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

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

Cтраница 1

Пляска проводов возникает иногда в райо нах, подверженных гололеду, при сильном и порывистом ветре и представляет собой колебания провода с большой амплитудой ( до 8 – 12 м) и незначительной частотой. Длина волны при пляске достигает нескольких сотен метров.

Особенно сильно подвержены пляске провода, покрытые неравномерным слоем гололеда, так как подъемная сила, создаваемая порывами ветра, в этом случае увеличивается. Удары, возникающие при пляске проводов, разрушают арматуру и могут разорвать гирлянду изоляторов или привести к поломке опоры.

Надежных мер, предотвращающих пляску проводов, пока не найдено.  [1]

Пляска проводов возникает иногда в районах, подверженных гололеду, при сильном и порывистом ветре.  [2]

Пляска проводов продолжается обычно несколько часов. Зарегистрирован случай пляски проводов одного участка линии в течение 73 час.  [3]

Пляска проводов чаще наблюдается при проводах, покрытых гололедом, в особенности при одностороннем отложении его.  [4]

Пляски проводов на некоторых линиях не наблюдалось никогда; на некоторых-наблюдается крайне редко – 1 раз в несколько лет. На отдельных участках линий повторяемость пляски значительно ббль шая, доходящая до 1 и более раз в год.  [5]

Пляска проводов производит расстройство крапления проводов к опорам. На линиях со штыревыми изоляторами происходят разрывы вязок провода и даже сдирание изоляторов со штырей.

Пляска проводов представляет серьезную опасность для надежной работы воздушных линий.  [6]

Пляска проводов более вероятна па линиях гололедных районов ( III и IV районы гололедности), на которых при нормальных режимах работы без гололеда провода и тросы имеют небольшие тяжения. Увеличение тяже-ния по проводу в районах I и II повышает частоту и снижает амплитуду колебаний.  [7]

Пляска проводов протекает по-разному. В одних случаях провода пляшут относительно долго с одной и той же амплитудой. В иных случаях пляска проводов то затухает, то снова усиливается.

 [8]

Пляска проводов и тросов. Помимо вибрации на ряде ВЛ наблюдается явление, получившее название пляски проводов.

Это один из видов автоколебаний, при кото-рем имеет место резонанс собственных колебаний провода и возбуждающей силы.  [9]

Пляска проводов и тросов. Помимо вибрации на ряде ВЛ наблюдается явление, получившее название пляски проводов. Это один из видов автоколебаний, при котором имеет место резонанс собственных колебаний провода и возбуждающей силы.

В наибольшей степени пляске подвержены провода ВЛ, расположенных в гололедных районах, поскольку отложения гололеда изменяют профиль провода ( при одностороннем гололеде сечение становится похожим на крыло) и при наличии ветра возникает сила, поднимающая провод вверх.  [10]

Пляска проводов приводит к схлестыванию и иногда пережиганию их электрической дугой, а также к схлестыванию проводов с тросом. При пляске возникают значительные динамические усилия в линейной арматуре и в траверсах опор. Наблюдается повреждение линейной арматуры и изоляторов.

Последствия пляски проводов могут привести к выходу линии из работы на длительное время.  [11]

Пляска проводов, так же как и вибрация, возбуждается ветром, но отличается от вибрации большой амплитудой, достигающей 12 – 14 м, и большой длиной волны. В плоскости, перпендикулярной оси линии, провод движется при пляске по вытянутому эллипсу, большая ось которого вертикальна или отклонена под небольшим углом ( до 10 – 20) от вертикали.  [13]

Пляску проводов трудно погасить, потому что гасители колебаний должны быть большого веса.

Мероприятия, снижающие опасное действие вибрации, такие как рессоры, оплетки и удачный выбор конструкции зажима, улучшают работу провода при пляске.

При шарнирном закреплении провода на опоре виброустойчивость провода при редкой пляске, а это в действительности бывает так, может оказаться достаточной на длительный срок эксплуатации.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Источник:

Вибрация и пляска проводов на воздушных линиях электропередачи

Вибрация проводов

При обтекании проводов потоком воздуха, направленным поперек оси полосы либо под неким углом к этой оси, с подветренной стороны провода появляются завихрения. Временами происходят отрывы ветра от провода и образование вихрей обратного

направления.

Отрыв вихря в нижней части вызывает возникновение радиального потока с подветренной стороны, при этом скорость потока v в точке А становится больше, чем в точке В. В итоге возникает вертикальная составляющая давления ветра.

При совпадении частоты образования вихрей с одной из частот собственных колебании натянутого

В узлах происходят только угловые перемещения провода. Такие колебания провода с амплитудой, не превосходящей 0,005 длины полуволны либо 2-ух поперечников провода, именуются

вибрацией.

Рис 1. Образование вихря за проводом

Вибрация проводов появляется при скоростях ветра 0,6—0,8 м/с; при увеличении скорости ветра растут частота вибрации и число волн в просвете, при скорости ветра выше 5—8
м/с амплитуды вибрации так малы, что безобидны для провода. 

Опыт эксплуатации указывает, что вибрация проводов наблюдается в большинстве случаев на линиях, проходящих по открытой и ровненькой местности.

На участках линий в лесной и пересеченной местности длительность и интенсивность вибраций существенно меньше. Вибрация проводов наблюдается, обычно, в просветах длиной более 120 м и усиливается с повышением пролетов.

В особенности небезопасна вибрация на переходах через реки и водные места с просветами 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 повторяющихся извивов проволок в итоге вибрации накладываются на главные растягивающие напряжения в подвешенном проводе.

разрушение проволок от вялости.

Рис. 2. Волны вибрации на проводе в просвете

На основании наблюдений и исследовательских работ установлено, что опасность разрушения проводов находится в зависимости от так именуемого средне-эксплуатационного напряжения (напряжения при среднегодовой температуре и отсутствии дополнительных нагрузок).

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

Способы борьбы с вибрацией проводов

Согласно ПУЭ одиночные дюралевые и сталеалюминиевые провода сечением до 95 мм2 в просветах длиной более 80 м, сечением 120 — 240 мм2 в просветах более 100 м, сечением 300 мм2 и поболее в просветах более 120 м, железные провода и тросы всех сечений в просветах более 120 м должны быть защищены от вибрации, если напряжение при среднегодовой температуре превосходит: 3,5 даН/мм2 (кгс/мм2) в дюралевых проводах, 4,0 даН/мм2 в сталеалюминиевых проводах, 18,0 даН/мм2

в железных проводах и тросах.

В просветах меньше обозначенных 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 превосходит 4,0 даН/мм2 в дюралевых и, 4,5 даН/мм2 в сталеалюминиевых проводах.

Фаза с расщеплением на три и четыре провода, обычно, не просит защиты от вибрации. Участки всех линий, защищенные от поперечных ветров, не подлежат защите от вибрации. На огромных переходах рек и

аква пространств защита нужна независимо от напряжения в проводах.

Обычно, понижение напряжений в проводах линий до значений, при которых не требуется защиты от вибрации, экономически нерентабельно. Потому на линиях напряжением 35
— 330 кВ обычно инсталлируются виброгасители, выполненные в виде 2-ух грузов, подвешенных на железном тросе.

Виброгасители поглощают энергию вибрирующих проводов и уменьшают амплитуду вибрации около зажимов. Виброгасители должны быть установлены на определенных расстояниях от зажимов, определяемых зависимо от марки и напряжения провода.

На ряде линий для защиты от вибрации используются армирующие прутья, выполненные из такого же материала, что и провод, и наматываемые на провод в месте его закрепления в зажиме на длине 1,5
— 3,0 м. Поперечник прутьев миниатюризируется в обе стороны от середины зажима. Армирующие прутья наращивают твердость провода и уменьшают возможность его повреждения от вибрации.

Но более действенным средством борьбы с вибрацией являются виброгасители.

 Рис. 3. Виброгасителъ на проводе

Пляска проводов

4), на линиях с расщепленными проводами — с одной полуволной в просвете. В плоскости, перпендикулярной оси полосы, провод движется при пляске по вытянутому эллипсу, большая ось которого вертикальна либо отклонена под маленьким углом (до 10 — 20°) от вертикали.

Поперечникы эллипса зависят от стрелы провеса: при пляске с одной полуволной в просвете большой поперечник эллипса может достигать 60

— 90% стрелы провеса,

при пляске с 2-мя полуволнами — 30 — 45% стрелы провеса. Малый поперечник эллипса обычно составляет 10 — 50% длины огромного поперечника.

Обычно, пляска проводов наблюдается при гололеде. Гололед отлагается на проводах в большей степени с подветренной стороны, вследствие чего провод получает некорректную форму.

При воздействии ветра на провод с однобоким гололедом скорость воздушного потока в высшей части возрастает, а давление миниатюризируется. В итоге появляется подъемная сила Vy, вызывающая пляску провода.

Опасность пляски состоит в том, что колебания проводов отдельных фаз, также проводов и тросов происходят несинхронно; нередко наблюдаются случаи, когда провода передвигаются в обратных направлениях и сближаются либо даже схлестываются.

При всем этом происходят электронные разряды, вызывающие оплавление отдельных проволок, а время от времени и обрывы проводов. Наблюдались также случаи, когда провода линий 500 кВ подымалиь до уровня тросов и схлестывались с ними.

вместе.

Удовлетворительные результаты эксплуатации опытнейших линий с гасителями пляски пока недостаточны для уменьшения расстояний меж проводами.

На неких забугорных линиях с недостающими расстояниями меж проводами различных фаз установлены изолирующие распорки, исключающие возможность схлестывания проводов при пляске.

Источник:

Вибрация 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.

Источник: https://elektriki23.ru/drugoe/chto-takoe-vibratsiya-i-plyaska-provodov-ot-chego-zavisyat-eti-yavleniya.html

Вибрация и пляска проводов на воздушных ЛЭП

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.

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.

Причины возникновения

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

• воздействие воздушного потока – наиболее частая и опасная причина, поскольку имеет продолжительное воздействие и приводит к нарастанию амплитуды и частоты;
• коммутационные процессы – при подаче напряжения в сеть или при подключении нагрузки переходные процессы обуславливают скачек электромагнитного поля, приводящего провода в движение;
• механическая нагрузка – обуславливается всевозможными ударами или движением предметов, к примеру, токоприемником электроподвижного состава по контактной сети.

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.

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.

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.

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

• f – это частота колебаний;
• 0,185 – постоянная Струхаля;
• V – скорость аэродинамического потока;
•  d – диаметр провода.

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.

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.

Опасность

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

• Распушивание — повреждение проводов, при котором медные, алюминиевые или стальные тросы теряют утяжку и механическую прочность;
• Перекрытие воздушного промежутка – в случае движения смежных фаз с различной амплитудой, волны могут приближаться достаточно близко друг к другу, из-за чего произойдет пробой и возникновение дуги;
• Схлестывание проводов – являются более опасным развитием предыдущей ситуации, когда параллельные линии касаются друг друга и создают электрический контакт с протеканием токов короткого замыкания и оплавлением металла;
• Обрыв проводов – может возникать как результат короткого замыкания, так и множественных обрывов отдельных проволок, разрушенных многократными вибрациями или пляской.

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.

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:

• Длина пролета;
• Материал проводника и его сечение;
• Механическое напряжение в расщепленных и одиночных проводах.

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

Рис. 5: пример установки гасителей вибрации

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

• Петлевые гасители — применяются для проводов напряжением в 6 – 10 кВ и выполняются в виде гибкой распорки. В зависимости от числа петель и конструкции распорок может быть одно- или трехпетлевым. В качестве петлевого зажима используется проволока или крепежные детали.
• Спиральные – самые эффективные, но и самые дорогие модели для борьбы с высоко- и низкочастотной вибрацией. Из-за дороговизны их редко применяют, хотя они и дают равномерное распределение нагрузки по всей длине гасителя.
• Мостовые – имеют специальные грузы, которым передается вибрация от раскачивающегося провода и ими же поглощается. Отличаются простотой монтажа и дальнейшего обслуживания.

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.

Источник: http://sarpanorama.ru/264-vibraciya-i-plyaska-provodov-na-vozdushnyh-lep.html

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

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.

Вибрация и пляска проводов на воздушных линиях электропередачи

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.

Методы борьбы с вибрацией проводов

Согласно ПУЭ одиночные алюминиевые и сталеалюминиевые провода сечением до 95 мм2 в пролетах длиной более 80 м, сечением 120 – 240 мм2 в пролетах более 100 м, сечением 300 мм2 и более в пролетах более 120 м, стальные провода и тросы всех сечений в пролетах более 120 м должны быть защищены от вибрации, если напряжение при среднегодовой температуре превышает: 3,5 даН/мм2 (кгс/мм2) в алюминиевых проводах, 4,0 даН/мм2 в сталеалюминиевых проводах, 18,0 даН/мм2 в стальных проводах и тросах.

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.

Как правило, снижение напряжений в проводах линий до значений, при которых не требуется защиты от вибрации, экономически невыгодно. Поэтому на линиях напряжением 35 – 330 кВ обычно устанавливаются виброгасители, выполненные в виде двух грузов, подвешенных на стальном тросе.

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.

На ряде линий для защиты от вибрации применяются армирующие прутки, выполненные из того же материала, что и провод, и наматываемые на провод в месте его закрепления в зажиме на длине 1,5 – 3,0 м.

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.

Для защиты от вибрации одиночных сталеалюминиевых проводов сечением 25—70 мм2 и алюминиевых сечением до 95 мм2 рекомендуются гасители петлевого типа (демпфирующие петли), подвешиваемые под проводом (под поддерживающим зажимом) в виде петли длиной 1,0—1,35 м из провода того же сечения. 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.

Пляска проводов

Пляска проводов, так же как и вибрация, возбуждается ветром, но отличается от вибрации большой амплитудой, достигающей 12 – 14 м, и большой длиной волны. На линиях с одиночными проводами чаще всего наблюдается пляска с одной волной, т. е.

с двумя полуволнами в пролете (рис. 4), на линиях с расщепленными проводами — с одной полуволной в пролете.

В плоскости, перпендикулярной оси линии, провод движется при пляске по вытянутому эллипсу, большая ось которого вертикальна или отклонена под небольшим углом (до 10 – 20°) от вертикали.

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.

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.

3452

Закладки

Источник: https://energoboard.ru/post/1208/