بررسی نوسانات هادی ها (آئولین، گالوپینگ، سوئینگ)

بررسی نوسانات هادی ها (آئولین، گالوپینگ، سوئینگ)

چکیده :

یکی از عواملی که موجب کاهش فاصله بین هادی های خط گردیده و می تواند منجر به بروز قوس و قطع خط گردد نوسانات هادی ها می باشد. این نواسانات همچنین بر روی اتصالات و هادی های خط تأثیر نامطلوب داشته و منجر به فرسودگی زودرس، کاهش عمر مفید و نهایتاً پارگی آنها نیز می گردد. به همین علت، محققان و طراحان خطوط انتقال نیرو همواره به دنبال شناخت دقیق تر این پدیده و یافتن راه هایی جهت حذف یا کاهش اثرات سوء آن بوده و هستند. 

یکی از عواملی که موجب کاهش فاصله بین هادی های خط گردیده و می تواند منجر به بروز قوس و قطع خط گردد نوسانات هادی ها می باشد. این نواسانات همچنین بر روی اتصالات و هادی های خط تأثیر نامطلوب داشته و منجر به فرسودگی زودرس، کاهش عمر مفید و نهایتاً پارگی آنها نیز می گردد.

       به همین علت، محققان و طراحان خطوط انتقال نیرو همواره به دنبال شناخت دقیق تر این پدیده و یافتن راه هایی جهت حذف یا کاهش اثرات سوء آن بوده و هستند. در این بخش نوسانات قابل توجه هادی های خط معرفی و مشخصات مربوط به هر یک از آنها به اختصار بیان می گردد.

 انواع نوسانات

       اصلی ترین نوسانات هادی های خطوط انتقال برق عبارتند از:

- نوسانات آئولین    ( Aeolian Oscillations )

-  نوسانات هادیهای فرعی ( Subconductors Oscillations Swing / Subspan /)

-   نوسانات گالوپینگ  ( Galloping Oscillations )

در ادامه به تشریح اجمالی هر یک از نوسانات فوق پرداخته و در هر مورد راه هایی جهت حذف یا کاهش دامنه این نوسانات ارائه می گردد.

1- نوسانات آئولین

       این نوع نوسان دارای دامنه کمی در حدود قطر سیم ( سانتیمتر ) و فرکانس زیاد بین 4 تا 50 هرتز بوده و بر روی هر نوع سیم هادی اتفاق می افتد. سرعت باد برای ایجاد چنین نوساناتی کم است و به ندرت از 15 متر بر ثانیه تجاوز می کند. در این حالت نوسانات یکنواخت و پایدار در تمام طول یک اسپن ایجاد می شود و آثار آن فرسودگی سیم های آلومینیومی در محل نگهدارنده ها (Clamps) و شل شدن پیچ های نگهدارنده بازوهای برج می باشد.

     علت بروز این نوسانات وجود نیروهای ناشی از توده هوای گردابی که در جهات بالا و پائین سیم جریان دارند می باشد که تولید فشار نامتعادل کرده و باعث حرکت سیم در جهت بالا و پائین عمود بر جهت جریان هوا می شود.

2- نوسانات هادی های فرعی

       دلیل ایجاد این نوسانات قرارگرفتن یک هادی در سمت وزش باد و هادی دیگر در طرف محفوظ از باد است که در سرعت معینی از باد ایجاد نوسان می کند.

فرکانس این نوسانات 1 تا 5 هرتز و در باد با سرعت 5 تا 15 متر بر ثانیه اتفاق می افتد، و حرکت سیم در مسیر بیضی شکل صورت می گیرد و دامنه آن در حدود 5/0 متر می باشد. جهت کنترل این نوسانات در خطوط باندل از فاصله نگهدارهای ارتعاش گیر ( Spacer damper ) استفاده می شود.

3- نوسانات حاصل از گالوپینگ

       علیرغم اینکه نوسانات حاصل از پدیده گالوپینگ به ندرت و غالباً در فصل زمستان اتفاق می افتد، لیکن به علت دامنه بزرگ نوسانات و خطراتی که می تواند به دنبال داشته باشد، همواره مورد توجه خاص بوده و در طراحی، پیش بینی های لازم برای کاهش اثرات بد آن اتخاذ می گردد. به همین علت در اینجا مشخصه های پدیده گالوپینگ، اثرات آن بررسی شده و در مقاله بعدی راه های پیشگیری از آن را به طور جامع تری نسبت به نوسانات قبلی مورد بررسی قرار می دهیم.

 گالوپینگ

3-1- گالوپینگ چیست؟

     گالوپینگ در لغت به معناي تاختن و چهار نعل رفتن اسب است. در صنعت برق به نوسانات ناگهانی سیم های خطوط فشار قوی با دامنه زیاد و فرکانس کم را گالوپینگ می گویند. گالوپینگ در اثر وزش باد و یا خالی شدن بار یخ غیر یکنواخت از روی سیم و بعضاً در اثر اتصال کوتاه های قوی حادث می شود. دامنه نوسانات این پدیده همانطور که ذکر شد زیاد بوده و از 1/0 تا یک برابر فلش هادی ها نیز ثبت شده است.

       فرکانس نوسانات این پدیده معمولاً بین ( 1-5/0 ) هرتز با سرعت باد ( 18-7 ) متر بر ثانیه می باشد و این در حالی است که در مواردی با سرعت باد 25 متر بر ثانیه نیز این پدیده بوجود آمده است.

       بطور کلی عوامل ایجاد پدیده گالوپینگ را می توان سرعت و جهت باد، درجه حرارت محیط، رطوبت، نوع یخ روی سیم و ارتفاع برج دانست که قسمت بزرگ حرکت آن در جهت عمودی می باشد.

     وقوع گالوپینگ در هادی های پوشیده از یخ، به علت تغییر مشخصه آیرودینامیک نسبت به حالت اولیه بدون یخ می باشد. مشخصه و خواص آیرودینامیکی هادی ها نیز با یکدیگر تفاوت دارد و هر هادی با توجه به سطح مقطع آن، جریان هوا و محیط اطراف آن دارای مشخصه خاص خود می باشد.

گالوپینگ

       خطوط باندل دوتایی دارای چنان مشخصات آیرودینامیکی هستند که حتی بدون یخ نیز امکان وقوع گالوپینگ وجود دارد. گالوپینگ در سیم های پوشیده از یخ به علت نیروی بالابرنده Lift ایجاد می شود. این نیرو از حرکت متناوب هادی ها نتیجه شده و این در صورتی است که سیم تحمل حرکت های پریودیک را داشته باشد.

      فرکانس ایجاد شده در گالوپینگ معمولاً یک دهم تا یک صدم نوسانات آئولین می باشد، در حالی که سرعت باد در هر دو مورد یکسان است. دامنه نوسانات در گالوپینگ نیز بیشتر از یک متر و در نوسانات آئولین در حدود چند سانتی متر می باشد. این دو پدیده بطور مستقیم با یکدیگر مرتبط نیستند.

  مکانیزم حرکت متناوب سیم ها اولین بار در سال 1932 توسط شخصی به نام Den Hartog بیان گردید.

 Den-Hartog

3-2- عوامل مؤثر در گالوپینگ

وقوع گالوپینگ به عوامل زیر بستگی دارد:

1- باد شدید با زاویه بیش از 45 درجه نسبت به امتداد خط

2-یک لایه یخ یا شبنم یخ زده بر روی سیم که دارای مشخصات آیرودینامیکی مناسب باشد.

3-وضعیت یخی که روی سیم می نشیند با توجه به ناپایداری آیرودینامیکی آن.

الف- یخ نرم

       بیشتر در کوهستان ها اتفاق می افتد و ظاهری پر مانند و ساختمان دانه دانه و دانسیته حدوداً کمتر از ( g/Cm^3 ) 6 دارد. چسبندگی آن به هادی ضعیف و ناچیز است و تأثیر کمی در وقوع گالوپینگ دارد. لیکن اگر یک لایه سیلندری از آن هادی را بپوشاند و باد ملایمی بوزد، احتمال وقوع نوسانات گالوپینگ وجود دارد. نوسانات با دامنه بزرگ و فرکانس کم ارتباط مستقیم با قطر یخ داشته و دمپرهای طراحی شده برای سیم های با قطر کم معمولاً بی اثر هستند.

