Havai elektrik hatlarındaki tellerin titreşimi ve dansı

iş etüdünde hava Yolları Doğal koşullar altında, iletkenlerin çalışmasında buz, rüzgar ve sıcaklığın etkisiyle oluşan olağan değişikliklere ek olarak, iletkenlerin titreşimleri ve dansları da ilgi çekicidir.

Tellerin dikey düzlemdeki titreşimi, düşük rüzgar hızlarında gözlenir ve tellerde uzunlamasına (ayakta) ve esas olarak 50 mm'ye kadar genliğe ve 5-50 Hz frekansa sahip dolaşan dalgaların görünümünden oluşur. Titreşimlerin sonucu, tellerin iletkenlerinin kırılması, desteklerin cıvatalarının kendiliğinden gevşemesi, yalıtkan şeritlerin bağlantı parçalarının parçalarının tahrip olması vb.

Titreşimlerle mücadele etmek için teller, bağlantı noktalarında, otomatik titreşim kıskaçlarında ve susturucularda (amortisörler) kıvrılarak güçlendirilir.

Havai hatlarda, daha az sıklıkla olmasına rağmen, daha az çalışılmış başka bir fenomen vardır - iletkenlerin dansı, yani iletkenlerin farklı fazlardaki iletkenlerin çarpışmasına yol açan büyük bir genliğe sahip salınımı ve bu nedenle , bırakma satırı çalışmıyor.

tel titreşim

İletkenlerin etrafındaki hava akışı, hattın ekseni boyunca veya bu eksene bir açıyla yönlendirildiğinde, iletkenin rüzgar altı tarafında girdaplar oluşur. Rüzgar periyodik olarak telden ayrılır ve ters yönde girdaplar oluşur.

Dipteki girdabın ayrılması rüzgar altı tarafında dairesel bir akış görünümüne neden olur ve A noktasındaki v akış hızı B noktasından daha büyük olur. Sonuç olarak, rüzgar basıncının dikey bir bileşeni ortaya çıkar.

Girdap oluşum frekansı gerilmiş telin doğal frekanslarından biriyle çakıştığında, tel dikey düzlemde titreşmeye başlar. Bu durumda, bazı noktalar çoğunlukla denge konumundan saparak dalganın antinodunu oluştururken, diğerleri yerinde kalarak sözde düğümleri oluşturur. Düğümlerde iletkenin sadece açısal yer değiştirmeleri meydana gelir.

Bunlara, genliği 0,005 yarım dalga boyunu veya tel titreşiminin iki çapını aşmayan bir telin titreşimleri denir.

Şekil 1. Telin arkasında girdap oluşumu

Tel titreşimleri 0,6-0,8 m / s rüzgar hızında meydana gelir; rüzgar hızı arttıkça titreşim frekansı ve menzildeki dalga sayısı artar; rüzgar hızı 5-8 m/s'yi aştığında, titreşim genlikleri iletken için tehlike oluşturmayacak kadar küçüktür.

Operasyonel deneyim, tel titreşimlerinin en çok açık ve düz araziden geçen hatlarda gözlemlendiğini göstermektedir. Ormandaki ve engebeli arazideki çizgilerin bazı bölümlerinde, titreşimlerin süresi ve yoğunluğu çok daha azdır.

Tel titreşimi kural olarak 120 m'den uzun mesafelerde gözlenir ve mesafe arttıkça artar.Titreşimler özellikle nehirleri ve 500 m'den daha uzun mesafeli su alanlarını geçerken tehlikelidir.

Titreşim riski, kelepçelerden çıktıkları alanlarda tek tek tellerin kırılmasında yatmaktadır. Bu süreksizlikler, titreşimin bir sonucu olarak tellerin periyodik olarak bükülmesinden kaynaklanan değişken gerilmelerin asılı teldeki ana çekme gerilmeleri üzerine bindirilmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Sonuncu gerilimler düşükse, toplam gerilimler, iletkenlerin yorulma nedeniyle bozulduğu sınıra ulaşmaz.

Pirinç. 2. Uçuş sırasında tel boyunca titreşim dalgaları

Gözlemlere ve araştırmalara dayanarak, tel kırılma riskinin sözde bağlı olduğu bulunmuştur. Ortalama çalışma voltajı (ortalama yıllık sıcaklıkta ve ek yüklerin yokluğunda voltaj).

ALCOA "SCOLAR III" Spiral Montajlı Titreşim Kayıt Cihazı

Tellerin titreşimini kontrol etme yöntemleri

Buna göre PUE 80 m'den fazla mesafelerde 95 mm2'ye kadar kesitli, 100 m'den fazla mesafelerde 120 - 240 mm2 kesitli, 300 mm2 veya daha fazla mesafelerde kesitli tekli alüminyum ve çelik-alüminyum teller 120 m'den daha uzun, 120 m'yi aşan mesafelerdeki tüm kesitlerdeki çelik teller ve kablolar, ortalama yıllık sıcaklıktaki gerilimin: alüminyum iletkenlerde 3,5 daN / mm2 (kgf / mm2), 4,0 daN / mm2'yi aşması durumunda titreşimlerden korunmalıdır. çelik-alüminyum iletkenlerde, çelik tel ve kablolarda 18.0 daN/mm2.

