การสั่นสะเทือนและการเต้นของสายไฟบนสายไฟเหนือศีรษะ

ในการศึกษาดูงาน สายการบิน ภายใต้สภาพธรรมชาติ นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงตามปกติที่เกิดจากการกระทำของตัวนำโดยการกระทำของน้ำแข็ง ลม และอุณหภูมิแล้ว ปรากฏการณ์ของการสั่นสะเทือนและการเต้นรำของตัวนำก็เป็นที่สนใจ

การสั่นสะเทือนของสายไฟในระนาบแนวตั้งนั้นสังเกตได้ที่ความเร็วลมต่ำและประกอบด้วยลักษณะของคลื่นตามยาว (ยืน) และคลื่นส่วนใหญ่ที่มีแอมพลิจูดสูงถึง 50 มม. และความถี่ 5-50 Hz ในสายไฟ ผลที่ตามมาของการสั่นสะเทือนคือการแตกหักของตัวนำของสายไฟ, การคลายสลักเกลียวของตัวรองรับ, การทำลายชิ้นส่วนของอุปกรณ์ของสายฉนวน ฯลฯ

เพื่อต่อสู้กับแรงสั่นสะเทือน สายไฟจะเสริมความแข็งแรงด้วยการขดในจุดยึด แคลมป์กันสั่นอัตโนมัติ และตัวเก็บเสียง (โช้คอัพ)

ในเส้นค่าโสหุ้ยมีปรากฏการณ์อื่นที่มีการศึกษาน้อยกว่าแม้ว่าจะน้อยกว่า - การเต้นรำของตัวนำนั่นคือการสั่นของตัวนำที่มีแอมพลิจูดขนาดใหญ่ซึ่งนำไปสู่การชนกันของตัวนำในเฟสต่าง ๆ และด้วยเหตุนี้ , สายดร็อปไม่ทำงาน

การสั่นสะเทือนของลวด

เมื่อการไหลของอากาศรอบตัวนำผ่านแกนของเส้นหรือทำมุมกับแกนนี้ กระแสน้ำวนจะเกิดขึ้นที่ด้านใต้ลมของตัวนำ ลมจะถูกแยกออกจากเส้นลวดเป็นระยะและกระแสน้ำวนจะเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้าม

การแยกตัวของกระแสน้ำวนที่ด้านล่างทำให้เกิดลักษณะของการไหลเป็นวงกลมที่ด้านใต้ลม และความเร็วการไหล v ที่จุด A จะมากกว่าที่จุด B เป็นผลให้องค์ประกอบแนวตั้งของแรงดันลมปรากฏขึ้น

เมื่อความถี่ของการก่อตัวของกระแสน้ำวนเกิดขึ้นพร้อมกับหนึ่งในความถี่ธรรมชาติของเส้นลวดที่ยืดออก ความถี่หลังจะเริ่มสั่นในระนาบแนวตั้ง ในกรณีนี้ บางจุดเบี่ยงเบนไปจากตำแหน่งสมดุลเป็นส่วนใหญ่ ก่อตัวเป็นแอนติโนดของคลื่น ในขณะที่จุดอื่นๆ ยังคงอยู่ในตำแหน่ง ก่อตัวเป็นโหนดที่เรียกว่า การกระจัดเชิงมุมของตัวนำเท่านั้นที่เกิดขึ้นที่โหนด

สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการสั่นของเส้นลวดที่มีแอมพลิจูดไม่เกิน 0.005 ความยาวครึ่งคลื่นหรือสองเส้นผ่านศูนย์กลางของการสั่นของเส้นลวด

รูปที่ 1 การก่อตัวของกระแสน้ำวนหลังเส้นลวด

การสั่นสะเทือนของลวดเกิดขึ้นที่ความเร็วลม 0.6-0.8 m / s เมื่อความเร็วลมเพิ่มขึ้น ความถี่การสั่นสะเทือนและจำนวนคลื่นในช่วงจะเพิ่มขึ้น เมื่อความเร็วลมเกิน 5-8 m / s แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนจะน้อยมากจนไม่เป็นอันตรายต่อตัวนำ

ประสบการณ์ในการปฏิบัติงานแสดงให้เห็นว่าการสั่นของเส้นลวดมักพบบ่อยที่สุดบนเส้นที่วิ่งผ่านพื้นที่โล่งและที่ราบ ในส่วนของเส้นในป่าและภูมิประเทศที่ไม่เรียบ ระยะเวลาและความรุนแรงของการสั่นสะเทือนจะน้อยกว่ามาก

ตามกฎแล้วการสั่นสะเทือนของสายไฟจะสังเกตได้ในระยะทางที่ยาวกว่า 120 ม. และเพิ่มขึ้นตามระยะทางที่เพิ่มขึ้นการสั่นสะเทือนเป็นอันตรายอย่างยิ่งเมื่อข้ามแม่น้ำและพื้นที่น้ำที่มีระยะทางมากกว่า 500 ม.

ความเสี่ยงของการสั่นสะเทือนอยู่ที่การแตกหักของสายไฟแต่ละเส้นในบริเวณที่ออกจากแคลมป์ ความไม่ต่อเนื่องเหล่านี้เกิดจากความจริงที่ว่าความเค้นสลับจากการดัดงอเป็นระยะๆ ของสายไฟอันเป็นผลมาจากการสั่นสะเทือนนั้นทับอยู่บนความเค้นดึงหลักในสายแขวน หากความเค้นหลังมีค่าต่ำ ความเค้นทั้งหมดจะไม่ถึงขีดจำกัดที่ตัวนำล้มเหลวเนื่องจากความล้า

ข้าว. 2. คลื่นสั่นสะเทือนตามเส้นลวดในการบิน

จากการสังเกตและการวิจัยพบว่าความเสี่ยงของการแตกหักของสายไฟขึ้นอยู่กับสิ่งที่เรียกว่า แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย (แรงดันไฟฟ้าที่อุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีและไม่มีโหลดเพิ่มเติม)

เครื่องบันทึกการสั่นสะเทือน ALCOA "SCOLAR III" ติดตั้งบนตัวยึดเกลียว

วิธีการควบคุมการสั่นสะเทือนของสายไฟ

ตาม ปู สายอะลูมิเนียมเดี่ยวและเหล็กกล้า-อะลูมิเนียมที่มีหน้าตัดสูงถึง 95 มม.2 ที่ระยะทางมากกว่า 80 ม., หน้าตัด 120 — 240 มม.2 ที่ระยะทางมากกว่า 100 ม., หน้าตัด 300 มม.2 หรือมากกว่าที่ระยะทางมากกว่า มากกว่า 120 ม. ลวดเหล็กและสายเคเบิลของส่วนตัดขวางทั้งหมดที่ระยะทางมากกว่า 120 ม. จะต้องได้รับการปกป้องจากการสั่นสะเทือนหากแรงดึงที่อุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีเกิน: 3.5 daN / mm2 (kgf / mm2) ในตัวนำอลูมิเนียม 4.0 daN / mm2 ในตัวนำเหล็ก-อะลูมิเนียม 18.0 daN / mm2 ในลวดเหล็กและสายเคเบิล

ในระยะทางที่น้อยกว่าข้างต้น ไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันการสั่นสะเทือนนอกจากนี้ ไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันการสั่นสะเทือนบนสายแยกเฟสที่มีตัวนำสองตัว หากความเค้นที่อุณหภูมิเฉลี่ยทั้งปีไม่เกิน 4.0 daN / mm2 ในอะลูมิเนียม และ 4.5 ​​daN / mm2 ในตัวนำเหล็ก-อะลูมิเนียม

การแยกเฟสสามและสี่สายมักไม่ต้องการการป้องกันการสั่นสะเทือน ส่วนของเส้นทั้งหมดที่ได้รับการป้องกันจากลมขวางจะไม่อยู่ภายใต้การป้องกันการสั่นสะเทือน ที่ทางข้ามแม่น้ำและพื้นที่น้ำขนาดใหญ่ จำเป็นต้องมีการป้องกันโดยไม่คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าในสายไฟ

ตามกฎแล้ว การลดแรงดันไฟฟ้าในตัวนำไฟฟ้าลงเป็นค่าที่ไม่ต้องการการป้องกันการสั่นสะเทือนนั้นไม่เกิดประโยชน์ทางเศรษฐกิจ ดังนั้นในสายที่มีแรงดันไฟฟ้า 35 — 330 kV แดมเปอร์สั่นสะเทือนจะทำในรูปแบบของน้ำหนักสองอันที่แขวนอยู่บนสายเคเบิลเหล็ก

ตัวหน่วงการสั่นสะเทือนจะดูดซับพลังงานของสายไฟที่สั่น และลดความกว้างของการสั่นสะเทือนรอบๆ แคลมป์ ต้องติดตั้งแดมเปอร์กันสั่นสะเทือนในระยะห่างที่กำหนดจากขั้วต่อ โดยขึ้นอยู่กับยี่ห้อและแรงดันไฟของสายไฟ

ในแนวป้องกันการสั่นสะเทือนจำนวนหนึ่ง มีการใช้เหล็กเส้นที่ทำจากวัสดุเดียวกันกับลวดและพันรอบลวดตรงจุดที่ยึดไว้ในโครงยึดเป็นความยาว 1.5 — 3.0 ม.

เส้นผ่านศูนย์กลางของแท่งจะลดลงที่ด้านใดด้านหนึ่งของจุดศูนย์กลางของโครงยึด แท่งเสริมแรงช่วยเพิ่มความแข็งของเส้นลวดและลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายจากแรงสั่นสะเทือน อย่างไรก็ตาม แดมเปอร์กันสั่นสะเทือนเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการจัดการกับการสั่นสะเทือน

ข้าว. 3. ตัวลดแรงสั่นสะเทือนบนสายไฟ

สำหรับการป้องกันการสั่นสะเทือนของสายไฟเหล็กกล้า-อะลูมิเนียมเดี่ยวที่มีหน้าตัด 25-70 มม.2 และอะลูมิเนียมที่มีหน้าตัดสูงสุด 95 มม.2 แดมเปอร์แบบห่วง (ห่วงแดมเปอร์) แขวนอยู่ใต้ลวด (ใต้ตัวยึดรองรับ) ในรูปแบบของห่วงที่มีความยาว 1.0 แนะนำให้ใช้ลวด -1.35 ม. ของส่วนเดียวกัน

ในทางปฏิบัติในต่างประเทศ ยังมีการใช้ตัวลดแรงสั่นสะเทือนของลูปหนึ่งหรือหลายลูปติดต่อกันเพื่อป้องกันสายไฟที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่ รวมถึงสายไฟที่มีช่วงการเปลี่ยนภาพขนาดใหญ่

เต้นรำบนสายไฟ

การเต้นรำของสายไฟเช่นการสั่นสะเทือนทำให้ลมตื่นเต้น แต่แตกต่างจากการสั่นสะเทือนที่มีแอมพลิจูดสูงถึง 12-14 ม. และความยาวคลื่นยาว บนเส้นที่มีสายเดี่ยวมักจะสังเกตเห็นการเต้นรำด้วยคลื่นเดียวนั่นคือด้วยคลื่นครึ่งคลื่นสองคลื่นในช่วง (รูปที่ 4) บนเส้นที่มีสายแยก - โดยมีคลื่นครึ่งคลื่นในช่วงหนึ่ง

ในระนาบที่ตั้งฉากกับแกนของเส้นลวด ลวดจะเคลื่อนที่เมื่อมันเต้นไปตามวงรียาว ซึ่งแกนหลักอยู่ในแนวตั้งหรือเบี่ยงเบนในมุมเล็กน้อย (สูงสุด 10 — 20 °) จากแนวตั้ง

เส้นผ่านศูนย์กลางของวงรีขึ้นอยู่กับลูกศรย้อย: เมื่อเต้นรำกับคลื่นครึ่งคลื่นในช่วง เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ของวงรีสามารถไปถึง 60 - 90% ของลูกศรย้อย ในขณะที่เต้นรำกับคลื่นครึ่งคลื่นสองลูก - 30 - 45 % ของ ลูกศรย้อย เส้นผ่านศูนย์กลางรองของวงรีมักจะอยู่ที่ 10 ถึง 50% ของความยาวของเส้นผ่านศูนย์กลางหลัก

ตามกฎแล้วการเต้นรำแบบลวดจะสังเกตได้ในสภาพน้ำแข็ง น้ำแข็งเกาะอยู่บนสายไฟโดยส่วนใหญ่อยู่ที่ด้านใต้ลม ซึ่งเป็นผลมาจากการที่สายไฟมีรูปร่างผิดปกติ

เมื่อลมกระทำกับลวดที่มีน้ำแข็งด้านเดียว ความเร็วของการไหลของอากาศที่ด้านบนจะเพิ่มขึ้นและความดันจะลดลงส่งผลให้เกิดแรงยก Vy ทำให้เส้นลวดเต้น

อันตรายของการเต้นรำอยู่ที่การสั่นสะเทือนของสายไฟในแต่ละเฟส เช่นเดียวกับสายไฟและสายเคเบิล เกิดขึ้นแบบอะซิงโครนัส มีหลายกรณีที่สายไฟวิ่งสวนทางกันและเข้าใกล้หรือชนกัน

ในกรณีนี้ จะเกิดการปล่อยกระแสไฟฟ้า ทำให้สายไฟแต่ละเส้นละลาย และบางครั้งสายไฟขาด นอกจากนี้ยังมีกรณีที่ตัวนำของสายไฟฟ้าขนาด 500 kV สูงขึ้นถึงระดับของสายเคเบิลและชนกับสายเหล่านั้น

ข้าว. 4: a - คลื่นเต้นรำบนลวดในการบิน b - ลวดที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งในกระแสอากาศระหว่างพวกเขา

ผลลัพธ์ที่น่าพอใจจากการทำงานของสายทดลองที่มีแดมเปอร์เต้นนั้นยังไม่เพียงพอที่จะลดระยะห่างระหว่างสายไฟ

ในสายต่างประเทศบางเส้นที่มีระยะห่างไม่เพียงพอระหว่างตัวนำของเฟสต่างๆ จะมีการติดตั้งองค์ประกอบฉนวนระยะทางซึ่งไม่รวมความเป็นไปได้ที่ตัวนำจะจับระหว่างการเต้นรำ