Na čem jsou vibrace a tanec drátů, na čem tyto jevy závisí
Definice
Vibrace drátů se nazývají periodické kmitání drátu nebo kabelu v rozpětí mezi podpěrami elektrického vedení. K kmitání dochází při frekvenci 3 až 150 Hz ve svislé rovině pod vlivem laminárního proudění vzduchu. V důsledku toho se vytvoří stojaté vlny, jejichž dvojitá amplituda může být větší než průměr drátu nebo kabelu, ale současně nepřesáhne 0,005 vlnové délky.
Stabilní periodické oscilace se nazývají tanec, s větší amplitudou než v předchozím případě a nižší frekvencí - od 0,2 do 2 Hz. Stojící vlny se tak vytvářejí s amplitudou 0,3 až 5 metrů, v některých případech i více.
Tento jev je pozorován na elektrických vedeních, vodičích kontaktní sítě a kabelech na ochranu před bleskem. Koncept „auto-oscilace“ je také aplikován na kontaktní síť, i když v podstatě je jedna a totéž. Dalším názvem jsou Liparské vibrace.
Takže hlavním rozdílem mezi vibracemi a tancem je frekvence. Vibrace jsou pro oko sotva patrné kvůli vysoké frekvenci, nižší amplitudě a počtu půlvln a tanec je silná vibrace s delší vlnovou délkou a amplitudou.
Příčiny
Vibrace vodičů a kabelů nadzemního elektrického vedení nastává s laminárním proudem vzduchu (s rychlostí větru 0,5-7 m / s, při vyšší rychlosti se tok stává turbulentní), jehož směr je kolmý nebo pod úhlem k nim.
Potom proudí vzduch kolem válcového povrchu drátu a dochází k kruhovému proudění, zatímco v jeho horní části (bod A na obrázku níže) je rychlost tohoto proudu větší než v dolní části (bod B). K tomu dochází v důsledku přerušení vzduchových vírů z horní a spodní strany, v důsledku čehož se objeví nerovnováha tlaku.
Vzniká tedy nejen horizontální, ale také vertikální složka tlaku vzduchu (větru). Pokud se frekvence vytváření vírů časově shoduje s frekvencí (jedné z) přirozených vibrací drátu, začnou jeho vibrace ve vertikální rovině.
Správné se nazývají vibrace, které se vyskytují v systému při nepřítomnosti proměnných vnějších vlivů v důsledku počáteční odchylky. Jak se stane s kytarovou strunou.
V určitých bodech vzniknou antinody vln, v nich bude amplituda maximální. Body, které zůstanou nehybné, se nazývají uzly. V nich se budou vyskytovat úhlové pohyby drátu, v jednoduchém jazyce - bude se ohýbat a otáčet. Stálé vlny se vyskytují, když se vlnová délka rovná nebo je násobkem vzdálenosti mezi podpěrami (délka rozpětí).
Frekvence vibrací je přímo úměrná rychlosti větru a lze ji vypočítat podle vzorce:
f = (0,185 V) / d,
kde f je frekvence kmitání, V je rychlost větru, d je průměr, 0,185 je Strouhalovo číslo v tomto případě charakteristické.
Vzorec také ukazuje, že čím tenčí je drát, tím více vibruje. V tomto případě jsou zvláště nebezpečné rychlosti větru 0,6 až 0,8 m / s, protože při rychlosti větru vyšší než 5 až 8 m / s jsou amplitudy malé a nejsou nebezpečné. Fenomén se zpravidla vyskytuje u letů delších než 120 metrů, se zvětšující se vzdáleností se jen zvyšuje. To je zvláště důležité, když je délka křižovatky OHL větší než 500 m, například přes řeky a nádrže.
Rozdíl mezi tancem a vibracemi je především amplituda - je větší a může dosahovat 12-14 metrů, stejně jako delší vlnovou délku. Povaha a trajektorie tance sleduje tvar protáhlé elipsy, s osou odkloněnou 10-20 stupňů od svislé čáry.
S ledem (námrazy a námrazy na lince) se průměr drátu zvětšuje podle výše uvedeného vzorce - frekvence vibrací se snižuje a vlnová délka vibrací se zvyšuje.
Led se neobjevuje rovnoměrně, ale na závětří. V důsledku toho dráty a kabely nejsou válcovité, ale mají nepravidelný tvar. S tímto tvarem je během větru zdvihací síla, na obrázku pod Vy.
Způsobuje tanec. Vlevo jsou taneční vlny v rozpětí mezi podpěrami a na pravé straně ledový kabel a proud vzduchu ho obklopují.
K tanci dochází při vyšší rychlosti větru než při vibracích, konkrétně 5 - 20 m / s, v úhlu k linii 30 - 70 stupňů. K oscilacím dochází s nižší frekvencí a větší amplitudou.
Porovnáním následujících dvou videí můžete vidět vnější rozdíly mezi jevy těchto dvou jevů:
Nebezpečí
Podívejme se, co je nebezpečný tanec a vibrace na vysokonapěťovém vedení. Tanec je nebezpečný, protože dráty se neosynchronizují synchronně a amplituda může dosáhnout takového rozsahu, že se může překrýt kabelem na ochranu před bleskem nebo mezi sebou. Z tohoto důvodu dochází k elektrickým výbojům se všemi následnými důsledky. V některých případech jsou mezi vodivými částmi vedení instalovány izolační rozpěrky, aby se zabránilo šlehání.
Vibrace zase ničí vodiče vodičů, při spojích a svorkách nebo výstupech ze svorek je také možné přerušit vedení.
Metody boje
Protože nebezpečí vibrací a tance spočívá v selhání nadzemních vedení, přerušení a zkratů, budeme brát v úvahu hlavní způsob ochrany proti němu.
Instalace tlumičů vibrací je hlavní metodou eliminace uvažovaných jevů. Přicházejí v různých typech. Společným znakem je to, že jsou vyrobeny ve formě tyče s platinami na koncích, která je zavěšena střední částí na kabely a dráty. Typ tlumiče vibrací se volí podle rozpětí a průměru vodiče podle tabulky 2.5.9. PUE, s. 2.5.85 (Kapitola 2.5 PUE).
Ke stanovení klimatických podmínek a výpočtu zatížení mechanickým napětím během vibrací využívají také informace uvedené v bodech PUE 2.5.38-2.5.74, které ukazují tlak větru, tloušťku ledové stěny, průměrnou roční dobu bouřek a další údaje. Pokud se chcete dozvědět více, můžete se seznámit s dokumentem RD 34.20.182-90 „Metodické pokyny pro typickou ochranu proti vibracím a vibracím vodičů a kabelů pro ochranu před bleskem vedení vysokého napětí s napětím 35-750 kV“.
Související materiály:
Načítám ...
