Vibrasjon og dans av ledninger på luftledninger

På jobbstudiet luftlinjer Under naturlige forhold, i tillegg til de vanlige endringene forårsaket i driften av ledere av virkningen av is, vind og temperatur, er fenomenene vibrasjoner og danser av ledere av interesse.

Vibrasjonen av ledningene i vertikalplanet observeres ved lave vindhastigheter og består i utseendet i ledningene av langsgående (stående) og hovedsakelig vandrende bølger med en amplitude på opptil 50 mm og en frekvens på 5-50 Hz. Resultatet av vibrasjonene er brudd på lederne til ledningene, selvløsing av boltene til støttene, ødeleggelsen av delene av beslagene til isolasjonsstrengene, etc.

For å bekjempe vibrasjoner er ledningene forsterket ved å kveile inn festepunktene, auto-vibrasjonsklemmer og lyddempere (støtdempere).

I luftledninger er det, selv om det er sjeldnere, et annet, mindre studert fenomen - ledernes dans, det vil si oscillasjonen av lederne med stor amplitude, noe som fører til kollisjonen av lederne i forskjellige faser, og derfor , falllinjen virker ikke.

Trådvibrasjon

Når luftstrømmen rundt lederne rettes gjennom linjens akse eller i vinkel til denne aksen, oppstår det virvler på lederens leside. Vinden skilles med jevne mellomrom fra ledningen og virvler dannes i motsatt retning.

Separasjonen av virvelen i bunnen fører til at det vises en sirkulær strømning på lesiden, og strømningshastigheten v ved punkt A blir større enn ved punkt B. Som et resultat oppstår en vertikal komponent av vindtrykket.

Når frekvensen av virveldannelse faller sammen med en av de naturlige frekvensene til den strakte ledningen, begynner sistnevnte å vibrere i vertikalplanet. I dette tilfellet avviker noen punkter stort sett fra likevektsposisjonen, og danner antinoden til bølgen, mens andre forblir på plass og danner de såkalte nodene. Kun vinkelforskyvninger av lederen forekommer ved nodene.

Slike kalles vibrasjoner av en ledning med en amplitude som ikke overstiger 0,005 halvbølgelengde eller to diametre av ledningsvibrasjonen.

Figur 1. Vortexformasjon bak ledningen

Trådvibrasjoner oppstår ved en vindhastighet på 0,6-0,8 m / s; når vindhastigheten øker, øker vibrasjonsfrekvensen og antall bølger i området; når vindhastigheten overstiger 5-8 m/s, er vibrasjonsamplitudene så små at de ikke er farlige for lederen.

Driftserfaring viser at ledningsvibrasjoner oftest observeres på linjer som går gjennom åpent og flatt terreng. På seksjoner av linjer i skogen og ujevnt terreng er varigheten og intensiteten av vibrasjoner mye mindre.

Trådvibrasjoner observeres som regel ved avstander lengre enn 120 m og øker med økende avstander.Vibrasjoner er spesielt farlige ved kryssing av elver og vannområder med avstander over 500 m.

Risikoen for vibrasjon ligger i brudd på individuelle ledninger i områdene der de kommer ut av klemmene. Disse diskontinuitetene skyldes at vekslende spenninger fra periodisk bøyning av ledningene som følge av vibrasjon er lagt over de viktigste strekkspenningene i den opphengte ledningen. Hvis de sistnevnte spenningene er lave, når ikke de totale spenningene grensen hvor lederne svikter på grunn av utmatting.

Ris. 2. Vibrasjonsbølger langs ledningen under flukt

Basert på observasjoner og forskning ble det funnet at risikoen for ledningsbrudd avhenger av den såkalte Gjennomsnittlig driftsspenning (spenning ved gjennomsnittlig årstemperatur og fravær av ekstra belastninger).

ALCOA "SCOLAR III" vibrasjonsopptaker montert på spiralfeste

Metoder for å kontrollere vibrasjonen av ledninger

I følge PUE enkelttråder av aluminium og stål-aluminium med et tverrsnitt på opptil 95 mm2 ved avstander på mer enn 80 m, tverrsnitt på 120 - 240 mm2 ved avstander på mer enn 100 m, tverrsnitt på 300 mm2 eller mer ved avstander på mer enn 120 m, må ståltråder og kabler i alle tverrsnitt i avstander over 120 m beskyttes mot vibrasjoner dersom spenningen ved gjennomsnittlig årstemperatur overstiger: 3,5 daN / mm2 (kgf / mm2) i aluminiumsledere, 4,0 daN / mm2 i stål-aluminium ledere, 18,0 daN / mm2 i ståltråder og kabler.