ب- یخ سفت

      بی رنگ است ولی بر اثر ترکیب با حباب های هوا به رنگ تیره در می آید. دانسیته آن بین g/Cm^3) ) 9-6 دارد و چسبندگی آن به هادی عالی است. یخ سخت و شیشه ای عامل اصلی اکثر گالوپینگ ها می باشد.

 

برای مطالعه ی قسمت دوم این مقاله با عنوان بررسی اثرات مخرب پدیده گالوپینگ و راه های مقابله با آن کلیک کنید.

 

برای دیدن اسلاید های مربوط به پدیده گالوپینگ بروی لینک زیر کلیک کنید

http://www.slideshare.net/ekahroba/ss-56650218 

 

حوادث ناشی از پدیده گالوپینگ در ایران

قطر یخ سیم های برق پیرانشهر به ۷۰ سانتیمتر می رسد.
مدیرعامل شرکت توزیع نیروی برق آذربایجان غربی گفت: با بارش سنگین برف برق شهرستان مرزی پیرانشهر از ظهر روز جمعه قطع شده و قطر یخ روی سیم های برق به ۷۰ سانتیمتر می رسد. 12/10/94

  

تصویر : فروپاشی مکانیکی خط فشار متوسط بر اثر بار یخ در زنجان

گرفته شده از وبلاگ آقای فرهاد نوری

 یخ بر روی خط 20 کیلو ولت

شرکت توزیع برق زنجان – خط ۲۰ کیلوولت قلعه

 

خط انتقال برق 230 كيلوولت چابكسر ـ رشت

بررسي سوابق و مطالعه گزارشات واصله حاكي از آن است كه اين خط انتقال در طول بهره‌برداري بارها دچار حادثه شده است كه اكثر اين حوادث درحد فاصل شهرهاي لاهيجان و آستانه (حوالي برجهاي 100 الي 105) بوده است كه حوادث عمده آن شامل موارد زير مي‌باشد:

1ـ پاره شدن سيم‌ها در حد فاصل دو اسپن در سال 1360

2ـ شكستگي بازوي چند برج در سال 1363

3ـ سقوط برج‌ها همراه با پاره شدن سيم‌ها در سال 1364

كليه حوادث فوق‌الذكر در فصل زمستان حادث گرديد و طبق اظهارات افراد محلي وقوع اين حوادث همراه با برف و يخ فراوان و طوفان بوده است. اما اطلاعات و ارقام دقيقي از سرعت باد و ميزان يخ و برف در دست نيست.

 

 مشکلات خطوط انتقال برق چهارمحالوبختیاری در اثر پدیده گالوپینگ در سال 10/11/93

بر اثر بارش شدید برف، برق نزدیک به 47 روستا در منطقه دوآب صمصامی و بازفت قطع شد که با تلاش اداره برق این مشکل رفع شد. پارگی سیم، شکستگی درختان، شکستگی تیر برق و اتصال شبکه از نقاط مختلف با توجه به وجود پدیده گالوپینگ (ارتعاش شبکه‌های برق و اتصال آنها در هنگام مرتعش شدن) به دنبال کاهش دما و کوهستانی بودن منطقه از دلایل قطعی برق در این منطقه است.

 

 

 برای دیدن فیلم های مربوط به گالوپینگ و جلوگیری از آن بر روی لینک های زیر کلیک کنید.

 

یخ زدایی برای جلوگیری از پدیده گالوپینگ

 

تکنیک های یخ زدایی برای جلوگیری از پدیده گالوپینگ

 

اتصال دمپر اسپیسر به خط ۷۶۵ کیلو ولت با هلی کوپتر

 

استفاده از اسپیسر برای جلوگیری از نوسانات سیم ها

 

آیا پرنده ها باعث ایجاد پدیده ی گالوپینگ و آئولین می شوند؟

 

پدیده گالوپینگ در خطوط برق

 

 

 

منبع:

http://reza-karaji.blogfa.com/

 

  • ۱۳۹۴/۱۰/۱۴
  • 0
این مطلب را به اشتراک بگذارید
avatars
نویسنده : تیم تولید محتوای ایکهربا

نظرات خود را با ما درمیان بگذارید

محصولات مرتبط

مطالب مرتبط