Παρά το στιβαρό σχεδιασμό τους, αυτοί οι αγωγοί εκτίθενται συνεχώς σε περιβαλλοντικές δυνάμεις ⁇ αέρα, πάγο, θερμική ποδηλασία ⁇ που προκαλούν μηχανικές ταλαντώσεις. Αριστερά ανεξέλεγκτες, αυτές οι δονήσεις μπορούν να προκαλέσουν κόπωση του αγωγού, χαλαρώστε εξαρτήματα, υλικό βλάβης, και τελικά οδηγούν σε βλάβη γραμμής. Για τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας και μετάδοσης, ο αποτελεσματικός έλεγχος των κραδασμών δεν είναι προαιρετική· είναι μια θεμελιώδης απαίτηση για αξιοπιστία, ασφάλεια και μεγάλη διάρκεια ζωής των περιουσιακών στοιχείων. Αυτό το άρθρο παρέχει μια λεπτομερή τεχνική επισκόπηση των αιτιών των ταλαντώσεων γραμμής μεταφοράς και των πρακτικών τεχνικών ελέγχου που χρησιμοποιούνται για τον μετριασμό τους.

Κατανόηση των ταλαντώσεων σε γραμμές μεταφοράς ενέργειας

Οι δονήσεις στους αγωγούς που βρίσκονται πάνω από τα ύψη προκύπτουν κυρίως από αεροδυναμικές αλληλεπιδράσεις. Ο άνεμος που ρέει σε έναν κυλινδρικό αγωγό δημιουργεί εναλλασσόμενες δυνάμεις ανύψωσης και έλξης, οι οποίες μπορούν να διεγείρουν τον αγωγό σε συγκεκριμένες συχνότητες. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι ταλαντώσεων περιλαμβάνουν αιολική δόνηση, καλπάζοντας και ξυπνώντας δονήσεις.

Αιολικός Δόνηση

Η αιολική δόνηση είναι μια υψηλής συχνότητας, ταλάντωση χαμηλού πλάτους που προκαλείται από την έκχυση δίνης από την πλευρά του αγωγού προς τα κάτω. Όταν η συχνότητα εκχέοντας δίνη ευθυγραμμίζεται με μια φυσική συχνότητα του εύρους, ο συντονισμός συμβαίνει. Οι αιολικά δόνηση κυμαίνεται συνήθως από 3 έως 150 Hz και είναι πιο έντονη σε σταθερές, χαμηλές έως μετρίου ανέμου συνθήκες (1 ⁇ 7 m/s). Με την πάροδο του χρόνου, αυτή η συνεχής κίνηση μπορεί να προκαλέσει φθορά από σφιγκτήρες ανάρτησης, σημεία αποστασιοποίησης, και αποσβεστήρες, οδηγώντας σε ρήξη σκέλη.

Γαλακτωματώδης

Το Galloping είναι μια χαμηλής συχνότητας, υψηλής ευκρίνειας ταλάντωση (συνήθως 0,1 ⁇ Hz) που οδηγείται από ασύμμετρο πάγο ή χιόνι εγκοπή στους αγωγούς. Η αεροδυναμική αστάθεια που προκαλείται από το ακανόνιστο σχήμα δημιουργεί μεγάλες κάθετες ή στροφικές κινήσεις, μερικές φορές υπερβαίνοντας την κάθαρση του αγωγού στο έδαφος ή παρακείμενες δομές. Το Galloping είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο επειδή μπορεί να προκαλέσει φάσεων-σε-φάση ελαττώματα, αναλαμπές, ακόμη και κατάρρευση πύργου. Είναι πιο συνηθισμένο σε περιοχές με παγωμένη βροχή, υγρό χιόνι, ή σε-γραμμή συνθήκες παγοποίησης.

Ταλαντώσεις που προκαλούνται από το ξύπνημα

Σε δέσμιους αγωγούς (δύο, τέσσερις ή περισσότερους υποαγωγούς ανά φάση), η ταραχώδης αφύπνιση από έναν υποαγωγό μπορεί να προκαλέσει ταλαντώσεις σε έναν άλλο. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει σε μέτριες ταχύτητες ανέμου και μπορεί να οδηγήσει σε σύγκρουση υποαγωγών, βλάβη διαστημικού συστήματος και επιταχυνόμενη κόπωση.

Τεχνικές ελέγχου κραδασμών

Η επιλογή της τεχνικής εξαρτάται από τον τύπο και τη σοβαρότητα των ταλαντώσεων, των χαρακτηριστικών του αγωγού, του μήκους του μήκους του, και των περιβαλλοντικών συνθηκών.

