Причины возникновения и возможности ограничения «пляски» проводов

«Пляска» проводов вызывается умеренным устойчивым поперечным ветром, дующим со скоростью 5. 20 м/с на покрытую несимметричным гололедом поверхность провода.

Гололед на проводах откладывается обычно с наветренной стороны, вследствие чего провод приобретает неправильную форму. При воздействии ветра на провод с односторонним гололедом скорость ветрового потока в верхней части провода увеличивается, а давление уменьшается. В нижней части провода скорость уменьшается, а давление увеличивается. В результате возникает подъемная сила, вызывающая колебания провода в вертикальной плоскости. В этом случае векторная сумма абсолютной скорости ветрового потока и скорости перемещения провода определяется скоростью ветра относительно поверхности этого провода, которая будет попеременно направлена то выше горизонтали, то ниже ее. Это создает эффект попеременного изменения положения гололеда относительно ветрового потока.

Если скорость движения провода направлена вверх (т.е. положительна) при отрицательной аэродинамической подъемной силе или скорость движения провода направлена вниз (т.е. отрицательна) при положительной аэродинамической подъемной силе, то движение провода будет подавляться и «пляски» не будет.

«Пляска» проводов развивается тогда, когда скорость движения провода и направление аэродинамической подъемной силы совпадают. Она характеризуется высокой амплитудой, достигающей и даже превышающей значение стрелы провеса. Амплитуда «пляски» зависит от аэродинамических характеристик поверхности провода, скорости ветра и механических параметров провода. При «пляске» проводов наблюдаются одна (на линиях с расщепленными проводами), две, три или четыре полуволны в пролете.

При наличии одностороннего гололеда помимо колебаний в вертикальной плоскости происходят крутильные колебания провода вокруг собственной оси. Вертикальные и крутильные колебания провода приводят к периодическим изменениям лобового сопротивления провода, покрытого гололедом, в связи с чем они имеют как вертикальные, так и горизонтальные составляющие. В результате в плоскости, перпендикулярной к оси линии, провод движется по вытянутому эллипсу, большая ось которого вертикальна или отклонена от вертикали под углом 10. 20°. Большой диаметр эллипса может достигать значения стрелы провеса, а малый диаметр составляет до 50% от длины большого.

Провода расщепленных фаз в значительной степени подвержены «пляске», так как на них, как правило, откладывается односторонний гололед. Такие провода, связанные в общую систему дистанционными распорками, суммируют импульсы подъемной силы на отдельных проводах и поэтому быстрее раскачиваются. Большая длина гирлянд изоляторов (3. 7 м) тоже способствует значительному перемещению точек подвеса провода вдоль оси линии.

Колебания проводов отдельных фаз, а также тросов происходят несинхронно, что может привести к их схлестыванию или приближению друг к другу либо к заземленным частям опор на недопустимое расстояние и вызвать короткое замыкание, а также к разрушению проводов, линейной арматуры, траверс опор и самих опор.

По интенсивности «пляски» проводов Республика Беларусь относится к районам с редкой «пляской».

Существуют различные методы борьбы с «пляской» проводов:

• • плавка гололеда электрическим током;
• • применение механических устройств, ограничивающих перемещение проводов при «пляске»;
• • применение аэродинамических устройств, препятствующих возникновению «пляски» (аэродинамические тормоза, крутильно-маятниковые гасители, крутильно-демпферные гасители, цилиндрические или плоские обтекатели) и устанавливаемых на проводах или между проводами расщепленной фазы;
• • применение шарнирных дистанционных распорок на проводах;
• • создание рациональной конструкции линейной арматуры, снижающей ее износ при «пляске» проводов;
• • укрепление петель анкерных опор, препятствующих их подбрасыванию к траверсе при «пляске» проводов;
• • применение увеличенных расстояний между проводами, между проводами и тросами и между проводами и опорой, при которых вероятность коротких замыканий при «пляске» проводов незначительна.

Возможно, вам также будет интересно

Интерес к цифровой трансформации эксплуатации зданий и сооружений обусловлен как мировой тенденцией, так и представленной Минстроем России концепцией «умного города» в составе национальный программы «Цифровая экономика РФ». Поворот государства в сторону цифровизации и энергоэффективности дал прекрасные возможности отечественным компаниям, занимающимся интеграцией, настройкой и обслуживанием инж…

Измерение нескольких переменных дает больший объем данных и расширяет функциональные возможности IIoT-приложений. Сегодня эту возможность может предоставить одно устройство — такое как многопараметрический преобразователь, о котором пойдет речь в статье.

В статье приведено описание системы управления зданием гостиницы, которая реализована специалистами компании «Линия М», построена на базе оборудования ОВЕН и предназначена для централизованного мониторинга и управления инженерной инфраструктурой из единого диспетчерского пункта. Система обеспечивает согласованную работу оборудования в едином информационном пространстве, безопасность, экономию э…

Демпфирующие распорки DERVAUX — эффективное средство гашения колебаний, вибрации и предупреждения пляски проводов

Провода воздушных линий электропередачи (ВЛ) независимо от класса напряжения в той или иной степени подвержены колебаниям, вызываемым действием ветра. Вибрация и колебания являются причиной повреждения проводов, линейной арматуры, систем подвески, а пляска проводов приводит также к разрушениям опор.

Колебания и вибрации проводов СИП-3

Важным является тот факт, что на ВЛ с расщепленной фазой, в отличие от ВЛ с одиночным проводом, при одинаковых условиях эксплуатации, пляска возникает гораздо чаще.

Применяемая система защиты от вибраций и cубколебаний в значительной мере влияет на продолжение срока службы проводов и эксплуатационную надежность ВЛ в целом. Эффективным решением проблемы гашения колебаний и вибрации проводов в субпролетах является применение демпфирующих внутрифазных распорок.

  Это может быть объяснено тем, что  при установке глухих распорок, широко применяемых сегодня, расщепленная фаза ВЛ приобретает свойства «жесткой системы», которая подвержена различным колебаниям проводов, являющихся одним из факторов, провоцирующим появление пляски проводов.

Установка демпфирующих распорок DERVAUX приводит к  непрерывному  перераспределению колебаний проводов вдоль пролета ВЛ, что вовлекает другие распорки в процесс демпфирования и способствует рассеиванию колебаний, их гашению в других демпфирующих распорках и многочастотных гасителях вибрации.

С целью повышения эффективности гашения вибраций и субколебаний на высоковольтных ВЛ компанией DERVAUX разработан новый тип распорок, обладающих-демпфирующими свойствами. Распорки данного типа имеют количество лучей по числу проводов расщепленной фазы ВЛ и обеспечивают сохранение требуемого расстояния между проводами в фазе, осуществляют гашение вибрации и различных видов колебаний, предупреждают возникновение пляски проводов.

Особенностью конструкции таких распорок является то, что лучи демпфирующей распорки шарнирно соединены с корпусом через демпферный узел (эластомерный вкладыш), что обеспечивает подвижность конструкции распорки и эластичность движения ее лучей относительно корпуса распорки. Это свойство позволяет распорке реагировать на колебания и движения проводов во всех плоскостях,  а также на крутильные колебания без повреждения проводов или распорок. Движение распорки: продольное L = +/– 50 мм; вертикальное  V = +/– 50 мм; горизонтальное  Н =  +/– 50 мм; коническое С = +/– 150.

Установка демпфирующих распорок приводит к  непрерывному  перераспределению колебаний проводов вдоль пролета ВЛ, вовлекает другие распорки в процесс демпфирования и снижает, таким образом, концентрацию энергии колебания в отдельных субпролетах ВЛ. Другим преимуществом демпфирующих распорок является уменьшение крутильной жесткости проводов и обеспечение их подвижности относительно корпуса распорки, что снижает жесткость системы расщепленной фазы.

Перераспределение колебаний проводов вдоль пролета ВЛ, уменьшение крутильной жесткости проводов, обеспечение подвижности проводов в расщепленной фазе относительно распорки и гашение крутильных колебаний в субпролетах ВЛ, за счет применения демпфирующих распорок, увеличивает эффективность гашения вибрации и колебаний на ВЛ, а также служит средством предупреждения появления пляски проводов.

Последнее слово, видимо, разбередило в душе миссис Корк свежую боль.

Если бы я не получал отдыха в виде периодической дневной дремоты, я полагаю.

Сейчас, когда он шел по безлюдным улицам Детройта, в нем закипала злость оттого, что из-за какой-то горстки негодяев один из «The Dumas Club» крупнейших городов Штатов вынужден терпеть такое унижение.

Спасибо, и она повесила трубку.

Через некоторое время вдали показалась деревня.

Наконец-то он смог вдохнуть полной грудью, но воздух был наполовину перемешан с дымом, и он закашлялся.

Кадры, на которых чету Зиффель расстреливают, пока они наряжают Рождественскую елку, «Анатомия человека» обошли все пятьдесят пять штатов.

С пяти лет привыкшая появляться перед публикой, она испытывала оргазм только тогда, когда рисовала в своем воображении, как ее насилует золотой Оскар под восторженные вопли кинокритиков, прославляющих ее актерское мастерство.

Последняя проверка готовой продукции.

Такое убежище могло быть только временным; нам все равно пришлось бы его покинуть, и тогда было бы так же трудно выехать из этих краев, как и сейчас.

Теперь мы не можем уйти отсюда, продолжал Чиун.

Поднявшись за рекордное время на возвышение, где пел хор, я остановился в арке входа, чтобы оценить ситуацию.

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.

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. При этом вибрирующие провода подвергаются воздействию поднимающей силы Vy, приложенной к отложениям гололеда. Она дополнительно усугубляет ситуацию при вибрации и пляске.

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.

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. При этом вибрирующие провода подвергаются воздействию поднимающей силы Vy, приложенной к отложениям гололеда. Она дополнительно усугубляет ситуацию при вибрации и пляске.

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.

Это интересно: Как провести электричество на участок в 2019 году и сколько это стоит

Междуфазные распорки

Междуфазные распорки предполагают установку изолирующих связующих элементов между проводами в пролете (рис. 1а). Наличие таких связей не устраняет пляски, но может приводить к синхронным колебаниям всех проводов как единой колебательной системы. Возможность междуфазных замыканий практически исключается. Это предложение может рассматриваться как одна из реальных мер борьбы с пляской, однако необходимо провести детальные исследования для оценки необходимого количества и мест установки распорок в пролете, а также для установления достаточности прочности существующих конструкций опор для восприятия увеличенных динамических нагрузок.

Представленные способы борьбы с пляской проводов, за исключением установки междуфазных распорок, носят пассивный характер, не направлены непосредственно на подавление колебательного процесса, и их реализация связана с существенным удорожанием линии.

• 17.Апр.2015 — Передача электроэнергии между странами — оценка целесообразности
• 17.Апр.2015 — Статический тиристорный компенсатор на основе УШРТ — часть 2
• 17.Апр.2015 — Статический тиристорный компенсатор на основе УШРТ — часть 1
• 17.Апр.2015 — Расчета смещений проводников при КЗ
• 16.Апр.2015 — Применение мощных электроприводов для насосов и компрессоров (от 1 до 80 кВт)

Характеристики потерь энергии в воздушных линиях

Можно выделить следующие типы потерь в воздушных ЛЭП:

• неизбежные потери за счет омического сопротивления проводов;
• потери на электромагнитное излучение;
• потери при возникновении коронного разряда на проводах и изоляторах;
• потери при возникновении резонансных явлений в проводе при рассогласовании с нагрузкой;
• утечки тока за счет нарушения изоляции;
• утечка тока при межфазных коротких замыканиях и замыкании на землю.

Наличие неблагоприятных погодных условий (дождь, снег, туман, сильный ветер, гололед) приводит к дополнительным потерям, в частности к возникновению коротких замыканий, к частичному повреждению и обрыву проводов.

