Показать меню

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

18.03.2020
189

Ветер вызывает вибрации проводов и тросов грозозащиты. Это приводит к повреждению линии. Узнайте, что такое вибрация и пляска проводов и какие есть методы борьбы с ней.


На проводах и грозозащитных тросах высоковольтных линий электропередач возникают различные механические нагрузки и напряжения. Например, при ветре наблюдается такое явление как вибрация или пляска проводов. Что это такое, какие могут быть последствия и методы борьбы вы узнаете из этой статьи. Содержание:

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.

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

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).



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».

Материалы по теме:

  • Передача электроэнергии на большие расстояния без проводов
  • Что делать, если дерево упало на провода
  • Охранные зоны ЛЭП
Опубликовано: 07.02.2019 Обновлено: 07.02.2019 нет комментариев
Еще по этой теме:
Вредны ли ЛЭП для здоровья человека и окружающей среды
11:00, 18 март
Вредны ли ЛЭП для здоровья человека и окружающей среды
Высоковольтные линии электропередач так или иначе влияют на наше здоровье, на растения и животных, технику связи и т.д. Но какой именно вред от ЛЭП, читайте в статье.
Как определить напряжение линий электропередач: простые способы
11:00, 18 март
Как определить напряжение линий электропередач: простые способы
Узнайте, как определить напряжение ЛЭП по внешнему виду, количеству изоляторов, маркировке и другим параметрам. Общая классификация ЛЭП по напряжению.
Что такое электризация тел и как она происходит
18:35, 30 октябрь
Что такое электризация тел и как она происходит
Польза и вред от электризации тел. Условия возникновения данного явления. Примеры применения электризации в жизни.
Охранные зоны линий электропередач
14:40, 23 октябрь
Охранные зоны линий электропередач
Узнайте. что собой представляют охраняемые зоны линий электропередач, для чего они нужны и какие требования предъявляются к проведению работ на охранных зонах ЛЭП.
Что такое резонанс токов и напряжений
07:40, 23 октябрь
Что такое резонанс токов и напряжений
Простое объяснение явления резонанса токов и напряжений. Условия возникновения резонанса и его применение на практике.
Комментарии:
Добавить комментарий
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Личный кабинет
Опрос
Оцените работу сайта

Календарь
«    Июль 2020    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031