Čím je způsobeno kmitání vodičů venkovního vedení?

[Peter Krakl]

Přes konzoli na mém domě přechází venkovní holé distribuční vedení. V zimě, když na vodiče napadne sníh, se jeden nebo všechny vodiče rozkmitají. Nezáleží na tom, jestli fouká vítr nebo jaká je denní doba. Vždy kmitají vodiče jednoho pole, sousední pole nekmitá. Vedení je koncové. Kmitá vždy jen jedno pole, a to některé v trase anebo poslední. Sníh se na vodičích drží a nepadá. Čím by toto kmitání mohlo být způsobeno?

[Václav 3]

Rozhoupávání vodičů vrchního vedení obvykle způsobuje zkrat nebo extrémní odběr. Vodiče se houpou od místa zkratu nebo přetížení směrem ke zdroji (DT), nikoliv však pouze jedno pole.  Ve Vašem případě to ale bude nejspíš něco jiného, protože vodiče by se zahřály, sníh by odtál a zřejmě by došlo k iniciaci pojistek nebo jističů na trase nebo v DT.

[Jiří Buben]

Domnívám se, že se jedná o mechanickou příčinu. Často tento jev pozoruji za velkých mrazů, kdy je na vodičích velké množství námrazy a vodiče se překrucují a vlivem teplotní roztažnosti se také zkrátí jejich délka. Jednou jsem stejný jev pozoroval i na kabelovém vrchním vedení k přípojkové skříni. Po popraskání námrazy a jením odpadnutí, mimochodem to byly pořádné škvarky ledu, kmitání ustalo.

[Jiří Schwarz]

Vodič, kterým prochází proud, vytváří kolem sebe magnetické pole.
Vodič, který je napnut, je schopen mechanicky kmitat a frekvence kmitů je závislá na rychlosti šíření (ne elektrického proudu, ale mechanického kmitu) a rozměru.
Je otázkou jak moc je pravděpodobné, že by se nějaká X-tá harmonická mechanického kmitání trefila do frekvence sítě. I když se to nedá vyloučit, asi bych to moc nepředpokládal.
Není možné, že by se na vedení přenášely mechanické kmity z nějakého zařízení a při "správném zatížení sněhem a správném našponování v mrazu" to celé dostalo do nějaké rezonance?

[Jiří_Hrubý]

Kmitání vodičů způsobuje vítr... I relativně slabý vítr, působí-li "správně" na vodič, způsobí jeho rozkmitání. Má na to vliv i délka pole a tah vodičů a tak v zimě, kdy dojde k jejich "došponování", se tento jev může objevit i tam, kde je jindy nepozorovaný. S tímhle jevem se počítá i v mechanice vedení, proto se používají tlumiče kyvů a pod (na vn)...

[Radim Strycharski]

Podle mě to způsobuje třeba i slabý tlak větru. Mechanická vlna se šíří po vedení, na konci se odráží a vrací se zpět, přičemž po trase superponuje. Takže v některých polích dojde k utlumení a v některých k zesílení. To, že se to vyskytuje jen v zimě, může souviset s tím, že se zkrátí délka vedení, změní se tím vlastní frekvence vedení, která se tak může přiblížit frekvenci nucených kmitů.

[Radim Strycharski]

To, že se to vyskytuje jen v zimě, může souviset s tím, že se zkrátí délka vedení, změní se tím vlastní frekvence vedení, která se tak může přiblížit frekvenci nucených kmitů.

Ještě mě napadá, že může mít vliv i napadaný sníh, který se svým příspěvkem hmotnosti zrovna "trefí" do rezonanční frekvence. Kdyby sníh nebyl, byla by vlastní frekvence vedení nad frekvencí nucených kmitů, kdyby byla naopak námraza, byla by vlastní frekvence pod frekvencí nucených kmitů.

[Fuk Tomáš]

Na videu je hezky vidět, jak jednotlivé vodiče kmitají různě ochotně, jak každý má trochu jinou rezonanční frekvenci a také to, že nekmitají na základní rezonanční frekvenci, ale jsou tam stojaté vlny na cca 3. harmonické.
Jako budicí síla zřejmě působí turbulentní vítr. U každého pole vedení jsou podmínky trochu jiné (jak rezonanční frekvence, tak i působení větru) a proto se rozkmitá jen některé.

Zkrácení zimou (a tedy větší tah) způsobí nějaké zvýšení rezonanční frekvence, hmotnost námrazy zase naopak její snížení. Rozhodující by ale mohlo být to, že vedení s námrazou má větší aerodynamický odpor, a budicí síla způsobená větrem je tudíž větší - má tedy větší sklony ke kmitání než v létě.