Вибрације и плесање жица на надземним далеководима

Студија на послу ваздушне линије У природним условима, поред уобичајених промена изазваних у раду проводника дејством леда, ветра и температуре, интересантни су феномени вибрација и плеса проводника.

Вибрација жица у вертикалној равни се примећује при малим брзинама ветра и састоји се у појави у жицама уздужних (стојећих) и углавном лутајућих таласа са амплитудом до 50 мм и фреквенцијом од 5-50 Хз. Резултат вибрација су прекиди проводника жица, самоолабављење вијака носача, уништавање делова окова изолационих жица итд.

За борбу против вибрација, жице су ојачане намотавањем у тачкама причвршћивања, аутоматским вибрационим стезаљкама и пригушивачима (амортизерима).

У надземним водовима постоји, мада ређе, још један, мање проучаван феномен — плес проводника, односно осциловање проводника велике амплитуде, што доводи до судара проводника различитих фаза, па самим тим и , линија за испуштање не ради.

Вибрације жице

Када се струјање ваздуха око проводника усмери кроз осу линије или под углом у односу на ову осу, на заветринској страни проводника настају вртлози. Ветар се периодично одваја од жице и формирају се вртлози у супротном смеру.

Одвајање вртлога на дну изазива појаву кружног тока на страни заветрине, а брзина струјања в у тачки А постаје већа него у тачки Б. Као резултат, појављује се вертикална компонента притиска ветра.

Када се фреквенција формирања вртлога поклопи са једном од природних фреквенција истегнуте жице, ова друга почиње да вибрира у вертикалној равни. У овом случају, неке тачке углавном одступају од равнотежног положаја, формирајући античвор таласа, док друге остају на месту, формирајући такозване чворове. У чворовима се дешавају само угаона померања проводника.

Такве се називају вибрације жице чија амплитуда не прелази 0,005 полуталасне дужине или два пречника вибрације жице.

Слика 1. Формирање вртлога иза жице

Вибрације жице се јављају при брзини ветра од 0,6-0,8 м / с; како се брзина ветра повећава, фреквенција вибрација и број таласа у опсегу се повећавају; када брзина ветра прелази 5-8 м / с, амплитуде вибрација су толико мале да нису опасне за проводник.

Оперативно искуство показује да се вибрације жице најчешће примећују на пругама које пролазе кроз отворене и равни терен. На деоницама пруга у шуми и неравном терену трајање и интензитет вибрација су знатно мањи.

Вибрације жице се по правилу примећују на растојањима већим од 120 м и повећавају се са повећањем удаљености.Вибрације су посебно опасне при преласку река и водених површина са удаљеностима већим од 500 м.

Ризик од вибрација лежи у ломљењу појединих жица у областима где излазе из стезаљки. Ови дисконтинуитети настају због чињенице да се наизменична напрезања од периодичног савијања жица као резултат вибрација преклапају са главним затезним напоном у обешеној жици. Ако су последњи напони мали, онда укупни напони не достижу границу на којој проводници отказују услед замора.

Пиринач. 2. Вибрациони таласи дуж жице у лету

На основу запажања и истраживања установљено је да ризик од ломљења жице зависи од тзв Просечан радни напон (напон на средњој годишњој температури и одсуство додатних оптерећења).

АЛЦОА "СЦОЛАР ИИИ" Рекордер вибрација монтиран на спирални носач

Методе контроле вибрација жица

Према ПУЕ појединачне алуминијумске и челично-алуминијумске жице попречног пресека до 95 мм2 на растојањима већим од 80 м, пресека од 120 — 240 мм2 на растојањима већим од 100 м, пресека од 300 мм2 или више на растојањима већим од 120 м, челичне жице и каблови свих попречних пресека на растојањима преко 120 м морају бити заштићени од вибрација ако напон на средњој годишњој температури прелази: 3,5 даН/мм2 (кгф/мм2) у алуминијумским проводницима, 4,0 даН/мм2 у челично-алуминијумским проводницима, 18,0 даН / мм2 у челичним жицама и кабловима.

