Johtojen värähtely ja tanssiminen ilmajohtimissa
Työssä opiskelu lentolinjat Luonnollisissa olosuhteissa jään, tuulen ja lämpötilan vaikutuksesta johtimien toimintaan aiheuttamien tavanomaisten muutosten lisäksi kiinnostavat johtimien värähtelyilmiöt ja tanssit.
Pystytasossa olevien johtojen värähtelyä havaitaan alhaisilla tuulennopeuksilla, ja se koostuu pitkittäisten (seisovien) ja pääasiassa vaeltavien aaltojen ilmestymisestä johtimiin, joiden amplitudi on jopa 50 mm ja taajuus 5-50 Hz. Värähtelyn seurauksena johtojen johtimien katkeaminen, kannattimien pulttien löystyminen, eristysnarujen liitososien tuhoutuminen jne.
Tärinän estämiseksi johtoja on vahvistettu kiertämällä kiinnityspisteissä, automaattisilla tärinäpuristimilla ja äänenvaimentimilla (iskunvaimentimilla).
Ilmajohdoissa esiintyy, vaikkakin harvemmin, toinen, vähemmän tutkittu ilmiö - johtimien tanssi, eli johtimien värähtely suurella amplitudilla, joka johtaa eri vaiheiden johtimien törmäykseen ja siksi , pudotusviiva ei toimi.
Johdon tärinä
Kun ilmavirta johtimien ympärillä on suunnattu linjan akselin kautta tai kulmassa tähän akseliin nähden, syntyy pyörteitä johtimen suojan puolelle. Tuuli erottuu ajoittain langasta ja pyörteitä muodostuu vastakkaiseen suuntaan.
Pyörteen erottuminen pohjassa aiheuttaa ympyränmuotoisen virtauksen ilmaantumisen tuulen puolelle ja virtausnopeus v pisteessä A on suurempi kuin pisteessä B. Tämän seurauksena tuulenpaineen pystykomponentti ilmaantuu.
Kun pyörteen muodostumistaajuus osuu yhteen venytetyn langan luonnollisen taajuuden kanssa, jälkimmäinen alkaa värähtelemään pystytasossa. Tällöin jotkin pisteet enimmäkseen poikkeavat tasapainoasennosta muodostaen aallon antisolmun, kun taas toiset pysyvät paikoillaan muodostaen niin sanottuja solmuja. Solmuissa tapahtuu vain johtimen kulmasiirtymiä.
Tällaisia kutsutaan langan värähtelyiksi, joiden amplitudi ei ylitä 0,005 puoliaallonpituutta tai kahta langan värähtelyn halkaisijaa.
Kuva 1. Pyörteen muodostuminen langan takana
Langan tärinää esiintyy tuulen nopeudella 0,6-0,8 m / s; tuulen nopeuden kasvaessa värähtelytaajuus ja aaltojen määrä alueella kasvavat; kun tuulen nopeus ylittää 5-8 m/s, värähtelyamplitudit ovat niin pieniä, etteivät ne ole vaarallisia johtimelle.
Käyttökokemus osoittaa, että lankojen tärinää havaitaan useimmiten avoimen ja tasaisen maaston läpi kulkevilla radoilla. Linjojen osuuksilla metsässä ja epätasaisessa maastossa tärinän kesto ja voimakkuus ovat paljon pienemmät.
Langan tärinää havaitaan pääsääntöisesti yli 120 m:n etäisyyksillä ja lisääntyy etäisyyden kasvaessa.Tärinä on erityisen vaarallista ylitettäessä jokia ja vesialueita, joiden etäisyys on yli 500 metriä.
Tärinäriski piilee yksittäisten johtimien katkeamisessa alueilla, joilla ne tulevat ulos puristimista. Nämä epäjatkuvuudet johtuvat siitä tosiasiasta, että vaijereiden jaksoittaisesta taipumisesta värähtelyn seurauksena johtuvat vuorottelevat jännitykset kohdistuvat ripustetun langan päävetojännityksiin. Jos jälkimmäiset jännitykset ovat pieniä, kokonaisjännitykset eivät saavuta rajaa, jossa johtimet rikkoutuvat väsymisen vuoksi.
Riisi. 2. Tärinäaallot lankaa pitkin lennon aikana
Havaintojen ja tutkimusten perusteella todettiin, että langan katkeamisriski riippuu ns Keskimääräinen käyttöjännite (jännite keskimääräisessä vuosilämpötilassa ja lisäkuormien puuttuessa).
ALCOA "SCOLAR III" tärinätallennin Kierrekiinnitykseen asennettuna
Menetelmät johtojen tärinän hallintaan
Mukaan PUE yksittäiset alumiini- ja teräs-alumiinilangat, joiden poikkileikkaus on enintään 95 mm2 yli 80 m:n etäisyyksillä, poikkileikkaus 120–240 mm2 yli 100 m:n etäisyyksillä, poikkileikkaus 300 mm2 tai enemmän yli 80 m:n etäisyyksillä yli 120 m, teräslangat ja -kaapelit, joiden poikkileikkaus on yli 120 m, on suojattava tärinältä, jos jännitys vuotuisessa keskilämpötilassa ylittää: 3,5 daN / mm2 (kgf / mm2) alumiinijohtimissa, 4,0 daN / mm2 teräs-alumiinijohtimissa, 18,0 daN / mm2 teräslangoissa ja -kaapeleissa.
Edellä mainittua pienemmillä etäisyyksillä tärinäsuojausta ei tarvita.Tärinänsuojausta ei myöskään vaadita kaksijohtimisissa jaetuissa vaihelinjoissa, jos jännitys vuotuisessa keskilämpötilassa ei ylitä 4,0 daN / mm2 alumiinissa ja 4,5 daN / mm2 teräs-alumiinijohtimissa.
Kolmi- ja nelijohtiminen vaiheerottelu ei yleensä vaadi tärinäsuojausta. Kaikkien sivutuulelta suojattujen linjojen osuudet eivät ole tärinäsuojauksen alaisia. Suurissa jokien ja vesialueiden risteyksissä suojaus vaaditaan riippumatta johtojen jännitteestä.
Pääsääntöisesti on taloudellisesti kannattamatonta alentaa linjajohtimien jännitteitä arvoihin, joissa tärinäsuojausta ei vaadita. Siksi linjoilla, joiden jännite on 35–330 kV, tärinänvaimentimet on valmistettu kahden painon muodossa, jotka on ripustettu teräskaapeliin.
Tärinänvaimentimet absorboivat värähtelevien johtojen energiaa ja vähentävät värähtelyn amplitudia puristimien ympärillä. Tärinänvaimentimet on asennettava tietyille etäisyyksille liittimistä, jotka määräytyvät johdon merkin ja jännitteen mukaan.
Useissa tärinänsuojalinjoissa käytetään lankan kanssa samasta materiaalista valmistettuja raudoitustankoja, jotka kierretään langan ympärille kohdassa, jossa se on kiinnitetty kannattimeen 1,5–3,0 m pituudelta.
Tankojen halkaisija pienenee kannattimen keskikohdan kummallakin puolella. Vahvistustangot lisäävät langan jäykkyyttä ja vähentävät tärinävaurioiden todennäköisyyttä. Tärinänvaimentimet ovat kuitenkin tehokkain keino käsitellä tärinää.
Riisi. 3. Tärinänvaimennin vaijerissa
Yksittäisten teräs-alumiinilankojen, joiden poikkileikkaus on 25-70 mm2, ja alumiinin, jonka poikkileikkaus on enintään 95 mm2, tärinänsuojaukseen, silmukkatyyppiset vaimentimet (vaimennussilmukat) ripustetaan vaijerin alle (tukikannattimen alle) silmukan muodossa, jonka pituus on 1,0, suositellaan -1,35 m saman osan lankaa.
Ulkomaisessa käytännössä käytetään myös yhden tai useamman peräkkäisen silmukan silmukkavaimentimia suojaamaan suuren poikkileikkauksen omaavia johtimia, mukaan lukien suuret siirtymät.
Tanssi langoilla
Johtojen tanssi, kuten värähtelyt, on tuulen kiihottama, mutta eroaa värähtelyistä, joilla on suuri amplitudi, 12-14 m ja pitkä aallonpituus. Linjoilla, joissa on yksijohtimia, havaitaan useimmiten tanssi yhdellä aallolla, toisin sanoen kahdella puoliaaltoalueella (kuva 4), linjoilla, joissa on jaetut johdot - yhdellä puoliaaltovälillä.
Viivan akseliin nähden kohtisuorassa tasossa lanka liikkuu, kun se tanssii pitkänomaista ellipsiä, jonka pääakseli on pystysuora tai poikkeaa pienessä kulmassa (jopa 10 - 20 °) pystysuorasta.
Ellipsin halkaisijat riippuvat painuma-nuolesta: kun tanssitaan yhdellä puoliaalolla alueella, ellipsin suuri halkaisija voi olla 60 - 90% painumanuolesta, kun taas tanssitaan kahdella puoliaalolla - 30 - 45 %. painuma-nuoli. Ellipsin pieni halkaisija on yleensä 10-50 % päähalkaisijan pituudesta.
Pääsääntöisesti lankatanssia havaitaan jäisissä olosuhteissa. Jäätä kerrostuu johtojen päälle pääosin tuulen puolelle, minkä seurauksena lanka saa epäsäännöllisen muodon.
Kun tuuli vaikuttaa lankaan, jossa on yksipuolinen jää, ilmavirran nopeus yläosassa kasvaa ja paine laskee.Tämä johtaa nostovoimaan Vy, joka saa langan tanssimaan.
Tanssimisen vaara piilee siinä, että yksittäisten vaiheiden johtimien sekä johtojen ja kaapeleiden värähtelyt tapahtuvat asynkronisesti; on usein tapauksia, joissa johdot kulkevat vastakkaisiin suuntiin ja tulevat lähelle tai jopa törmäävät.
Tässä tapauksessa tapahtuu sähköpurkauksia, jotka aiheuttavat yksittäisten johtimien sulamisen ja joskus johtojen katkeamisen. Oli myös tapauksia, joissa 500 kV johtojen johtimet nousivat kaapeleiden tasolle ja törmäsivät niihin.
Riisi. 4: a — tanssivat aallot langalla lennon aikana, b — lanka, joka on peitetty jäällä niiden välisessä ilmavirrassa.
Tyydyttävät tulokset kokeellisten linjojen toiminnasta tanssivaimentimilla eivät vielä riitä vähentämään johtojen välistä etäisyyttä.
Joillekin vieraille linjoille, joilla on riittämättömät etäisyydet eri vaiheiden johtimien välillä, asennetaan eristäviä etäisyyselementtejä, jotka sulkevat pois mahdollisuuden johtimien takertumiseen tanssimisen aikana.