Пляска проводов причины - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Пляска проводов причины

Вибрация и пляска проводов на воздушных линиях электропередачи

При изучении работы проводов воздушных линий в естественных условиях, помимо обычных изменений, вызываемых в работе проводов проводов действием гололеда, ветра и температуры, представляет интерес явления вибраций и пляски проводов.

Вибрация проводов в вертикальной плоскости наблюдается при малых скоростях ветра и заключается в появлении в проводах продольных (стоячих) и преимущественно блуждающих волн с амплитудой до 50 мм и частотой 5 – 50 гц. Следствием вибрации являются изломы проволок проводов, самоотвертывание болтов опор, расстройство частей арматуры гирлянд изоляторов и т. п.

Для борьбы с вибрацией применяют усиление проводов при помощи обмотки их в местах закрепления, автовибрационные зажимы и глушители (демпферы).

В воздушных линиях встречается, хотя и более редко, другое, менее изученное явление — пляска проводов, т. е. колебание проводов с большой амплитудой, вызывающее схлестывание проводов различных фаз, а следовательно, и выпадение линии из работы.

При обтекании проводов потоком воздуха, направленным поперек оси линии или под некоторым углом к этой оси, с подветренной стороны провода возникают завихрения. Периодически происходят отрывы ветра от провода и образование вихрей противоположного направления.

Отрыв вихря в нижней части вызывает появление кругового потока с подветренной стороны, причем скорость потока v в точке А становится больше, чем в точке В. В результате появляется вертикальная составляющая давления ветра.

При совпадении частоты образования вихрей с одной из частот собственных колебании натянутого провода последний начинает колебаться в вертикальной плоскости. При этом одни точки больше всего отклоняются от положения равновесия, образуя пучность волны, а другие — остаются на месте, образуя так называемые узлы. В узлах происходят только угловые перемещения провода.

Такие колебания провода с амплитудой, не превышающей 0,005 длины полуволны или двух диаметров провода, называются вибрацией .

Рис 1. Образование вихря за проводом

Вибрация проводов возникает при скоростях ветра 0,6—0,8 м/с; при увеличении скорости ветра увеличиваются частота вибрации и число волн в пролете, при скорости ветра свыше 5—8 м/с амплитуды вибрации настолько малы, что не опасны для провода.

Опыт эксплуатации показывает, что вибрация проводов наблюдается чаще всего на линиях, проходящих по открытой и ровной местности. На участках линий в лесной и пересеченной местности продолжительность и интенсивность вибраций значительно меньше.

Вибрация проводов наблюдается, как правило, в пролетах длиной более 120 м и усиливается с увеличением пролетов. Особенно опасна вибрация на переходах через реки и водные пространства с пролетами длиной более 500 м.

Опасность вибрации заключается в обрывах отдельных проволок на участках их выхода из зажимов. Эти обрывы происходят вследствие того, что переменные напряжения от периодических изгибов проволок в результате вибрации накладываются на основные растягивающие напряжения в подвешенном проводе. Если последние напряжения невелики, то суммарные напряжения не достигают предела, при котором происходит разрушение проволок от усталости.

Рис. 2. Волны вибрации на проводе в пролете

На основании наблюдений и исследований установлено, что опасность разрушения проводов зависит от так называемого средне-эксплуатационного напряжения (напряжения при среднегодовой температуре и отсутствии дополнительных нагрузок).

Регистратор вибраций ALCOA “SCOLAR III”, смонтированный на спиральном поддерживающем зажиме

Методы борьбы с вибрацией проводов

Согласно ПУЭ одиночные алюминиевые и сталеалюминиевые провода сечением до 95 мм2 в пролетах длиной более 80 м, сечением 120 – 240 мм2 в пролетах более 100 м, сечением 300 мм2 и более в пролетах более 120 м, стальные провода и тросы всех сечений в пролетах более 120 м должны быть защищены от вибрации, если напряжение при среднегодовой температуре превышает: 3,5 даН/мм2 (кгс/мм2) в алюминиевых проводах, 4,0 даН/мм2 в сталеалюминиевых проводах, 18,0 даН/мм2 в стальных проводах и тросах.

В пролетах меньше указанных выше защита от вибрации не требуется. Защита от вибрации не нужна также на линиях с расщеплением фазы на два провода, если напряжение при среднегодовой температуре не превышает 4,0 даН/мм2 в алюминиевых и, 4,5 даН/мм2 в сталеалюминиевых проводах.

Фаза с расщеплением на три и четыре провода, как правило, не требует защиты от вибрации. Участки любых линий, защищенные от поперечных ветров, не подлежат защите от вибрации. На больших переходах рек и водных пространств защита необходима независимо от напряжения в проводах.

Как правило, снижение напряжений в проводах линий до значений, при которых не требуется защиты от вибрации, экономически невыгодно. Поэтому на линиях напряжением 35 – 330 кВ обычно устанавливаются виброгасители, выполненные в виде двух грузов, подвешенных на стальном тросе .

Виброгасители поглощают энергию вибрирующих проводов и уменьшают амплитуду вибрации около зажимов. Виброгасители должны быть установлены на определенных расстояниях от зажимов, определяемых в зависимости от марки и напряжения провода.

На ряде линий для защиты от вибрации применяются армирующие прутки, выполненные из того же материала, что и провод, и наматываемые на провод в месте его закрепления в зажиме на длине 1,5 – 3,0 м.

Диаметр прутков уменьшается в обе стороны от середины зажима. Армирующие прутки увеличивают жесткость провода и уменьшают вероятность его повреждения от вибрации. Однако наиболее эффективным средством борьбы с вибрацией являются виброгасители.

Для защиты от вибрации одиночных сталеалюминиевых проводов сечением 25—70 мм2 и алюминиевых сечением до 95 мм2 рекомендуются гасители петлевого типа (демпфирующие петли) , подвешиваемые под проводом (под поддерживающим зажимом) в виде петли длиной 1,0—1,35 м из провода того же сечения.

В зарубежной практике петлевые гасители из одной или нескольких последовательных петель применяются также для защиты проводов больших сечений, в том числе и проводов на больших переходах.

Пляска проводов, так же как и вибрация, возбуждается ветром, но отличается от вибрации большой амплитудой, достигающей 12 – 14 м, и большой длиной волны. На линиях с одиночными проводами чаще всего наблюдается пляска с одной волной, т. е. с двумя полуволнами в пролете (рис. 4), на линиях с расщепленными проводами — с одной полуволной в пролете.

В плоскости, перпендикулярной оси линии, провод движется при пляске по вытянутому эллипсу, большая ось которого вертикальна или отклонена под небольшим углом (до 10 – 20°) от вертикали.

Диаметры эллипса зависят от стрелы провеса: при пляске с одной полуволной в пролете большой диаметр эллипса может достигать 60 – 90% стрелы провеса, при пляске с двумя полуволнами — 30 – 45% стрелы провеса. Малый диаметр эллипса обычно составляет 10 – 50% длины большого диаметра.

Как правило, пляска проводов наблюдается при гололеде. Гололед отлагается на проводах преимущественно с подветренной стороны, вследствие чего провод получает неправильную форму.

При воздействии ветра на провод с односторонним гололедом скорость воздушного потока в верхней части увеличивается, а давление уменьшается. В результате возникает подъемная сила Vy, вызывающая пляску провода.

Опасность пляски заключается в том, что колебания проводов отдельных фаз, а также проводов и тросов происходят несинхронно; часто наблюдаются случаи, когда провода перемещаются в противоположных направлениях и сближаются или даже схлестываются.

При этом происходят электрические разряды, вызывающие оплавление отдельных проволок, а иногда и обрывы проводов. Наблюдались также случаи, когда провода линий 500 кВ поднимались до уровня тросов и схлестывались с ними.

Рис. 4: а – волны пляски на проводе в пролете, б – провод, покрытый гололедом, в воздушном потоке друг с другом.

Удовлетворительные результаты эксплуатации опытных линий с гасителями пляски пока недостаточны для уменьшения расстояний между проводами.

На некоторых зарубежных линиях с недостаточными расстояниями между проводами разных фаз установлены изолирующие распорки, исключающие возможность схлестывания проводов при пляске.

Вибрация и пляска проводов на воздушных ЛЭП

Для передачи электрического тока на большие расстояния используются воздушные и кабельные линии высокого напряжения. Протяженность таких линий электропередач может достигать нескольких километров, на которых установлены высоковольтные опоры для отделения проводов от земли. В местах крепления обеспечивается достаточно жесткая фиксация, но в пролетах опор провода могут свободно колебаться. При воздействии определенных внешних факторов на воздушных линиях возникает вибрация и пляска проводов, способная как повредить сами устройства, так и нарушить нормальный режим работы энергосистемы.

Определение

Под вибрацией следует понимать перемещения провода в вертикальной плоскости, которые характеризуются сравнительно небольшой амплитудой движения – в пределах нескольких сантиметров, но не более диаметра провода для двойной амплитуды или 0,005 от длины волны вибрации. При этом частота таких перемещений в вертикальной плоскости может достигать от 3 до 150 Гц. Наибольший вред интенсивной вибрации – быстрое изнашивание металла в местах частого перегиба.

Как видите на рисунке 1, в точке 1 происходит частый излом, который приводит к усталости металла с дальнейшим отпуском, что и обуславливает потерю жесткости проводов, и обрывы отдельных жил.

Под пляской проводов подразумевается вертикальное перемещение с частотой от 0,2 до 2Гц. Амплитуда колебаний во время пляски может достигать от 0,3 до 5м, а при расстоянии между опорами в 200 — 500м амплитуда пляски достигает 10 – 14м. Такому явлению могут подвергаться любые ЛЭП и их элементы (фазные провода, грозозащитные троса и т.д.). Но в низковольтных линиях до 6-10кВ за счет малого расстояния между опорами явление незначительно.

Отличие вибрации от пляски проводов.

Физически и вибрация, и пляска проводов представляют собой перемещение в вертикальной плоскости. Их основное отличие в размере возникающей при колебаниях волны и в ее частоте. Так вибрация характеризуется значительно большей частотой колебания проводов, в сравнении с пляской. Но вибрация имеет несоизмеримо меньшую амплитуду, чем пляска, благодаря чему она не несет такой угрозы для линии.

Причины возникновения

Все причины возникновения и пляски, и вибрации можно разделить на:

  • воздействие воздушного потока – наиболее частая и опасная причина, поскольку имеет продолжительное воздействие и приводит к нарастанию амплитуды и частоты;
  • коммутационные процессы – при подаче напряжения в сеть или при подключении нагрузки переходные процессы обуславливают скачек электромагнитного поля, приводящего провода в движение;
  • механическая нагрузка – обуславливается всевозможными ударами или движением предметов, к примеру, токоприемником электроподвижного состава по контактной сети.

Следует отметить, что движение линий во время переходного процесса носит разовый характер, и дальнейшие собственные колебания постепенно угасают. То же происходит и с механической нагрузкой, в отличии от воздуха, который не только может дуть в течении продолжительного времени, но и менять свой угол и интенсивность. Поэтому наиболее значимой причиной для всех типов линий является воздушный поток.

Возникновение вибрации и пляски от воздушного потока

Воздействие ветра происходит при любом направлении потока, как в горизонтальной плоскости, так и под каким-то углом. Основной причиной колебаний является неравномерная скорость, с которой воздух огибает провод, из-за чего в верхней и нижней точке возникает разность давления.

Читайте также:  Как правильно выставить маячки для выравнивания стен?