Вибрация проводов

Вибрацией провода называют периодические колебания провода в вертикальной плоскости с большой частотой и малой амплитудой. Такие колебания обычно наблюдаются при относительно слабом ветре — от 0,5-0,8 до 3 -8 м/с и отсутствии на проводах гололедно-изморозевых отложений. Направление ветра при вибрации по отношению к оси линии может быть различным. По данным наблюдений, устойчивая вибрация бывает при направлениях ветра под углом 45 — 90° к оси линии. Опыт эксплуатации показывает, что вибрации наиболее подвержены провода, расположенные высоко над землей и в открытой ровной местности, когда равномерное движение воздушного потока не нарушается рельефом или наземными препятствиями. Кроме того, вероятность возникновения вибрации увеличивается с увеличением длины пролёта (для пролётов более 120 м). Особенно опасна вибрация проводов при переходах через реки и водные пространства с пролётами более 500 м. Опасность вибрации заключается в обрывах отдельных проволок  на участках их выходов из зажимов, однако разрушение наступает лишь в том случае, когда результирующие механические напряжения в проводе (статические и динамические) оказываются больше предела усталости металла. Вибрацию можно сгладить двумя путями: без специальных мер защиты и с применением специальных средств.

Для исключения опасности вибрации без специальных мер защиты необходимо соблюсти условия, при которых величина напряжения в проводе при вибрации не превзойдет предела усталости материала в проводе при длительной работе линии электропередачи при среднеэксплуатационных условиях.
Для защиты проводов от повреждений, вызываемых вибрацией, существуют различные средства, которые применяют наряду с ограничением напряжения. Основные способы борьбы следующие: Усиление провода в местах подвески в поддерживающих зажимах путем обмотки армирующими прутками. Обмотанный такими прутками провод получает конусообразную форму и его сопротивление изгибу увеличивается по мере приближения к зажиму.
Установка на проводах гасителей вибрации (рис. 2.8). Рис. 2.8. Виброгасители
Виброгаситель обладает свойством противодействовать колебаниям, вызываемым вибрацией и уменьшать амплитуду колебаний до безопасных пределов, поэтому данный способ защиты является наиболее эффективным. Виброгасители устанавливают на проводах с двух концов пролёта. В пролётах больших переходов в случае подвески провода с применением роликовых зажимов устанавливают виброгасители особой конструкции (гасители сбрасывающегося типа), которые в случае обрыва провода сбрасываются и дают возможность проводу свободно проскользнуть по роликам.
Установка гасителей петлевого типа — демпфирующих петель, которые подвешиваются под зажимом в виде петли длиной 1,0 — 1,35 м и изготавливаются из провода того же сечения.

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.

Повышение эффективности передачи мощности через ЛЭП

При транспортировке электроэнергии через конкретную ЛЭП регламентированы допустимые токовые нагрузки. При этом используются предельные значения тока, определяющие провис проводов выше критического. Эти данные взяты для самых экстремальных условий, которые более чем в 90% времени эксплуатации ЛЭП не встречаются. Следовательно, имеется ресурс для пропускания больших мощностей без нарушения регламента. То есть можно передавать дополнительную мощность (15–30%) практически в 90% времени эксплуатации. Наличие системы мониторинга позволяет без уменьшения регламента по надежности использовать этот дополнительный ресурс. Для этого необходимо контролировать уровень тока и температуру проводов по всей трассе и в соответствии с реальным состоянием линии динамически регулировать уровень передаваемой мощности (рис. 1).

Рис. 1. Эффективность передачи энергии в ЛЭП со статическими и динамическими параметрами

5.1. Защита от пляски ВЛ с одиночными проводами

5.1.1. Защите подлежат ВЛ традиционного типа с одиночными проводами, расположенные в 3, 4-м или особом районах пляски (см. табл. ). Во 2-м районе пляски защитные мероприятия выполняются в том случае, если требуется повышенная надежность электроснабжения потребителей.

5.1.2. На линиях электропередачи компактного типа (с уменьшенными междуфазовыми расстояниями) защиту следует предусматривать, начиная с 1-го района пляски.

5.1.3. На ВЛ с вертикальным или треугольным расположением фаз при междуфазовых расстояниях менее 3 м рекомендуется применение междуфазовых изолирующих распорок, основным назначением которых является предотвращение междуфазовых перекрытий. Для ВЛ традиционного типа в 3-м районе пляски рекомендуется установка между фазовых распорок по 2 шт. на пролет (рис. ), в 4-м и особом районах — по 4 распорки на пролет (рис. ). На ВЛ компактного типа с треугольным расположением проводов изолирующие междуфазовые распорки рекомендуется устанавливать по групповой схеме (по 3 распорки в группе) с интервалами между группами распорок 60 — 130 м (рис. ).

Рис. 8. Система из двух распорок в пролете

Рис. 9. Система из четырех распорок в пролете

Рис. 10. Установка междуфазовых распорок по групповой схеме на ВЛ компактного типа

5.1.4. Для ограничения амплитуд пляски с числом полуволн от 1 до 4, предотвращения повреждений изолирующей подвески и элементов опор рекомендуется применение механических гасителей типа эксцентричных грузов фирмой ОРГРЭС и ВНИИЭ разработаны две конструкции гасителей этого типа.

При применении гасителей фирмы ОРГРЭС [] предусматривается установка массивных грузов (рис. , а) по два груза на каждом проводе в каждом защищаемом от пляски пролете (рис. , б).

Рис. 11. Гаситель пляски конструкции фирмы ОРГРЭС:

а

— конструкция гасителя;б — пример расстановки гасителя на проводе (тросе) в пролете ВЛ (условно показан один провод)

При применении гасителей ВНИИЭ предусматривается установка легких эксцентричных грузов (рис. ) массой от 1 до 3 кг, а также грузов-ограничителей закручивания провода. Последние устанавливаются под проводом в вертикальной плоскости и обеспечивают устойчивое горизонтальное положение эксцентричных грузов-гасителей пляски, предотвращая их опрокидывание при любых эксплуатационных воздействиях [].

Рис. 12. Гаситель пляски ВНИИЭ:

а — вдоль линии; б — вид сверху; 1

— груз;2 — плашечный зажим;3 — провод;4 — армирующие прутки

По вопросам выбора параметров и схем установки в пролетах ВЛ каждого из указанных гасителей обращаться соответственно в ОРГРЭС и ВНИИЭ.

2.1. Причины возникновения, характеристики пляски

2.1.1. Пляской проводов с односторонними либо с асимметричными отложениями различной плотности (гололед, мокрый снег, смесь, изморозь) называются вызываемые ветром устойчивые периодические низкочастотные колебания натянутого в пролете ВЛ провода, образующие стоячие волны с числом полуволн от одной до двадцати.

2.1.2. Наиболее опасными и наиболее часто встречающимися являются случаи пляски с 1, 2 и 3 полуволнами колебаний. Размах пляски 2А (удвоенная амплитуда колебаний или перемещение провода от крайней нижней точки движения до крайней верхней, называемое амплитудой «пик-пик») наибольших значений достигает при колебаниях с одной полуволной в пролете. В пролетах небольшой длины (до 150 м) размах однополуволновых колебаний в пучности может превышать по значению стрелу провеса провода и достигать 4 — 6 м (рис. , а). В пролетах большой длины размах однополуволновой пляски может достигать стрелы провеса, но обычно не превышает 6-10 м (рис. , б). Пляска с двумя полуволнами (рис. , а) чаще всего происходит с амплитудами «пик-пик» 1,5 — 3 м, однако есть данные о колебаниях с размахом до 4 — 6 м. Размах пляски с тремя полуволнами (рис. , б) по имеющимся данным не превосходит 4 м. Реже встречаются случаи менее опасной многополуволновой пляски с четырьмя и более полуволнами в пролетах ВЛ.

