架空送電線の電線の振動と踊り

仕事上の勉強 航空会社 自然条件下では、氷、風、温度​​の作用によって指揮者の動作に生じる通常の変化に加えて、指揮者の振動やダンスの現象も興味深いものとなります。

垂直面でのワイヤの振動は、低風速で観察され、振幅が最大 50 mm、周波数が 5 ～ 50 Hz の縦波 (定常波) と主にさまよった波がワイヤ内に現れます。振動の結果、ワイヤの導体の破損、サポートのボルトの自然緩み、絶縁ストリングの取り付け部品の破壊などが発生します。

振動に対抗するために、ワイヤーは取り付けポイント、自動振動クランプ、サイレンサー (ショックアブソーバー) でコイル状に巻くことによって強化されています。

架空線には、それほど頻繁ではありませんが、あまり研究されていない別の現象があります。それは、導体のダンス、つまり、異なる位相の導体の衝突を引き起こす、大きな振幅での導体の振動です。 、ドロップラインは機能しません。

ワイヤー振動

導体の周囲の空気の流れが線路の軸を通るか、この軸に対してある角度をなす方向に向かうと、導体の風下側に渦が発生します。風は周期的にワイヤーから離れ、反対方向に渦が形成されます。

底部の渦が剥離することで風下側に旋回流が発生し、A点の流速vがB点よりも大きくなり、その結果、風圧の鉛直成分が現れます。

渦形成の周波数が引き伸ばされたワイヤーの固有振動数の 1 つと一致すると、ワイヤーは垂直面内で振動し始めます。この場合、いくつかの点は平衡位置からほとんど外れて波の腹を形成しますが、他の点は所定の位置に留まり、いわゆる節を形成します。ノードでは導体の角変位のみが発生します。

このようなものは、振幅が 0.005 半波長またはワイヤ振動の 2 倍の直径を超えないワイヤの振動と呼ばれます。

図 1. ワイヤーの背後での渦の形成

ワイヤーの振動は風速 0.6 ～ 0.8 m / s で発生します。風速が増加すると、その範囲内の振動周波数と波の数が増加します。風速が 5 ～ 8 m / s を超える場合、振動の振幅は非常に小さいため、導体にとって危険ではありません。

運用経験によると、ワイヤの振動は、開けた平坦な地形を通過するラインで最もよく観察されます。森の中の線路や起伏のある地形では、振動の継続時間と強度ははるかに小さくなります。

ワイヤの振動は、原則として 120 m を超える距離で観察され、距離が増加するにつれて増加します。距離が 500 メートルを超える川や水域を渡る場合、振動は特に危険です。

振動の危険性は、クランプから出る部分の個々のワイヤの破損にあります。これらの不連続は、振動の結果としてのワイヤの周期的な曲げによる交互応力が、吊り下げられたワイヤの主引張応力に重畳されるという事実によるものです。後者の応力が低い場合、合計応力は導体が疲労により破損する限界に達しません。

米。 2. 飛行中のワイヤーに沿った振動波

観察と研究に基づいて、ワイヤー断線のリスクはいわゆる平均動作電圧（年間平均気温および追加負荷がない場合の電圧）。

ALCOA「SCOLAR III」スパイラルマウント搭載振動記録計

ワイヤーの振動を制御する方法

によると PUE 80 m 以上の距離で最大 95 mm2 の断面積、100 m 以上の距離で 120 ～ 240 mm2 の断面積、100 m 以上の距離で 300 mm2 以上の断面積を持つ単一のアルミニウムおよび鋼 - アルミニウム ワイヤ年間平均気温での張力が以下を超える場合、120 m を超える距離にあるすべての断面の鋼線およびケーブルは振動から保護する必要があります。アルミニウム導体では 3.5 daN / mm2 (kgf / mm2)、アルミニウム導体では 4.0 daN / mm2鋼アルミニウム導体では 18.0 daN / mm2、鋼線およびケーブルでは 18.0 daN / mm2。

