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. В узлах происходят только угловые перемещения провода. Такие колебания провода с амплитудой, не превышающей 0,005 длины полуволны или двух диаметров провода, называются вибрацией.
Вибрация проводов возникает при скоростях ветра 0,6—0,8 м/с; при увеличении скорости ветра увеличиваются частота вибрации и число волн в пролете, при скорости ветра свыше 5—8 м/с амплитуды вибрации настолько малы, что не опасны для провода.
Опыт эксплуатации показывает, что вибрация проводов наблюдается чаще всего на линиях, проходящих по открытой и ровной местности. На участках линий в лесной и пересеченной местности продолжительность и интенсивность вибраций значительно меньше. Вибрация проводов наблюдается, как правило, в пролетах длиной более 120 м и усиливается с увеличением пролетов. Особенно опасна вибрация на переходах через реки и водные пространства с пролетами 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 периодических изгибов проволок в результате вибрации накладываются на основные растягивающие напряжения в подвешенном проводе. Если последние напряжения невелики, то суммарные напряжения не достигают предела, при котором происходит разрушение проволок от усталости.
На основании наблюдений и исследований установлено, что опасность разрушения проводов зависит от так называемого средне-эксплуатационного напряжения (напряжения при среднегодовой температуре и отсутствии дополнительных нагрузок).
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, 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. Диаметры эллипса зависят от стрелы провеса: при пляске с одной полуволной в пролете большой диаметр эллипса может достигать 60 - 90% стрелы провеса, при пляске с двумя полуволнами — 30 - 45% стрелы провеса. Малый диаметр эллипса обычно составляет 10 - 50% длины большого диаметра.
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.
Сергей
Комментарий только о пляске и подскоках и будущих "умных" вл.
Совершенствование конструкций воздушных ЛЭП 6-1150 кВ (ВЛ) - составной части системы электроснабжения неизбежно упирается в проблему обновления,прежде всего, устаревшей нормативной базы проектирования линий (электрические и механические расчеты, грозозащита, корона, оперативные режимы регулирования ток-напряжение, электробезопасность ВЛ и проч. и проч.) не учитывающей ныне динамические режимы работы ВЛ,порывы ветра,их осреднение на полупериоде и коэффициент совместимрости конструкции фазы и пляски при заданной норме сближения проводов. В условиях конкуренции эти новации уже нельзя будет просто черпать из зарубежных журналов без собственных физико-математических моделей волн-пляски проводов, волн-убийц, как это было в прошлом.
Дело в том, что
патенты и практика зарубежья борьбы с пляской и подскоками ориентированы на технологии и климат стран,расположенных у Гольфстрима,где гололед и порывы ветра меньше, и учет наших особенностей климатических условий работы ВЛ у Ледовитого океана не требуется (циклоны,порывы ветра до 60% и др.). В новых социально-экономической формации для электроэнергетики России это момент истины. Ведь требуется дать обратный ход всему достигнутому нами в 20-м столетии связанному с увеличением из года в год межфазных расстояний на ВЛ, что в одночасье и запросто не уменьшишь без снижения достигнутой надежности!, учитывая, главным образом, лишь грозозащиту, как это ныне рекомендуют МЭК, СИГРЭ и др. Это опрометчивая простота - выбросить накопленный опыт столетия.Предстоит настоящая революция для наших нормативов и всей накопленной практики линейного строительства. На поиски решений и исправления ошибок обычного эмпирического подхода потребовались опять многие годы,ЧТО в условиях конкуренции НЕ ДОПУСТИМО. Сегодня необходим комплексный подход в разработках НИОКР с обязательным обоснованием любого эксперимента в действующей сети ВЛ физико-математической модели ожидаемых результатов, причем,по всему фронту тематик отставания (что ранее для НИОКР было не обязательно, когда достаточно было дать ссылку на зарубежный опыт, и это ВСЕГДА открывало дорогу любому опыту без излишней теории , а ведь эксперимент то СЛЕП И НЕ ДАЁТ ОБОБЩЕНИЙ (корона,взаимоиндукция проводов фаз, изменения реактивного сопротивления ВЛ при уменьшении межфазных расстояний, что при больших промежутках можно было не учитывать на ВЛ. А ведь это определяет магнитную загрузку фаз ВЛ и в конечном счете мощность электропотока!) На моем сайте "пляска-вл.рф"> именно модельный подход предлагается, по крайней мере, к одной 100-летней проблеме - пляске проводов и их подскоках при сбросе гололеда, определяЮЩИХ ХАРАКТЕРНЫЕ ТОЧКИ СБЛИЖЕНИЙ фаз при пляске и свянные с эти требования к конструкционным мероприятиямдля фаз с целью достижения ранее не учитываемых нормативами групповых параметров ВЛ,см.РЕЗЮМЭ ПО РАСПЕЧАТКАМ предлагаемых программ и ВЫПИСКУ ИЗ РЕШЕНИЯ СЕКЦИИ НТС НТЦ электроэнергетики (2010 г.) на упомянутом сайте ПО ОБСУЖДАЕМОЙ ТЕМАТИКЕ . Это и может стать важным шагом к созданию концепции "умных" ВЛ в отечественной электроэнергетике.
Независимый исследователь и бывший:
н.с. НТЦ, гл. инженер Белорецих электрических сетей ВЛ Башкирэнерго Ржевский С.С.
Антон
Ого! Не комментарий, а целая статья! Очень интересно, господин Ржевский, спасибо :THUMBS UP: