Vibrația și dansul firelor liniilor electrice aeriene: ce este, metode de luptă

Pe firele și cablurile de protecție împotriva trăsnetului ale liniilor electrice de înaltă tensiune apar diferite sarcini mecanice și tensiuni. De exemplu, când există vânt, se observă un fenomen precum vibrația sau dansul firelor. Ce este, care pot fi consecințele și metodele de luptă, veți afla din acest articol.

Definiție

Vibrația firelor se numește vibrații periodice ale unui fir sau cablu în intervalul dintre suporturile liniei de transmisie a energiei. Oscilațiile apar cu o frecvență de 3 până la 150 Hz în plan vertical sub influența unui flux de aer laminar. Ca urmare, se formează unde staționare, a căror amplitudine dublă poate fi mai mare decât diametrul firului sau cablului, dar în același timp nu depășește 0,005 din lungimea de undă.

Un dans se numește oscilații periodice stabile, cu o amplitudine mai mare decât în ​​cazul precedent și o frecvență mai mică - de la 0,2 la 2 Hz. Astfel, undele staționare se formează cu o amplitudine de 0,3 până la 5 metri și, în unele cazuri, chiar mai mult.

Fenomenul se observă pe liniile electrice, firele aeriene și cablurile de protecție împotriva trăsnetului. Conceptul de „auto-oscilare” se aplică și rețelei de contact, deși în esență este același lucru. Un alt nume este vibrațiile eoliene.
Deci, principala diferență dintre vibrație și dans este frecvența. Vibrația este cu greu vizibilă pentru ochi din cauza frecvenței înalte, a amplitudinii mai mici și a numărului de semi-unde, iar dansul este vibrații puternice cu o lungime de undă și o amplitudine mai mare.

Cauzele apariției

Vibrația firelor și cablurilor liniilor electrice aeriene are loc cu un flux de aer laminar (cu o viteză a vântului de 0,5-7 m/s, cu viteză mai mare, fluxul devine turbulent), a cărui direcție este perpendiculară sau la un anumit unghi față de l.

Apoi, fluxurile de aer curg în jurul suprafeței cilindrice a firului și apare un flux circular, în timp ce în partea superioară (punctul A din figura de mai jos) viteza acestui flux este mai mare decât în ​​cea inferioară (punctul B). Acest lucru se întâmplă din cauza perturbării vortexurilor de aer din părțile superioare și inferioare, în urma cărora apare un dezechilibru de presiune.
Prin urmare, nu apare doar componenta orizontală, ci și verticală a presiunii fluxurilor de aer (vânt). Dacă frecvența formării vortexului coincide cu frecvența (una dintre) vibrațiile naturale ale firului, atunci vor începe vibrațiile acestuia în plan vertical.

Oscilațiile care apar în sistem în absența unor influențe externe variabile, ca urmare a abaterii inițiale, se numesc oscilații proprii. Așa cum se întâmplă cu o coardă de chitară.

Antinoduri de unde vor apărea în anumite puncte, la care amplitudinea va fi maximă. Acele puncte care vor rămâne staționare se numesc noduri. În ele vor avea loc mișcări unghiulare ale firului, în termeni simpli - se va îndoi și se va roti. Undele stătătoare apar atunci când lungimea de undă este egală cu sau un multiplu al distanței dintre suporturi (lungimea deschiderii).

Frecvența vibrațiilor este direct proporțională cu viteza vântului și poate fi calculată folosind formula:

f = (0,185 V) / d,

unde f este frecvența de oscilație, V este viteza vântului, d este diametrul, 0,185 este caracteristica numărului Strouhal în acest caz.