Рис. 1. Пляска с одной полуволной в пролете:

а

— малой длины;б — большой длины

Рис. 2. Многополуволновые формы пляски в пролете:

а

— две полуволны;б — три полуволны

2.1.3. Характерный диапазон частот колебания проводов при пляске 0,2 — 1 Гц. Частота колебаний при пляске с определенным числом полуволн зависит от тяжения провода, погонной массы провода с гребешком осадка, длины пролета, конструкции пролета (анкерный, промежуточный и т.д.) и скорости ветра.

2.1.4. Пляска является результатом воздействия на провод периодически изменяющейся подъемной силы, возникающей при его обтекании равномерным и поперечно направленным воздушным потоком скоростью от 6 до 25 м/с. Значения и направления подъемной силы и аэродинамического крутящего момента зависят от угла атаки воздушного потока по отношению к профилю гололеда . Как вертикальные, так и крутильные колебания провода вызывают изменение угла атаки, которые, синхронизируясь с одной из низших собственных частот провода в пролете, является причиной развития пляски (рис. , ).

Рис. 3. Угол атаки неподвижно закрепленного провода с гололедом, имеющим толщину стенки h

Рис. 4. Изменение углов атаки провода с гололедом, движущегося со скоростью V

в поперечном воздушном потоке

2.1.5. Отложения на проводах в виде мокрого снега появляются при температурах воздуха от +2 до -2 °С. Гололед образуется при выпадении переохлажденного дождя или при переохлажденном тумане при температурах от 0 до -5 °С. Изморозь образуется на проводах при температурах воздуха от -3 до -15 °С. Известны также случаи пляски проводов в северных районах при температурах ниже -30 °С, причиной которых, очевидно, является образование сублимационной изморози.

Пляска может возникать при отложении тонкого слоя гололеда, малозаметного с земли. Наиболее характерными для отечественных энергосистем являются случаи пляски с отложениями гололеда толщиной от 3 до 20 мм.

Как правило, образование отложений на проводах сочетается с действием ветра. Однако в процессе формирования отложений или после его завершения скорость и направление ветра могут меняться, вызывая усиление, ослабление или прекращение пляски.

2.1.6. Благоприятными для развития интенсивной пляски являются ровная открытая местность и вершины холмов. Пляске подвержены также линии, проходящие по гребням невысоких горных хребтов, и участки линий, пересекающие горные долины. Закрытые для действия ветра участки трасс ВЛ (высокая застройка, лес, сильно изрезанный рельеф местности) являются препятствиями для пляски.

2.1.7. Пляске подвержены провода практически любой конструкции и любого диаметра. Исключение составляют лишь провода марки Т-2, выпускаемые фирмой Кайзер Алюминиум (США), представляющие собой два провода одинакового диаметра, скрученные с определенным шагом [].

Провода расщепленных фаз в большей мере подвержены пляске, чем одиночные, поскольку наличие внутрифазовых дистанционных распорок способствует увеличению эксцентричности гололедного отложения. Кроме того, провода, расщепленные на три составляющие и более, имеют близкие значения частот одинаковых форм вертикальных и крутильных колебаний, что увеличивает вероятность интенсивной пляски.

Заключение

Потребность в увеличении энергии вынуждает энергосистемы использовать силовые кабели на пределе их физических возможностей, а интересы безопасности и эффективности имеют огромное значение для операторов, которым важно знать, какие процессы происходят вдоль кабельной трассы (локальный нагрев, критическая раскачка проводов, критический провес, обледенение). Системы мониторинга воздушных электросетей ЛЭП обеспечивают дополнительные функции, позволяя повысить эффективность передачи электроэнергии и уменьшить потери

Мониторинг не только обеспечивает повышение надежности транспорта электро­энергии, но и способствует уменьшению расходов на обслуживание линий электропередачи за счет более оперативных и точных данных при локализации аварийных сегментов, а также прогнозирования проблемных ситуаций на трассе. Использование перспективных систем мониторинга воздушных электросетей в последнее время стало особенно актуальным в России, поскольку, во-первых, существенно возросла стоимость ущерба при крупных авариях, а во-вторых — в связи с уменьшением надежности энергосистем вследствие сильного износа как используемого оборудования, так и проводных линий.