Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Linie wysokiego napięcia i linie kablowe są wykorzystywane do przesyłania prądu elektrycznego na duże odległości. Długość takich linii energetycznych może sięgać kilku kilometrów, na których instalowane są podpory wysokiego napięcia w celu oddzielenia przewodów od ziemi. W miejscach mocowania zapewnione jest wystarczająco sztywne mocowanie, ale w rozpiętości podpór druty mogą się swobodnie wahać. W kontakcie z pewnymi czynnikami zewnętrznymi, na przewodach powietrznych występują wibracje i tańczenie drutu, które mogą uszkodzić same urządzenia i zakłócić normalne działanie systemu zasilania.
Definicja
Drgania należy rozumieć jako przesuwanie drutów w płaszczyźnie pionowej, które charakteryzują się stosunkowo małą amplitudą ruchu - w obrębie kilku centymetrów, ale nie więcej niż średnica drutu dla podwójnej amplitudy lub 0, 005 długości fali drgań. Częstotliwość takich ruchów w płaszczyźnie pionowej może wynosić od 3 do 150 Hz. Największą szkodą silnych wibracji jest szybkie zużycie metalu w miejscach częstego zginania.
Jak widać na rysunku 1, w punkcie 1 występuje częste złamanie, które prowadzi do zmęczenia metalu z kolejnym uwolnieniem, co powoduje utratę sztywności drutu i pęknięcia poszczególnych żył.
Pod biegunem przewodów rozumie się ruch pionowy o częstotliwości od 0, 2 do 2 Hz. Amplituda drgań podczas tańca może sięgać od 0, 3 do 5 m, a przy odległości między podporami 200-500 m amplituda tańca sięga 10-14 m. Wszelkie linie przesyłowe mocy i ich elementy (przewody fazowe, uziemiające itp.) Mogą podlegać takiemu zjawisku. Ale w liniach niskiego napięcia do 6-10 kV ze względu na niewielką odległość między podporami zjawisko jest nieistotne.
Różnica między wibracjami a tańczeniem drutu.
Fizycznie zarówno wibracje, jak i taniec drutu poruszają się w płaszczyźnie pionowej. Ich główna różnica polega na wielkości fali wynikającej z oscylacji i jej częstotliwości. Drgania charakteryzują się więc znacznie większą częstotliwością oscylacji drutów w porównaniu z tańcem. Ale wibracja ma nieproporcjonalnie mniejszą amplitudę niż taniec, więc nie przenosi takiego zagrożenia na linię.
Przyczyny
Wszystkie przyczyny i tańce oraz wibracje można podzielić na:
- narażenie na przepływ powietrza a jest najczęstszą i niebezpieczną przyczyną, ponieważ ma długotrwały efekt i prowadzi do zwiększenia amplitudy i częstotliwości;
- procesy przełączania - gdy napięcie jest doprowadzane do sieci lub gdy podłączone jest obciążenie, transjenty powodują skok w polu elektromagnetycznym napędzającym przewody;
- obciążenie mechaniczne - spowodowane jest różnego rodzaju uderzeniami lub ruchem przedmiotów, na przykład przez odbierak prądu elektrycznego taboru kolejowego w sieci kontaktowej.
Należy zauważyć, że ruch linii podczas procesu przejścia ma charakter jednorazowy, a dalsze naturalne oscylacje stopniowo zanikają. To samo dzieje się z obciążeniem mechanicznym, w przeciwieństwie do powietrza, które nie tylko może dmuchać przez długi czas, ale także zmieniać jego kąt i intensywność. Dlatego najważniejszym powodem dla wszystkich typów linii jest przepływ powietrza.
Pojawienie się wibracji i tańca z przepływu powietrza
Efekt wiatru występuje w dowolnym kierunku przepływu, zarówno w płaszczyźnie poziomej, jak i pod pewnym kątem. Główną przyczyną wahań jest nierówna prędkość, z jaką powietrze wygina się wokół drutu, co powoduje różnicę ciśnień na górze i na dole.
Spójrz na rysunek 2, tutaj jest przykład, kiedy powietrze krąży wokół okręgu od punktu A do punktu B. Przepływ powietrza w tym miejscu jest skręcony i występuje turbulencja. Prowadzi to do pojawienia się sił naciskających nie tylko ze strony wiatru, ale także w płaszczyźnie pionowej. W najniższym punkcie ciśnienie staje się niższe niż na górze, a gdy wiry pokrywają się z ich własnymi oscylacjami, występują poziome przemieszczenia drutu.
Należy zauważyć, że sytuacja ta jest możliwa tylko przy stosunkowo niskich prędkościach przepływu powietrza - od 0, 5 do 7 m / s, ponieważ wraz ze wzrostem prędkości przepływy zmieniają się w różny sposób. Ale wstrzymanie wiatru, niestety, nie oznacza końca wibracji, ponieważ ze względu na dużą długość linii, powstają w nich naturalne oscylacje, które nie wymagają już konserwacji, ale trwają kosztem zjawisk rezonansowych. A jeśli wibracja jest niepozorna, wtedy podczas tańca fale staną się znacznie bardziej znaczące i niebezpieczne.
Fizyka procesów
Podczas tańca w miejscach zwisania na słupie linia jest sztywno zamocowana, dlatego w takich węzłach nie ma oscylacji. A w miejscach zwisania przewodów amplituda drgań staje się maksymalna.
