Гул, который издает работающая высоковольтная линия, происходит из-за двух принципиально разных физических процессов. Один из них связан с электрическими разрядами и не представляет непосредственной угрозы для целостности проводов, другой – с механическими колебаниями, которые способны привести к усталостному разрушению металла и обрыву линии. Понимание природы этих явлений позволяет правильно подбирать защитную арматуру и предотвращать аварии, особенно в зимний период, когда риск повреждений возрастает.
Электромагнитный гул и коронный разряд
Гул, который слышен вблизи высоковольтной линии, имеет электромагнитную природу. Каждый проводник, по которому протекает переменный ток, создает вокруг себя магнитное поле. В фазе высоковольтной линии, состоящей из нескольких параллельных проводов, эти поля взаимодействуют:
- одноименные поля отталкиваются,
- разноименные притягиваются.
В результате провода приходят в движение с частотой 50 Гц, совпадающей с частотой переменного тока в сети. Любое движение в воздухе создает звуковую волну – именно она воспринимается как низкий гул .
Второй источник звука – так называемый коронный разряд. На поверхности проводов в сильном электрическом поле происходит ионизация воздуха, сопровождающаяся микроразрядами. Каждый такой разряд создает слабый щелчок, а их совокупность на протяжении всей линии формирует характерное шипение или потрескивание. Интенсивность коронного разряда возрастает при увлажнении поверхности проводов, загрязнении и наличии неровностей, которые усиливают напряженность поля в отдельных точках.
Оба явления относятся к штатным режимам работы линии и не приводят к механическим повреждениям проводов.
Вибрация проводов: невидимая угроза усталостного разрушения
Вибрация проводов возникает при малых скоростях ветра, когда поток воздуха направлен поперек оси линии. При обтекании провода с подветренной стороны образуются вихри, периодически отрывающиеся от поверхности. Эти вихревые отрывы создают переменную подъемную силу, которая раскачивает провод в вертикальной плоскости с частотой от 5 до 50 Гц и амплитудой до нескольких десятков миллиметров. Наиболее опасна вибрация на переходах через реки и водные пространства с пролетами более 500 метров.
Опасность вибрации заключается в концентрации переменных напряжений в местах выхода провода из зажимов. Переменные изгибные деформации накладываются на постоянное растягивающее усилие, что приводит к усталостному разрушению отдельных проволок. Со временем это может вызвать обрыв провода. Именно поэтому для линий с определенными сечениями проводов и длинами пролетов требуется установка защитной арматуры.
«Пляска» проводов как зимняя угроза
Наибольшую угрозу для линий электропередачи в зимний период представляет пляска проводов – низкочастотное колебание с большой амплитудой. Это явление возникает при сочетании двух условий:
- наличия гололедных отложений на проводе,
- действия бокового ветра.
Гололед, образуясь преимущественно с подветренной стороны, изменяет круглое сечение провода на асимметричное, формируя своеобразный аэродинамический профиль. При ветре на такое несимметричное сечение начинают действовать подъемные силы, которые раскачивают провод с частотой 0,1–3 Гц и амплитудой, достигающей нескольких метров.
Пляска особенно опасна тем, что колебания проводов разных фаз происходят несинхронно. Провода могут сближаться и соприкасаться, вызывая электрические разряды, оплавление и обрывы проволок.
Значительные динамические нагрузки передаются на арматуру и опоры, что может привести к их повреждению. Именно поэтому защита от пляски и вибрации является обязательным элементом проектирования линий в регионах с гололедно-ветровыми нагрузками.
Как гасители вибрации защищают провода
Основным средством защиты проводов от вибрации являются гасители вибрации. Это устройства, поглощающие энергию колебаний и снижающие амплитуду вибрации вблизи зажимов. Классическая конструкция гасителя включает:
- отрезок стального троса – выполняет роль упругого элемента;
- два груза на концах троса – создают инерционную массу;
- зажим крепления к проводу – обеспечивает фиксацию гасителя на заданном расстоянии от места выхода провода из зажима.
При вибрации провода грузы приходят в движение с запаздыванием по фазе, что обеспечивает рассеяние энергии колебаний за счет внутреннего трения в тросе.
Помимо гасителей вибрации, для защиты проводов в местах крепления применяются армирующие прутки, наматываемые на провод в зоне зажима. Они увеличивают жесткость провода и снижают концентрацию напряжений, однако наиболее эффективным средством остаются гасители, устанавливаемые на определенных расстояниях от зажимов в зависимости от марки провода и характеристик пролета.
Гул высоковольтных линий обусловлен электромагнитными силами и коронными разрядами и не представляет угрозы для целостности проводов. Реальную опасность создает вибрация, приводящая к усталостному разрушению проволок, и пляска проводов, возникающая при гололеде и ветре. Своевременная установка гасителей вибрации позволяет предотвратить обрывы и продлить срок службы воздушных линий, особенно в регионах с интенсивными гололедно-ветровыми нагрузками.
В каталоге АО «ЮАИЗ» представлен широкий ассортимент линейной арматуры для воздушных линий электропередачи, включая защитную арматуру для борьбы с вибрацией. Для подбора защитной арматуры, гасителей вибрации и оформления заказа обращайтесь к специалистам по телефону 8 (800) 234-54-10.
