Δόνηση και χορός καλωδίων σε εναέρια καλώδια ρεύματος
Μελέτη στη δουλειά αεροπορικές γραμμές Υπό φυσικές συνθήκες, εκτός από τις συνήθεις αλλαγές που προκαλούνται στη λειτουργία των αγωγών από τη δράση του πάγου, του ανέμου και της θερμοκρασίας, ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα φαινόμενα δονήσεων και χορών των αγωγών.
Η δόνηση των συρμάτων στο κατακόρυφο επίπεδο παρατηρείται σε χαμηλές ταχύτητες ανέμου και συνίσταται στην εμφάνιση στα σύρματα διαμήκων (όρθιων) και κυρίως περιπλανώμενων κυμάτων με πλάτος έως 50 mm και συχνότητα 5-50 Hz. Αποτέλεσμα των κραδασμών είναι τα σπασίματα των αγωγών των συρμάτων, το αυτολύσιμο των μπουλονιών των στηρίξεων, η καταστροφή των τμημάτων των εξαρτημάτων των μονωτικών χορδών κ.λπ.
Για την καταπολέμηση των κραδασμών, τα καλώδια ενισχύονται με περιέλιξη στα σημεία στερέωσης, σφιγκτήρες αυτόματης δόνησης και σιγαστήρες (απορροφητήρες κραδασμών).
Στις εναέριες γραμμές, υπάρχει, αν και λιγότερο συχνά, ένα άλλο, λιγότερο μελετημένο φαινόμενο - ο χορός των αγωγών, δηλαδή η ταλάντωση των αγωγών με μεγάλο πλάτος, που οδηγεί στη σύγκρουση των αγωγών διαφορετικών φάσεων, και επομένως , η γραμμή πτώσης δεν λειτουργεί.
Δόνηση σύρματος
Όταν η ροή αέρα γύρω από τους αγωγούς κατευθύνεται μέσω του άξονα της γραμμής ή υπό γωνία ως προς αυτόν τον άξονα, δημιουργούνται δίνες στην υπήνεμη πλευρά του αγωγού. Ο άνεμος διαχωρίζεται περιοδικά από το σύρμα και σχηματίζονται δίνες προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Ο διαχωρισμός της δίνης στο κάτω μέρος προκαλεί την εμφάνιση μιας κυκλικής ροής στην υπήνεμη πλευρά και η ταχύτητα ροής v στο σημείο Α γίνεται μεγαλύτερη από ό,τι στο σημείο Β. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται μια κατακόρυφη συνιστώσα της πίεσης του ανέμου.
Όταν η συχνότητα σχηματισμού δίνης συμπίπτει με μία από τις φυσικές συχνότητες του τεντωμένου σύρματος, το τελευταίο αρχίζει να δονείται στο κατακόρυφο επίπεδο. Σε αυτή την περίπτωση, ορισμένα σημεία αποκλίνουν ως επί το πλείστον από τη θέση ισορροπίας, σχηματίζοντας τον αντικόμβο του κύματος, ενώ άλλα παραμένουν στη θέση τους, σχηματίζοντας τους λεγόμενους κόμβους. Μόνο γωνιακές μετατοπίσεις του αγωγού εμφανίζονται στους κόμβους.
Τέτοιες ονομάζονται δονήσεις ενός σύρματος με πλάτος που δεν υπερβαίνει το 0,005 μήκος μισού κύματος ή δύο διαμέτρους της δόνησης του σύρματος.
Εικόνα 1. Σχηματισμός δίνης πίσω από το σύρμα
Οι δονήσεις του σύρματος συμβαίνουν με ταχύτητα ανέμου 0,6-0,8 m / s. καθώς αυξάνεται η ταχύτητα του ανέμου, η συχνότητα δόνησης και ο αριθμός των κυμάτων στην περιοχή αυξάνονται. όταν η ταχύτητα του ανέμου υπερβαίνει τα 5-8 m / s, τα πλάτη των κραδασμών είναι τόσο μικρά που δεν είναι επικίνδυνα για τον αγωγό.
Η επιχειρησιακή εμπειρία δείχνει ότι οι δονήσεις των συρμάτων παρατηρούνται συχνότερα σε γραμμές που διέρχονται από ανοιχτό και επίπεδο έδαφος. Σε τμήματα γραμμών στο δάσος και ανώμαλο έδαφος, η διάρκεια και η ένταση των δονήσεων είναι πολύ μικρότερη.
Η δόνηση του σύρματος παρατηρείται, κατά κανόνα, σε αποστάσεις μεγαλύτερες από 120 m και αυξάνεται με την αύξηση των αποστάσεων.Οι κραδασμοί είναι ιδιαίτερα επικίνδυνοι όταν διασχίζονται ποτάμια και υδάτινες περιοχές με αποστάσεις μεγαλύτερες από 500 m.