Рис. 2: воздействие воздуха на провод

Посмотрите на рисунок 2, здесь приведен пример, когда воздух огибает окружность из точки А в точку Б. Воздушный поток в этом месте закручивается, и возникают завихрения. Это приводит к возникновению сил, давящих не только со стороны ветра, но и в вертикальной плоскости. В нижней точке давление становится меньшим, чем в верхней и при совпадении вихрей с собственными колебаниями возникают горизонтальные перемещения провода.

Следует отметить, что такая ситуация возможна лишь при относительно небольших скоростях воздушных потоков – от 0,5 до 7м/с, так как при увеличении скорости потоки движутся иначе. Но прекращение ветра, увы, не означает окончание вибрации, так как из-за большой протяженности линий в них возникают собственные колебания, которые уже не требуют поддержания, а продолжаются за счет резонансных явлений. И, если вибрация носит незаметный характер, то при пляске, волны станут куда более значительными и опасными.

Физика процесса

Во время пляски в местах подвешивания к опоре линия крепится жестко, поэтому в таких узлах не возникает никаких колебаний. А в местах провеса проводов амплитуда колебаний становиться максимальной.

Рис. 3: функция колебания проводов в пролете

При достижении максимума пляски в пиковой точке провиса возникает, так называемая, стоячая волна. Данное явление характеризуется величиной амплитуды кратной или равной длине пролета. Наиболее опасные перемещения возникают на скоростях в 0,6 – 0,8 м/с, а при нарастании скорости воздушного потока более 5 – 8 м/с динамические нагрузки слишком малы из-за незначительной амплитуды.

Но, помимо амплитуды вибрации вторым по значимости параметром является их частота, которую можно определить по формуле:

f = (0,185×V)/d, где

  • f – это частота колебаний;
  • 0,185 – постоянная Струхаля;
  • V – скорость аэродинамического потока;
  • d – диаметр провода.

Как видите из формулы, чем меньшего сечения торсы применяются в ЛЭП, тем с большей частотой они будут колебаться. На практике, частота колебаний обуславливает и интенсивность пляски, из-за чего диапазон наиболее опасных частот для линии составляет от 0,2 до 2 Гц.

Следует отметить, что ситуация может значительно ухудшаться за счет погодных факторов, которые влияют не только на воздушные потоки, но и на состояние провода. Наиболее значимым из них является гололед, так как он возникает с подветренной стороны и характеризуется искажением формы провода. При этом вибрирующие провода подвергаются воздействию поднимающей силы Vy, приложенной к отложениям гололеда. Она дополнительно усугубляет ситуацию при вибрации и пляске.

Рис. 4: влияние гололеда на колебания

Провод совершает не только горизонтальные колебания, но и вращательные движения, а в узлах и точках фиксации из-за обледенения происходит повреждение металла.

Опасность

Пляска и вибрация имеют схожую природу, но отличаются по интенсивности. Тем не менее, оба явления могут нести такие виды опасности для ЛЭП:

  • Распушивание — повреждение проводов, при котором медные, алюминиевые или стальные тросы теряют утяжку и механическую прочность;
  • Перекрытие воздушного промежутка – в случае движения смежных фаз с различной амплитудой, волны могут приближаться достаточно близко друг к другу, из-за чего произойдет пробой и возникновение дуги;
  • Схлестывание проводов – являются более опасным развитием предыдущей ситуации, когда параллельные линии касаются друг друга и создают электрический контакт с протеканием токов короткого замыкания и оплавлением металла;
  • Обрыв проводов – может возникать как результат короткого замыкания, так и множественных обрывов отдельных проволок, разрушенных многократными вибрациями или пляской.

Как видите, все потенциальные опасности могут запросто привести к нарушению нормального электроснабжения и материальным затратам на восстановление. Также не забывайте, что любая аварийная ситуация потенциально несет угрозу человеку, как выполняющему работу в электроустановках, так и находящемуся поблизости. Поэтому для предотвращения опасных воздействий разработаны методы борьбы с вибрацией и пляской, направленные на гашение колебаний.

Методы борьбы

Условия, при которых следует применять защитные меры для гашения амплитуды вибрации, оговаривает п.2.5.85 ПУЭ. При этом учитываются такие параметры, как:

  • Длина пролета;
  • Материал проводника и его сечение;
  • Механическое напряжение в расщепленных и одиночных проводах.

Конкретные методы борьбы регламентируются методическими указаниями РД 34.20.182-90. Для гашения вибрации и пляски устанавливаются специальные устройства.

Рис. 5: пример установки гасителей вибрации

По типу и конструктивным особенностям гасители пляски и вибрации подразделяются на три типа:

  • Петлевые гасители — применяются для проводов напряжением в 6 – 10 кВ и выполняются в виде гибкой распорки. В зависимости от числа петель и конструкции распорок может быть одно- или трехпетлевым. В качестве петлевого зажима используется проволока или крепежные детали.
  • Спиральные – самые эффективные, но и самые дорогие модели для борьбы с высоко- и низкочастотной вибрацией. Из-за дороговизны их редко применяют, хотя они и дают равномерное распределение нагрузки по всей длине гасителя.
  • Мостовые – имеют специальные грузы, которым передается вибрация от раскачивающегося провода и ими же поглощается. Отличаются простотой монтажа и дальнейшего обслуживания.

В линиях от 330 до 750 кВ применяется расщепление фазы, при котором все провода соединяются распорками. Несмотря на то, что такое соединение само может выступать в роли гасителя вибрации, на практике этого не достаточно. Поэтому в главе 5 РД 34.20.182-90 приведены способы борьбы с вибрацией и пляской для различных линий и условий, в которых они могут эксплуатироваться.

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

Определение

Вибрацией проводов называются периодические колебания провода или троса в пролете между опорами ЛЭП. Колебания происходят с частотой от 3 до 150 Гц в вертикальной плоскости под воздействием ламинарного воздушного потока. В результате образуются стоячие волны, двойная амплитуда которых может быть больше диаметра провода или троса, но при этом не превышает 0,005 длины волны.

Пляской называются устойчивые периодические колебания, с большей чем в предыдущем случае амплитудой и меньшей частотой — от 0,2 до 2 Гц. Таким образом образуются стоячие волны амплитудой от 0,3 до 5 метров, а в некоторых случаях и больше.
Явление наблюдается на линиях электропередач, проводах контактной сети и грозозащитных тросах. К контактной сети также применяется понятие «автоколебания», хотя в сущности это одно и тоже. Еще одно название — Эоловы вибрации.
Так главным отличием вибрации от пляски является частота. Вибрация едва заметна глазу из-за высокой частоты, меньшей амплитуды и числа полуволн, а пляска — это сильные колебания с большей длиной волны и амплитудой.

Причины возникновения

Вибрация проводов и тросов воздушных ЛЭП возникает при ламинарном потоке воздуха (при ветре скоростью 0.5-7 м/с, при большей скорости поток становится турбулентным), направление которого перпендикулярно или находится под некоторым углом к ним.

Тогда потоки воздуха обтекают цилиндрическую поверхность провода и возникает круговой поток, при этом в верхней его части (на рисунке ниже точка А) скорость этого потока больше чем в нижней (точка В). Происходит это из-за срывов вихрей воздуха с верхней и нижней стороны, в результате чего появляется дисбаланс давлений.
Отсюда возникает не только горизонтальная, но и вертикальная составляющая давления потоков воздуха (ветра). Если частота образования вихрей совпадет с частотой (одной из) собственных колебаний провода, то начнутся его колебания в вертикальной плоскости.

Собственными называются колебания, возникающие в системе при отсутствии переменных внешних воздействий, в результате начального отклонения. Как происходит с гитарной струной.

В определенных точках возникнут пучности волн, в них амплитуда будет максимальной. Те точки, которые будут оставаться неподвижными, называются узлами. В них будут происходить угловые перемещения провода, простым языком – он будет изгибаться и вращаться. Возникают стоячие волны, когда длина волны равна или кратна расстоянию между опорами (длине пролёта).

Частота вибраций прямо пропорциональна скорости ветра и может быть вычислена по формуле:

f=(0,185V)/d,

где f – частота колебаний, V – скорость ветра, d – диаметр, 0,185 – характерное в этом случае число Струхаля.

Из формулы видно и то, что чем тоньше провод, тем с большей частотой он вибрирует. При этом особо опасны скорости ветра 0,6-0,8 м/с, поскольку при скорости ветра больше 5-8 м/с амплитуды малы и не опасны. Как правило, явление возникает в пролётах длиной более 120 метров, при увеличении расстояния только усиливается. Особенно это важно при протяженности пересечения ВЛ более чем 500м, например, через реки и водоёмы.

Отличием пляски от вибрации в первую очередь является амплитуда – она больше и может достигать 12-14 метров, а также большей длинной волны. Характер и траектория движения при пляске повторяет форму вытянутого эллипса, с отклоненной осью на 10-20 градусов от вертикальной линии.

При гололеде (наледях и обледенении линии) диаметр провода увеличивается исходя из формулы, приведенной выше – уменьшается частота колебаний и увеличивается длина волны вибраций.

Гололед появляется не равномерно, а с подветренной стороны. В результате провода и тросы становятся не цилиндрическими, а неправильной формы. При такой форме во время ветра возникает подъёмная сила, на рисунке ниже Vy.

Она и вызывает пляску. Слева изображены волны пляски в пролёте между опорами, а с права – обледеневший трос и огибающий его воздушный поток.

Пляска возникает при большей скорости ветра, чем вибрации, а именно 5-20 м/с, под углом к линии в 30-70 градусов. Колебания происходят с меньшей частотой и большей амплитудой.

Внешние отличия явлений этих двух явлений вы можете увидеть на сравнив следующие два видео:

Опасность

Давайте разберемся чем опасна пляска и вибрация на ВЛЭП. Пляска опасна тем, что провода колеблются не синхронно, а амплитуда может достичь такой величины, что может произойти перехлест с тросом грозозащиты, или между собой. Из-за чего происходят электрические разряды, со всеми вытекающими последствиями. Для предотвращения схлестываний в некоторых случаях устанавливаются изолирующие распорки между проводящими частями линий.

Вибрация в свою очередь несёт разрушающие воздействия на жилы проводников, также возможны обрывы линии на соединениях и зажимах или выходах из зажимов.

Методы борьбы

Поскольку опасность вибрации и пляски заключается в выходе из строя ВЛ, обрывах и замыканиях, мы рассмотрим основной метод защиты от неё.

Установка виброгасителей является основным методом устранения рассмотренных явлений. Они бывают различных типов. Общей чертой является то, что выполнены в виде стержня с грузилами на концах, который подвешивается за среднюю часть на тросах и проводах. Тип виброгасителя подбирается в соответствии с длиной пролёта и диаметром проводника, согласно таблице 2.5.9. ПУЭ, п. 2.5.85 (Глава 2.5 ПУЭ).

Читайте также:  Подготовка бетонного пола под линолеум своими руками

Для определения климатических условий и расчетов нагрузки механических напряженностях при вибрациях также пользуются информацией, изложенной в пунктах ПУЭ 2.5.38-2.5.74, в них приведено по районам ветровое давление, толщина стенки гололеда, среднегодовая продолжительность гроз и прочие данные. Если хотите узнать больше – можете ознакомится с РД 34.20.182-90 «Методические указания по типовой защите от вибрации и субколебаний проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ».

