Getaran dan tarian kabel pada saluran listrik di atas kepala

Pada studi pekerjaan saluran udara Dalam kondisi alami, selain perubahan biasa yang disebabkan oleh pengoperasian konduktor oleh aksi es, angin, dan suhu, fenomena getaran dan tarian konduktor menjadi perhatian.

Getaran kabel pada bidang vertikal diamati pada kecepatan angin rendah dan terdiri dari penampakan kabel longitudinal (berdiri) dan terutama gelombang pengembara dengan amplitudo hingga 50 mm dan frekuensi 5-50 Hz. Hasil dari getaran adalah putusnya konduktor kabel, melonggarkan sendiri baut pendukung, penghancuran bagian-bagian fitting dari senar isolasi, dll.

Untuk mengatasi getaran, kabel diperkuat dengan melilit di titik sambungan, klem getaran otomatis, dan peredam suara (peredam kejut).

Di saluran udara, meskipun lebih jarang, ada fenomena lain yang kurang dipelajari - tarian konduktor, yaitu osilasi konduktor dengan amplitudo besar, yang mengarah pada tumbukan konduktor dari berbagai fase, dan oleh karena itu , garis lepas tidak berfungsi.

Getaran kawat

Ketika aliran udara di sekitar konduktor diarahkan melalui sumbu garis atau pada sudut sumbu ini, vortisitas muncul di sisi bawah angin konduktor. Angin secara berkala dipisahkan dari kawat dan vortisitas terbentuk dalam arah yang berlawanan.

Pemisahan pusaran di bagian bawah menyebabkan munculnya aliran melingkar di sisi bawah angin, dan kecepatan aliran v di titik A menjadi lebih besar daripada di titik B. Akibatnya, muncul komponen tekanan angin vertikal.

Ketika frekuensi pembentukan pusaran bertepatan dengan salah satu frekuensi alami dari kawat yang diregangkan, yang terakhir mulai bergetar di bidang vertikal. Dalam hal ini, sebagian besar titik menyimpang dari posisi kesetimbangan, membentuk antinode gelombang, sementara yang lain tetap di tempatnya, membentuk apa yang disebut simpul. Hanya perpindahan sudut konduktor yang terjadi pada node.

Ini disebut getaran kawat dengan amplitudo tidak melebihi 0,005 setengah panjang gelombang atau dua diameter getaran kawat.

Gambar 1. Formasi pusaran di belakang kawat

Getaran kawat terjadi pada kecepatan angin 0,6-0,8 m / s; dengan meningkatnya kecepatan angin, frekuensi getaran dan jumlah gelombang dalam jangkauan meningkat; ketika kecepatan angin melebihi 5-8 m / s, amplitudo getaran sangat kecil sehingga tidak berbahaya bagi konduktor.

Pengalaman operasional menunjukkan bahwa getaran kabel paling sering diamati pada jalur yang melewati medan terbuka dan datar. Pada bagian garis di hutan dan medan yang tidak rata, durasi dan intensitas getaran jauh lebih sedikit.

Getaran kawat biasanya diamati pada jarak lebih dari 120 m dan meningkat seiring bertambahnya jarak.Getaran sangat berbahaya saat melintasi sungai dan perairan dengan jarak lebih dari 500 m.

Risiko getaran terletak pada putusnya masing-masing kabel di area keluarnya klem. Diskontinuitas ini disebabkan oleh fakta bahwa tegangan bolak-balik dari tekukan kawat secara periodik sebagai akibat getaran ditumpangkan pada tegangan tarik utama dalam kawat yang ditangguhkan. Jika tegangan terakhir rendah, maka tegangan total tidak mencapai batas di mana konduktor gagal karena kelelahan.

Beras. 2. Getaran gelombang sepanjang kawat yang sedang terbang

Berdasarkan pengamatan dan penelitian, diketahui bahwa resiko putusnya kawat tergantung pada apa yang disebut Tegangan operasi rata-rata (tegangan pada suhu tahunan rata-rata dan tidak adanya beban tambahan).

Perekam Getaran ALCOA "SCOLAR III" Dipasang di Gunung Spiral

Metode mengendalikan getaran kabel

Berdasarkan PUE kawat aluminium dan baja-aluminium tunggal dengan penampang hingga 95 mm2 pada jarak lebih dari 80 m, penampang 120-240 mm2 pada jarak lebih dari 100 m, penampang 300 mm2 atau lebih pada jarak lebih dari 120 m, kawat baja dan kabel dari semua penampang pada jarak lebih dari 120 m harus dilindungi dari getaran jika tegangan pada suhu tahunan rata-rata melebihi: 3,5 daN / mm2 (kgf / mm2) pada konduktor aluminium, 4,0 daN / mm2 dalam konduktor baja-aluminium, 18,0 daN / mm2 dalam kawat dan kabel baja.