Ο κίνδυνος κραδασμών έγκειται στο σπάσιμο μεμονωμένων συρμάτων στις περιοχές όπου εξέρχονται από τους σφιγκτήρες. Αυτές οι ασυνέχειες οφείλονται στο γεγονός ότι οι εναλλασσόμενες τάσεις από την περιοδική κάμψη των συρμάτων ως αποτέλεσμα των κραδασμών υπερτίθενται στις κύριες τάσεις εφελκυσμού στο αιωρούμενο σύρμα. Εάν οι τελευταίες τάσεις είναι χαμηλές, τότε οι συνολικές τάσεις δεν φτάνουν στο όριο στο οποίο οι αγωγοί αστοχούν λόγω κόπωσης.
Ρύζι. 2. Κύματα δόνησης κατά μήκος του σύρματος κατά την πτήση
Με βάση παρατηρήσεις και έρευνες, διαπιστώθηκε ότι ο κίνδυνος θραύσης του σύρματος εξαρτάται από το λεγόμενο Μέση τάση λειτουργίας (τάση σε μέση ετήσια θερμοκρασία και απουσία πρόσθετων φορτίων).
Καταγραφέας κραδασμών ALCOA "SCOLAR III" τοποθετημένο σε σπειροειδή βάση
Μέθοδοι ελέγχου της δόνησης των συρμάτων
Σύμφωνα με PUE Μονά σύρματα αλουμινίου και χάλυβα-αλουμινίου με διατομή έως 95 mm2 σε αποστάσεις άνω των 80 m, διατομή 120 — 240 mm2 σε αποστάσεις άνω των 100 m, διατομή 300 mm2 ή περισσότερο σε αποστάσεις μεγαλύτερες από 120 m, τα χαλύβδινα σύρματα και καλώδια όλων των διατομών σε αποστάσεις άνω των 120 m πρέπει να προστατεύονται από κραδασμούς εάν η τάση στη μέση ετήσια θερμοκρασία υπερβαίνει: 3,5 daN / mm2 (kgf / mm2) σε αγωγούς αλουμινίου, 4,0 daN / mm2 σε αγωγούς χάλυβα-αλουμινίου, 18,0 daN / mm2 σε χαλύβδινα σύρματα και καλώδια.
Σε αποστάσεις μικρότερες από τις παραπάνω δεν απαιτείται αντικραδασμική προστασία.Η αντικραδασμική προστασία δεν απαιτείται επίσης σε γραμμές χωρισμένης φάσης δύο αγωγών, εάν η τάση στη μέση ετήσια θερμοκρασία δεν υπερβαίνει τα 4,0 daN / mm2 στο αλουμίνιο και τα 4,5 daN / mm2 στους αγωγούς χάλυβα-αλουμινίου.
Ο διαχωρισμός φάσης τριών και τεσσάρων συρμάτων συνήθως δεν απαιτεί αντικραδασμική προστασία. Τα τμήματα όλων των γραμμών που προστατεύονται από πλευρικούς ανέμους δεν υπόκεινται σε αντικραδασμική προστασία. Σε μεγάλες διασταυρώσεις ποταμών και υδάτινων περιοχών απαιτείται προστασία ανεξάρτητα από την τάση στα καλώδια.
Κατά κανόνα, είναι οικονομικά ασύμφορο να μειωθούν οι τάσεις στους αγωγούς γραμμής σε τιμές όπου δεν απαιτείται προστασία από κραδασμούς. Επομένως, σε γραμμές με τάση 35 — 330 kV, οι αποσβεστήρες κραδασμών είναι κατασκευασμένοι με τη μορφή δύο βαρών που αιωρούνται σε ένα χαλύβδινο καλώδιο.
Οι αποσβεστήρες κραδασμών απορροφούν την ενέργεια των δονούμενων συρμάτων και μειώνουν το πλάτος των κραδασμών γύρω από τους σφιγκτήρες. Οι αποσβεστήρες κραδασμών πρέπει να τοποθετούνται σε συγκεκριμένες αποστάσεις από τους ακροδέκτες, που καθορίζονται ανάλογα με τη μάρκα και την τάση του καλωδίου.
Σε έναν αριθμό γραμμών αντικραδασμικής προστασίας, χρησιμοποιούνται ράβδοι οπλισμού από το ίδιο υλικό με το σύρμα και τυλίγονται γύρω από το σύρμα στο σημείο όπου στερεώνεται στο στήριγμα για μήκος 1,5 - 3,0 m.
Η διάμετρος των ράβδων μειώνεται και στις δύο πλευρές του κέντρου του βραχίονα. Οι ράβδοι ενίσχυσης αυξάνουν την ακαμψία του σύρματος και μειώνουν την πιθανότητα βλάβης από κραδασμούς. Ωστόσο, οι αποσβεστήρες κραδασμών είναι το πιο αποτελεσματικό μέσο αντιμετώπισης των κραδασμών.