Ved avstander som er mindre enn ovennevnte, er det ikke nødvendig med vibrasjonsbeskyttelse.Vibrasjonsbeskyttelse er heller ikke nødvendig på to-leder split-fase linjer dersom spenningen ved gjennomsnittlig årstemperatur ikke overstiger 4,0 daN / mm2 i aluminium og 4,5 daN / mm2 i stål-aluminium ledere.

Tre- og fireleder faseseparasjon krever vanligvis ikke vibrasjonsbeskyttelse. Seksjoner av alle linjer som er beskyttet mot sidevind er ikke underlagt vibrasjonsbeskyttelse. Ved store kryssinger av elver og vannområder kreves beskyttelse uavhengig av spenningen i ledningene.

Som regel er det økonomisk ulønnsomt å redusere spenningen i linjeledere til verdier der ingen vibrasjonsbeskyttelse er nødvendig. Derfor, på linjer med en spenning på 35 — 330 kV, vibrasjonsdempere laget i form av to vekter suspendert på en stålkabel.

Vibrasjonsdempere absorberer energien til de vibrerende ledningene og reduserer amplituden til vibrasjonene rundt klemmene. Vibrasjonsdempere må installeres i visse avstander fra terminalene, bestemt avhengig av ledningens merke og spenning.

På en rekke vibrasjonsbeskyttelsesliner brukes armeringsjern laget av samme materiale som wiren og vikles rundt wiren på det punktet hvor den er festet i braketten i en lengde på 1,5 — 3,0 m.

Diameteren på stengene avtar på hver side av midten av braketten. Armeringsstenger øker stivheten til ledningen og reduserer sannsynligheten for vibrasjonsskader. Imidlertid er vibrasjonsdempere det mest effektive middelet for å håndtere vibrasjoner.

Ris. 3. Vibrasjonsdemper på ledningen

For vibrasjonsbeskyttelse av enkeltstål-aluminiumstråder med et tverrsnitt på 25-70 mm2 og aluminium med et tverrsnitt på opptil 95 mm2, sløyfetype dempere (spjeldsløyfer) opphengt under ledningen (under støttebraketten) i form av en løkke med en lengde på 1,0 anbefales -1,35 m ledning av samme seksjon.

I utenlandsk praksis brukes også sløyfedempere av en eller flere påfølgende sløyfer for å beskytte ledninger med stort tverrsnitt, inkludert ledninger ved store overganger.

Dans på ledningene

Dansen av ledninger, som vibrasjoner, blir begeistret av vinden, men skiller seg fra vibrasjoner med stor amplitude, som når 12-14 m og lang bølgelengde. På linjer med enkelttråder observeres oftest en dans med en bølge, det vil si med to halvbølger i området (fig. 4), på linjer med delte ledninger - med en halvbølge i et spenn.

I et plan vinkelrett på linjens akse beveger ledningen seg når den danser langs en langstrakt ellipse, hvis hovedakse er vertikal eller avviker i en liten vinkel (opptil 10 - 20 °) fra vertikalen.

Diametrene til ellipsen avhenger av synkepilen: når man danser med en halvbølge i området, kan den store diameteren på ellipsen nå 60 - 90 % av synkepilen, mens man danser med to halvbølger - 30 - 45 % av synkepilen. Den mindre diameteren til ellipsen er vanligvis 10 til 50 % av lengden på hoveddiameteren.

Som regel observeres tråddans i isete forhold. Is avsettes på ledningene hovedsakelig på lesiden, som et resultat av at ledningen får en uregelmessig form.

Når vinden virker på en ledning med ensidig is, øker hastigheten på luftstrømmen på toppen og trykket avtar.Dette resulterer i en løftekraft Vy som får ledningen til å danse.

Faren for dans ligger i det faktum at vibrasjonene av ledningene til individuelle faser, så vel som av ledninger og kabler, oppstår asynkront; det er ofte tilfeller der ledninger går i motsatte retninger og kommer nær eller til og med kolliderer.

I dette tilfellet oppstår elektriske utladninger, noe som får individuelle ledninger til å smelte, og noen ganger ledninger til å bryte. Det var også tilfeller da lederne til 500 kV-linjene steg til nivået av kablene og kolliderte med dem.

Ris. 4: a — dansende bølger på en ledning i flukt, b — en ledning dekket med is i en luftstrøm mellom dem.

Tilfredsstillende resultater fra drift av eksperimentelle linjer med dansedempere er likevel ikke nok til å redusere avstanden mellom ledningene.

På noen fremmedlinjer med utilstrekkelig avstand mellom ledere av forskjellige faser, er det installert isolerende avstandselementer, som utelukker muligheten for at lederne fanger seg under dans.