Что такое пляска проводов

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.

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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска 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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов

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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов

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).

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов

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

Методы борьбы с вибрацией проводов

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов

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.

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.

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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов

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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов

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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов

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.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

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

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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов
Рис. 1: вибрация в пролете
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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов

Принцип работы

Самый популярный тип виброгасителя – с U-образными грузами. Использование грузиков разной геометрии с неодинаковыми показателями инерции позволяет добиться максимального разбега частот и, как следствие, эффективного гашения вибраций самонесущего кабеля.

Устанавливаемые на демпферный тросик грузы имеют форму гантели и располагаются с наклоном относительно главной оси. Это возбуждает колебания двух типов: крутильные и изгибные, что уравновешивает инерцию вибрации.

По сравнению с осесимметричным расположением грузов, достигаются более высокие показатели энергопоглощения и его равномерность. Также появляется дополнительная рабочая частота, которая поглощает пиковую энергию колебаний.

Чтобы повысить эффективность виброгасящего оборудования, также рекомендуют использовать Г-образные грузики с шарообразным наконечником консоли, которые надо устанавливать под углом относительно вертикали.

Такое оборудование более эффективно, если плечи демпфера будут нессиметричны.

Причины возникновения

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

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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов
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.

Устройство

Типовой виброгаситель состоит из следующих элементов:

Торговый дом «МСК» предлагает многочастотные виброгасители для воздушных линий связи всех типов. Мы подберем оптимальное оборудование с учетом технических характеристик и особенностей монтажа линий, поможем с отправкой в ваш город.

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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов
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

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.

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов
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.

Технические характеристики

Марка гасителяДиаметр провода, ммРазмеры, ммМасса, кг
d2RLH
ГПС-0,8-9,1-300/109,0-11,09,110300862,47
ГПС-0,8-9,1-300/1311,1-14,09,113300862,48
ГПС-0,8-9,1-350/1311,1-14,09,113350862,51
ГПС-0,8-9,1-350/1614,1-17,09,116350862,52
ГПС-0,8-9,1-400/1311,1-14,09,113400862,53
ГПС-1,6-11-350/109,0-11,01110350904,43
ГПС-1,6-11-350/1311,1-14,01113350904,44
ГПС-1,6-11-400/1311,1-14,01113400904,46
ГПС-1,6-11-400/1614,1-17,01116400904,47
ГПС-1,6-11-400/2017,1-20,01120400904,49
ГПС-1,6-11-450/1311,1-14,01113450904,48
ГПС-1,6-11-450/1614,1-17,01116450904,49
ГПС-1,6-11-450/2320,1-26,01123450974,74
ГПС-1,6-11-450/3126,1-32,01131450974,77
ГПС-1,6-11-450/3532,1-35,01135450974,79
ГПС-1,6-11-500/1311,1-14,01113500904,51
ГПС-1,6-11-500/2017,1-20,01120500904,54
ГПС-1,6-11-550/1614,1-17,01116550904,55
ГПС-1,6-11-550/2017,1-20,01120550904,57
ГПС-1,6-13-350/1311,1-14,01313350904,48
ГПС-1,6-13-400/1614,1-17,01316400904,53
ГПС-1,6-13-400/2017,1-20,01320400904,55
ГПС-1,6-13-450/2017,1-20,01320450904,59
ГПС-1,6-13-450/2320,1-26,01323450974,72
ГПС-2,4-11-400/1311,1-14,01113400905,88
ГПС-2,4-11-450/1311,1-14,01116450905,91
ГПС-2,4-11-450/1614,1-17,01116450905,93
ГПС-2,4-11-500/1311,1-14,01113500905,94
ГПС-2,4-11-500/1614,1-17,01116500905,96
ГПС-2,4-11-500/2017,1-20,01120500905,98
ГПС-2,4-11-550/2017,1-20,01120550906,01
ГПС-2,4-11-550/2320,1-26,01123550976,17
ГПС-2,4-11-600/2320,1-26,01123600976,20
ГПС-2,4-13-400/2017,1-20,01320400906,07
ГПС-2,4-13-450/1311,1-14,01313450906,07
ГПС-2,4-13-450/2017,1-20,01320450906,11
ГПС-2,4-13-450/2320,1-26,01323450906,27
ГПС-2,4-13-450/3126,1-32,01331450906,45
ГПС-2,4-13-500/1311,1-14,01313500906,21
ГПС-2,4-13-500/1614,1-17,01316500906,22
ГПС-2,4-13-500/2017,1-20,01320500906,24
ГПС-2,4-13-500/2320,1-26,01323500976,44
ГПС-2,4-13-500/3126,1-32,01331500976,50
ГПС-2,4-13-500/3532,1-35,01335500976,52
ГПС-2,4-13-550/2017,1-20,01320550906,28
ГПС-2,4-13-550/2320,1-26,01323550976,51
ГПС-2,4-13-600/2320,1-26,01323600976,58
ГПС-3,2-13-450/1614,1-17,01316450907,77
ГПС-3,2-13-450/2320,1-26,01323450978,02
ГПС-3,2-13-450/3126,1-32,01331450978,05
ГПС-3,2-13-500/2017,1-20,01320500907,88
ГПС-3,2-13-500/3532,1-35,01335500978,12
ГПС-3,2-13-550/2017,1-20,01320550907,88
ГПС-3,2-13-550/2320,1-26,01323550978,11
ГПС-3,2-13-550/3126,1-32,01331550978,14
ГПС-3,2-13-600/2320,1-26,01323600978,16
ГПС-3,2-13-600/3126,1-32,01331600978,19
ГПС-3,2-13-600/3532,1-35,01335600978,21
ГПС-3,2-13-650/3532,1-35,01335650978,21
ГПС-3,2-13-650/3835,1-38,01338650978,27
ГПС-4,0-13-500/2017,1-20,01320500909,44
ГПС-4,0-13-500/2320,1-26,01323500979,67
ГПС-4,0-13-550/2017,1-20,01320550909,48
ГПС-4,0-13-550/2320,1-26,01323550979,71
ГПС-4,0-13-550/3126,1-32,01331550979,74
ГПС-4,0-13-600/3126,1-32,01331600979,79
ГПС-4,0-13-600/3532,1-35,01335600979,81