Вибрация и пляска проводов на воздушных линиях электропередачи

10 февраля 2012 в 14:00

Вибрация проводов

При обтекании проводов потоком воздуха, направленным поперек оси линии или под некоторым углом к этой оси, с подветренной стороны провода возникают завихрения. Периодически происходят отрывы ветра от провода и образование вихрей противоположного направления.

Отрыв вихря в нижней части вызывает появление кругового потока с подветренной стороны, причем скорость потока v в точке А становится больше, чем в точке В. В результате появляется вертикальная составляющая давления ветра. При совпадении частоты образования вихрей с одной из частот собственных колебании натянутого провода последний начинает колебаться в вертикальной плоскости. При этом одни точки больше всего отклоняются от положения равновесия, образуя пучность волны, а другие — остаются на месте, образуя так называемые узлы. В узлах происходят только угловые перемещения провода. Такие колебания провода с амплитудой, не превышающей 0,005 длины полуволны или двух диаметров провода, называются вибрацией.

Рис 1. Образование вихря за проводом

Вибрация проводов возникает при скоростях ветра 0,6—0,8 м/с; при увеличении скорости ветра увеличиваются частота вибрации и число волн в пролете, при скорости ветра свыше 5—8 м/с амплитуды вибрации настолько малы, что не опасны для провода.

Опыт эксплуатации показывает, что вибрация проводов наблюдается чаще всего на линиях, проходящих по открытой и ровной местности. На участках линий в лесной и пересеченной местности продолжительность и интенсивность вибраций значительно меньше. Вибрация проводов наблюдается, как правило, в пролетах длиной более 120 м и усиливается с увеличением пролетов. Особенно опасна вибрация на переходах через реки и водные пространства с пролетами длиной более 500 м.

Опасность вибрации заключается в обрывах отдельных проволок на участках их выхода из зажимов. Эти обрывы происходят вследствие того, что переменные напряжения от периодических изгибов проволок в результате вибрации накладываются на основные растягивающие напряжения в подвешенном проводе. Если последние напряжения невелики, то суммарные напряжения не достигают предела, при котором происходит разрушение проволок от усталости.

Рис. 2. Волны вибрации на проводе в пролете

На основании наблюдений и исследований установлено, что опасность разрушения проводов зависит от так называемого средне-эксплуатационного напряжения (напряжения при среднегодовой температуре и отсутствии дополнительных нагрузок).

Регистратор вибраций ALCOA “SCOLAR III”, смонтированный на спиральном поддерживающем зажиме

Методы борьбы с вибрацией проводов

Согласно ПУЭ одиночные алюминиевые и сталеалюминиевые провода сечением до 95 мм2 в пролетах длиной более 80 м, сечением 120 – 240 мм2 в пролетах более 100 м, сечением 300 мм2 и более в пролетах более 120 м, стальные провода и тросы всех сечений в пролетах более 120 м должны быть защищены от вибрации, если напряжение при среднегодовой температуре превышает: 3,5 даН/мм2 (кгс/мм2) в алюминиевых проводах, 4,0 даН/мм2 в сталеалюминиевых проводах, 18,0 даН/мм2 в стальных проводах и тросах.

В пролетах меньше указанных выше защита от вибрации не требуется. Защита от вибрации не нужна также на линиях с расщеплением фазы на два провода, если напряжение при среднегодовой температуре не превышает 4,0 даН/мм2 в алюминиевых и, 4,5 даН/мм2 в сталеалюминиевых проводах. Фаза с расщеплением на три и четыре провода, как правило, не требует защиты от вибрации. Участки любых линий, защищенные от поперечных ветров, не подлежат защите от вибрации. На больших переходах рек и водных пространств защита необходима независимо от напряжения в проводах.

Как правило, снижение напряжений в проводах линий до значений, при которых не требуется защиты от вибрации, экономически невыгодно. Поэтому на линиях напряжением 35 – 330 кВ обычно устанавливаются виброгасители, выполненные в виде двух грузов, подвешенных на стальном тросе.

Виброгасители поглощают энергию вибрирующих проводов и уменьшают амплитуду вибрации около зажимов. Виброгасители должны быть установлены на определенных расстояниях от зажимов, определяемых в зависимости от марки и напряжения провода.

На ряде линий для защиты от вибрации применяются армирующие прутки, выполненные из того же материала, что и провод, и наматываемые на провод в месте его закрепления в зажиме на длине 1,5 – 3,0 м. Диаметр прутков уменьшается в обе стороны от середины зажима. Армирующие прутки увеличивают жесткость провода и уменьшают вероятность его повреждения от вибрации. Однако наиболее эффективным средством борьбы с вибрацией являются виброгасители.

Рис. 3. Виброгасителъ на проводе

Для защиты от вибрации одиночных сталеалюминиевых проводов сечением 25—70 мм2 и алюминиевых сечением до 95 мм2 рекомендуются гасители петлевого типа (демпфирующие петли), подвешиваемые под проводом (под поддерживающим зажимом) в виде петли длиной 1,0—1,35 м из провода того же сечения. В зарубежной практике петлевые гасители из одной или нескольких последовательных петель применяются также для защиты проводов больших сечений, в том числе и проводов на больших переходах.

Пляска проводов

Пляска проводов, так же как и вибрация, возбуждается ветром, но отличается от вибрации большой амплитудой, достигающей 12 – 14 м, и большой длиной волны. На линиях с одиночными проводами чаще всего наблюдается пляска с одной волной, т. е. с двумя полуволнами в пролете (рис. 4), на линиях с расщепленными проводами — с одной полуволной в пролете. В плоскости, перпендикулярной оси линии, провод движется при пляске по вытянутому эллипсу, большая ось которого вертикальна или отклонена под небольшим углом (до 10 – 20°) от вертикали. Диаметры эллипса зависят от стрелы провеса: при пляске с одной полуволной в пролете большой диаметр эллипса может достигать 60 – 90% стрелы провеса, при пляске с двумя полуволнами — 30 – 45% стрелы провеса. Малый диаметр эллипса обычно составляет 10 – 50% длины большого диаметра.

Как правило, пляска проводов наблюдается при гололеде. Гололед отлагается на проводах преимущественно с подветренной стороны, вследствие чего провод получает неправильную форму. При воздействии ветра на провод с односторонним гололедом скорость воздушного потока в верхней части увеличивается, а давление уменьшается. В результате возникает подъемная сила Vy, вызывающая пляску провода.

Опасность пляски заключается в том, что колебания проводов отдельных фаз, а также проводов и тросов происходят несинхронно; часто наблюдаются случаи, когда провода перемещаются в противоположных направлениях и сближаются или даже схлестываются. При этом происходят электрические разряды, вызывающие оплавление отдельных проволок, а иногда и обрывы проводов. Наблюдались также случаи, когда провода линий 500 кВ поднимались до уровня тросов и схлестывались с ними.

Рис. 4: а – волны пляски на проводе в пролете, б – провод, покрытый гололедом, в воздушном потоке друг с другом.

Удовлетворительные результаты эксплуатации опытных линий с гасителями пляски пока недостаточны для уменьшения расстояний между проводами.

На некоторых зарубежных линиях с недостаточными расстояниями между проводами разных фаз установлены изолирующие распорки, исключающие возможность схлестывания проводов при пляске.

Сергей

Комментарий только о пляске и подскоках и будущих “умных” вл.
Совершенствование конструкций воздушных ЛЭП 6-1150 кВ (ВЛ) – составной части системы электроснабжения неизбежно упирается в проблему обновления,прежде всего, устаревшей нормативной базы проектирования линий (электрические и механические расчеты, грозозащита, корона, оперативные режимы регулирования ток-напряжение, электробезопасность ВЛ и проч. и проч.) не учитывающей ныне динамические режимы работы ВЛ,порывы ветра,их осреднение на полупериоде и коэффициент совместимрости конструкции фазы и пляски при заданной норме сближения проводов. В условиях конкуренции эти новации уже нельзя будет просто черпать из зарубежных журналов без собственных физико-математических моделей волн-пляски проводов, волн-убийц, как это было в прошлом.
Дело в том, что
патенты и практика зарубежья борьбы с пляской и подскоками ориентированы на технологии и климат стран,расположенных у Гольфстрима,где гололед и порывы ветра меньше, и учет наших особенностей климатических условий работы ВЛ у Ледовитого океана не требуется (циклоны,порывы ветра до 60% и др.). В новых социально-экономической формации для электроэнергетики России это момент истины. Ведь требуется дать обратный ход всему достигнутому нами в 20-м столетии связанному с увеличением из года в год межфазных расстояний на ВЛ, что в одночасье и запросто не уменьшишь без снижения достигнутой надежности!, учитывая, главным образом, лишь грозозащиту, как это ныне рекомендуют МЭК, СИГРЭ и др. Это опрометчивая простота – выбросить накопленный опыт столетия.Предстоит настоящая революция для наших нормативов и всей накопленной практики линейного строительства. На поиски решений и исправления ошибок обычного эмпирического подхода потребовались опять многие годы,ЧТО в условиях конкуренции НЕ ДОПУСТИМО. Сегодня необходим комплексный подход в разработках НИОКР с обязательным обоснованием любого эксперимента в действующей сети ВЛ физико-математической модели ожидаемых результатов, причем,по всему фронту тематик отставания (что ранее для НИОКР было не обязательно, когда достаточно было дать ссылку на зарубежный опыт, и это ВСЕГДА открывало дорогу любому опыту без излишней теории , а ведь эксперимент то СЛЕП И НЕ ДАЁТ ОБОБЩЕНИЙ (корона,взаимоиндукция проводов фаз, изменения реактивного сопротивления ВЛ при уменьшении межфазных расстояний, что при больших промежутках можно было не учитывать на ВЛ. А ведь это определяет магнитную загрузку фаз ВЛ и в конечном счете мощность электропотока!) На моем сайте “пляска-вл.рф”> именно модельный подход предлагается, по крайней мере, к одной 100-летней проблеме – пляске проводов и их подскоках при сбросе гололеда, определяЮЩИХ ХАРАКТЕРНЫЕ ТОЧКИ СБЛИЖЕНИЙ фаз при пляске и свянные с эти требования к конструкционным мероприятиямдля фаз с целью достижения ранее не учитываемых нормативами групповых параметров ВЛ,см.РЕЗЮМЭ ПО РАСПЕЧАТКАМ предлагаемых программ и ВЫПИСКУ ИЗ РЕШЕНИЯ СЕКЦИИ НТС НТЦ электроэнергетики (2010 г.) на упомянутом сайте ПО ОБСУЖДАЕМОЙ ТЕМАТИКЕ . Это и может стать важным шагом к созданию концепции “умных” ВЛ в отечественной электроэнергетике.
Независимый исследователь и бывший:
н.с. НТЦ, гл. инженер Белорецих электрических сетей ВЛ Башкирэнерго Ржевский С.С.

Антон

Ого! Не комментарий, а целая статья! Очень интересно, господин Ржевский, спасибо :THUMBS UP:

«. различают активные и пассивные методы защиты МУРЗ (иков- добавлено мною) от ПДВВ»
На самом деле впервые об активных и пассивных методах известно давно и совсем из иных публикаций.
Но важно не это. Важно, что к пассивным МЕТОДАМ известный специалист относит ФИЛЬТРЫ (предмет) и, конечно же, ШКАФЫ (тоже предмет).
Используем самоцитирование и посмотрим, как написано об активной и пассивной настраиваемости (свойстве объекта) в широко известном учебнике, выдержавшем три издания (1975, 1982, 1988, издательство «Судостроение» (см. http://seaspirit.ru/marine_books/nastrojka-apparatury-i-sistem-sudovoj-elektroavtomatiki.html)
«Совокупность всех качеств систем автоматики, характеризующих её приспособленность к процессу настроечных работ, принято называть настраиваемостью.
Настраиваемость системы автоматики обеспечивается на разных этапах её создания. Если настраиваемость обеспечивается в период проектирования, когда для придания этих свойств приходится изменять схемное и аппаратное решение, то её называют активной.
Настраиваемость, придаваемую системе автоматики в период технологической подготовки производства настроечных работ называют пассивной, так схемные и аппаратные решение системы автоматики остаются неизменными.»

