Провода на воздушных линиях под воздействием ветра, изменений температуры, осадков, гололеда имеют свойство вибрировать. Сильные вибрации, порой переходящие в так называемую пляску проводов, могут привести к их обрывам и, как следствие, выходу отрезка линии из строя. Чтобы уменьшить амплитуду вибраций, минимизировать ее появление и силу колебаний, избежать поломок и обрывов, используют специальные приспособления – гасители вибрации проводов.
Когда и почему провода начинают вибрировать
Вибрация вызвана периодическим отрывов завихрений воздушного потока с подветренной стороны тросов и проводов. Периодически ветер отрывается от проводов, возникают вихри, которые двигаются в противоположных направлениях, образуется круговой поток воздуха, ветер давит на провода в вертикальном направлении, в результате чего они начинают вибрировать. Амплитуда вибрации обусловлена скоростью ветра, длиной участка линии воздушных передач (чем длиннее пролет, тем выше вероятность вибраций).
Вибрацией называют волнообразные движения проводов, которые начинают колебаться в вертикальной плоскости, создавая волны. Вибрации возникают при небольшой скорости ветра (до 0,8 м/с), в результате формируются волны с частотой колебаний в пределах 5-120 Гц и амплитудой, которая порой достигает 1 м.
Если скорость потока воздуха выше 8 м/с, число волн в пролете увеличивается настолько, что они перестают быть опасными, давление от них на провода становится меньше и не представляет угрозы.
Чаще всего провода вибрируют:
- на линиях, которые расположены на ровной и открытой местности;
- в пролетах, длина которых составляет 120 и более метров, с увеличением длины пролетов сила вибраций растет;
- на участках, которые проходят через реки и другие водоемы.
Опаснее всего колебания на участках, которые проходят над водой, особенно когда пролеты составляют 500 м и более. На участках ЛЭП, которые проходят по пересеченной местности, через леса, вибрации проходят не столь интенсивно и с меньшей продолжительностью, а потому колебания не представляют серьезной опасности.
В чем опасность вибрации проводов
Колебания с высокой частотой, вызванные воздействием воздушных масс, являются опасным явлением, которое вызывает серьезные последствия для целостности и работоспособности линий ЛЭП. Подобные колебания оказывают дополнительные нагрузки, они накладываются на статическое напряжение при изгибе и натяжении провода, что может привести к негативным последствиям.
Следствием сильных колебаний может быть выход из строя участка линии воздушных передач из-за мелких дефектов или даже их обрыва. Последствиями вибрации проводов являются:
- изломы проволоки в проводах;
- самоотвертывание болтов в опорах линий электропередач;
- обрывы отдельных проволок на участках, где они выходят из зажимов;
- возникновение дефектов в арматуре гирлянд изоляторов и другие.
Колебания способны распространяться дальше пролета, через арматуру (натяжную и поддерживающую), вплоть до опор ЛЭП. В итоге есть риск выбивания шарнирных соединений и даже разрушение арматуры, с помощью которой провод крепится к опоре. Потому очень важно минимизировать вероятность колебаний, для чего были созданы простые, но при этом эффективные устройства – виброгасители.
Использование виброгасителей
Опасность разрушения проводов из-за вибрации обусловлены показателями эксплуатационного напряжения. Чаще всего вибрация возникает на линиях с напряжением 35-330 кВ, показатели были определены в ходе наблюдений и проведенных исследований. Потому на них устанавливают виброгасители. Гасители вибрации проводов представляют собой конструкцию из двух грузов, которые подвешены на стальном тросе. Устройства, гасящие вибрации, могут иметь разную форму грузов: чем она сложнее, тем эффективнее работа защитных устройств. Форма груза напрямую влияет на механику колебательных процессов, и тем она сложнее, тем сильнее гасится вибрация.
Элементы линий воздушных электропередач, которые находятся под нагрузкой, быстрее изнашиваются и выходят из строя. Конечно, полностью предотвратить вероятность колебания проводов невозможно, как и защитить их от механических нагрузок, вызванных ветром и другими естественными природными явлениями. Но снизить их силу и негативные последствия можно, используя специальные устройства – гасители вибраций.
Чаще всего для защиты воздушных линий используют виброгасители:
- ГПГ – классические устройства для проводов и тросов с глухим креплением.
- ГВ – устройства для компенсации вибраций неметаллических кабелей и проводов грозозащитных тросов воздушных линий электропередач на длинных переходах.
Виброгасители оснащаются крепежами и устройствами с минимизированными магнитными потерями.
Принцип работы виброгасителей
Гасители вибрации устанавливают на проводах и тросах воздушных ЛЭП для предупреждения повреждения их от усталостных напряжений, для защиты оптико-волоконных кабелей и проводов без изоляции. Они работают по принципу поглощения или противодействия колебательной энергии подвешенных проводов. Гасители вибрации поглощают энергию вибрирующих проводов, тем самым уменьшая их амплитуду, в частности вблизи зажимов. То есть компенсируют их волнообразные движения за счет соприкосновения грузов различной формы, которые прикрепляются к тросам и проводам.
Устройства должны устанавливаться на определенном расстоянии от зажимов. Частота их установки и расстояние между виброгасителями определяются маркой и эксплуатационным напряжением провода. Сложная геометрия грузов на устройствах, компенсирующих вибрации, повышает их эффективность, при этом вес грузов должен быть одинаковым. Кроме того, чтобы гасители вибрации были максимально эффективны, грузы необходимо размещать несимметрично и под углом по отношению к главной оси.
