Rung và nhảy dây trên đường dây dẫn điện trên không

Trong công việc nghiên cứu đường hàng không Trong điều kiện tự nhiên, ngoài những thay đổi thông thường gây ra trong hoạt động của dây dẫn do tác động của băng, gió và nhiệt độ, hiện tượng dao động và nhảy của dây dẫn cũng được quan tâm.

Sự rung động của dây trong mặt phẳng thẳng đứng được quan sát thấy ở tốc độ gió thấp và bao gồm sự xuất hiện trong dây của các sóng dọc (đứng) và chủ yếu là sóng lang thang với biên độ lên tới 50 mm và tần số 5-50 Hz. Kết quả của các rung động là đứt dây dẫn của dây dẫn, bu lông của giá đỡ tự nới lỏng, phá hủy các bộ phận của phụ kiện của dây cách điện, v.v.

Để chống rung, dây được gia cố bằng cách cuộn ở các điểm đính kèm, kẹp chống rung tự động và bộ giảm thanh (giảm xóc).

Trong các đường dây trên không, mặc dù ít thường xuyên hơn, có một hiện tượng khác ít được nghiên cứu hơn - sự nhảy múa của các dây dẫn, tức là sự dao động của các dây dẫn với biên độ lớn, dẫn đến sự va chạm của các dây dẫn của các pha khác nhau, và do đó , đường thả không hoạt động.

Rung dây

Khi luồng không khí xung quanh dây dẫn được hướng qua trục của đường dây hoặc nghiêng một góc so với trục này, các xoáy sẽ phát sinh ở phía khuất gió của dây dẫn. Gió được tách ra khỏi dây định kỳ và các xoáy được hình thành theo hướng ngược lại.

Sự tách biệt của xoáy ở đáy gây ra sự xuất hiện của một dòng chảy tròn ở phía khuất gió và vận tốc dòng chảy v tại điểm A trở nên lớn hơn tại điểm B. Kết quả là xuất hiện thành phần thẳng đứng của áp suất gió.

Khi tần số hình thành xoáy trùng với một trong các tần số tự nhiên của dây kéo căng, dây sau bắt đầu dao động trong mặt phẳng thẳng đứng. Trong trường hợp này, một số điểm chủ yếu lệch khỏi vị trí cân bằng, tạo thành cực âm của sóng, trong khi các điểm khác giữ nguyên vị trí, tạo thành cái gọi là nút. Chỉ có các chuyển vị góc của dây dẫn xảy ra tại các nút.

Đó gọi là các dao động của dây có biên độ không vượt quá 0,005 nửa bước sóng hoặc hai đường kính của dao động của dây.

Hình 1. Sự hình thành dòng xoáy phía sau dây

Rung dây xảy ra ở tốc độ gió 0,6-0,8 m / s; khi tốc độ gió tăng lên, tần số rung động và số lượng sóng trong phạm vi tăng lên; khi tốc độ gió vượt quá 5-8 m/s, các biên độ dao động nhỏ đến mức không gây nguy hiểm cho dây dẫn.

Kinh nghiệm vận hành cho thấy rung động của dây thường được quan sát thấy nhất trên các đường dây đi qua địa hình mở và bằng phẳng. Trên các đoạn đường trong rừng và địa hình không bằng phẳng, thời gian và cường độ rung động ít hơn nhiều.

Theo quy luật, rung động của dây được quan sát thấy ở khoảng cách dài hơn 120 m và tăng lên khi khoảng cách tăng lên.Rung động đặc biệt nguy hiểm khi qua sông, vùng nước với khoảng cách trên 500 m.

Nguy cơ rung nằm ở chỗ từng dây riêng lẻ bị đứt ở những khu vực chúng thoát ra khỏi kẹp. Sự không liên tục này là do các ứng suất xen kẽ từ sự uốn cong định kỳ của dây do rung động được đặt chồng lên các ứng suất kéo chính trong dây treo. Nếu ứng suất sau thấp, thì tổng ứng suất không đạt đến giới hạn mà tại đó dây dẫn bị hỏng do mỏi.

Cơm. 2. Sóng dao động dọc theo sợi dây đang bay

Dựa trên các quan sát và nghiên cứu, người ta thấy rằng nguy cơ đứt dây phụ thuộc vào cái gọi là Điện áp hoạt động trung bình (điện áp ở nhiệt độ trung bình hàng năm và không có phụ tải).

Máy ghi rung ALCOA "SCOLAR III" được gắn trên giá treo xoắn ốc

Phương pháp kiểm soát độ rung của dây

Dựa theo PUE dây nhôm và thép-nhôm đơn có tiết diện lên tới 95 mm2 ở khoảng cách hơn 80 m, tiết diện 120 — 240 mm2 ở khoảng cách hơn 100 m, tiết diện từ 300 mm2 trở lên ở khoảng cách hơn hơn 120 m, dây và cáp thép của tất cả các mặt cắt ở khoảng cách trên 120 m phải được bảo vệ khỏi rung động nếu lực căng ở nhiệt độ trung bình hàng năm vượt quá: 3,5 daN / mm2 (kgf / mm2) trong dây dẫn nhôm, 4,0 daN / mm2 trong dây dẫn nhôm-thép là 18,0 daN/mm2 trong dây và cáp thép.

Ở những khoảng cách nhỏ hơn khoảng cách trên thì không cần chống rung.Chống rung cũng không bắt buộc đối với đường dây tách pha hai dây dẫn nếu ứng suất ở nhiệt độ trung bình hàng năm không vượt quá 4,0 daN/mm2 đối với dây nhôm và 4,5 daN/mm2 đối với dây dẫn nhôm-thép.

Tách pha ba và bốn dây thường không yêu cầu chống rung. Các phần của tất cả các dòng được bảo vệ khỏi gió ngược không phải là đối tượng bảo vệ chống rung. Tại các điểm giao nhau giữa sông và vùng nước lớn, cần có biện pháp bảo vệ bất kể điện áp trên dây dẫn là bao nhiêu.

Theo quy định, việc giảm điện áp trong dây dẫn đường dây xuống các giá trị không yêu cầu chống rung là không có lợi về mặt kinh tế. Do đó, trên các đường dây có điện áp 35 - 330 kV, bộ giảm rung được chế tạo dưới dạng hai quả nặng treo trên cáp thép.

Bộ giảm rung hấp thụ năng lượng của các dây rung và giảm biên độ của các rung động xung quanh các kẹp. Bộ giảm rung phải được lắp đặt ở những khoảng cách nhất định từ các thiết bị đầu cuối, được xác định tùy thuộc vào nhãn hiệu và điện áp của dây.

Trên một số đường dây chống rung, người ta sử dụng các thanh cốt thép làm bằng cùng chất liệu với dây và quấn quanh dây tại điểm cố định trong giá đỡ với chiều dài 1,5 — 3,0 m.

Đường kính của các thanh giảm dần ở hai bên của tâm giá đỡ. Các thanh gia cố làm tăng độ cứng của dây và giảm khả năng hư hỏng do rung động. Tuy nhiên, bộ giảm rung là phương tiện hiệu quả nhất để đối phó với rung động.

Cơm. 3. Bộ giảm rung trên dây

Để chống rung cho dây thép-nhôm đơn có tiết diện 25-70 mm2 và nhôm có tiết diện lên tới 95 mm2, bộ giảm chấn kiểu vòng (vòng đệm) được treo dưới dây (dưới giá đỡ) -1,35 m dây cùng tiết diện được khuyến nghị ở dạng vòng có chiều dài 1,0.

Trong thực tế nước ngoài, bộ giảm chấn vòng một hoặc một số vòng liên tiếp cũng được sử dụng để bảo vệ dây có tiết diện lớn, bao gồm cả dây ở phần chuyển tiếp lớn.

Khiêu vũ trên dây

Vũ điệu của dây, giống như rung động, được gió kích thích, nhưng khác với rung động ở biên độ lớn, đạt 12-14 m và bước sóng dài. Trên các đường có dây đơn, người ta thường quan sát thấy hiện tượng nhảy với một sóng, nghĩa là có hai nửa sóng trong dải (Hình 4), trên các đường có dây phân đôi - với một nửa sóng trong một nhịp.

Trong mặt phẳng vuông góc với trục của dây, dây chuyển động khi nó nhảy dọc theo một hình elip kéo dài, trục chính thẳng đứng hoặc lệch một góc nhỏ (lên đến 10 - 20 °) so với phương thẳng đứng.

Đường kính của hình elip phụ thuộc vào mũi tên võng: khi nhảy với một nửa sóng trong phạm vi, đường kính lớn của hình elip có thể đạt tới 60 - 90% mũi tên võng, trong khi nhảy với hai nửa sóng - 30 - 45% mũi tên chùng xuống. Đường kính nhỏ của hình elip thường bằng 10 đến 50% chiều dài của đường kính lớn.

Theo quy định, nhảy dây được quan sát thấy trong điều kiện băng giá. Băng đọng trên dây chủ yếu ở phía khuất gió, do đó dây có hình dạng không đều.

Khi gió tác dụng lên dây có băng một phía thì tốc độ chuyển động của dòng khí ở phía trên tăng lên và áp suất giảm xuống.Điều này dẫn đến một lực nâng Vy làm cho dây nhảy.

Nguy cơ nhảy múa nằm ở chỗ các rung động của dây của các pha riêng lẻ, cũng như của dây và cáp, xảy ra không đồng bộ; thường có trường hợp dây chạy ngược chiều nhau và đến gần hoặc thậm chí va chạm.

Trong trường hợp này, phóng điện xảy ra, làm cho các dây riêng lẻ bị nóng chảy và đôi khi dây bị đứt. Cũng có trường hợp dây dẫn của đường dây 500 kV ngang với dây cáp và va chạm với chúng.

Cơm. 4: a — sóng nhảy múa trên một sợi dây đang bay, b — một sợi dây phủ đầy băng trong luồng không khí giữa chúng.

Kết quả khả quan từ việc vận hành thử nghiệm các tuyến có giảm chấn nhảy vẫn chưa đủ để giảm khoảng cách giữa các dây.

Trên một số đường dây nước ngoài có khoảng cách không đủ giữa các dây dẫn của các pha khác nhau, các phần tử khoảng cách cách điện được lắp đặt, loại trừ khả năng dây dẫn bị bắt trong khi nhảy.