Опасность

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

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.

«Пляска проводов» и борьба с ней

Еще одним элементом ЛЭП, используемым для противодействия опасной вибрации, являются межфазные распорки. Они помогают предотвратить негативные последствия низкочастотных колебаний, появляющихся не из-за ветра, а из-за обрыва провода на одном из участков линии. При этом возникает так называемая «пляска» — нечто вроде волны, передающейся по пролетам ЛЭП. Зажимы НБ-2-6А, крепящие провода отличаются высокой надежностью, так что новых обрывов обычно не происходит. Опасность тут иная – могут быть деформированы опоры. Иногда они даже падают. Межфазные распорки надежно гасят «пляску», позволяя тем самым сохранить линию электропередачи.

Вы находитесь на странице, адап­ти­ро­ван­ной для быстрой загрузки

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:

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

Что такое пляска проводов. Смотреть фото Что такое пляска проводов. Смотреть картинку Что такое пляска проводов. Картинка про Что такое пляска проводов. Фото Что такое пляска проводов
Рис. 5: пример установки гасителей вибрации

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

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.

Виброгасители и принцип многочастотности

Наиболее востребованы многочастотные гасители вибрации. Принцип их работы заключается в увеличении общего количества резонирующих частот, что приводит к гашению вибрационной энергии самой линии. Вибронагрузка выравнивается за счет противодействия разнонаправленных вибраций, создаваемых воздушным потоком с одной стороны и виброгасителем с другой.
Особенностями многочастотных гасителей вибрации являются:

Вариативность эксплуатационных условий тех или иных линий передач вызывает потенциально большой диапазон виброчастот. При этом многие виброгасители используются неверно, что связано с неумением корректно определить вибрационные нагрузки и потенциал защитного оборудования.

Рекомендуемое решение – универсальные гасители вибрации. Универсальность достигается применением грузов разной массы при несимметричных плечах в демпферном элементе. Обязательный пункт – равномерное распределение энергорассеивания в диапазоне рабочих частот. Это позволяет использовать меньшее число гасителей вибрации для одной линии.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *