کاهش دامنه نوسانات گالوپینگ از طریق انتخاب مناسب تجهیزات پراکنده
نوسانات بلند دامنه هادیها یا گالوپینگ هنگامی در خطوط انتقال نیرو رخ میدهد که درجه حرارت هوا برابر نقطه انجماد (صفر درجه سانتیگراد) بوده و یخ برروی سطح هادی تشکیل شود. این یخ بصورت یک جرم هلالی شکل و در سمت وزیدن باد تشکیل میشود.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: یکی از دیدنی‌ترین صحنه‌های حرکت هادیها در خطوط انتقال نیرو، جابجایی شدید هادیها در زمان وقوع پدیده گالوپینگ است. در این حالت، هادیهای یک اسپن، تحت تاثیر باد به حرکت در آمده و در مسیر حرکت خود حداکثر به اندازه شکم سیم، اما در جهت معکوس و به طرف بالا ارتفاع می‌گیرند، در حالیکه اسپن‌های مجاور، شکل سهمی منحنی خود را همچنان حفظ میکنند.
لحظاتی بعد، وضعیت اسپن‌های مجاور با هم عوض میشود و این بار حرکت در جهت معکوس انجام میشود و هادیها به طرف پایین حرکت میکنند.
خط انتقال در این حالت هر لحظه شبیه یک موج سینوسی به نظر می‌رسد، زیرا یک حرکت کامل نوسانی با دو دامنه کامل در آن دیده میشود. این اتفاق سازه‌ها را در معرض نیروهای غیر متعارف و بالقوه خطرناکی قرار میدهد.
مسئله کنترل گالوپینگ، تا مدت‌ها به تلاشهای تحقیقاتی مهندسین پاسخ نمی‌داد. اخیرا یک موسسه مشاوره تحقیقاتی واقع در لکزینگتون، ماساچوست، مجموعه‌ای از تجهیزات را برای جلوگیری از پدیده گالوپینگ ساخته است.
پدیده گالوپینگ
نوسانات بلند دامنه هادیها یا گالوپینگ هنگامی در خطوط انتقال نیرو رخ میدهد که درجه حرارت هوا برابر نقطه انجماد (صفر درجه سانتیگراد) بوده و یخ برروی سطح هادی تشکیل شود. این یخ بصورت یک جرم هلالی شکل و در سمت وزیدن باد تشکیل میشود. پس از تشکیل لایه نازکی از یخ و با افزایش سرعت باد، اثر سرد کنندگی باد باعث میشود که حرارت هادیها باز هم کمتر شود. جمع شدن یخ در یک جهت باعث میشود که شکل دایره‌ای هادی تغییر کند.
بروز این اتفاق و وجود باد، شرایطی را فراهم می‌آورد که منجر به شروع حرکت و جابجایی شدید فاز‌ها و کم شدن فاصله مجاز بین آن‌ها شود. در چنین شرایطی نه تنها سلامت فیزیکی خط به مخاطره می‌افتد، بلکه برخورد فاز‌ها با هم به خروج خط از مدار نیز می‌انجامد.
استفاده از دستگاههای ضد گالوپینگ
شرکت پاسیفیک (در پورتلند، اورگان)، یکی از خطوط خود بنام ورلند به ترموپیس واقع در وایومینگ را از نظر احتمال برخورد هادیها با یکدیگر مورد تحلیل قرار داد. خط متشکل از دو مدار انتقال و توزیع با ولتاژهای 115کیلوولت و 5/34 کیلوولت بر روی پایه‌های چوبی واحد بود بصورتی که مدار انتقال بالاتر از مدار توزیع قرار داشت طول اسپن‌ها بین 88 تا 107متر بود. در حالی که مقره‌های سرامیکی از نوع ستونی، هادیهای خط انتقال را که ازنوع آلومینیم فولاد 795 kcmil 26 / ۷ACSR (Drake) هستند، متصل به پایه نگه میدارند، مقره‌های میخی هادیهای توزیع را ازنوع تمام آلومینیم 19 رشته ( 477kcm) (Cosmos) حمل میکنند.
در مدار توزیع فاصله عمودی بازو‌ها از یکدیگر 5.1 متر و مقره‌های میخی در فاصله 137 سانتی متری نسبت به محور تیر در طرفین بازوی بالائی قرار گرفته بودند و در بازوی پائینی فاصله مقره‌ها از محور تیر 109 سانتیمتر بود.
دو فازبر روی بازوهای بالائی و یک فاز و یک سیم نول بر روی بازوی پائین‌تر قرار گرفته بودند. اتصال هادیها به مقره‌های میخی توسط اتصالات " پیش فرم یافته ” انجام شده بود تا هادی را در محل مقره حفاظت نماید.
شرکت پاسیفیک مسیرهای حرکت هادیهای انتقال نیرو و توزیع (یعنی مسیر حداکثر جابجائی هادیها، وقتی که به نقاط ثابتی مثل مقره‌ها بسته شده اند) را محاسبه کرد. در خط توزیع مسیر‌ها برای دو حالت که شکم سیم 152سانتیمتر و 224 سانتیمتر باشد (یعنی بترتیب برای اسپن‌های 88 و 107متری) تعیین شد. وضعیت حرکت هادیهای توزیع در هنگامیکه شکم سیم 224 سانتیمتر بود، نشان داد که بین فاز‌ها برخورد رخ میدهد.
شرکت پاسیفیک مسیرهای حرکت هادیهای انتقال نیرو و توزیع (یعنی مسیر حداکثر جابجائی هادیها، وقتی که به نقاط ثابتی مثل مقره‌ها بسته شده اند) را محاسبه کرد. در خط توزیع مسیر‌ها برای دو حالت که شکم سیم 152سانتیمتر و 224 سانتیمتر باشد (یعنی بترتیب برای اسپن‌های 88 و 107متری) تعیین شد. وضعیت حرکت هادیهای توزیع در هنگامیکه شکم سیم 224 سانتیمتر بود، نشان داد که بین فاز‌ها برخورد رخ میدهد.
یک دستگاه ضد گالوپینگ با نام تجاری MOD II AR که ضمن حفظ فاصله فاز‌ها با یکدیگر و سیم نول باعث پیچ خوردگی هادیها نیز میشد، در فاصله‌های یک سوم طول اسپن نصب شد.
این فاصله نگهدار (Spacer) و پیچش دهنده (Twister)، شامل مقره‌ای بطول 152 سانتیمتر با اتصال چشمی در دو طرف بود. کلمپ‌های دو طرف مقره ضمن اتصال به آن، با زاویه معینی به هادی متصل میشوند تا در زمان بروز گالوپینگ حالت پیچش را بوجود آورند.
پدیده پیچیدن هادی، اساس کنترل حرکت هادی است، هرگاه این زاویه پیچش حداقل ۹ درجه باشد، مقدار جابجائی کاهش می‌یابد و تحت چنین شرایطی از برخورد هادیها نیز اجتناب میشود.
دمپرهای AR را میتوان با چوب " خط گرم ” بر روی خطوط توزیع نصب کرد و کلمپ‌ها بر روی آرمور رادهایی (Armor rods) که مناسب هادی و کلمپ باشند بسته میشوند.
برای خط انتقال هم یک پیچش دهنده مدل MOD III AR در یک سوم طول اسپن نصب شد. پیچش دهنده از یک وزنه ۹ کیلوگرمی آلومینیومی تشکیل شده که با اتصالات آلومینیومی به یک کلمپ آلومینیومی منتهی میشود. کل واحد بصورت وارونه بر روی آرموررادهای هادیها بسته میشود و آزادانه تحت اثر وزن خود به طرفین هادی آویزان شده و در زاویه‌ای بین ۹۰ تا ۱۴۵ درجه به حالت تعادل می‌ایستد.
برای خط انتقال هم یک پیچش دهنده مدل MOD III AR در یک سوم طول اسپن نصب شد. پیچش دهنده از یک وزنه ۹ کیلوگرمی آلومینیومی تشکیل شده که با اتصالات آلومینیومی به یک کلمپ آلومینیومی منتهی میشود. کل واحد بصورت وارونه بر روی آرموررادهای هادیها بسته میشود و آزادانه تحت اثر وزن خود به طرفین هادی آویزان شده و در زاویه‌ای بین ۹۰ تا ۱۴۵ درجه به حالت تعادل می‌ایستد.
هنگامیه که شرایط گالوپینگ وجود دارد دستگاه به همراه هادی شروع به بالا و پایین رفتن میکند. حرکت دستگاه به سمت بالا و پایین باعث بوجود آمدن پیچش در هادی میشود، که این امر نیز به نوبه خود باعث کمترشدن حالت آیرودینامیکی هادی شده و دامنه نوسانات را کاهش میدهد. اگر دستگاه تماما به یک سمت خم شود حرکت هادی متوقف میشود. برای مدار انتقال، کارگران خط، دستگاه نوسان گیر را در حالتی که خط خاموش است نصب میکنند.
در خطوط تحت بررسی که در آن‌ها گالوپینگ اتفاق می‌افتاد با استفاده از دستگاههای AR تاثیرات تخریب کننده گالوپینگ تخفیف یافته و از برخورد میان هادیها نیز جلوگیری به عمل آمد. در مجموع شرکت پاسیفیک 127 اسپن را با طول کلی 11 کیلومتر به این وسیله مجهز نمود.
پیدایش تکنولوژی پیچش دهنده برای جلوگیری از نوسانات بلند دامنه هادیها در خطوط انتقال نیرو
مطالعه گالوپینگ، در آزمایشگاه تحقیقات سازه‌ای انستیتو تکنولوژی ماساچوست (MIT) به اواخر سالهای ۱۹۵۰ بر میگردد، یعنی زمانی که پروژه تحقیقاتی اصلی برروی حرکت هادیها، با حمایت موسسه برق ادیسون (EEI) انجام شد. آلبرت اس. ریچاردسون که در MIT تحصیل کرده و درجه فوق لیسانس در مهندسی هوانوردی را در سال ۱۹۹۵ بدست آورد، مدیریت پروژه را عهده دار بود ونتایج زیر از آن حاصل شد.
۱. هادیهای یخ گرفته و نیروهای بالا برنده باد باعث بروز گالوپینگ میشوند.
۲. تغییر در کشش، توزیع وزن و سختی سیم هادی در ایجاد گالوپینگ تاثیر مستقیم ندارد.
۳. تغییر در کیفیت آیرودینامیکی هادی یخ گرفته، حرکت هادی را کاهش میدهد.
۴. اصلاح آیرودینامیکی و مکانیکی هادی دو روش بودند که در تغییر وضعیت هادی یخ گرفته تاثیر دارند.
۵. موثرترین راه حل برای مسئله گالوپینگ تغییر زاویه حمله باد می‌باشد.
با پایان گرفتن پروژه، ریچاردسون به تحقیق در زمینه تکنولوژی دو نوع دمپر بنامهای "سن دمپر” و " وین دمپر” با کمکهای "بنیاد ملی علم” و وزارت انرژی آمریکا در MIT ادامه داد.
"سن دمپر” برای کنترل گالوپینگ سیمهای مهار برجهای مرتفع تلویزیون و "وین دمپر” برای کنترل گالوپینگ خطوط هوایی شرکتهای برق بکار می‌رفتند. "سن دمپر” از یک طبلک غلتان بهره می‌برد که ماسه در آن ریخته شده و در طول سیم مهار در حال گالوپینگ، بالا و پائین می‌رود.
" وین دمپر” از یک وزنه آزاد آلومینیمی استفاده میکند که در زیر هادی آویزان میشود تا در زمان گالوپینگ در هادی پیچش ایجاد کند. در اینجا زاویه پیچش هم در زاویه حمله باد تغییر ایجاد میکند و هم گالوپینگ را کنترل میکند.
" وین دمپر” از یک وزنه آزاد آلومینیمی استفاده میکند که در زیر هادی آویزان میشود تا در زمان گالوپینگ در هادی پیچش ایجاد کند. در اینجا زاویه پیچش هم در زاویه حمله باد تغییر ایجاد میکند و هم گالوپینگ را کنترل میکند.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.