1. Stockbridge και συντονισμένες μαζικές δαμαστές

Ο αποσβεστήρας της Stockbridge είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη συσκευή ελέγχου κραδασμών. Αποτελείται από ένα σύντομο καλώδιο αγγελιαφόρου που συνδέει δύο μάζες (συνήθως χάλυβα ή χυτοσίδηρο) που είναι προσκολλημένες στον αγωγό κοντά στον σφιγκτήρα ανάρτησης. Ο αποσβεστήρας λειτουργεί ως συντονισμένος απορροφητής μάζας, μετατρέποντας τη δόνηση σε θερμότητα μέσω τριβής απόσβεσης των καλωδίων αγγελιαφόρων. Σύγχρονα σχέδια μπορούν να συντονιστούν σε συγκεκριμένες περιοχές συχνοτήτων, και πολλοί αποσβεστήρες συχνά τοποθετούνται ανά κλίμακα για να καλύψουν ένα ευρύτερο φάσμα. Για υψηλής συχνότητας αιολικούς κραδασμούς, οι αποσβεστήρες της Stockbridge είναι εξαιρετικά αποσβεστήρες. Πρόσφατα, [[LFT:0] με τους μετρημένους αποσβεστήρες μάζας (TMDs) με ρυθμιζόμενα συστήματα ελατηρίου-μάζα έχουν αναπτυχθεί για εφαρμογές όπου απαιτείται ακριβής στόχευση συχνότητας.

2. Διαστημικά Απορρίμματα

Σε δέματα αγωγούς, οι αποσβεστήρες αποστακτήρων εξυπηρετούν ένα διπλό σκοπό: διατηρούν τη γεωμετρική απόσταση μεταξύ υποαγωγών και ταυτόχρονα παρέχουν απόσβεση. Αυτές οι συσκευές αποτελούνται συνήθως από ένα άκαμπτο ή αρθρωτό πλαίσιο με στοιχεία απόσβεσης (ελαστομερή ή μηχανικά) σε κάθε σφιγκτήρα. Οι αποσβεστήρες διαχωριστών είναι απαραίτητοι για τον έλεγχο των ταλαντώσεων που προκαλούνται από την αφύπνιση και των αιολικών κραδασμών σε πολυφασικές δέσμες. Συχνά τοποθετούνται σε διαστήματα 30-60 μέτρων κατά μήκος της κλίμακας, ανάλογα με τη διαμόρφωση δέσμης και τις συστάσεις του κατασκευαστή.

3. Αεροδυναμικές τροποποιήσεις

Η μείωση των αεροδυναμικών δυνάμεων που δρουν πάνω σε αγωγό μπορεί να αποτρέψει τη δόνηση από το να φτάσει ποτέ σε επιζήμια εύρος.

  • Βελτιωμένοι αγωγοί: Χρησιμοποιώντας δύο ή περισσότερους υποαγωγούς ανά φάση μειώνει την αποτελεσματική ανύψωση και σύρσιμο ανά αγωγό, μειώνοντας το εύρος των αιολικών κραδασμών.
  • Αεροδυναμικές ασπίδες: Περιστρέφοντας ελικοειδές ή συστρεφόμενο σχήμα γύρω από τον αγωγό διαταράσσει την έκχυση δίνης και ελαχιστοποιεί τις διακυμάνσεις των ανελκυστήρων. Αυτή η προσέγγιση χρησιμοποιείται μερικές φορές σε διαβάσεις ποταμών ή μεγάλες αποστάσεις.
  • Αντι-συμβολικές συσκευές: Για τον έλεγχο καλπάζοντας, εγκαθίστανται συσκευές όπως οι φθορείς αερόστατου, οι διαφασικοί αποσβεστήρες και οι αποσβεστήρες συστροφής (π.χ. οι ⁇ Torbedo ⁇ ή ⁇ Gabrielson ⁇ αποσβεστήρες) για να διασπάσουν το αεροδυναμικό σχήμα πάγου ή να αυξήσουν την στροφική δυσκαμψία.

4. Μείνετε καλώδια και δομικές υποστηρίξεις

Τα καλώδια παραμένουν (που ονομάζονται επίσης συρματόσχοινα τύπου) είναι βοηθητικοί αγωγοί ή καλώδια χάλυβα που παρέχουν πρόσθετη πλευρική υποστήριξη στον κύριο αγωγό, ειδικά σε πύργους αδρανούς ή γωνιακά σημεία. Όταν είναι εξοπλισμένα με συσκευές απόσβεσης, βοηθούν στη διάλυση της δονητικής ενέργειας και στην πρόληψη των μεγάλων κινήσεων πλάτους. Για εξαιρετικά μεγάλες αποστάσεις (π.χ. πάνω από 1 km), οι ενδιάμεσοι πύργοι υποστήριξης ή ⁇ μίδια-σπάνια ⁇ συστήματα απόσβεσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να χωρίσουν το εύρος σε μικρότερα τμήματα, μειώνοντας τη μεταφορά της δονητικής ενέργειας.

5. Αποσβεστήρες πρόσκρουσης και αποκαθιστώντας τα εκκρεμή

Οι αποσβεστήρες πρόσκρουσης αποτελούνται από βαριές, ελεύθερα κινούμενες μάζες που είναι κλεισμένες σε ένα περίβλημα συνδεδεμένο με τον αγωγό. Καθώς ο αγωγός δονείται, η μάζα χτυπά τα τοιχώματα του περιβλήματος, διασπώντας την κινητική ενέργεια. Αυτές οι συσκευές είναι απλές και ανθεκτικές αλλά περιορισμένες σε εφαρμογές μέτριας συχνότητας. Αποσπώνται εκκρεμή, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιούνται για να μετατοπίσουν τη φυσική συχνότητα του εύρους μακριά από τη συχνότητα διέγερσης, αποφεύγοντας έτσι τον συντονισμό.

Εφαρμογή και συντήρηση

Οι κατασκευαστές παρέχουν οδηγίες για την αποσβεστική θέση, απόσταση και ποσότητα. Γενικά, οι αποσβεστήρες τοποθετούνται κοντά σε σφιγκτήρες ανάρτησης όπου οι πιέσεις κάμψης είναι υψηλότερες. Για την αερολιακή δόνηση, οι αποσβεστήρες είναι συνήθως εγκατεστημένες και στα δύο άκρα της κλίμακας μέσα στα πρώτα λίγα μέτρα από τον σφιγκτήρα. Για τον έλεγχο καλπάζοντας, οι συσκευές κατανέμονται ομοιόμορφα κατά μήκος της κλίμακας.

Τακτική επιθεώρηση και αξιολόγηση συνθηκών

Το υλικό ελέγχου δόνησης πρέπει να επιθεωρείται σε τακτά χρονικά διαστήματα ⁇ συνήθως κάθε 3-5 χρόνια, ή συχνότερα σε σοβαρά περιβάλλοντα. Οπτικοί έλεγχοι για φθαρμένα αποσβεστήρες, χαλαρά σφιγκτήρες, διαβρωμένο υλικό και χαλασμένα συστήματα αποσυμπίεσης είναι στάνταρ. Προηγμένα συστήματα παρακολούθησης [[LFT:0]] αποστασιοποιούν τα συστήματα παρακολούθησης [ που μετρούν την κίνηση του αγωγού, τη μετατόπιση του αποσβεστήρα, ακόμη και την τάση. Τα συστήματα αυτά παρέχουν ειδοποιήσεις σε πραγματικό χρόνο όταν τα επίπεδα κραδασμών υπερβαίνουν τα όρια, επιτρέποντας την προγνωστική συντήρηση και μειώνοντας τον κίνδυνο απροσδόκητων αστοχιών.

Αντικατάσταση και αναβάθμιση

Ως ηλικία γραμμών μετάδοσης, οι αρχικοί αποσβεστήρες μπορεί να υποβαθμίσουν ή να γίνουν λιγότερο αποτελεσματικοί λόγω αλλαγών στην ακαμψία του αγωγού ή των περιβαλλοντικών συνθηκών.

Συμπέρασμα

Ο έλεγχος των κραδασμών στις γραμμές μεταφοράς ισχύος είναι μια πολύπλοκη αλλά ουσιαστική πρακτική για τη διατήρηση της αξιοπιστίας και της ασφάλειας των ηλεκτρικών υποδομών. Οι αερολιακές δονήσεις, καλπάζοντας και ξυπνώντας ταλαντώσεις κάθε στρατηγική μείωσης της ζήτησης, που κυμαίνεται από συντονισμένους αποσβεστήρες και αποσβεστήρες αποστάσεων έως αεροδυναμικές τροποποιήσεις και δομικά υποστηρίγματα. Ένα καλά σχεδιασμένο σχέδιο ελέγχου των κραδασμών, σε συνδυασμό με τακτική επιθεώρηση και σύγχρονα εργαλεία παρακολούθησης, μειώνει σημαντικά τον κίνδυνο κόπωσης του αγωγού, αστοχίες υλικού και δαπανηρές διακοπές. Καθώς η ζήτηση για αξιόπιστη ηλεκτρική ενέργεια αυξάνεται ⁇ και καθώς οι γραμμές μεταφοράς κατασκευάζονται σε πιο δύσκολα περιβάλλοντα ⁇ η επένδυση σε αποδεδειγμένα τεχνικές ελέγχου των κραδασμών θα παραμείνει ακρογωνιαίος λίθος της ανθεκτικότητας του δικτύου.

Για περαιτέρω ανάγνωση, ανατρέξτε σε πρότυπα του κλάδου όπως πρότυπο IEEE 563 για τη μέτρηση αυτοεπικάλυψης του αγωγού [ τεχνικό φυλλάδιο CIGRE 732 για τον έλεγχο των κραδασμών και το βιβλίο αναφοράς γραμμής μετάδοσης EPRI [ για λεπτομερείς κατευθυντήριες γραμμές σχεδιασμού. Κατασκευαστές εξοπλισμού ελέγχου των κραδασμών ⁇ συμπεριλαμβανομένων των προσχηματισμένων προϊόντων γραμμής, PLP, και Dulmison ⁇ προσφορά ειδικών συστάσεων και μηχανική υποστήριξη.