Wat is trilling en dans van draden, waar hangen deze verschijnselen van af
Definitie
Trilling van draden worden periodieke oscillaties van een draad of kabel genoemd in de overspanning tussen de steunen van hoogspanningslijnen. Oscillaties treden op met een frequentie van 3 tot 150 Hz in een verticaal vlak onder invloed van laminaire luchtstroom. Als resultaat worden staande golven gevormd, waarvan de dubbele amplitude groter kan zijn dan de diameter van de draad of kabel, maar tegelijkertijd de golflengte van 0,005 niet overschrijdt.
Stabiele periodieke oscillaties worden dans genoemd, met een grotere amplitude dan het vorige geval en een lagere frequentie - van 0,2 tot 2 Hz. Zo worden staande golven gevormd met een amplitude van 0,3 tot 5 meter, en in sommige gevallen meer.
Het fenomeen wordt waargenomen op hoogspanningslijnen, draden van het contactnetwerk en bliksembeveiligingskabels. Het concept van "auto-oscillation" wordt ook toegepast op het contactnetwerk, hoewel het in wezen hetzelfde is. Een andere naam is Eolische trilling.
Het belangrijkste verschil tussen vibratie en dans is de frequentie. Trillingen zijn voor het oog nauwelijks waarneembaar door de hoge frequentie, lagere amplitude en het aantal halve golven, en dansen is een sterke trilling met een langere golflengte en amplitude.
Oorzaken
Trilling van draden en kabels van bovengrondse hoogspanningslijnen vindt plaats met een laminaire luchtstroom (met een windsnelheid van 0,5-7 m / s, bij een hogere snelheid wordt de stroom turbulent), waarvan de richting loodrecht of onder een hoek daarop staat.
Vervolgens stroomt er lucht rond het cilindrische oppervlak van de draad en treedt er een cirkelvormige stroom op, terwijl in het bovenste deel (punt A in de onderstaande afbeelding) de snelheid van deze stroom groter is dan in het onderste deel (punt B). Dit komt door verstoringen van de luchtwervelingen van de boven- en onderzijde, waardoor een onbalans van druk ontstaat.
Hierdoor ontstaat niet alleen de horizontale, maar ook de verticale component van de druk van de lucht (wind) stromen. Als de frequentie van vortexvorming samenvalt met de frequentie van (een van) de natuurlijke trillingen van de draad, dan zullen de trillingen in het verticale vlak beginnen.
Proper worden trillingen genoemd die in het systeem optreden bij afwezigheid van variabele externe invloeden als gevolg van de initiële afwijking. Zoals gebeurt met een gitaarsnaar.
Op bepaalde punten zullen antinodes van golven ontstaan, daarin zal de amplitude maximaal zijn. De punten die onbeweeglijk blijven, worden knooppunten genoemd. Daarin zullen de hoekbewegingen van de draad plaatsvinden, in eenvoudige taal - het zal buigen en roteren. Staande golven treden op wanneer de golflengte gelijk is aan of een veelvoud is van de afstand tussen de steunen (spanlengte).
De trillingsfrequentie is recht evenredig met de windsnelheid en kan worden berekend met de formule:
f = (0.185V) / d,
waar f de oscillatiefrequentie is, V de windsnelheid, d de diameter, 0,185 is het Strouhalgetal dat in dit geval karakteristiek is.
De formule laat ook zien dat hoe dunner de draad is, hoe vaker hij trilt. In dit geval zijn windsnelheden van 0,6-0,8 m / s bijzonder gevaarlijk, omdat bij een windsnelheid van meer dan 5-8 m / s de amplituden klein en niet gevaarlijk zijn. Het fenomeen doet zich in de regel voor bij vluchten langer dan 120 meter, met toenemende afstand neemt het alleen maar toe. Dit is vooral belangrijk wanneer de lengte van de OHL-oversteek meer dan 500 meter is, bijvoorbeeld door rivieren en stuwmeren.
Het verschil tussen dansen en trillen is in de eerste plaats de amplitude - deze is groter en kan 12-14 meter bereiken, evenals een langere golflengte. De aard en het traject van de dans volgt de vorm van een langwerpige ellips, waarbij de as 10-20 graden van de verticale lijn is afgebogen.
Bij ijs (ijsvorming en ijsvorming van de lijn) neemt de draaddiameter toe op basis van de bovenstaande formule - de trillingsfrequentie neemt af en de golflengte van trillingen neemt toe.
IJs verschijnt niet gelijkmatig, maar aan de lijzijde. Hierdoor worden draden en kabels niet cilindrisch, maar onregelmatig van vorm. Bij deze vorm is er tijdens de wind een hefkracht, in onderstaande figuur Vy.
Ze veroorzaakt dans. Links zijn de dansende golven in de overspanning tussen de steunen en rechts de ijzige kabel en de luchtstroom die het omhult.
De dans vindt plaats bij een hogere windsnelheid dan vibratie, namelijk 5-20 m / s, onder een hoek met de lijn van 30-70 graden. Oscillaties treden op met een lagere frequentie en grotere amplitude.
Je kunt de externe verschillen tussen de verschijnselen van deze twee verschijnselen zien door de volgende twee video's te vergelijken:
Gevaar
Laten we eens kijken wat gevaarlijke dans en vibratie is op de hoogspanningslijn. De dans is gevaarlijk omdat de draden niet synchroon oscilleren en de amplitude zo groot kan worden dat er een overlap kan zijn met de bliksembeveiligingskabel of tussen elkaar. Hierdoor ontstaan er elektrische ontladingen, met alle gevolgen van dien. Om opkloppen te voorkomen, worden in sommige gevallen isolerende afstandhouders geïnstalleerd tussen de geleidende delen van de lijnen.
Trilling heeft op zijn beurt een destructief effect op de geleiders en lijnbreuken zijn ook mogelijk bij de gewrichten en klemmen of uitgangen van de klemmen.
Methoden van strijd
Aangezien het gevaar van trillingen en dansen ligt in het falen van bovenleidingen, onderbrekingen en kortsluitingen, zullen we de belangrijkste methode van bescherming ertegen overwegen.
De installatie van trillingsdempers is de belangrijkste methode om de overwogen verschijnselen te elimineren. Ze zijn er in verschillende soorten. Een gemeenschappelijk kenmerk is dat ze zijn gemaakt in de vorm van een staaf met zinkers aan de uiteinden, die door het middelste deel aan kabels en draden is opgehangen. Het type trillingsdemper wordt gekozen in overeenstemming met de overspanning en diameter van de geleider, volgens tabel 2.5.9. PUE, p.2.5.85 (Hoofdstuk 2.5 PUE).
Om de klimatologische omstandigheden te bepalen en de belasting van mechanische spanningen tijdens trillingen te berekenen, gebruiken ze ook de informatie uiteengezet in clausules PUE 2.5.38-2.5.74, die winddruk, ijswanddikte, gemiddelde jaarlijkse duur van onweersbuien en andere gegevens tonen. Als u meer wilt weten, kunt u kennismaken met RD 34.20.182-90 "Methodologische richtlijnen voor typische bescherming tegen trillingen en trillingen van draden en bliksembeveiligingskabels van bovengrondse hoogspanningslijnen met een spanning van 35-750 kV".
Gerelateerde materialen:
Bezig met laden ...
