Vibracija i ples žica na nadzemnim dalekovodima

Studij na poslu zrakoplovne kompanije U prirodnim uvjetima, uz uobičajene promjene u radu vodiča uzrokovane djelovanjem leda, vjetra i temperature, zanimljivi su fenomeni titranja i plesa vodiča.

Vibracija žica u okomitoj ravnini opaža se pri malim brzinama vjetra i sastoji se u pojavi u žicama uzdužnih (stojećih) i uglavnom lutajućih valova s ​​amplitudom do 50 mm i frekvencijom od 5-50 Hz. Posljedica vibracija su lomovi vodiča žica, samootpuštanje vijaka nosača, uništavanje dijelova okova izolacijskih žica itd.

Za borbu protiv vibracija, žice su ojačane namotavanjem u točkama pričvršćivanja, autovibracijskim stezaljkama i prigušivačima (amortizerima).

U nadzemnim vodovima postoji, iako rjeđe, još jedna, manje proučavana pojava — ples vodiča, odnosno titranje vodiča velike amplitude, koje dovodi do sudara vodiča različitih faza, pa stoga , linija za ispuštanje ne radi.

Vibracija žice

Kada je strujanje zraka oko vodiča usmjereno kroz os voda ili pod kutom u odnosu na tu os, nastaju vrtlozi na zavjetrini od vodiča. Vjetar se povremeno odvaja od žice i stvaraju se vrtlozi u suprotnom smjeru.

Odvajanje vrtloga na dnu uzrokuje pojavu kružnog toka u zavjetrini, a brzina strujanja v u točki A postaje veća nego u točki B. Kao rezultat toga, pojavljuje se vertikalna komponenta tlaka vjetra.

Kada se frekvencija formiranja vrtloga poklapa s jednom od vlastitih frekvencija rastegnute žice, potonja počinje vibrirati u vertikalnoj ravnini. Pritom neke točke uglavnom odstupaju od ravnotežnog položaja, tvoreći antinode vala, dok druge ostaju na mjestu, tvoreći tzv. čvorove. U čvorovima se javljaju samo kutni pomaci vodiča.

Takve se nazivaju vibracije žice čija amplituda ne prelazi 0,005 poluvalne duljine ili dva promjera vibracije žice.

Slika 1. Formiranje vrtloga iza žice

Vibracije žice javljaju se pri brzini vjetra od 0,6-0,8 m / s; kako se brzina vjetra povećava, povećava se frekvencija vibracija i broj valova u rasponu; kada brzina vjetra prelazi 5-8 m / s, amplitude vibracija su toliko male da nisu opasne za vodič.

Radna iskustva pokazuju da se vibracije žice najčešće uočavaju na vodovima koji prolaze otvorenim i ravnim terenima. Na dijelovima vodova u šumi i neravnom terenu trajanje i intenzitet vibracija su znatno manji.

Vibracija žice uočava se u pravilu na udaljenostima većim od 120 m i povećava se s povećanjem udaljenosti.Osobito su opasne vibracije pri prelasku rijeka i vodenih površina na udaljenosti većoj od 500 m.

Rizik od vibracija leži u lomljenju pojedinačnih žica na mjestima gdje izlaze iz stezaljki. Ovi diskontinuiteti nastaju zbog činjenice da se izmjenična naprezanja od povremenog savijanja žica kao rezultat vibracija superponiraju na glavna vlačna naprezanja u obješenoj žici. Ako su potonja naprezanja mala, tada ukupna naprezanja ne dosežu granicu na kojoj vodiči otkazuju zbog zamora.

Riža. 2. Vibracijski valovi duž žice u letu

Na temelju promatranja i istraživanja utvrđeno je da rizik od loma žice ovisi o tzv Prosječni radni napon (napon pri srednjoj godišnjoj temperaturi i odsutnosti dodatnih opterećenja).

ALCOA "SCOLAR III" snimač vibracija postavljen na spiralni nosač

Metode kontrole vibracija žica

Prema PUE pojedinačne aluminijske i čelično-aluminijske žice presjeka do 95 mm2 na udaljenostima većim od 80 m, presjeka 120 — 240 mm2 na udaljenostima većim od 100 m, presjeka 300 mm2 ili više na udaljenostima većim od 120 m, čelične žice i kabeli svih presjeka na udaljenostima većim od 120 m moraju biti zaštićeni od vibracija ako napon pri srednjoj godišnjoj temperaturi prelazi: 3,5 daN/mm2 (kgf/mm2) u aluminijskim vodičima, 4,0 daN/mm2 u čelično-aluminijskim vodičima, 18,0 daN / mm2 u čeličnim žicama i kabelima.

