Вібрація і танець проводів на повітряних лініях електропередачі, онлайн журнал електрика

При обтіканні проводів потоком повітря, спрямованим поперек осі смуги або під деяким кутом до цієї осі, з підвітряного боку проводу з'являються завихрення. Часом відбуваються відриви вітру від проводу і утворення вихрів зворотного

Відрив вихору в нижній
частини викликає виникнення
радіального потоку з підвітряного боку, при цьому швидкість потоку v в точці А стає більше, ніж в
точці В. В результаті виникає
вертикальна складова тиску
вітру. При збігу частоти утворення вихорів з однією з частот власних коливанні натягнутого
дроти останній починає коливатися у вертикальній площині. При цьому одні точки найбільше відхиляються від положення рівноваги, утворюючи пучность хвилі, а інші - залишаються на місці, утворюючи так звані вузли. У вузлах відбуваються тільки кутові переміщення дроти. Такі коливання проводу з амплітудою, що не перевищує 0,005 довжини напівхвилі або 2-ух поперечників дроти, іменуються
вібрацією.

Рис 1. Освіта вихору за проводом

Вібрація проводів з'являється при швидкостях вітру 06-08 м / с; при збільшенні швидкості вітру зростають частота вібрації і число хвиль в просвіті, при швидкості вітру вище 5-8
м / с амплітуди вібрації настільки малі, що нешкідливі для проводу.

Досвід експлуатації показує, що вібрація проводів спостерігається в більшості випадків на лініях, що проходять по відкритій і рівною місцевості. На ділянках ліній в лісовій і пересіченій місцевості тривалість та інтенсивність вібрацій істотно менше. Вібрація проводів спостерігається, зазвичай, в отворах довжиною понад 120 м і посилюється з підвищенням прольотів.
Особливо небезпечна вібрація на переходах через річки і водні місця з прорізами довжиною понад 500 м.

Небезпека вібрації полягає в обривах окремих дротів на ділянках їх виходу з затискачів.
Ці обриви відбуваються внаслідок того, що змінні напруги від
повторюваних вигинів дротів в результаті вібрації накладаються на головні
розтягують напруги в підвішеному дроті. Якщо останні напруги
невеликі, то сумарні напруги не досягають межі, при якому відбувається
руйнування дротів від млявості.

Мал. 2. Хвилі вібрації на дроті в просвіті

На підставі спостережень і досліджень встановлено, що небезпека руйнування проводів залежить від так званого середньо-експлуатаційного напруги (напруги при середньорічній температурі і відсутності додаткових навантажень).

Реєстратор вібрацій ALCOA "SCOLAR III", змонтований на
спіральному підтримує затиску

Способи боротьби з вібрацією проводів

Згідно ПУЕ поодинокі алюмінієві і сталеалюмініевие дроти перетином до 95 мм2 в просвітах довжиною понад 80 м, перетином 120
- 240 мм 2 в просвітах більше 100 м, перетином 300 мм 2 і більше в просвітах більше 120 м, залізні дроти і троси всіх перерізів в просвітах більше 120 м повинні бути захищені від вібрації, якщо напруга при середньорічній температурі перевершує: 3,5 даН / мм2 (кгс / мм2) в алюмінієвих проводах, 4,0 даН / мм2 в сталеалюмінієвих проводах, 18,0 даН / мм2
в залізних проводах і тросах.

У просвітах менше зазначених вище захист від вібрації не потрібно. Захист від вібрації не потрібна також на лініях з розщепленням фази на два дроти, якщо напруга при середньорічній температурі не перевищує 4,0 даН / мм2 в алюмінієвих і, 4,5 даН / мм2 в сталеалюмінієвих проводах. Фаза з розщепленням на три і чотири дроти, зазвичай, не вимагає захисту від вібрації. Ділянки всіх ліній, захищені від поперечних вітрів, не підлягають захисту від вібрації. На величезних переходах річок і

водних просторів захист потрібна незалежно від напруги в проводах.

Зазвичай, зниження напружень в проводах ліній до значень, при яких не потрібно захисту від вібрації, економічно нерентабельно. Тому на лініях напругою 35
- 330 кВ зазвичай встановлюються виброгасители, виконані у вигляді 2-ух вантажів, підвішених на залізному тросі.

Віброгасники поглинають енергію вібруючих проводів і зменшують амплітуду вібрації близько затискачів. Віброгасники повинні бути встановлені на певних відстанях від затискачів, що визначаються залежно від марки і напруги дроти.

На ряді ліній для захисту від вібрації використовуються армирующие прути, виконані з такого ж матеріалу, що і провід, і намотується на провід в місці його закріплення в затискачі на довжині 1,5
- 3,0 м. Діаметр прутів зменшується в обидві сторони від середини затиску. Армуючі прути нарощують твердість дроти і зменшують можливість його пошкодження від вібрації.

Але більш дієвим засобом боротьби з вібрацією є виброгасители.

Мал. 3. Віброгасітел' на дроті

Для захисту від вібрації одиночних сталеалюмінієвих проводів перетином 25-70 мм2 і алюмінієвих перетином до 95 мм2 рекомендуються
гасителі петлевого типу (демпфирующие петлі). підвішуються під проводом (під підтримує затискачем) у вигляді петлі довжиною 1,0-1,35 м з дроту такого ж перетину. У зарубіжній практиці петльові гасителі з однієї або декількох послідовних петель використовуються також для захисту проводів величезних перетинів, в тому числі і проводів на величезних переходах.

Танець проводів, так само як і вібрація, порушується вітром, але відрізняється від вібрації великою амплітудою, що досягає 12
- 14 м, і великою довжиною хвилі. На лініях з одиночними проводами в більшості випадків спостерігається танець з однією хвилею, т. Е. З 2-ма півхвилю в просвіті (рис.
4), на лініях з розщепленими проводами - з одного півхвилею в просвіті. У площині, перпендикулярній осі смуги, провід рухається при танці по витягнутому еліпсу, велика вісь якого вертикальна або відхилена під невеликим кутом (до 10
- 20 °) від вертикалі. Діаметри еліпса залежать від стріли провисання: при танці з одного півхвилею в просвіті великий діаметр еліпса може досягати 60
- 90% стріли провисання,

при танці з 2-ма півхвилю - 30 - 45% стріли провисання. Малий діаметр еліпса зазвичай становить 10
- 50% довжини великого діаметру.

Зазвичай, танець проводів спостерігається при ожеледі.
Ожеледь відкладається на проводах в більшій мірі з підвітряного боку,
внаслідок чого провід отримує некоректну форму. При впливі вітру на провід з однобоким ожеледицею швидкість повітряного потоку у верхній частині зростає, а тиск зменшується. В результаті з'являється підйомна сила Vy, що викликає танець дроти.

Небезпека танці полягає в тому, що коливання проводів окремих фаз, також проводів і тросів відбуваються несинхронно; нерідко спостерігаються випадки, коли дроти пересуваються в зворотних напрямках і зближуються або навіть схлестиваются. При цьому відбуваються електричні розряди, що викликають оплавлення окремих дротів, а час від часу і обриви проводів. Спостерігалися також випадки, коли дроти ліній 500 кВ піднімалися до рівня тросів і схлестиваются з ними.

Мал. 4: а - хвилі танці на дроті в просвіті, б
- провід, покритий ожеледицею, в повітряному потоці

Задовільні результати експлуатації найдосвідченіших ліній з гасителями танці поки недостатні для зменшення відстаней між проводами.

На деяких зарубіжних лініях з відсутніми відстанями між проводами різних фаз встановлені ізолюючі розпірки, що виключають можливість схлестиванія проводів при танці.