На удаљеностима мањим од горе наведених, заштита од вибрација није потребна.Заштита од вибрација такође није потребна на двопроводним водовима са подељеном фазом ако напрезање на средњој годишњој температури не прелази 4,0 даН/мм2 у алуминијуму и 4,5 даН/мм2 у челик-алуминијумским проводницима.

За раздвајање фаза од три и четири жице обично није потребна заштита од вибрација. Деонице свих водова које су заштићене од бочног ветра не подлежу заштити од вибрација. На великим прелазима река и водених површина потребна је заштита без обзира на напон у жицама.

По правилу, економски је неисплативо смањити напоне у линијским проводницима на вредности где није потребна заштита од вибрација. Дакле, на водовима напона од 35 — 330 кВ, пригушивачи вибрација су направљени у облику два тегова окачена на челични кабл.

Пригушивачи вибрација апсорбују енергију вибрационих жица и смањују амплитуду вибрација око стезаљки. Пригушивачи вибрација морају бити постављени на одређеним растојањима од терминала, која се одређује у зависности од марке и напона жице.

На великом броју водова за заштиту од вибрација користе се шипке од истог материјала као и жица и намотане око жице на месту где је причвршћена у конзоли у дужини од 1,5 — 3,0 м.

Пречник шипки се смањује са обе стране центра конзоле. Шипке за ојачање повећавају крутост жице и смањују вероватноћу оштећења вибрацијама. Међутим, пригушивачи вибрација су најефикасније средство за суочавање са вибрацијама.

Пиринач. 3. Пригушивач вибрација на жици

За заштиту од вибрација појединачних челично-алуминијумских жица са попречним пресеком 25-70 мм2 и алуминијума са попречним пресеком до 95 мм2, пригушивачи типа петље (пригушивачи) обешени испод жице (испод носеће конзоле) у виду петље дужине 1,0 препоручују се -1,35 м жице истог пресека.

У страној пракси, за заштиту жица великог попречног пресека, укључујући жице на великим прелазима, користе се и пригушивачи петљи једне или више узастопних петљи.

Плешите на жицама

Плес жица, као и вибрације, побуђује ветар, али се разликује од вибрација са великом амплитудом, достижући 12-14 м и дугу таласну дужину. На линијама са појединачним жицама најчешће се примећује плес са једним таласом, односно са два полуталаса у опсегу (слика 4), на линијама са раздвојеним жицама - са једним полуталасом у распону.

У равни која је окомита на осу линије, жица се креће када плеше дуж издужене елипсе, чија је главна оса вертикална или одступљена под благим углом (до 10-20 °) од вертикале.

Пречници елипсе зависе од саг стреле: када се игра са једним полуталасом у опсегу, велики пречник елипсе може да достигне 60 - 90% саг стреле, док се игра са два полуталаса - 30 - 45% од саг стрела. Мањи пречник елипсе је обично 10 до 50% дужине већег пречника.

По правилу, плес на жици се посматра у леденим условима. Лед се таложи на жицама углавном на заветринској страни, услед чега жица добија неправилан облик.

Када ветар делује на жицу са једностраним ледом, брзина струјања ваздуха на врху се повећава, а притисак опада.Ово резултира силом подизања Ви која узрокује да жица плеше.

Опасност плесања лежи у чињеници да се вибрације жица појединих фаза, као и жица и каблова, јављају асинхроно; често постоје случајеви када жице иду у супротним смеровима и прилазе близу или се чак сударају.

У овом случају долази до електричних пражњења, што узрокује топљење појединих жица, а понекад и пуцање жица. Било је и случајева када су се проводници 500 кВ водова дизали до нивоа каблова и сударали са њима.

Пиринач. 4: а — плесни таласи на жици у лету, б — жица прекривена ледом у ваздушној струји између њих.

Задовољавајући резултати рада експерименталних линија са пригушивачима за плес још увек нису довољни за смањење растојања између жица.

На неким страним водовима са недовољним растојањима између проводника различитих фаза уграђени су изолациони дистанчни елементи, који искључују могућност да се проводници закаче током плесања.