Vibration och dans av ledningar på luftledningar

På jobbstudien flygledningar Under naturliga förhållanden, förutom de vanliga förändringarna som orsakas av ledares funktion genom inverkan av is, vind och temperatur, är fenomenen med vibrationer och danser av ledare av intresse.

Vibrationen av trådarna i det vertikala planet observeras vid låga vindhastigheter och består i uppkomsten i trådarna av längsgående (stående) och huvudsakligen vandrande vågor med en amplitud på upp till 50 mm och en frekvens på 5-50 Hz. Resultatet av vibrationerna är avbrotten av ledarna i ledningarna, självlossningen av bultarna på stöden, förstörelsen av delarna av beslagen i de isolerande strängarna, etc.

För att bekämpa vibrationer är trådarna förstärkta med lindning i fästpunkterna, autovibrationsklämmor och ljuddämpare (stötdämpare).

I luftledningar finns det, även om mer sällan, ett annat, mindre studerat fenomen - ledarnas dans, det vill säga ledarnas oscillation med stor amplitud, vilket leder till kollision mellan ledarna i olika faser, och därför , falllinjen fungerar inte.

Trådvibration

När luftflödet runt ledarna riktas genom linjens axel eller i vinkel mot denna axel, uppstår virvlar på läsidan av ledaren. Vinden separeras periodvis från tråden och virvlar bildas i motsatt riktning.

Separationen av virveln i botten orsakar uppkomsten av ett cirkulärt flöde på läsidan, och flödeshastigheten v vid punkt A blir större än vid punkt B. Som ett resultat uppstår en vertikal komponent av vindtrycket.

När frekvensen av virvelbildning sammanfaller med en av de naturliga frekvenserna för den sträckta tråden, börjar den senare att vibrera i vertikalplanet. I det här fallet avviker vissa punkter mestadels från jämviktspositionen och bildar vågens antinod, medan andra förblir på plats och bildar de så kallade noderna. Endast vinkelförskjutningar av ledaren förekommer vid noderna.

Sådana kallas vibrationer av en tråd med en amplitud som inte överstiger 0,005 halvvågslängd eller två diametrar av trådvibrationen.

Figur 1. Vortexbildning bakom tråden

Trådvibrationer uppstår vid en vindhastighet på 0,6-0,8 m / s; när vindhastigheten ökar ökar vibrationsfrekvensen och antalet vågor i området; när vindhastigheten överstiger 5-8 m/s är vibrationsamplituderna så små att de inte är farliga för ledaren.

Operativ erfarenhet visar att trådvibrationer oftast observeras på linjer som går genom öppen och platt terräng. På sektioner av linjer i skogen och ojämn terräng är varaktigheten och intensiteten av vibrationer mycket mindre.

Trådvibrationer observeras som regel på avstånd längre än 120 m och ökar med ökande avstånd.Vibrationer är särskilt farliga vid korsning av floder och vattenområden med avstånd över 500 m.

Risken för vibrationer ligger i att enskilda trådar går sönder i de områden där de lämnar klämmorna. Dessa diskontinuiteter beror på att alternerande spänningar från periodisk böjning av trådarna till följd av vibrationer överlagras på de huvudsakliga dragspänningarna i den upphängda tråden. Om de senare spänningarna är låga, når de totala spänningarna inte den gräns vid vilken ledarna brister på grund av utmattning.

Ris. 2. Vibrationsvågor längs vajern under flygning

Baserat på observationer och forskning fann man att risken för trådbrott beror på s.k Genomsnittlig driftspänning (spänning vid genomsnittlig årstemperatur och frånvaro av ytterligare belastningar).

ALCOA "SCOLAR III" vibrationsmätare monterad på spiralfäste

Metoder för att kontrollera vibrationer av ledningar

Enligt PUE enkla aluminium- och stål-aluminiumtrådar med ett tvärsnitt på upp till 95 mm2 på avstånd över 80 m, tvärsnitt på 120 — 240 mm2 på avstånd över 100 m, tvärsnitt på 300 mm2 eller mer vid avstånd över mer än 120 m måste ståltrådar och kablar av alla tvärsnitt på avstånd över 120 m skyddas mot vibrationer om spänningen vid medelårstemperaturen överstiger: 3,5 daN / mm2 (kgf / mm2) i aluminiumledare, 4,0 daN / mm2 i stål-aluminiumledare, 18,0 daN / mm2 i ståltrådar och kablar.

På avstånd mindre än ovanstående krävs inget vibrationsskydd.Vibrationsskydd krävs inte heller på tvåledardelad fasledning om spänningen vid medelårstemperaturen inte överstiger 4,0 daN/mm2 i aluminium och 4,5 daN/mm2 i stål-aluminiumledare.

Tre- och fyrtrådsfasseparering kräver vanligtvis inget vibrationsskydd. Sektioner av alla linjer som är skyddade mot sidvind är inte föremål för vibrationsskydd. Vid stora korsningar av floder och vattenområden krävs skydd oavsett spänningen i ledningarna.

Som regel är det ekonomiskt olönsamt att minska spänningarna i ledningsledare till värden där inget vibrationsskydd krävs. Därför, på ledningar med en spänning på 35 — 330 kV, vibrationsdämpare gjorda i form av två vikter upphängda på en stålkabel.

Vibrationsdämpare absorberar energin från de vibrerande trådarna och minskar amplituden på vibrationerna runt klämmorna. Vibrationsdämpare måste installeras på vissa avstånd från terminalerna, bestämt beroende på trådens märke och spänning.

På ett antal vibrationsskyddslinor används armeringsjärn av samma material som vajern och lindas runt vajern i den punkt där den är fäst i fästet i en längd av 1,5 — 3,0 m.

Diametern på stängerna minskar på vardera sidan av mitten av fästet. Armeringsjärn ökar trådens styvhet och minskar sannolikheten för vibrationsskador. Vibrationsdämpare är dock det mest effektiva sättet att hantera vibrationer.

Ris. 3. Vibrationsdämpare på vajern

För vibrationsskydd av enkla stål-aluminiumtrådar med ett tvärsnitt på 25-70 mm2 och aluminium med ett tvärsnitt på upp till 95 mm2, dämpare av slingtyp (dämparöglor) upphängda under vajern (under stödkonsolen) i form av en slinga med en längd av 1,0 rekommenderas -1,35 m tråd av samma sektion.

I utländsk praxis används också slingdämpare av en eller flera på varandra följande slingor för att skydda ledningar med stort tvärsnitt, inklusive ledningar vid stora övergångar.

Dansa på trådarna

Tråddansen, som vibrationer, exciteras av vinden, men skiljer sig från vibrationer med en stor amplitud, som når 12-14 m och en lång våglängd. På linjer med enstaka trådar observeras oftast en dans med en våg, det vill säga med två halvvågor i intervallet (fig. 4), på linjer med delade trådar - med en halvvåg i ett spann.

I ett plan vinkelrätt mot linjens axel rör sig tråden när den dansar längs en långsträckt ellips, vars huvudaxel är vertikal eller avviker i en liten vinkel (upp till 10 — 20 °) från vertikalen.

Ellipsens diametrar beror på hängpilen: när man dansar med en halvvåg i intervallet kan den stora diametern på ellipsen nå 60 - 90 % av hängpilen, medan man dansar med två halvvågor - 30 - 45 % av hängpilen. Ellipsens mindre diameter är vanligtvis 10 till 50 % av längden på huvuddiametern.

Som regel observeras tråddans i isiga förhållanden. Is avsätts på trådarna främst på läsidan, vilket gör att tråden får en oregelbunden form.

När vinden verkar på en tråd med ensidig is ökar hastigheten på luftflödet i toppen och trycket minskar.Detta resulterar i en lyftkraft Vy som får tråden att dansa.

Faran med dans ligger i det faktum att vibrationerna i trådarna i enskilda faser, såväl som av trådar och kablar, uppträder asynkront; det finns ofta fall där ledningar går i motsatta riktningar och kommer nära eller till och med kolliderar.

I det här fallet uppstår elektriska urladdningar, vilket gör att enskilda ledningar smälter, och ibland går ledningar av. Det fanns också fall då ledarna på 500 kV-ledningarna steg till kablarnas nivå och kolliderade med dem.

Ris. 4: a — dansande vågor på en tråd under flykt, b — en tråd täckt med is i en luftström mellan dem.

Tillfredsställande resultat från driften av experimentlinor med dansdämpare är fortfarande inte tillräckligt för att minska avståndet mellan trådarna.

På vissa främmande linjer med otillräckligt avstånd mellan ledare av olika faser installeras isolerande avståndselement, vilket utesluter möjligheten att ledarna fångar under dans.