nuo 0,2 iki 2 Hz. Taigi susidaro stovinčios bangos, kurių amplitudė yra nuo 0,3 iki 5 metrų, o kai kuriais atvejais ir daugiau.
Šis reiškinys pastebimas ant elektros linijų, oro laidų ir apsaugos nuo žaibo kabelių. Sąvoka „savaiminis svyravimas“ taip pat taikoma kontaktiniam tinklui, nors iš esmės tai yra tas pats dalykas. Kitas pavadinimas – Eolinės vibracijos.

Taigi pagrindinis skirtumas tarp vibracijos ir šokio yra dažnis. Vibracija akiai sunkiai pastebima dėl aukšto dažnio, mažesnės amplitudės ir pusbangių skaičiaus, o šokis – tai stiprūs, ilgesnio bangos ilgio ir amplitudės virpesiai.

Atsiradimo priežastys

Oro elektros linijų laidų ir kabelių vibracija atsiranda esant laminariniam oro srautui (kai vėjo greitis 0,5-7 m/s, esant didesnis greitis, srautas tampa turbulentinis), kurio kryptis yra statmena arba tam tikru kampu jam.

Tada oro srautai teka aplink cilindrinį vielos paviršių ir susidaro apskritas srautas, o jo viršutinėje dalyje (taškas A paveikslėlyje žemiau) šio srauto greitis yra didesnis nei apatinėje (taškas B). Taip nutinka dėl oro sūkurių iš viršutinės ir apatinės pusės sutrikimo, dėl kurio atsiranda slėgio disbalansas.
Taigi susidaro ne tik horizontalioji, bet ir vertikalioji oro srautų slėgio (vėjo) dedamoji. Jei sūkurio susidarymo dažnis sutampa su (vieno iš) vielos natūralių virpesių dažniu, tai prasidės jo virpesiai vertikalioje plokštumoje.

Virpesiai, atsirandantys sistemoje nesant kintamų išorinių poveikių, dėl pradinio nukrypimo, vadinami tinkamais svyravimais. Kaip nutinka su gitaros styga.

Tam tikruose taškuose atsiras bangų antinodai, kuriuose amplitudė bus maksimali. Tie taškai, kurie išliks nejudantys, vadinami mazgais. Juose įvyks kampiniai vielos judesiai, paprastai tariant - jis sulinks ir suksis. Stovinčios bangos kyla, kai bangos ilgis yra lygus atstumo tarp atramų (tarpo ilgio) arba jo kartotinis.

Vibracijos dažnis yra tiesiogiai proporcingas vėjo greičiui ir gali būti apskaičiuojamas pagal formulę:

f = (0,185 V) / d,

kur f yra virpesių dažnis, V yra vėjo greitis, d yra skersmuo, 0,185 yra Strouhal skaičiaus charakteristika šiuo atveju.

Formulė taip pat rodo, kad kuo plonesnis laidas, tuo dažniau jis vibruoja. Tuo pačiu metu 0,6–0,8 m/s vėjo greitis yra ypač pavojingas, nes esant didesniam nei 5–8 m/s vėjo greičiui, amplitudės yra mažos ir nepavojingos. Paprastai reiškinys pasireiškia ilgesniuose nei 120 metrų atkarpose, didėjant atstumui jis tik stiprėja. Tai ypač svarbu, kai oro linijų sankirtos ilgis yra didesnis nei 500 m, pavyzdžiui, per upes ir rezervuarus.

Skirtumas tarp šokio ir vibracijos visų pirma yra amplitudė – ji didesnė ir gali siekti 12-14 metrų, taip pat ilgesnį bangos ilgį. Judėjimo pobūdis ir trajektorija šokant pakartoja pailgos elipsės formą, kai ašis nuo vertikalios linijos nukrypsta 10-20 laipsnių.

Esant ledui (ledas ir apledėjimas ant linijos), vielos skersmuo didėja pagal aukščiau pateiktą formulę – vibracijos dažnis mažėja, o vibracijos bangos ilgis didėja.

Ledas atsiranda ne tolygiai, o iš pavėjinės pusės. Dėl to laidai ir kabeliai tampa netaisyklingi, o ne cilindriški. Su šia forma vėjo metu atsiranda kėlimo jėga, paveikslėlyje žemiau Vy.

Tai taip pat sukelia šokį. Kairėje tarpatramyje tarp atramų šoka bangos, o dešinėje – ledinis trosas ir jį gaubianti oro srovė.

Šokis vyksta esant didesniam vėjo greičiui nei vibracija, būtent 5–20 m/s, 30–70 laipsnių kampu į liniją. Virpesiai vyksta mažesniu dažniu ir didesne amplitude.

Išorinius šių dviejų reiškinių skirtumus galite pamatyti palyginę šiuos du vaizdo įrašus:

Pavojus

Pažiūrėkime, koks yra šokio ir vibracijos pavojus ant oro linijų. Šokis pavojingas, nes laidai nevibruoja sinchroniškai, o amplitudė gali pasiekti tokią reikšmę, kad gali susidaryti persidengimas su apsaugos nuo žaibo kabeliu arba vienas su kitu. Dėl to atsiranda elektros iškrovos su visomis iš to išplaukiančiomis pasekmėmis. Siekiant išvengti susidūrimų, kai kuriais atvejais tarp laidių linijų dalių įrengiamos izoliacinės tarpinės.

Vibracija, savo ruožtu, turi destruktyvų poveikį laidininkų šerdims, linijos nutrūkimai taip pat galimi jungtyse ir gnybtuose arba gnybtų išėjimuose.

Kontrolės metodai

Kadangi vibracijos ir šokio pavojus slypi oro linijos gedime, pertraukose ir trumpuosiuose jungimuose, apsvarstysime pagrindinį apsaugos nuo jo būdą.

Vibracijos slopintuvų montavimas yra pagrindinis būdas pašalinti aptariamus reiškinius. Jų būna įvairių. Bendras bruožas yra tai, kad jie yra pagaminti iš strypo formos su svareliais galuose, kurie yra pakabinti nuo vidurinės dalies ant virvių ir vielų. Vibracijos slopintuvo tipas parenkamas pagal tarpatramio ilgį ir laidininko skersmenį, pagal 2.5.9 lentelę. PUE, p. 2.5.85 (2.5 skyrius PUE).

Klimato sąlygoms nustatyti ir mechaninių įtempių apkrovai vibracijos metu apskaičiuoti jie taip pat naudoja pateiktą informaciją PUE 2,5,38-2,5,74 taškai, jie rodo vėjo slėgį, ledo sienelės storį, vidutinę metinę perkūnijos trukmę ir kt. duomenis. Jei norite sužinoti daugiau, galite perskaityti RD 34.20.182-90 „Tipinės apsaugos nuo 35-750 įtampos elektros oro linijų laidų ir apsaugos nuo žaibo kabelių vibracijos ir subvibracijos kV".

Susijusios medžiagos:

• Energijos perdavimas dideliais atstumais be laidų
• Ką daryti, jei ant laidų užkrito medis
• Elektros linijų apsaugos zonos