Что такое вибрация и пляска проводов, от чего зависят эти явления

Определение

Колебания провода — это периодические колебания провода или кабеля в промежутке между опорами линии передачи. Колебания возникают с частотой от 3 до 150 Гц в вертикальной плоскости под действием ламинарного потока воздуха. В результате образуется стоячая волна, удвоенная амплитуда которой может быть больше диаметра провода или кабеля, но не более 0,005 длины волны.

Дотирование определяется как устойчивое периодическое колебание с большей амплитудой, чем в предыдущем случае, и меньшей частотой, от 0,2 до 2 Гц. Это создает стоячие волны с амплитудой от 0,3 до 5 метров, а в некоторых случаях даже больше.

Это явление наблюдается в линиях электропередач, воздушных кабелях и линиях молниезащиты. Термин «самореализация» также применяется к сети контактов, хотя в основном это то же самое. Другое название — Эолова Вибрация.

Итак, основное отличие вибрации от танца — это частота. Вибрации едва заметны глазу из-за высокой частоты, меньшей амплитуды и количества полуволн, а танец включает сильные вибрации с большей длиной волны и амплитудой.

Причины возникновения

Колебания проводов и кабелей воздушных линий электропередачи происходят при ламинарном потоке воздуха (при скорости ветра 0,5-7 м / с, на более высоких скоростях поток становится турбулентным), направление которого перпендикулярно или под углом к ​​ним.

Затем воздух обтекает цилиндрическую поверхность водовода и возникает круговое течение, причем в его верхней части (точка А на рисунке ниже) скорость потока выше, чем в нижней части (точка В). Это происходит потому, что воздушные вихри на верхней и нижней сторонах разрушаются, что вызывает дисбаланс давления.


Таким образом, не только горизонтально, но и вертикальная составляющая потока давления воздуха (ветра) возникает. Если частота образования вихря совпадает с частотой (одного из) собственных колебаний проволоки, она начнет колебаться в вертикальной плоскости.

Собственные колебания — это колебания, возникающие в системе при отсутствии переменных внешних воздействий в результате начального прогиба. Также как это происходит с гитарной струной.

Местами будут образовываться пучки волн, амплитуда которых будет максимальной. Точки, которые остаются неподвижными, называются узлами. Это будут угловые движения проволоки, или проще говоря — она ​​будет гнуться и вращаться. Стоячие волны возникают, когда длина волны равна или кратна расстоянию между опорами (длине пролета).

Частота вибрации прямо пропорциональна скорости ветра и может быть рассчитана по формуле:

f = (0,185 В) / д,

где f — частота колебаний, V — скорость ветра, d — диаметр, 0,185 — число Струхаля, характерное для данного случая.

Формула также показывает, что чем тоньше проволока, тем выше частота ее колебаний. Ветры со скоростью 0,6–0,8 м / с особенно опасны, поскольку при скорости ветра более 5–8 м / с амплитуды невелики и не представляют опасности. Как правило, это явление возникает на пролетах более 120 метров и с увеличением расстояния только усиливается. Это особенно важно, когда длина пересечения ВЛ превышает 500 м, например, через реки и водохранилища.

Основное отличие танцев от вибрации — это амплитуда — она ​​больше и может достигать 12-14 м, а длина волны больше. Характер и траектория движения в танце повторяет форму вытянутого эллипса, ось которого наклонена на 10-20 градусов от вертикали.

В случае обледенения (обледенения линии и обледенения) диаметр проволоки увеличивается в соответствии с заданной формулой — частота колебаний уменьшается, а длина волны колебаний увеличивается.

Лед появляется не ровно, а с подветренной стороны. В результате провода и кабели имеют неправильную форму, а не цилиндрическую. Эта форма вызывает ветровую нагрузку Vy на рисунке ниже.

Вот что вызывает танец. Слева мы видим волны, танцующие в промежутке между полюсами, а справа — ледяной трос и воздушный поток вокруг него.Танец происходит при более высокой скорости ветра, чем вибрация, то есть 5-20 м / с, под углом 30-70 градусов к линии. Колебания происходят с меньшей частотой и большей амплитудой.

Внешние различия между явлениями этих двух явлений можно увидеть, сравнив следующие два видео:

Давайте разберемся, чем опасны пляски и вибрации на воздушных линиях электропередачи. Танцы опасны, потому что проводники не колеблются синхронно, а амплитуда может достигать такой величины, что может накладываться на молниеотвод или между ними. В результате возникают электрические разряды со всеми вытекающими отсюда последствиями. Во избежание перекрытия в некоторых случаях между токопроводящими частями проводников устанавливают изолирующие прокладки.

Опасность

Вибрации, в свою очередь, оказывают деструктивное воздействие на жилы кабелей, также возможен обрыв кабелей на соединениях и выводах или на выводах от выводов.

Поскольку опасность вибрации и танцев — это сбои в работе воздушных линий, поломки и короткие замыкания, мы рассмотрим основной метод защиты от них.

Методы борьбы

Установка виброгасителей — основной метод устранения рассматриваемых явлений. Они бывают разных типов. Их общая черта в том, что они выполнены в виде штанги с грузами на концах, подвешенных посередине на веревках и тросах. Тип гасителя колебаний выбирается в зависимости от длины пролета и диаметра кабеля согласно таблице 2.5.9, п. 2.5.85 (глава 2.5 ПУЭ).

Для определения климатических условий и расчета механических напряжений при вибрации также используется информация, указанная в пунктах 2.5.38–2.5.74 SEP, где давление ветра, толщина льда, среднегодовая продолжительность штормов и другие данные указаны в зависимости от региона. Если хотите узнать больше — можете обратиться к ГД 34.20.182-90 «Методические указания по стандартной защите от вибрации и вибрации проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ».