اهتزاز ورقص الأسلاك على خطوط الكهرباء العلوية

في دراسة الوظيفة الخطوط الجوية في ظل الظروف الطبيعية ، بالإضافة إلى التغييرات المعتادة التي تحدث في تشغيل الموصلات بفعل الجليد والرياح ودرجة الحرارة ، فإن ظاهرة الاهتزازات ورقصات الموصلات مهمة.

يتم ملاحظة اهتزاز الأسلاك في المستوى العمودي عند سرعات الرياح المنخفضة ويتكون من ظهور الأسلاك الطولية (الدائمة) والموجات المتجولة بسعة تصل إلى 50 مم وتردد 5-50 هرتز. نتيجة الاهتزازات هي فواصل موصلات الأسلاك ، والفك الذاتي لمسامير الدعامات ، وتدمير أجزاء تركيبات السلاسل العازلة ، إلخ.

لمكافحة الاهتزازات ، يتم تقوية الأسلاك عن طريق اللف في نقاط التعلق ، ومشابك الاهتزاز التلقائي وكواتم الصوت (ممتصات الصدمات).

في الخطوط العلوية ، هناك ، على الرغم من أنه في كثير من الأحيان ، ظاهرة أخرى أقل دراسة - رقصة الموصلات ، أي تذبذب الموصلات بسعة كبيرة ، مما يؤدي إلى اصطدام الموصلات بمراحل مختلفة ، وبالتالي ، خط الإسقاط لا يعمل.

اهتزاز السلك

عندما يتم توجيه تدفق الهواء حول الموصلات عبر محور الخط أو بزاوية إلى هذا المحور ، تنشأ الدوامات على الجانب المواجه للريح من الموصل. يتم فصل الريح بشكل دوري عن السلك وتتشكل الدوامات في الاتجاه المعاكس.

يؤدي انفصال الدوامة في القاع إلى ظهور تدفق دائري على الجانب المواجه للريح ، وتصبح سرعة التدفق عند النقطة أ أكبر من النقطة ب. ونتيجة لذلك ، يظهر مكون رأسي لضغط الرياح.

عندما يتزامن تواتر تكوين الدوامة مع أحد الترددات الطبيعية للسلك الممتد ، يبدأ الأخير في الاهتزاز في المستوى العمودي. في هذه الحالة ، تنحرف بعض النقاط في الغالب عن موضع التوازن ، وتشكل عقدة عكسية للموجة ، بينما تبقى نقاط أخرى في مكانها ، وتشكل ما يسمى بالعقد. تحدث النزوح الزاوي فقط للموصل عند العقد.

تسمى هذه اهتزازات سلك بسعة لا تتجاوز 0.005 طول نصف موجة أو قطرين من اهتزاز السلك.

الشكل 1. تشكيل دوامة خلف السلك

تحدث اهتزازات الأسلاك بسرعة رياح تبلغ 0.6-0.8 م / ث ؛ مع زيادة سرعة الرياح ، يزداد تردد الاهتزاز وعدد الموجات في النطاق ؛ عندما تتجاوز سرعة الرياح 5-8 م / ث ، تكون سعات الاهتزاز صغيرة جدًا بحيث لا تشكل خطورة على الموصل.

تظهر الخبرة التشغيلية أن اهتزازات الأسلاك يتم ملاحظتها غالبًا على الخطوط التي تمر عبر التضاريس المفتوحة والمسطحة. في أقسام الخطوط في الغابة والتضاريس غير المستوية ، تكون مدة الاهتزازات وشدتها أقل بكثير.

يلاحظ اهتزاز السلك ، كقاعدة عامة ، على مسافات أطول من 120 مترًا ويزداد مع زيادة المسافات.الاهتزازات خطيرة بشكل خاص عند عبور الأنهار ومناطق المياه التي تزيد مسافاتها عن 500 متر.

يكمن خطر الاهتزاز في كسر الأسلاك الفردية في المناطق التي تخرج منها المشابك. ترجع هذه الانقطاعات إلى حقيقة أن الضغوط المتناوبة من الانحناء الدوري للأسلاك نتيجة للاهتزاز يتم فرضها على ضغوط الشد الرئيسية في السلك المعلق. إذا كانت الضغوط الأخيرة منخفضة ، فإن الضغوط الكلية لا تصل إلى الحد الذي تفشل فيه الموصلات بسبب التعب.

أرز. 2. موجات الاهتزاز على طول السلك أثناء الطيران

بناءً على الملاحظات والأبحاث ، وجد أن خطر كسر الأسلاك يعتمد على ما يسمى متوسط ​​جهد التشغيل (الجهد عند متوسط ​​درجة الحرارة السنوية وغياب الأحمال الإضافية).

مسجل اهتزاز ALCOA "SCOLAR III" مثبت على قاعدة لولبية

طرق التحكم في اهتزاز الاسلاك

وفق PUE أسلاك من الألمنيوم والفولاذ والألومنيوم بمقطع عرضي يصل إلى 95 مم 2 على مسافات تزيد عن 80 م ، مقطع عرضي 120 - 240 مم 2 على مسافات تزيد عن 100 م ، مقطع عرضي 300 مم 2 أو أكثر على مسافات أكثر أكثر من 120 مترًا ، يجب حماية الأسلاك والكابلات الفولاذية لجميع المقاطع العرضية على مسافات تزيد عن 120 مترًا من الاهتزازات إذا تجاوز التوتر عند متوسط ​​درجة الحرارة السنوية: 3.5 daN / mm2 (kgf / mm2) في موصلات الألمنيوم ، 4.0 daN / mm2 في الموصلات المصنوعة من الصلب والألومنيوم ، 18.0 دين / مم 2 في الأسلاك والكابلات الفولاذية.

على مسافات أصغر مما سبق ، لا يلزم حماية الاهتزاز.الحماية من الاهتزاز غير مطلوبة أيضًا في الخطوط ثنائية الموصل ثنائية الطور إذا كان الضغط عند متوسط ​​درجة الحرارة السنوية لا يتجاوز 4.0 daN / mm2 في الألومنيوم و 4.5 daN / mm2 في الموصلات المصنوعة من الصلب والألمنيوم.

لا يتطلب فصل الطور بثلاثة وأربعة أسلاك عادةً حماية من الاهتزاز. أقسام جميع الخطوط المحمية من الرياح المستعرضة لا تخضع لحماية الاهتزازات. في المعابر الكبيرة للأنهار ومناطق المياه ، تكون الحماية مطلوبة بغض النظر عن الجهد في الأسلاك.

كقاعدة عامة ، من غير المربح اقتصاديًا تقليل الفولتية في الموصلات الخطية إلى قيم لا تتطلب حماية الاهتزاز. لذلك ، في الخطوط ذات الجهد الكهربائي من 35 إلى 330 كيلو فولت ، يتم تصنيع مخمدات الاهتزاز على شكل وزنين معلقين على كابل فولاذي.

تعمل مخمدات الاهتزاز على امتصاص طاقة الأسلاك الاهتزازية وتقليل اتساع الاهتزازات حول المشابك. يجب تركيب مخمدات الاهتزاز على مسافات معينة من المحطات ، ويتم تحديدها وفقًا للعلامة التجارية والجهد الكهربي للسلك.

في عدد من خطوط الحماية من الاهتزازات ، يتم استخدام قضبان حديدية مصنوعة من نفس مادة السلك ويتم لفها حول السلك عند النقطة التي يتم تثبيتها فيها في الحامل بطول يتراوح من 1.5 إلى 3.0 متر.

يتناقص قطر القضبان على جانبي مركز القوس. تعمل قضبان التسليح على زيادة صلابة السلك وتقليل احتمالية تلف الاهتزاز. ومع ذلك ، فإن مخمدات الاهتزاز هي أكثر الوسائل فعالية للتعامل مع الاهتزازات.

أرز. 3. المثبط الاهتزاز على السلك

لحماية اهتزاز الأسلاك الفولاذية والألومنيوم ذات المقطع العرضي 25-70 مم 2 والألومنيوم مع مقطع عرضي يصل إلى 95 مم 2 ، مخمدات من النوع الحلقي (حلقات المثبط) معلقة أسفل السلك (تحت الدعامة) في شكل حلقة بطول 1.0 موصى به -1.35 م من الأسلاك من نفس القسم.

في الممارسة الأجنبية ، تُستخدم أيضًا مخمدات الحلقة من حلقة واحدة أو عدة حلقات متتالية لحماية الأسلاك ذات المقطع العرضي الكبير ، بما في ذلك الأسلاك عند التحولات الكبيرة.

الرقص على الأسلاك

تحفز الرياح رقصة الأسلاك ، مثل الاهتزازات ، ولكنها تختلف عن الاهتزازات ذات السعة الكبيرة التي تصل إلى 12-14 مترًا وطول موجي طويل. على الخطوط ذات الأسلاك المفردة ، غالبًا ما يتم ملاحظة رقصة بموجة واحدة ، أي مع وجود موجتين نصفيتين في النطاق (الشكل 4) ، على الخطوط ذات الأسلاك المنقسمة - مع نصف موجة في فترة.

في المستوى العمودي على محور الخط ، يتحرك السلك عندما يرقص على طول شكل بيضاوي ممدود ، يكون محورها الرئيسي عموديًا أو ينحرف بزاوية طفيفة (تصل إلى 10-20 درجة) عن العمودي.

تعتمد أقطار القطع الناقص على السهم المتدلي: عند الرقص بنصف موجة في النطاق ، يمكن أن يصل القطر الكبير للقطع الناقص إلى 60-90٪ من السهم المتدلي ، بينما يرقص بنصف موجتين - 30-45٪ من السهم المتدلي. عادة ما يكون القطر الصغير للقطع الناقص هو 10 إلى 50٪ من طول القطر الرئيسي.

كقاعدة عامة ، لوحظ الرقص على الأسلاك في الظروف الجليدية. يترسب الجليد على الأسلاك بشكل أساسي على الجانب المواجه للريح ، ونتيجة لذلك يحصل السلك على شكل غير منتظم.

عندما تعمل الرياح على سلك به ثلج أحادي الجانب ، تزداد سرعة تدفق الهواء في الأعلى ويقل الضغط.ينتج عن هذا قوة رفع Vy تتسبب في رقص السلك.

يكمن خطر الرقص في حقيقة أن اهتزازات أسلاك الأطوار الفردية ، وكذلك الأسلاك والكابلات ، تحدث بشكل غير متزامن ؛ غالبًا ما تكون هناك حالات حيث تعمل الأسلاك في اتجاهات متعاكسة وتقترب أو حتى تصطدم.

في هذه الحالة ، يحدث التفريغ الكهربائي ، مما يؤدي إلى ذوبان الأسلاك الفردية ، وانكسار الأسلاك في بعض الأحيان. كانت هناك أيضًا حالات ارتفعت فيها موصلات خطوط 500 كيلوفولت إلى مستوى الكابلات واصطدمت بها.

أرز. 4: أ - موجات الرقص على سلك أثناء الطيران ، ب - سلك مغطى بالجليد في تيار هوائي بينهما.

النتائج المرضية من تشغيل الخطوط التجريبية مع مخمدات الرقص لا تزال غير كافية لتقليل المسافة بين الأسلاك.

في بعض الخطوط الأجنبية مع مسافات غير كافية بين الموصلات من مراحل مختلفة ، يتم تثبيت عناصر المسافة العازلة ، والتي تستبعد إمكانية اصطياد الموصلات أثناء الرقص.