上記よりも短い距離では、振動保護は必要ありません。年間平均温度での応力がアルミニウム導体で 4.0 daN / mm2、鋼アルミニウム導体で 4.5 daN / mm2 を超えない場合、2 導体スプリットフェーズ線路でも防振は必要ありません。

3 線および 4 線の相分離には通常、振動保護は必要ありません。すべての路線の横風から保護されているセクションは、振動保護の対象ではありません。川や水域の大きな交差点では、電線の電圧に関係なく保護が必要です。

一般に、線路導体の電圧を振動保護が必要ない値まで下げることは経済的に不利益です。したがって、35〜330 kVの電圧の送電線では、鋼製ケーブルに吊り下げられた2つの重りの形で振動ダンパーが作成されます。

振動ダンパーは、振動するワイヤーのエネルギーを吸収し、クランプ周囲の振動の振幅を低減します。振動ダンパーは、ワイヤのブランドと電圧に応じて決定される、端子から一定の距離に設置する必要があります。

多くの防振ラインでは、ワイヤーと同じ材質の鉄筋がブラケットに固定される箇所でワイヤーに1.5～3.0mの長さで巻き付けられています。

バーの直径はブラケットの中心の両側で減少します。鉄筋はワイヤーの剛性を高め、振動による損傷の可能性を減らします。ただし、振動に対処する最も効果的な手段は制振ダンパーです。

米。 3. ワイヤー上の振動ダンパー

断面積 25 ～ 70 mm2 の鋼アルミニウム単線および断面積 95 mm2 までのアルミニウムの防振用に、ワイヤーの下 (支持ブラケットの下) に吊り下げられたループ型ダンパー (ダンパー ループ)長さ 1.0 のループの形で、同じセクションのワイヤ -1.35 m を推奨します。

外国の慣行では、1 つまたは複数の連続したループのループ ダンパーも、大きな遷移部のワイヤを含む大きな断面のワイヤを保護するために使用されます。

ワイヤーの上でダンス

ワイヤーの踊りは振動と同様に風によって励起されますが、振幅が12～14mに達する長波長の振動とは異なります。単線の回線では、1 つの波、つまり範囲内に 2 つの半波が含まれるダンスが最もよく観察されますが (図 4)、分割線の回線では、スパン内に 1 つの半波が見られます。

線の軸に垂直な平面内では、ワイヤーは細長い楕円に沿って動きます。その主軸は垂直であるか、垂直からわずかな角度 (最大 10 ～ 20 °) でずれています。

楕円の直径はサグアローによって異なります。範囲内の 1 つの半波で踊る場合、楕円の大きな直径はサグアローの 60 ～ 90% に達することができますが、2 つの半波 - 30 ～ 45% で踊る場合、楕円の大きな直径はサグアローの 60 ～ 90% に達します。サグアロー。楕円の短径は、通常、長径の長さの 10 ～ 50% です。

原則として、ワイヤーダンスは氷の状態で観察されます。風下側を中心にワイヤーに氷が付着し、ワイヤーの形状が乱れてしまいます。

片面が氷になったワイヤーに風が作用すると、上部の空気の流れの速度が増加し、圧力が減少します。これにより、揚力 Vy が発生し、ワイヤが踊ります。

ダンシングの危険性は、ワイヤやケーブルだけでなく、各相のワイヤの振動も非同期に発生するという事実にあります。ワイヤーが逆方向に伸びて接近したり、衝突したりするケースもよくあります。

この場合、放電が発生して個々のワイヤが溶融したり、場合によってはワイヤが断線したりすることがあります。 500 kV 送電線の導体がケーブルの高さまで上昇し、ケーブルと衝突するケースもありました。

米。 4: a — 飛行中のワイヤー上で踊る波、b — その間の気流の中で氷で覆われたワイヤー。

ダンスダンパーを備えた実験ラインの運用で満足のいく結果が得られただけでは、ワイヤ間の距離を短縮するにはまだ十分ではありません。

異なる相の導体間の距離が不十分な一部の外国線では、ダンシング中に導体が引っ掛かる可能性を排除する絶縁距離要素が設置されています。