РД 34.20.184-91 Методические указания по районированию территорий энергосистем и трасс ВЛ по частоте повторяемости и интенсивности пляски проводов

2. ПЛЯСКА ПРОВОДОВ ВЛ, ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

2.1. Причины возникновения, характеристики пляски

2.1.1. Пляской проводов с односторонними либо с асимметричными отложениями различной плотности (гололед, мокрый снег, смесь, изморозь) называются вызываемые ветром устойчивые периодические низкочастотные колебания натянутого в пролете ВЛ провода, образующие стоячие волны с числом полуволн от одной до двадцати.

2.1.2. Наиболее опасными и наиболее часто встречающимися являются случаи пляски с 1, 2 и 3 полуволнами колебаний. Размах пляски 2А (удвоенная амплитуда колебаний или перемещение провода от крайней нижней точки движения до крайней верхней, называемое амплитудой "пик-пик") наибольших значений достигает при колебаниях с одной полуволной в пролете. В пролетах небольшой длины (до 150 м) размах однополуволновых колебаний в пучности может превышать по значению стрелу провеса провода и достигать 4-6 м (рис.1, а). В пролетах большой длины размах однополуволновой пляски может достигать стрелы провеса, но обычно не превышает 6-10 м (рис.1, б). Пляска с двумя полуволнами (рис.2, а) чаще всего происходит с амплитудами "пик-пик" 1,5-3 м, однако есть данные о колебаниях с размахом до 4-6 м. Размах пляски с тремя полуволнами (рис.2, б) по имеющимся данным не превосходит 4 м. Реже встречаются случаи менее опасной многополуволновой пляски с четырьмя и более полуволнами в пролетах ВЛ.

Рис.1. Пляска с одной полуволной в пролете:

а - малой длины; б - большой длины

Рис.2. Многополуволновые формы пляски в пролете:

а - две полуволны; б - три полуволны

2.1.3. Характерный диапазон частот колебания проводов при пляске 0,2-1 Гц. Частота колебаний при пляске с определенным числом полуволн зависит от тяжения провода, погонной массы провода с гребешком осадка, длины пролета, конструкции пролета (анкерный, промежуточный и т.д.) и скорости ветра.

2.1.4. Пляска является результатом воздействия на провод периодически изменяющейся подъемной силы, возникающей при его обтекании равномерным и поперечно направленным воздушным потоком скоростью от 6 до 25 м/с. Значения и направления подъемной силы и аэродинамического крутящего момента зависят от угла атаки воздушного потока по отношению к профилю гололеда [1, 2]. Как вертикальные, так и крутильные колебания провода вызывают изменение угла атаки, которые, синхронизируясь с одной из низших собственных частот провода в пролете, является причиной развития пляски (рис.3,  4).

Рис.3. Угол атаки неподвижно закрепленного провода с гололедом, имеющим толщину стенки

Рис.4. Изменение углов атаки провода с гололедом, движущегося со скоростью
в поперечном воздушном потоке

2.1.5. Отложения на проводах в виде мокрого снега появляются при температурах воздуха от +2 до -2 °С. Гололед образуется при выпадении переохлажденного дождя или при переохлажденном тумане при температурах от 0 до -5 °С. Изморозь образуется на проводах при температурах воздуха от -3 до -15 °С. Известны также случаи пляски проводов в северных районах при температурах ниже -30 °С, причиной которых, очевидно, является образование сублимационной изморози.

Пляска может возникать при отложении тонкого слоя гололеда, малозаметного с земли. Наиболее характерными для отечественных энергосистем являются случаи пляски с отложениями гололеда толщиной от 3 до 20 мм.

Как правило, образование отложений на проводах сочетается с действием ветра. Однако в процессе формирования отложений или после его завершения скорость и направление ветра могут меняться, вызывая усиление, ослабление или прекращение пляски.

2.1.6. Благоприятными для развития интенсивной пляски являются ровная открытая местность и вершины холмов. Пляске подвержены также линии, проходящие по гребням невысоких горных хребтов, и участки линий, пересекающие горные долины. Закрытые для действия ветра участки трасс ВЛ (высокая застройка, лес, сильно изрезанный рельеф местности) являются препятствиями для пляски.

2.1.7. Пляске подвержены провода практически любой конструкции и любого диаметра. Исключение составляют лишь провода марки Т-2, выпускаемые фирмой Кайзер Алюминиум (США), представляющие собой два провода одинакового диаметра, скрученные с определенным шагом [3].

Провода расщепленных фаз в большей мере подвержены пляске, чем одиночные, поскольку наличие внутрифазовых дистанционных распорок способствует увеличению эксцентричности гололедного отложения. Кроме того, провода, расщепленные на три составляющие и более, имеют близкие значения частот одинаковых форм вертикальных и крутильных колебаний, что увеличивает вероятность интенсивной пляски.

2.2. Виды повреждений и аварийных отключений ВЛ, вызываемых пляской

2.2.1. Имеющиеся данные [4] показывают, что до 90% случаев пляски приводят к нарушению режима работы ВЛ или к повреждению их элементов, причем только в 30% случаев нарушения ограничиваются кратковременными отключениями ВЛ и не сопровождаются перебоями в работе линий продолжительностью от нескольких часов до нескольких суток. В некоторых случаях ремонтно-восстановительные работы требуют значительных затрат и длительного отключения линии.

2.2.2. Сближение проводов разных фаз на линиях с вертикальным или треугольным расположением проводов является причиной междуфазовых замыканий при пляске. Реже происходят замыкания на землю, причиной которых является нарушение изолирующего воздушного промежутка между проводом и грозозащитным тросом, либо между проводом и заземленными конструкциями опор, перекрытия на близкорастущие деревья. Следствием действия больших токов короткого замыкания являются ожоги на проводах и грозозащитных тросах, повреждения коммутационной аппаратуры, а в отдельных случаях и силового электрооборудования.

2.2.3. В процессе интенсивной пляски провода линейная арматура, изолирующая подвеска и элементы опор испытывают действия значительных циклических нагрузок. Амплитудные значения переменной составляющей тяжения одиночного провода либо каждого из проводов расщепленной фазы достигают 1-4 т [5]. На изолирующую подвеску и траверсы опор ВЛ с расщеплением фаз на составляющих передаются соответственно динамические нагрузки, достигающие (14) тонн. Следствием длительного воздействия таких нагрузок являются обрывы проводов, разрушения вязок проводов распределительных сетей, разрушение подвесной и сцепной арматуры, повреждение дистанционных распорок, повреждение элементов опор, падение опор и т.д.