Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Vysokonapěťová a kabelová vedení se používají k přenosu elektrického proudu na dlouhé vzdálenosti. Délka těchto vedení může dosáhnout několika kilometrů, na kterých jsou instalovány vysokonapěťové podpěry pro oddělení vodičů od země. V místech upevnění je zajištěna dostatečně pevná fixace, ale v rozpětí podpěr mohou dráty volně kolísat. Když jsou vystaveni určitým vnějším faktorům, dochází k vibracím a tahu drátu na vzduchových vedeních, což může poškodit jak samotné přístroje, tak narušit normální provoz systému.
Definice
Vibrace by měly být chápány jako pohyb drátů ve svislé rovině, která je charakterizována relativně malou amplitudou pohybu - uvnitř několika centimetrů, ale ne více než je průměr drátu pro dvojitou amplitudu nebo 0, 005 vlnové délky vibrací. Frekvence těchto pohybů ve svislé rovině může dosáhnout od 3 do 150 Hz. Největším poškozením intenzivních vibrací je rychlé opotřebení kovu v místech častého ohýbání.
Jak je vidět na obr. 1, v bodě 1 dochází k častému lomu, který vede k únavě kovu s dalším uvolňováním, což způsobuje ztrátu tuhosti drátu a prasknutí jednotlivých žil.
Pod pólem vodičů se rozumí vertikální pohyb s frekvencí 0, 2 až 2 Hz. Amplituda kmitání během tance může dosáhnout od 0, 3 do 5 m, a se vzdáleností mezi oporami 200-500 m, amplituda tance dosahuje 10-14m. Takovéto jevy mohou být vystaveny jakémukoli vedení přenosu energie a jeho prvkům (fázové vodiče, zemnicí vodič atd.). Ale v nízkonapěťových vedeních do 6-10kV vzhledem k malé vzdálenosti mezi podpěrami je tento jev nevýznamný.
Rozdíl mezi vibracemi a tancem drátu.
Fyzicky, jak vibrace, tak drát se pohybují ve svislé rovině. Jejich hlavní rozdíl je ve velikosti vlny vznikající z kmitů a v její frekvenci. Vibrace se tedy vyznačují mnohem větší frekvencí kmitání drátů ve srovnání s tancem. Vibrace však mají nepřiměřeně menší amplitudu než tanec, takže nenese takovou hrozbu pro linii.
Příčiny
Všechny příčiny a tance a vibrace lze rozdělit na:
- vystavení proudění vzduchu a je nejčastější a nebezpečnou příčinou, protože má dlouhodobý účinek a vede ke zvýšení amplitudy a frekvence;
- spínací procesy - když je napětí přiváděno do sítě nebo když je připojeno zatížení, přechodové jevy způsobují skok v elektromagnetickém poli, které pohání dráty;
- mechanické zatížení - je způsobeno všemi druhy úderů nebo pohybem předmětů, například sběračem proudu elektrických kolejových vozidel na kontaktní síti.
Je třeba poznamenat, že pohyb čar během procesu přechodu je v přírodě jednorázový a další přirozené oscilace postupně mizí. Totéž se děje s mechanickým zatížením, na rozdíl od vzduchu, který nejenže může dlouho foukat, ale také měnit jeho úhel a intenzitu. Nejvýznamnějším důvodem pro všechny typy vedení je proto proudění vzduchu.
Vznik vibrací a tancování z proudu vzduchu
Účinek větru se vyskytuje v jakémkoli směru proudění, a to jak v horizontální rovině, tak v určitém úhlu. Hlavním důvodem kolísání je nerovnoměrná rychlost, s jakou se vzduch ohýbá kolem drátu, což způsobuje tlakový rozdíl v horním a dolním bodě.
Podívejte se na obrázek 2, zde je příklad, kdy vzduch proudí kolem kruhu z bodu A do bodu B. Proud vzduchu v tomto místě je zkroucený a dochází k turbulenci. To vede ke vzniku sil, které tlačí nejen ze strany větru, ale také ve svislé rovině. V nejnižším bodě je tlak nižší než nahoře a když se víry shodují s vlastními kmity, dochází k horizontálním posunům drátu.
Je třeba poznamenat, že tato situace je možná pouze při relativně nízkých rychlostech proudění vzduchu - od 0, 5 do 7 m / s, protože se zvyšující se rychlostí se toky pohybují odlišně. Bohužel, zastavení větru neznamená konec vibrace, protože v důsledku velké délky čar se v nich vyskytují přirozené kmity, které již nevyžadují údržbu, ale pokračují na úkor rezonančních jevů. A pokud jsou vibrace nenápadné, pak se při tanci vlny stanou mnohem významnějšími a nebezpečnějšími.
Fyzika procesu
Během tance v místech zavěšení na sloup je čára pevně upevněna, proto v těchto uzlech nedochází k žádnému kmitání. V místech, kde dochází k ochabování drátů, se amplituda kmitání stává maximálním.
