Vibration og dans af ledninger på luftledninger

På jobstudiet luftlinjer Under naturlige forhold, ud over de sædvanlige ændringer forårsaget af ledernes drift af is, vind og temperatur, er fænomenerne vibrationer og danse af ledere af interesse.

Vibrationen af ​​ledningerne i det lodrette plan observeres ved lave vindhastigheder og består i udseendet i ledningerne af langsgående (stående) og hovedsageligt vandrende bølger med en amplitude på op til 50 mm og en frekvens på 5-50 Hz. Resultatet af vibrationerne er brud på lederne af ledningerne, selvløsnelse af boltene på understøtninger, ødelæggelse af delene af beslagene i isoleringsstrengene osv.

For at bekæmpe vibrationer er ledningerne forstærket ved at vikle fastgørelsespunkterne, auto-vibrationsklemmer og lyddæmpere (støddæmpere).

I luftledninger er der, omend sjældnere, et andet, mindre undersøgt fænomen - ledernes dans, det vil sige ledernes oscillation med en stor amplitude, hvilket fører til kollision af lederne i forskellige faser, og derfor , faldlinjen virker ikke.

Trådvibration

Når luftstrømmen rundt om lederne ledes gennem linjens akse eller i en vinkel i forhold til denne akse, opstår der hvirvler på læsiden af ​​lederen. Vinden adskilles periodisk fra ledningen, og der dannes hvirvler i den modsatte retning.

Adskillelsen af ​​hvirvelen i bunden bevirker fremkomsten af ​​en cirkulær strømning på læsiden, og strømningshastigheden v ved punkt A bliver større end ved punkt B. Som følge heraf opstår en lodret komponent af vindtrykket.

Når frekvensen af ​​hvirveldannelse falder sammen med en af ​​de naturlige frekvenser af den strakte ledning, begynder sidstnævnte at vibrere i det lodrette plan. I dette tilfælde afviger nogle punkter for det meste fra ligevægtspositionen og danner bølgens antinode, mens andre forbliver på plads og danner de såkaldte noder. Kun vinkelforskydninger af lederen forekommer ved knudepunkterne.

Sådanne kaldes vibrationer af en tråd med en amplitude, der ikke overstiger 0,005 halvbølgelængde eller to diametre af trådvibrationen.

Figur 1. Vortexdannelse bag wiren

Trådvibrationer forekommer ved en vindhastighed på 0,6-0,8 m / s; efterhånden som vindhastigheden stiger, øges vibrationsfrekvensen og antallet af bølger i området; når vindhastigheden overstiger 5-8 m/s, er vibrationsamplituderne så små, at de ikke er farlige for lederen.

Driftserfaringer viser, at trådvibrationer oftest observeres på strækninger, der går gennem åbent og fladt terræn. På strækninger af linjer i skoven og ujævnt terræn er varigheden og intensiteten af ​​vibrationer meget mindre.

Trådvibrationer observeres som regel ved afstande længere end 120 m og øges med stigende afstande.Vibrationer er især farlige ved krydsning af floder og vandområder med afstande på mere end 500 m.

Risikoen for vibrationer ligger i brud på enkelte ledninger i de områder, hvor de kommer ud af klemmerne. Disse diskontinuiteter skyldes, at vekslende spændinger fra periodisk bøjning af ledningerne som følge af vibrationer overlejres de vigtigste trækspændinger i den ophængte wire. Hvis sidstnævnte spændinger er lave, når de samlede spændinger ikke den grænse, hvor lederne svigter på grund af træthed.

Ris. 2. Vibrationsbølger langs ledningen under flyvning

På baggrund af observationer og forskning fandt man ud af, at risikoen for ledningsbrud afhænger af den såkaldte Gennemsnitlig driftsspænding (spænding ved gennemsnitlig årlig temperatur og fravær af yderligere belastninger).

ALCOA "SCOLAR III" vibrationsoptager monteret på spiralmontering

Metoder til at kontrollere vibrationer af ledninger

Ifølge PUE enkelttråde af aluminium og stål-aluminium med et tværsnit på op til 95 mm2 ved afstande på mere end 80 m, tværsnit på 120 — 240 mm2 ved afstande på mere end 100 m, tværsnit på 300 mm2 eller mere ved afstande på mere end 120 m, skal ståltråde og kabler i alle tværsnit i afstande over 120 m beskyttes mod vibrationer, hvis spændingen ved den gennemsnitlige årstemperatur overstiger: 3,5 daN / mm2 (kgf / mm2) i aluminiumsledere, 4,0 daN / mm2 i stål-aluminium ledere, 18,0 daN / mm2 i ståltråde og kabler.

Ved afstande mindre end ovenstående kræves ingen vibrationsbeskyttelse.Vibrationsbeskyttelse er heller ikke påkrævet på to-leder split-fase ledninger, hvis spændingen ved den gennemsnitlige årstemperatur ikke overstiger 4,0 daN/mm2 i aluminium og 4,5 daN/mm2 i stål-aluminium ledere.

Tre- og firetråds faseadskillelse kræver normalt ikke vibrationsbeskyttelse. Strækninger af alle strækninger, der er beskyttet mod sidevind, er ikke underlagt vibrationsbeskyttelse. Ved store krydsninger af floder og vandområder kræves beskyttelse uanset spændingen i ledningerne.

Som regel er det økonomisk urentabelt at reducere spændingerne i ledningsledere til værdier, hvor der ikke kræves vibrationsbeskyttelse. Derfor, på linjer med en spænding på 35 — 330 kV, vibrationsdæmpere lavet i form af to vægte ophængt på et stålkabel.

Vibrationsdæmpere absorberer energien fra de vibrerende ledninger og reducerer amplituden af ​​vibrationerne omkring klemmerne. Vibrationsdæmpere skal installeres i visse afstande fra terminalerne, bestemt afhængigt af ledningens mærke og spænding.

På en række vibrationsbeskyttelsesliner anvendes armeringsjern af samme materiale som wiren, som vikles rundt om wiren på det sted, hvor den er fastgjort i beslaget i en længde på 1,5 — 3,0 m.

Diameteren af ​​stængerne aftager på hver side af midten af ​​beslaget. Forstærkningsstænger øger ledningens stivhed og reducerer sandsynligheden for vibrationsskader. Vibrationsdæmpere er dog det mest effektive middel til at håndtere vibrationer.

Ris. 3. Vibrationsdæmper på wiren

Til vibrationsbeskyttelse af enkelte stål-aluminiumstråde med et tværsnit på 25-70 mm2 og aluminium med et tværsnit på op til 95 mm2, dæmpere af sløjfetype (spjældsløjfer) ophængt under wiren (under støttebeslaget) i form af en løkke med en længde på 1,0 anbefales -1,35 m ledning af samme sektion.

I udenlandsk praksis anvendes sløjfedæmpere af en eller flere på hinanden følgende sløjfer også til at beskytte ledninger med et stort tværsnit, herunder ledninger ved store overgange.

Dans på ledningerne

Trådens dans, ligesom vibrationer, ophidset af vinden, men adskiller sig fra vibrationer med en stor amplitude, der når 12-14 m og en lang bølgelængde. På linjer med enkelttråde observeres oftest en dans med en bølge, det vil sige med to halvbølger i området (fig. 4), på linjer med splittråde - med en halvbølge i et spænd.

I et plan vinkelret på linjens akse bevæger tråden sig, når den danser langs en langstrakt ellipse, hvis hovedakse er lodret eller afviger i en lille vinkel (op til 10 — 20 °) fra lodret.

Ellipsens diametre afhænger af synkepilen: når man danser med en halv bølge i området, kan den store diameter af ellipsen nå 60 - 90 % af synkepilen, mens man danser med to halve bølger - 30 - 45 % af synkepilen. Den mindre diameter af ellipsen er normalt 10 til 50% af længden af ​​den store diameter.

Som regel observeres tråddans i iskolde forhold. Is aflejres på trådene hovedsageligt på læsiden, hvorved tråden får en uregelmæssig form.

Når vinden virker på en ledning med ensidig is, øges luftstrømmens hastighed i toppen, og trykket falder.Dette resulterer i en løftekraft Vy, der får ledningen til at danse.

Faren ved dans ligger i, at vibrationerne af ledningerne i de enkelte faser såvel som af ledninger og kabler forekommer asynkront; der er ofte tilfælde, hvor ledninger løber i modsatte retninger og kommer tæt på eller ligefrem kolliderer.

I dette tilfælde forekommer elektriske udladninger, hvilket får individuelle ledninger til at smelte, og nogle gange ledninger til at bryde. Der var også tilfælde, hvor lederne af 500 kV-ledningerne steg til kablernes niveau og kolliderede med dem.

Ris. 4: a — dansende bølger på en tråd under flugten, b — en tråd dækket med is i en luftstrøm imellem dem.

Tilfredsstillende resultater fra driften af ​​eksperimentelle linier med dansedæmpere er stadig ikke nok til at reducere afstanden mellem ledningerne.

På nogle fremmedlinjer med utilstrækkelig afstand mellem ledere af forskellige faser er der installeret isolerende afstandselementer, som udelukker muligheden for, at lederne fanger under dans.