Gdy taniec osiąga maksimum w szczytowym punkcie ugięcia, powstaje tzw. Fala stojąca. Zjawisko to charakteryzuje się wielkością amplitudy wielokrotnej lub równej długości przęsła. Najbardziej niebezpieczne ruchy występują przy prędkościach 0, 6–0, 8 m / s, a wraz ze wzrostem prędkości przepływu powietrza powyżej 5–8 m / s, obciążenia dynamiczne są zbyt małe z powodu małej amplitudy.
Ale oprócz amplitudy wibracji, drugim najważniejszym parametrem jest ich częstotliwość, którą można określić za pomocą wzoru:
f = (0, 185 × V) / d, gdzie
- f jest częstotliwością oscylacji;
- 0, 185 to stała Strouhala;
- V jest aerodynamiczną prędkością przepływu;
- d - średnica drutu.
Jak widać z formuły, im mniejszy przekrój poprzeczny, tym torsy są używane w liniach energetycznych, tym częściej będą drgać. W praktyce częstotliwość oscylacji powoduje intensywność tańca, dzięki czemu zakres najniebezpieczniejszych częstotliwości dla linii wynosi od 0, 2 do 2 Hz.
Należy zauważyć, że sytuacja może się znacznie pogorszyć ze względu na czynniki pogodowe, które wpływają nie tylko na przepływ powietrza, ale także na stan drutu. Najważniejszym z nich jest lód, ponieważ występuje po zawietrznej stronie i charakteryzuje się zniekształceniem kształtu drutu. W tym przypadku drgające druty są narażone na siłę podnoszącą V y przyłożoną do osadów lodu. To dodatkowo pogarsza sytuację z wibracjami i tańcem.
Drut wykonuje nie tylko oscylacje poziome, ale również ruchy obrotowe, a na węzłach i punktach mocowania powstaje uszkodzenie metalu z powodu oblodzenia.
Niebezpieczeństwo
Taniec i wibracja mają podobny charakter, ale różnią się intensywnością. Jednak oba zjawiska mogą przenosić tego typu zagrożenia dla linii energetycznych:
- Fluffing - uszkodzenie przewodów, w których kable miedziane, aluminiowe lub stalowe tracą szczelność i wytrzymałość mechaniczną;
- Nakładanie się szczeliny powietrznej - w przypadku ruchu sąsiednich faz o różnych amplitudach, fale mogą zbliżyć się do siebie wystarczająco blisko, ze względu na to, co stanie się z załamaniem i wystąpieniem łuku;
- Zawalenie się drutu jest bardziej niebezpiecznym rozwinięciem poprzedniej sytuacji, gdy równoległe linie stykają się ze sobą i tworzą kontakt elektryczny z przepływem prądów zwarciowych i przepływu metalu;
- Zerwanie drutu - może wystąpić w wyniku zwarcia, a także wielokrotnych przerw w przewodach poszczególnych przewodów zniszczonych przez wielokrotne wibracje lub taniec.
Jak widać, wszystkie potencjalne zagrożenia mogą łatwo prowadzić do zakłócenia normalnego zasilania i kosztów materiałowych odbudowy. Nie zapominaj również, że każda sytuacja awaryjna stanowi potencjalne zagrożenie dla osoby, zarówno wykonującej prace w instalacjach elektrycznych, jak iw pobliżu. Dlatego też, aby zapobiec niebezpiecznym wpływom, opracowano metody zwalczania wibracji i tańca, mające na celu tłumienie wibracji.
Metody walki
Warunki, w których należy podjąć środki ochronne w celu tłumienia amplitudy drgań, określono w pkt 2.5.85 PZŚ. Uwzględnia to takie parametry jak:
- Długość rozpiętości;
- Materiał przewodnika i jego przekrój;
- Naprężenia mechaniczne w drutach rozdzielonych i pojedynczych.
Konkretne metody walki regulują wytyczne RD 34.20.182-90. W celu tłumienia wibracji i tańca instalowane są specjalne urządzenia.
Typy i cechy konstrukcyjne tłumików tańca i wibracji są podzielone na trzy typy:
- Absorbery pętli - stosowane do przewodów o napięciu 6–10 kV i wykonane w postaci elastycznej rozpórki. W zależności od liczby pętli i konstrukcji rozpórek może być jedno- lub trójpętlowy. Drut lub łączniki są używane jako klips pętli zwrotnej.
- Spirala - najbardziej efektywne, ale także najdroższe modele do radzenia sobie z wibracjami o wysokiej i niskiej częstotliwości. Ze względu na wysoki koszt są one rzadko używane, chociaż zapewniają równomierny rozkład obciążenia na całej długości przepustnicy.
- Mosty - mają specjalne obciążenia, które przenoszą wibracje z drutu kołysanego i są przez nie absorbowane. Różnią się prostotą instalacji i dalszą obsługą.
W liniach od 330 do 750 kV stosuje się podział faz, w którym wszystkie przewody są połączone za pomocą przekładek. Pomimo tego, że takie połączenie może działać jako tłumik drgań, w praktyce to nie wystarczy. Dlatego rozdział 5 RD 34.20.182-90 zapewnia sposoby radzenia sobie z wibracjami i tańcem dla różnych linii i warunków, w których mogą być używane.