Yukarıdakinden daha kısa mesafelerde titreşim koruması gerekli değildir.Ortalama yıllık sıcaklıktaki gerilim alüminyumda 4,0 daN / mm2'yi ve çelik-alüminyum iletkenlerde 4,5 daN / mm2'yi aşmıyorsa, iki iletkenli ayrık fazlı hatlarda da titreşim koruması gerekli değildir.

Üç ve dört telli faz ayrımı genellikle titreşim koruması gerektirmez. Yan rüzgarlardan korunan tüm hatların bölümleri titreşim korumasına tabi değildir. Nehirlerin ve su alanlarının büyük geçişlerinde, kablolardaki voltajdan bağımsız olarak koruma gereklidir.

Kural olarak, hat iletkenlerindeki gerilimleri titreşim korumasının gerekli olmadığı değerlere düşürmek ekonomik olarak kârsızdır. Bu nedenle 35 - 330 kV gerilimli hatlarda, çelik bir kabloya asılan iki ağırlık şeklinde yapılmış titreşim sönümleyiciler.

Titreşim sönümleyiciler, titreşen tellerin enerjisini emer ve kelepçelerin etrafındaki titreşimlerin genliğini azaltır. Telin markasına ve gerilimine göre belirlenen terminallerden belirli mesafelere titreşim sönümleyiciler takılmalıdır.

Bir takım titreşim koruma hatlarında, tel ile aynı malzemeden yapılmış donatılar kullanılır ve telin brakete sabitlendiği noktada 1,5 - 3,0 m uzunluğunda telin etrafına sarılır.

Çubukların çapı, braketin merkezinin her iki tarafında azalır. Takviye çubukları telin sertliğini arttırır ve titreşim hasarı olasılığını azaltır. Bununla birlikte, titreşim sönümleyiciler, titreşimlerle baş etmenin en etkili yoludur.

Pirinç. 3. Teldeki titreşim sönümleyici

25-70 mm2 kesitli tekli çelik-alüminyum tellerin ve 95 mm2'ye kadar kesitli alüminyumun titreşim koruması için, telin altına (destek braketinin altında) asılan döngü tipi sönümleyiciler (damper döngüleri) 1.0 uzunluğunda bir ilmek şeklinde aynı bölümden -1.35 m tel tavsiye edilir.

Yabancı uygulamada, büyük geçişlerdeki teller dahil olmak üzere geniş kesitli kabloları korumak için bir veya birkaç ardışık döngünün döngü sönümleyicileri de kullanılır.

Teller üzerinde dans et

Tellerin dansı, titreşimler gibi, rüzgar tarafından heyecanlanır, ancak 12-14 m'ye ulaşan ve uzun bir dalga boyuna ulaşan büyük genliğe sahip titreşimlerden farklıdır. Tek telli hatlarda, tek dalgalı bir dans en sık görülür, yani aralıkta iki yarım dalga ile (Şekil 4), ayrık telli hatlarda - bir aralıkta bir yarım dalga ile.

Tel, çizginin eksenine dik bir düzlemde, ana ekseni dikey olan veya dikeyden hafif bir açıyla (10 - 20 ° 'ye kadar) sapan uzun bir elips boyunca dans ettiğinde hareket eder.

Elips çapları sarkma okuna bağlıdır: aralıkta bir yarım dalga ile dans ederken, elipsin geniş çapı sarkma okunun %60 - 90'ına ulaşabilirken, iki yarım dalga ile dans ederken - %30 - 45 sarkma oku. Elipsin küçük çapı genellikle ana çapın uzunluğunun %10 ila %50'sidir.

Kural olarak, buzlu koşullarda tel dansı görülür. Tellerin üzerinde esas olarak rüzgar altı tarafında buz birikir ve bunun sonucunda tel düzensiz bir şekil alır.

Rüzgar, tek tarafı buzlu bir tele etki ettiğinde, tepedeki hava akış hızı artar ve basınç düşer.Bu, telin dans etmesine neden olan bir kaldırma kuvveti Vy ile sonuçlanır.

Dans etmenin tehlikesi, tellerin ve kabloların yanı sıra bireysel fazların tellerinin titreşimlerinin asenkron olarak meydana gelmesi gerçeğinde yatmaktadır; genellikle tellerin zıt yönlerde ilerlediği ve yaklaştığı ve hatta çarpıştığı durumlar vardır.

Bu durumda, tek tek tellerin erimesine ve bazen tellerin kopmasına neden olan elektrik deşarjları meydana gelir. 500 kV hatların iletkenlerinin kabloların seviyesine yükselip onlarla çarpıştığı durumlar da oldu.

Pirinç. 4: a — uçuş halindeki bir tel üzerinde dans eden dalgalar, b — aralarındaki hava akımında buzla kaplı bir tel.

Deneysel hatların dans sönümleyicilerle çalışmasından elde edilen tatmin edici sonuçlar hala teller arasındaki mesafeyi azaltmak için yeterli değildir.

Farklı fazların iletkenleri arasında yetersiz mesafe bulunan bazı yabancı hatlarda, dans sırasında iletkenlerin takılma olasılığını ortadan kaldıran yalıtım mesafe elemanları kurulur.