Na udaljenostima manjim od gore navedenih nije potrebna zaštita od vibracija.Zaštita od vibracija također nije potrebna na dvožilnim dvofaznim vodovima ako naprezanje pri srednjoj godišnjoj temperaturi ne prelazi 4,0 daN/mm2 u aluminijskim i 4,5 daN/mm2 u čelično-aluminijskim vodičima.

Odvajanje faza s tri i četiri žice obično ne zahtijeva zaštitu od vibracija. Dionice svih pruga koje su zaštićene od bočnog vjetra ne podliježu zaštiti od vibracija. Na velikim prijelazima rijeka i vodenih površina potrebna je zaštita bez obzira na napon u žicama.

U pravilu je ekonomski neisplativo smanjivati ​​napone u vodovima vodova na vrijednosti kod kojih nije potrebna zaštita od vibracija. Stoga, na vodovima s naponom od 35 - 330 kV, prigušivači vibracija izrađeni su u obliku dva utega obješenih na čelični kabel.

Prigušivači vibracija apsorbiraju energiju vibrirajućih žica i smanjuju amplitudu vibracija oko stezaljki. Prigušivači vibracija moraju biti postavljeni na određenim udaljenostima od stezaljki, određenim ovisno o marki i naponu žice.

Na nizu vodova za zaštitu od vibracija koriste se armaturne šipke izrađene od istog materijala kao i žica i omotane oko žice na mjestu gdje je učvršćena u nosaču u duljini od 1,5 — 3,0 m.

Promjer šipki smanjuje se s obje strane središta nosača. Šipke za armiranje povećavaju krutost žice i smanjuju vjerojatnost oštećenja od vibracija. Međutim, prigušivači vibracija su najučinkovitije sredstvo za rješavanje vibracija.

Riža. 3. Prigušivač vibracija na žici

Za zaštitu od vibracija pojedinačnih čelično-aluminijskih žica presjeka 25-70 mm2 i aluminija presjeka do 95 mm2, prigušivači tipa petlje (omče prigušivača) obješeni ispod žice (ispod potporne konzole) u obliku petlje duljine 1,0 preporučuje se -1,35 m žice istog presjeka.

U inozemnoj praksi, prigušivači petlje od jedne ili nekoliko uzastopnih petlji također se koriste za zaštitu žica velikog poprečnog presjeka, uključujući žice na velikim prijelazima.

Ples na žicama

Ples žica, poput vibracija, pobuđuje vjetar, ali se razlikuje od vibracija s velikom amplitudom, koja doseže 12-14 m i dugu valnu duljinu. Na linijama s pojedinačnim žicama najčešće se promatra ples s jednim valom, odnosno s dva poluvala u rasponu (slika 4), na linijama s razdvojenim žicama - s jednim poluvalom u rasponu.

U ravnini okomitoj na os crte, žica se pomiče kada pleše po izduženoj elipsi, čija je glavna os okomita ili odstupljena pod blagim kutom (do 10-20 °) od okomice.

Promjeri elipse ovise o sag strelici: kada plešete s jednim poluvalom u rasponu, veliki promjer elipse može doseći 60 - 90% sag strelice, dok plešete s dva poluvala - 30 - 45% od strelica sag. Manji promjer elipse obično iznosi 10 do 50% duljine velikog promjera.

U pravilu se ples na žici promatra u ledenim uvjetima. Led se taloži na žicama uglavnom sa zavjetrine, zbog čega žica dobiva nepravilan oblik.

Kada vjetar djeluje na žicu s jednostranim ledom, brzina strujanja zraka na vrhu se povećava, a tlak se smanjuje.To rezultira silom podizanja Vy koja uzrokuje plesanje žice.

Opasnost od plesanja leži u činjenici da se vibracije žica pojedinih faza, kao i žica i kabela, javljaju asinkrono; često postoje slučajevi u kojima žice idu u suprotnim smjerovima i dolaze blizu ili se čak sudaraju.

U tom slučaju dolazi do električnih pražnjenja, uzrokujući topljenje pojedinih žica, a ponekad i pucanje žica. Bilo je i slučajeva da su se vodiči vodova od 500 kV dizali do razine kabela i sudarali s njima.

Riža. 4: a — valovi koji plešu na žici u letu, b — žica prekrivena ledom u struji zraka između njih.

Zadovoljavajući rezultati rada eksperimentalnih vodova s ​​plesnim prigušivačima još uvijek nisu dovoljni za smanjenje razmaka između žica.

Na nekim stranim vodovima s nedovoljnim razmacima između vodiča različitih faza ugrađeni su izolacijski distančni elementi koji isključuju mogućnost zahvaćanja vodiča tijekom plesa.