Když tanec dosáhne svého maxima ve špičce ochabnutí, vzniká takzvaná stojící vlna. Tento jev je charakterizován velikostí amplitudy násobku nebo rovnou délce rozpětí. Nejnebezpečnější pohyby se vyskytují při rychlostech 0, 6–0, 8 m / s a při zvýšení rychlosti proudění vzduchu o více než 5–8 m / s jsou dynamická zatížení v důsledku malé amplitudy příliš malá.
Kromě amplitudy vibrací je však druhým nejdůležitějším parametrem jejich četnost, která může být určena vzorcem:
f = (0, 185 × V) / d, kde
- f je frekvence kmitání;
- 0, 185 je Strouhalova konstanta;
- V je aerodynamická rychlost proudění;
- d - průměr drátu.
Jak můžete vidět ze vzorce, čím menší je průřez, torza se používají v elektrických vedeních, tím častěji budou kmitat. V praxi kmitočet kmitů způsobuje intenzitu tance, protože rozsah nejnebezpečnějších kmitočtů linky je od 0, 2 do 2 Hz.
Je třeba poznamenat, že situace se může výrazně zhoršit vlivem povětrnostních faktorů, které ovlivňují nejen proudění vzduchu, ale také stav drátu. Nejvýznamnější z nich je led, jak se vyskytuje na závětrné straně a vyznačuje se zkreslením tvaru drátu. V tomto případě jsou vibrační dráty vystaveny zvyšující se síle V y aplikované na ledové usazeniny. Situaci dále zhoršuje vibrací a tancem.
Drát provádí nejen horizontální kmitání, ale také rotační pohyby a na uzlech a místech upevnění dochází k poškození kovu v důsledku námrazy.
Nebezpečí
Tanec a vibrace mají podobnou povahu, ale liší se intenzitou. Oba tyto jevy však mohou nést tyto druhy nebezpečí pro elektrické vedení:
- Fluffing - poškození drátů, v nichž měděné, hliníkové nebo ocelové kabely ztrácejí těsnost a mechanickou pevnost;
- Překrytí vzduchové mezery - v případě pohybu přilehlých fází s různými amplitudami se vlny mohou dostat dostatečně blízko k sobě, protože dojde k poruše a výskytu oblouku;
- Sbalení vodičů je nebezpečnější vývoj předchozí situace, kdy se paralelní linie dotýkají a vytvářejí elektrický kontakt s proudem zkratových proudů a kovového reflow;
- Zlomení drátu - může se vyskytnout v důsledku zkratu, stejně jako vícenásobné přerušení vodičů jednotlivých vodičů zničených více vibracemi nebo tancem.
Jak vidíte, všechna potenciální nebezpečí mohou snadno vést k narušení normálního napájení a materiálních nákladů na obnovu. Nezapomeňte také na to, že jakákoli nouzová situace potenciálně představuje ohrožení osoby, a to jak při práci v elektrických instalacích, tak v blízkosti. Aby se tak předešlo nebezpečným vlivům, byly vyvinuty metody boje proti vibracím a tanci, zaměřené na tlumení vibrací.
Metody boje
Podmínky, za kterých by měla být přijata ochranná opatření k zastavení amplitudy vibrací, jsou uvedena v článku 2.5.85 EMP. To bere v úvahu tyto parametry:
- Délka rozpětí;
- Materiál vodiče a jeho průřez;
- Mechanické namáhání v dělených a jednotlivých vodičích.
Specifické metody boje se řídí směrnicemi RD 34.20.182-90. Pro tlumení vibrací a tancování se instalují speciální zařízení.
Podle typu a konstrukčních prvků jsou tlumiče tance a vibrací rozděleny do tří typů:
- Pohlcovače smyček - používají se pro vodiče s napětím 6–10 kV a vyrobené ve formě pružné vzpěry. V závislosti na počtu smyček a konstrukci vzpěr může být jedno- nebo tří-smyčkový. Jako klip zpětné smyčky se používá drát nebo spojovací materiál.
- Spirála - nejúčinnější, ale také nejdražší modely pro řešení vibrací s vysokou a nízkou frekvencí. Vzhledem k jejich vysokým nákladům se používají jen zřídka, i když poskytují rovnoměrné rozložení zátěže po celé délce klapky.
- Mosty - mají speciální zatížení, která jsou přenášena vibracemi z kymácejícího drátu a jsou jimi absorbována. Rozdíl v jednoduchosti instalace a dalšího servisu.
V řádcích od 330 do 750 kV se používá fázové dělení, ve kterém jsou všechny vodiče spojeny rozpěrkami. Navzdory tomu, že takovéto spojení může fungovat jako tlumič vibrací, v praxi to nestačí. Kapitola 5 RD 34.20.182-90 proto poskytuje způsoby, jak se vypořádat s vibracemi a tancem pro různé linie a podmínky, ve kterých mohou být použity.