Ρύζι. 3. Αποσβεστήρας κραδασμών στο καλώδιο
Για αντικραδασμική προστασία απλών συρμάτων χάλυβα-αλουμινίου με διατομή 25-70 mm2 και αλουμινίου με διατομή έως 95 mm2, αποσβεστήρες τύπου βρόχου (βρόχοι αποσβεστήρα) αναρτημένοι κάτω από το σύρμα (κάτω από τον βραχίονα στήριξης) με τη μορφή βρόχου με μήκος 1,0 συνιστώνται -1,35 m σύρμα του ίδιου τμήματος.
Στην ξένη πρακτική, οι αποσβεστήρες βρόχου ενός ή περισσότερων διαδοχικών βρόχων χρησιμοποιούνται επίσης για την προστασία των καλωδίων με μεγάλη διατομή, συμπεριλαμβανομένων των συρμάτων σε μεγάλες μεταβάσεις.
Χορέψτε στα καλώδια
Ο χορός των συρμάτων, όπως και οι δονήσεις, ενθουσιάζεται από τον άνεμο, αλλά διαφέρει από τους κραδασμούς με μεγάλο πλάτος, που φτάνει τα 12-14 m και μεγάλο μήκος κύματος. Στις γραμμές με μονά σύρματα, παρατηρείται συχνότερα ένας χορός με ένα κύμα, δηλαδή με δύο μισά κύματα στην περιοχή (Εικ. 4), σε γραμμές με σπασμένα σύρματα - με ένα μισό κύμα σε ένα άνοιγμα.
Σε ένα επίπεδο κάθετο στον άξονα της γραμμής, το σύρμα κινείται όταν χορεύει κατά μήκος μιας επιμήκους έλλειψης, ο κύριος άξονας της οποίας είναι κατακόρυφος ή αποκλίνει υπό ελαφρά γωνία (έως 10 - 20 °) από την κατακόρυφο.
Οι διάμετροι της έλλειψης εξαρτώνται από το βέλος sag: όταν χορεύετε με ένα μισό κύμα στο εύρος, η μεγάλη διάμετρος της έλλειψης μπορεί να φτάσει το 60 - 90% του βέλους sag, ενώ ο χορός με δύο μισά κύματα - 30 - 45% του το βέλος της πτώσης. Η ελάσσονα διάμετρος της έλλειψης είναι συνήθως 10 έως 50% του μήκους της κύριας διαμέτρου.
Κατά κανόνα, ο χορός με καλώδια παρατηρείται σε παγωμένες συνθήκες. Πάγος εναποτίθεται στα σύρματα κυρίως στην υπήνεμη πλευρά, με αποτέλεσμα το σύρμα να παίρνει ακανόνιστο σχήμα.
Όταν ο άνεμος ενεργεί σε ένα σύρμα με πάγο μονής όψης, η ταχύτητα της ροής του αέρα στην κορυφή αυξάνεται και η πίεση μειώνεται.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια ανυψωτική δύναμη Vy που προκαλεί το σύρμα να χορεύει.
Ο κίνδυνος του χορού έγκειται στο γεγονός ότι οι δονήσεις των συρμάτων μεμονωμένων φάσεων, καθώς και των καλωδίων και των καλωδίων, συμβαίνουν ασύγχρονα. υπάρχουν συχνά περιπτώσεις όπου τα καλώδια τρέχουν σε αντίθετες κατευθύνσεις και πλησιάζουν ή και συγκρούονται.
Σε αυτή την περίπτωση, συμβαίνουν ηλεκτρικές εκκενώσεις, προκαλώντας την τήξη μεμονωμένων καλωδίων και μερικές φορές το σπάσιμο των καλωδίων. Υπήρξαν και περιπτώσεις που οι αγωγοί των γραμμών 500 kV ανέβηκαν στο ύψος των καλωδίων και συγκρούστηκαν με αυτά.
Ρύζι. 4: α — χορευτικά κύματα σε ένα σύρμα κατά την πτήση, β — ένα σύρμα καλυμμένο με πάγο σε ένα ρεύμα αέρα μεταξύ τους.
Τα ικανοποιητικά αποτελέσματα από τη λειτουργία πειραματικών γραμμών με αποσβεστήρες χορού δεν είναι ακόμα αρκετά για να μειωθεί η απόσταση μεταξύ των συρμάτων.
Σε ορισμένες ξένες γραμμές με ανεπαρκείς αποστάσεις μεταξύ αγωγών διαφορετικών φάσεων, τοποθετούνται μονωτικά στοιχεία απόστασης, τα οποία αποκλείουν την πιθανότητα να πιάσουν οι αγωγοί κατά τη διάρκεια του χορού.