Formula mai arată că, cu cât firul este mai subțire, cu atât vibrează mai multă frecvență. În același timp, vitezele vântului de 0,6-0,8 m / s sunt deosebit de periculoase, deoarece la o viteză a vântului mai mare de 5-8 m / s amplitudinile sunt mici și nu periculoase. De regulă, fenomenul are loc în intervale mai lungi de 120 de metri, cu creșterea distanței, nu face decât să se intensifice. Acest lucru este deosebit de important atunci când lungimea intersecției liniilor aeriene este mai mare de 500 m, de exemplu, prin râuri și rezervoare.

Diferența dintre dans și vibrație este, în primul rând, amplitudinea - este mai mare și poate ajunge la 12-14 metri, precum și o lungime de undă mai mare. Caracterul și traiectoria mișcării la dans repetă forma unei elipse alungite, cu axa deviată cu 10-20 de grade față de linia verticală.

Cu gheață (gheață și gheață pe linie), diametrul firului crește pe baza formulei prezentate mai sus - frecvența vibrațiilor scade și lungimea de undă a vibrației crește.

Gheața nu apare uniform, ci din partea sub vânt. Ca rezultat, firele și cablurile devin mai degrabă neregulate decât cilindrice. Cu această formă apare o forță de ridicare în timpul vântului, în figura de mai jos Vy.

De asemenea, provoacă dansul. În stânga, în intervalul dintre suporturi sunt valuri dansatoare, iar în dreapta, un cablu înghețat și un curent de aer care îl învăluie.

Dansul are loc la o viteză a vântului mai mare decât vibrația, și anume 5-20 m/s, la un unghi față de linia de 30-70 de grade. Oscilațiile apar cu o frecvență mai mică și cu o amplitudine mai mare.

Puteți vedea diferențele externe dintre fenomenele acestor două fenomene comparând următoarele două videoclipuri:

Pericol

Să vedem care este pericolul dansului și al vibrațiilor pe liniile electrice aeriene. Dansul este periculos deoarece firele nu vibrează sincron, iar amplitudinea poate ajunge la o asemenea valoare încât să poată apărea o suprapunere cu cablul de protecție împotriva trăsnetului, sau între ele. Din cauza a ceea ce apar descărcări electrice, cu toate consecințele care decurg. Pentru a preveni coliziunile, în unele cazuri, între părțile conductoare ale liniilor sunt instalate distanțiere izolatoare.

Vibrația, la rândul său, are un efect distructiv asupra miezurilor conductorului, iar rupturile de linie sunt, de asemenea, posibile la conexiuni și cleme sau ieșiri de la cleme.

Metode de control

Deoarece pericolul vibrațiilor și dansului constă în defecțiunea liniei aeriene, întreruperi și scurtcircuite, vom lua în considerare principala metodă de protecție împotriva acesteia.

Instalarea amortizoarelor de vibrații este principala metodă de eliminare a fenomenelor luate în considerare. Sunt de diverse tipuri. O caracteristică comună este că sunt realizate sub forma unei tije cu greutăți la capete, care este suspendată de partea de mijloc pe frânghii și fire. Tipul amortizorului de vibrații este selectat în funcție de lungimea deschiderii și diametrul conductorului, în conformitate cu Tabelul 2.5.9. PUE, p. 2.5.85 (Capitolul 2.5 PUE).

Pentru a determina condițiile climatice și a calcula sarcina tensiunilor mecanice în timpul vibrațiilor, aceștia folosesc, de asemenea, informațiile prezentate în puncte din PUE 2.5.38-2.5.74, acestea arată presiunea vântului, grosimea peretelui de gheață, durata medie anuală a furtunilor și altele date. Dacă doriți să aflați mai multe, puteți citi RD 34.20.182-90 „Orientări pentru protecția tipică împotriva vibrații și subvibrații ale firelor și cablurilor de protecție împotriva trăsnetului ale liniilor electrice aeriene cu o tensiune de 35-750 kV".

Materiale conexe:

• Transmiterea puterii pe distanțe lungi fără fire
• Ce să faci dacă un copac cade pe fire
• Zonele de protecție ale liniilor electrice