Вибрация и танци на проводници по въздушни електропроводи

При изучаване на работа въздушни линии При естествени условия, в допълнение към обичайните промени, причинени в работата на проводниците на проводници от действието на лед, вятър и температура, явленията на вибрации и танци на проводници представляват интерес.

Вибрацията на проводниците във вертикалната равнина се наблюдава при ниски скорости на вятъра и се състои в появата в проводниците на надлъжни (стоящи) и главно скитащи вълни с амплитуда до 50 mm и честота 5-50 Hz. Резултатът от вибрациите са прекъсванията на проводниците на проводниците, саморазхлабване на болтовете на опорите, разрушаване на частите на фитингите на изолационните струни и др.

За борба с вибрациите проводниците се подсилват, като се навиват в местата на закрепване, авто-вибрационни скоби и шумозаглушители (амортисьори).

В въздушните линии има, макар и по -рядко, друго, по -малко проучено явление — танцът на проводниците, тоест трептенето на проводниците с голяма амплитуда, което води до сблъскване на проводниците от различни фази, и следователно, линията пада не работи.

Вибрация на проводници

Когато въздушният поток около проводниците, насочен през оста на линията или под ъгъл спрямо тази ос, възникват вихри от подветрената страна на проводника. Вятърът периодично се отделя от жицата и се образуват вихри в обратна посока.

Разделянето на вихъра в долната част причинява появата на кръгов поток от подветрената страна, а скоростта на потока v в точка А става по -голяма, отколкото в точка В. В резултат се появява вертикален компонент на налягането на вятъра.

Когато честотата на образуване на вихър съвпада с една от естествените честоти на опънатата жица, последната започва да вибрира във вертикалната равнина. В този случай някои точки се отклоняват най-вече от равновесното положение, образувайки антинод на вълната, докато други остават на място, образувайки така наречените възли. В възлите възникват само ъглови измествания на проводника.

Такива се наричат ​​вибрации на проводник с амплитуда, която не надвишава 0,005 дължина на полувълната или два диаметъра на проводника вибрация.

Фигура 1. Образуване на вихър зад жицата

Вибрациите на проводниците възникват при скорост на вятъра 0,6-0,8 m / s; с увеличаване на скоростта на вятъра, честотата на вибрациите и броят на вълните в обхвата се увеличават; когато скоростта на вятъра надвишава 5-8 m / s, амплитудите на вибрациите са толкова малки, че не са опасни за проводника.

Оперативният опит показва това Вибрациите на проводниците най -често се наблюдават по линии, преминаващи през открит и равен терен. На участъци от линии в гората и неравен терен продължителността и интензивността на вибрациите са много по -малко.

Вибрацията на проводниците се наблюдава, като правило, на разстояния по -дълги от 120 m и се увеличава с увеличаване на разстоянията. Вибрациите са особено опасни при пресичане на реки и водни зони с разстояния над 500 м.

Рискът от вибрации се крие в счупването на отделни проводници в зоните, където те излизат от скобите. Тези прекъсвания се дължат на факта, че редуващи се напрежения от периодично огъване на проводниците в резултат на вибрации се наслагват върху основните напрежения на опън в окачения проводник. Ако последните напрежения са ниски, тогава общите напрежения не достигат границата, при която проводниците се разрушават поради умора.

Ориз. 2. Вълни на вибрации по проводника в полет

Въз основа на наблюдения и изследвания е установено, че рискът от разрушаване на проводниците зависи от т. Нар. Средно работно напрежение (напрежение при средногодишна температура и отсъствие на допълнителни натоварвания).

Регистратор на вибрации ALCOA „SCOLAR III“, монтиран на спирална опора

Методи за контрол на вибрациите на проводниците

Според ПУЕ единични алуминиеви и стоманено -алуминиеви проводници с напречно сечение до 95 mm2 на разстояния повече от 80 m, напречно сечение 120 — 240 mm2 на разстояния над 100 m, напречно сечение 300 mm2 или повече на разстояния на повече от 120 m, стоманените проводници и кабели от всички напречни сечения на разстояния над 120 m трябва да бъдат защитени от вибрации, ако напрежението при средногодишната температура надвишава: 3,5 daN / mm2 (kgf / mm2) в алуминиеви проводници, 4,0 daN / mm2 в стоманено-алуминиеви проводници, 18.0 daN / mm2 в стоманени проводници и кабели.

При разстояния, по -малки от горните, не се изисква защита от вибрации. Защитата от вибрации също не е необходима на линии с разделена фаза на два проводника, ако напрежението при средната годишна температура не надвишава 4,0 daN / mm2 в алуминий и 4,5 daN / mm2 в стоманено-алуминиеви проводници.

Разделянето на фазата на три и четири проводника обикновено не изисква защита от вибрации. Секциите на всички линии, които са защитени от боков вятър, не подлежат на защита от вибрации. При големи пресичания на реки и водни зони е необходима защита независимо от напрежението в проводниците.

Като правило е икономически неизгодно да се намалят напреженията в линейните проводници до стойности, при които не се изисква защита от вибрации. Следователно, на линии с напрежение 35 — 330 kV, амортисьори на вибрации, направени под формата на две тежести, окачени на стоманен кабел.

Амортисьорите на вибрации абсорбират енергията на вибриращите проводници и намаляват амплитудата на вибрациите около скобите. Амортисьорите на вибрации трябва да бъдат монтирани на определени разстояния от клемите, определени в зависимост от марката и напрежението на проводника.

На редица линии за защита от вибрации се използват арматурни пръти, изработени от същия материал като телта и навити около жицата в точката, където е фиксирана в скобата на дължина 1,5 — 3,0 m.

Диаметърът на прътите намалява от двете страни от центъра на скобата. Армировъчните пръти увеличават твърдостта на жицата и намаляват вероятността от повреда от вибрации. Въпреки това, амортисьорите на вибрации са най -ефективното средство за справяне с вибрациите.

 Ориз. 3. Амортисьор на вибрации върху проводника

За защита от вибрации на единични стоманено-алуминиеви проводници с напречно сечение 25-70 mm2 и алуминий със сечение до 95 mm2 се препоръчва амортисьори тип контур (амортисьорни контури)окачени под телта (под носещата скоба) под формата на контур с дължина 1,0-1,35 m от тел от същото сечение.

В чуждестранната практика амортисьорите на контура от една или няколко последователни контури също се използват за защита на проводници с голямо напречно сечение, включително проводници при големи преходи.

Танц на жиците

Танцът на проводниците, подобно на вибрациите, се възбужда от вятъра, но се различава от вибрациите с голяма амплитуда, достигаща 12-14 м и дълга дължина на вълната. На линии с единични жици най-често се наблюдава танц с една вълна, тоест с две полувълни в обхвата (фиг. 4), на линии с разцепени проводници-с една полувълна в педя.

В равнина, перпендикулярна на оста на линията, жицата се движи, когато танцува по удължена елипса, чиято основна ос е вертикална или отклонена под лек ъгъл (до 10 — 20 °) от вертикалата.

Диаметрите на елипсата зависят от провисналата стрела: когато танцувате с една полувълна в обхвата, големият диаметър на елипсата може да достигне 60 — 90% от стрелата на увисване, докато танцувате с две полувълни — 30 — 45 % от стрелката на провисване. Малкият диаметър на елипсата обикновено е 10 до 50% от дължината на големия диаметър.

По правило танцуването на проводниците се наблюдава при ледени условия. Ледът се отлага върху проводниците главно от подветрената страна, в резултат на което телта получава неправилна форма.

Когато вятърът действа върху тел с едностранна леда, скоростта на въздушния поток в горната част се увеличава и налягането намалява. В резултат на това възниква повдигаща сила Vy, караща жицата да танцува.

Опасността от танци се крие във факта, че вибрациите на проводниците на отделни фази, както и на проводници и кабели, възникват асинхронно; често има случаи, когато проводниците се движат в противоположни посоки и се доближават или дори се сблъскват.

В този случай възникват електрически разряди, причиняващи топене на отделни проводници, а понякога и прекъсване на проводниците. Имаше и случаи, когато проводниците на линиите 500 kV се издигаха до нивото на кабелите и се сблъскваха с тях.

Ориз. 4: а — танцуващи вълни по жица в полет, б — жица, покрита с лед, във въздушен поток помежду си.

Задоволителни резултати от експлоатацията на експериментални линии с гасители на танци все още не е достатъчно за намаляване на разстоянието между проводниците.

На някои чужди линии с недостатъчни разстояния между проводници от различни фази са монтирани изолационни дистанционни елементи, които изключват възможността проводниците да се захванат при танци.