Pada jarak yang lebih kecil dari jarak di atas, tidak diperlukan perlindungan getaran.Perlindungan getaran juga tidak diperlukan pada saluran fase-terpisah dua konduktor jika tegangan pada suhu tahunan rata-rata tidak melebihi 4,0 daN / mm2 pada aluminium dan 4,5 daN / mm2 pada konduktor baja-aluminium.

Pemisahan fasa tiga dan empat kabel biasanya tidak memerlukan perlindungan getaran. Bagian dari semua jalur yang terlindung dari angin silang tidak tunduk pada perlindungan getaran. Pada penyeberangan besar sungai dan wilayah perairan, perlindungan diperlukan terlepas dari voltase kabel.

Sebagai aturan, secara ekonomi tidak menguntungkan untuk mengurangi voltase pada konduktor saluran ke nilai di mana tidak diperlukan perlindungan getaran. Oleh karena itu, pada saluran dengan tegangan 35 — 330 kV dibuat peredam getaran berupa dua pemberat yang digantungkan pada kabel baja.

Peredam getaran menyerap energi kabel yang bergetar dan mengurangi amplitudo getaran di sekitar klem. Peredam getaran harus dipasang pada jarak tertentu dari terminal, ditentukan tergantung pada merek dan voltase kabel.

Pada sejumlah garis pelindung getaran, tulangan yang terbuat dari bahan yang sama dengan kawat digunakan dan dililitkan di sekitar kawat pada titik pemasangannya di braket dengan panjang 1,5 — 3,0 m.

Diameter palang berkurang di kedua sisi tengah braket. Batang penguat meningkatkan kekakuan kawat dan mengurangi kemungkinan kerusakan akibat getaran. Namun, peredam getaran adalah cara paling efektif untuk mengatasi getaran.

Beras. 3. Peredam getaran pada kabel

Untuk perlindungan getaran kabel baja-aluminium tunggal dengan penampang 25-70 mm2 dan aluminium dengan penampang hingga 95 mm2, peredam tipe loop (loop peredam) digantung di bawah kawat (di bawah braket pendukung) dalam bentuk loop dengan panjang 1,0 direkomendasikan -1,35 m kawat dengan bagian yang sama.

Dalam praktik asing, peredam loop dari satu atau beberapa loop berurutan juga digunakan untuk melindungi kabel dengan penampang besar, termasuk kabel pada transisi besar.

Menari di kabel

Tarian kabel, seperti getaran, dihembuskan oleh angin, tetapi berbeda dengan getaran dengan amplitudo besar, mencapai 12-14 m dan panjang gelombang yang panjang. Pada garis dengan kabel tunggal, tarian dengan satu gelombang paling sering diamati, yaitu, dengan dua setengah gelombang dalam rentang (Gbr. 4), pada garis dengan kabel terbelah - dengan satu setengah gelombang dalam satu rentang.

Dalam bidang yang tegak lurus terhadap sumbu garis, kawat bergerak ketika menari di sepanjang elips memanjang, sumbu utamanya vertikal atau menyimpang sedikit (hingga 10-20 °) dari vertikal.

Diameter elips bergantung pada panah sag: saat menari dengan satu setengah gelombang dalam jangkauan, diameter besar elips bisa mencapai 60 - 90% panah sag, saat menari dengan dua setengah gelombang - 30 - 45 % dari panah melorot. Diameter minor elips biasanya 10 sampai 50% dari panjang diameter mayor.

Biasanya, tarian kawat diamati dalam kondisi sedingin es. Es diendapkan pada kabel terutama di sisi bawah angin, akibatnya kawat menjadi tidak beraturan.

Ketika angin bekerja pada kawat dengan es satu sisi, kecepatan aliran udara di atas meningkat dan tekanan berkurang.Ini menghasilkan gaya angkat Vy yang menyebabkan kawat menari.

Bahaya menari terletak pada kenyataan bahwa getaran kabel fase individu, serta kabel dan kabel, terjadi secara tidak sinkron; sering ada kasus di mana kabel berjalan berlawanan arah dan mendekat atau bahkan bertabrakan.

Dalam hal ini, pelepasan listrik terjadi, menyebabkan kabel individu meleleh, dan terkadang kabel putus. Ada juga kasus ketika konduktor dari jalur 500 kV naik ke level kabel dan bertabrakan dengannya.

Beras. 4: a — gelombang menari pada kabel yang sedang terbang, b — kabel yang tertutup es di aliran udara di antara keduanya.

Hasil yang memuaskan dari pengoperasian garis eksperimental dengan peredam tari masih belum cukup untuk mengurangi jarak antar kabel.

Pada beberapa jalur asing dengan jarak yang tidak memadai antara konduktor dari fase yang berbeda, elemen jarak isolasi dipasang, yang mengecualikan kemungkinan konduktor menangkap saat menari.