Читайте также:  Квариловые ванны недостатки

Российские академические журналы отзывают более 800 научных статей после расследования случаев недобросовестной публикации, сообщает Znak.com.

Комиссия Российской академии наук пришла к выводу, что научная литература в стране пронизана плагиатом, самоплагиатом и «гостевым авторством».

Оказалось, что отечественные авторы часто повторно публикуют свои работы — нашлось более 70 тыс. подобных статей.

Также были выявлены случаи «неясного авторства» — академиков, являющихся авторами одной версии статьи, но не другой.

1. ВВЕДЕНИЕ

Пляска является одной из наиболее опасных разновидностей, вызываемых ветром колебаний проводов ВЛ. Известны случаи пляски проводов горных линий, возбуждаемой интенсивной стриммерной короной; пляска при сильных ливневых дождях; пляска в летнее время витых проводов с повышенной рельефностью наружного повива при косых ветрах, направленных под острым углом к трассе ВЛ. Однако наиболее часто встречающимися и наиболее опасными являются случаи пляски проводов ВЛ с односторонними отложениями в виде мокрого снега, гололеда или изморози при скоростях поперечно направленных ветров от 6 до 25 м/с.

Стабильная пляска в виде стоячих волн с амплитудами от нескольких метров до значений, достигаюших стрелы провеса провода, может продолжаться от нескольких часов до нескольких суток и прекращается лишь с изменением метеоусловий. От частоты повторяемости и интенсивности пляски зависит выбор конструкции ВЛ и мероприятий по защите проводов от пляски. Поскольку такие мероприятия связаны со значительным увеличением капитальных вложений на стадии строительства или эксплуатации линии, большое значение имеет выявление территорий, где пляска наиболее опасна и защитные меры будут наиболее эффективными.

Исследования и наблюдения пляски проводятся во многих странах мира, начиная с 20-х годов этого столетия, и особенно активно в последние 20 лет. За период с 1981 г. во ВНИИЭ накоплен значительный опыт анализа данных о случаях пляски в энергосистемах страны, опыт разработки и экспериментальной проверки средств защиты проводов от пляски. Обобщение результатов экспериментальных и теоретических исследований положено в основу данных Методических указаний, практическое использование которых позволит более обоснованно подходить к выбору конструкций вновь проектируемых линий, к реализации мероприятий по защите от пляски существующих ВЛ в районах с повышенной опасностью пляски.

Настоящие Методические указания распространяются на проектируемые, сооружаемые и находящиеся в эксплуатации ВЛ напряжением 35 – 750 кВ в части оценки опасности пляски проводов, определения территорий энергосистем и участков ВЛ, для которых характерны высокая частота повторяемости и интенсивность пляски, дополняют существующие Правила устройства электроустановок (разд. “Расположение проводов и тросов и расстояния между ними”).

2. ПЛЯСКА ПРОВОДОВ ВЛ, ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

2.1. Причины возникновения, характеристики пляски

2.1.1. Пляской проводов с односторонними либо с асимметричными отложениями различной плотности (гололед, мокрый снег, смесь, изморозь) называются вызываемые ветром устойчивые периодические низкочастотные колебания натянутого в пролете ВЛ провода, образующие стоячие волны с числом полуволн от одной до двадцати.

2.1.2. Наиболее опасными и наиболее часто встречающимися являются случаи пляски с 1, 2 и 3 полуволнами колебаний. Размах пляски 2А (удвоенная амплитуда колебаний или перемещение провода от крайней нижней точки движения до крайней верхней, называемое амплитудой “пик-пик”) наибольших значений достигает при колебаниях с одной полуволной в пролете. В пролетах небольшой длины (до 150 м) размах однополуволновых колебаний в пучности может превышать по значению стрелу провеса провода и достигать 4 – 6 м (рис. 1, а). В пролетах большой длины размах однополуволновой пляски может достигать стрелы провеса, но обычно не превышает 6-10 м (рис. 1, б). Пляска с двумя полуволнами (рис. 2, а) чаще всего происходит с амплитудами “пик-пик” 1,5 – 3 м, однако есть данные о колебаниях с размахом до 4 – 6 м. Размах пляски с тремя полуволнами (рис. 2, б) по имеющимся данным не превосходит 4 м. Реже встречаются случаи менее опасной многополуволновой пляски с четырьмя и более полуволнами в пролетах ВЛ.

Рис. 1. Пляска с одной полуволной в пролете:

а – малой длины; б – большой длины

Рис. 2. Многополуволновые формы пляски в пролете:

а – две полуволны; б – три полуволны

2.1.3. Характерный диапазон частот колебания проводов при пляске 0,2 – 1 Гц. Частота колебаний при пляске с определенным числом полуволн зависит от тяжения провода, погонной массы провода с гребешком осадка, длины пролета, конструкции пролета (анкерный, промежуточный и т.д.) и скорости ветра.

2.1.4. Пляска является результатом воздействия на провод периодически изменяющейся подъемной силы, возникающей при его обтекании равномерным и поперечно направленным воздушным потоком скоростью от 6 до 25 м/с. Значения и направления подъемной силы и аэродинамического крутящего момента зависят от угла атаки воздушного потока по отношению к профилю гололеда [1, 2]. Как вертикальные, так и крутильные колебания провода вызывают изменение угла атаки, которые, синхронизируясь с одной из низших собственных частот провода в пролете, является причиной развития пляски (рис. 3, 4).

Рис. 3. Угол атаки неподвижно закрепленного провода с гололедом,
имеющим толщину стенки h

Рис. 4. Изменение углов атаки провода с гололедом,
движущегося со скоростью V в поперечном воздушном потоке

2.1.5. Отложения на проводах в виде мокрого снега появляются при температурах воздуха от +2 до -2 °С. Гололед образуется при выпадении переохлажденного дождя или при переохлажденном тумане при температурах от 0 до -5 °С. Изморозь образуется на проводах при температурах воздуха от -3 до -15 °С. Известны также случаи пляски проводов в северных районах при температурах ниже -30 °С, причиной которых, очевидно, является образование сублимационной изморози.

Пляска может возникать при отложении тонкого слоя гололеда, малозаметного с земли. Наиболее характерными для отечественных энергосистем являются случаи пляски с отложениями гололеда толщиной от 3 до 20 мм.

Как правило, образование отложений на проводах сочетается с действием ветра. Однако в процессе формирования отложений или после его завершения скорость и направление ветра могут меняться, вызывая усиление, ослабление или прекращение пляски.

2.1.6. Благоприятными для развития интенсивной пляски являются ровная открытая местность и вершины холмов. Пляске подвержены также линии, проходящие по гребням невысоких горных хребтов, и участки линий, пересекающие горные долины. Закрытые для действия ветра участки трасс ВЛ (высокая застройка, лес, сильно изрезанный рельеф местности) являются препятствиями для пляски.

2.1.7. Пляске подвержены провода практически любой конструкции и любого диаметра. Исключение составляют лишь провода марки Т-2, выпускаемые фирмой Кайзер Алюминиум (США), представляющие собой два провода одинакового диаметра, скрученные с определенным шагом [3].

Провода расщепленных фаз в большей мере подвержены пляске, чем одиночные, поскольку наличие внутрифазовых дистанционных распорок способствует увеличению эксцентричности гололедного отложения. Кроме того, провода, расщепленные на три составляющие и более, имеют близкие значения частот одинаковых форм вертикальных и крутильных колебаний, что увеличивает вероятность интенсивной пляски.

2.2. Виды повреждений и аварийных отключений ВЛ, вызываемых пляской

2.2.1. Имеющиеся данные [4] показывают, что до 90 % случаев пляски приводят к нарушению режима работы ВЛ или к повреждению их элементов, причем только в 30 % случаев нарушения ограничиваются кратковременными отключениями ВЛ и не сопровождаются перебоями в работе линий продолжительностью от нескольких часов до нескольких суток. В некоторых случаях ремонтно-восстановительные работы требуют значительных затрат и длительного отключения линии.

2.2.2. Сближение проводов разных фаз на линиях с вертикальным или треугольным расположением проводов является причиной междуфазовых замыканий при пляске. Реже происходят замыкания на землю, причиной которых является нарушение изолирующего воздушного промежутка между проводом и грозозащитным тросом, либо между проводом и заземленными конструкциями опор, перекрытия на близкорастущие деревья. Следствием действия больших токов короткого замыкания являются ожоги на проводах и грозозащитных тросах, повреждения коммутационной аппаратуры, а в отдельных случаях и силового электрооборудования.

2.2.3. В процессе интенсивной пляски провода линейная арматура, изолирующая подвеска и элементы опор испытывают действия значительных циклических нагрузок. Амплитудные значения переменной составляющей тяжения одиночного провода либо каждого из проводов расщепленной фазы достигают 1 – 4 т [5]. На изолирующую подвеску и траверсы опор ВЛ с расщеплением фаз на N составляющих передаются соответственно динамические нагрузки, достигающие (1 ÷ 4) N тонн. Следствием длительного воздействия таких нагрузок являются обрывы проводов, разрушения вязок проводов распределительных сетей, разрушение подвесной и сцепной арматуры, повреждение дистанционных распорок, повреждение элементов опор, падение опор и т.д.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ И ЧАСТОТЫ ПОВТОРЯЕМОСТИ ПЛЯСКИ

3.1. Регистрация и накопление данных о случаях пляски проводов ВЛ

3.1.1. Данные непосредственных наблюдений пляски проводов ВЛ необходимы для совершенствования методов проектирования ВЛ по условию предотвращения механических повреждений и перекрытий между проводами по причине пляски, при разработке устройств защиты линий от пляски, для определения района пляски.

3.1.2. Для обеспечения квалифицированных наблюдений при пляске проводов на ВЛ предприятиям электросетей необходимо выделить из числа инженерно-технического персонала ПЭС сотрудников, не входящих в состав ремонтно-восстановительных бригад. Эти сотрудники должны владеть настоящей методикой наблюдения пляски проводов. После получения сообщений о возникновении пляски проводов или об отключениях линии при характерных для пляски метеоусловиях (ветер скоростью 6 – 20 м/с, отложения на проводах, туман или моросящий дождь при температуре воздуха ниже 0 °С) должен быть организован выезд выделенных для наблюдения сотрудников на участки ВЛ, где замечена или предполагается пляска проводов.

3.1.3. При наблюдениях необходимо фиксировать характер и параметры пляски, географические и метеорологические условия, вызываемые пляской нарушения в работе ВЛ и повреждения ее элементов. Все данные, полученные во время наблюдений, заносятся в ведомость учета пляски проводов (табл. 1). Образец заполнения ведомости дан в табл. 2. Графы 1 – 7, 9, 10 ведомости заполняются в предприятии электросетей. Остальные графы – при непосредственном наблюдении пляски.

Читайте далее:
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector