架空输电线路导线舞动原因及防范对策 于晓川

发表时间:2020/8/12   来源:《电力设备》2020年第10期   作者:于晓川
[导读] 摘要:在我国电力系统发展过程中,输电架空线路的舞动严重影响了我国电力系统的安全运行。
        (国网山东省电力公司检修公司  山东省济南市  250118)
        摘要:在我国电力系统发展过程中,输电架空线路的舞动严重影响了我国电力系统的安全运行。架空电线的舞动具有一定的区域性,通过相关的观察发展,近年来,我国输电架空线路舞动越来越频繁,造成了严重的影响。本文主要通过对输电架空线路舞动的原因进行分析,主要气候条件等方面进行分析,并其提出了有效的防治措施,希望能够促进我国电力行业的发展。保证电力供应的不间断。
        关键词:架空输电线路;导线舞动;原因分析;防治措施
        1输电线路舞动的原因
        1.1地理因素
        地理因素是导致输电线路舞动的常见因素,一般来说,在地形变化复杂的山区地带很少发生输电线路舞动,在较开阔的平原地带、风口地区则很容易产生输电线路舞动。究其原因,在较开阔的平原地带、风口地区很容易形成持续且稳定的气象条件,形成稳定的侧向风,这是导致线路舞动的主要动力。风速、流态以及风向均能影响舞动能量来源,一般来说,每秒4~20m风速、风向与线路呈45°角的情况下,较容易产生线路舞动。
        1.2气象因素
        气象因素是导致线路舞动的关键,其中,风与冰是导致输电线路舞动的必要因素。通常情况下,在-5℃~-1℃之间,湿度在95%左右,风速在4~6级,导线覆冰在3~20mm之间,发生输电线路舞动的几率较大。在雨夹雪或冻雨天气中,导线覆冰情况会进一步恶化,在偏心覆冰的影响下导线截面被改变,空气动力状态发生变化,负阻尼效应加强,更容易激发舞动。
        1.3线路因素
        导线类型、结构参数、弧垂等均是导致线路舞动的客观因素。通常来说,在一定的地理及气象环境中,与单导线及常规截面的导线相比,分裂导线及大截面导线更容易产生线路舞动。究其原因,大截面以及分裂类型的导线自身扭转刚度比较大,很容易导致不均匀覆冰问题。再者,导线舞动属于自激震动,故而,舞动产生几率与导线固有频率有直接关系。而目前,在我国电力事业发展过程中,大截面、多分裂型的导线应用日益普遍,防舞动问题迫在眉睫。
        2舞动危害分析
        导线舞动造成最严重的危害是导线与导线、导线与地线碰线而引起的闪络,造成跳闸甚至烧坏电线。水平排列的导线一般互相碰线的可能性较少,但若线间距离偏小,导线舞动的同时又出现不同步摆动则有可能引起相间短路闪络。前苏联对运行线路的观察,证实了线路在电线舞动时发生多次跳闸,并在舞动结束前不可能合闸,也查到因舞动闪络被烧坏的电线。
        另外,发生损坏较多的是线路金具,特别是相分裂线路因导线与导线、导线与连接件碰撞而引起金具损伤、夹具松驰,导致导线磨损。在导线悬挂点处会因舞动承受扭转、弯曲及挤压等过应力而发生电线鼓灯笼、电线伸长使弧垂增大。过大的弯曲应力与强烈舞动的扭矩联合作用会使护线条、导线线股疲劳断裂。
        3输电线路舞动产生的机理
        3.1扭转舞动机理
        所谓的扭转舞动机理是架空线路在运动中,除了上下舞动之外,还会进行扭动,如果,横向垂直的震动所形成的频率架空线路本身的扭转频率相同时,就会形成舞动。
        3.2垂直舞动机理
        架空线路容易产生偏心,在线路上的垂直作用力大于架空线的气动阻力时,也容易形成舞动现象。
        3.3动力稳定性机理
        在输电架空线路发生舞动的时候,它本身具有一定的不稳定性,一些较小幅度的震动或者一些不稳定的震动都可能引发大幅度的线路舞动现象。
        3.4低阻尼系统共振机理
        在电力系统供电中,相关的输电线路在架空线低阻力条件下,会产生由于风力说应答的共振,这就是说的舞动。这种理论主要是架空线路两边的悬点,都看作是静止的;在风力作用下,输电线路的各个单元都会产生不同程度的振幅,如果此时多股绞线的结构阻尼降低,就会引发系统的供着的共振,所以,风是架空线路产生舞动的根本原因。


        4架空输电线路舞动的防治措施
        4.1积极的进行架空线路的自身的安全检查
        一般来说,在架空线路的制作时,应该积极采用新型的材料才能不断提高线路的电气以及机械强度来减少线路的舞动,这样才能保证线路舞动的所造成的影响。另外,相关的工作人员架空线路的制定时,应该保证其合理性,应该尽量选择一些地势平坦的地形,尽可能的避免覆冰多发地区;同时,还应该积极的加强地线和导线之间具有足够的电气间隔,保证线路在发生舞动的时候不会出现短路现象。
        4.2加强融冰措施的应用
        在架空线路运行过程中,应该积极的对覆冰地区进行除冰,保证
        线路的原状,例如:相关人员可以利用焦耳效应以及高频高压等方式,促使相关的介质发热,能够达到融冰的作用。另外,相关工作人员还可以采用引流的方式,减少由于舞动所造成的串线;同时,相关工作人员也可以在输电线路设计硬引流线,这样减少流线舞动的发生。
        4.3积极加强相关的线路抗舞措施
        所谓的抗舞措施只是的是不改变舞动发生的外部因素,通过改变线路的电气以及机械强度来抵抗线路的舞动,保证输电线路的安全运行。通常来说,都是通过提高线路的机械强度来提高线路的抗舞动性,例如:可以通过提高杆塔自身以及横担的强度来增强舞动的荷载,从而能够有效的防止舞动的产生。
        4.4抑舞措施
        所谓的抑舞措施指的是在舞动较为严重的线路安装防舞装置,已到达破坏舞动形成的条件,能够有效的抑制舞动的幅度,从而有效的减少舞动所带来的危害,保证相关的线路的安全运行。通常来说,抑舞措施能够分为以下几种:
        4.4.1积极改变空气动力的特征
        这种抑舞措施主要是通过改变空气动力的特性,破坏舞动形成的条件。这种抑舞措施能够分为两种,第一种:缠绕相关的绕流线,这种方式主要通过利用某种特殊材料所制成绕流线对线路进行缠绕,能够有效的打乱沿线路的气流,从而能够有效的减少空气升力系数,达到破坏舞动的条件。第二种:安装空气动力阻尼器。在架空线路不同的位置安装空气动力阻尼器,使得线路受到风力作用时的阻力垂直重量大于上升的重量,能够有效的抑制舞动的发生。
        4.4.2积极改变相关的系统结构
        这种抑舞措施主要利用结构力学的原理,通过对舞动的系统本身所具有的扭转或者横向震动的频率,从而达到有效抑舞动的效果。就目前来看,国外常采用的抑舞动的主要方式有:
        第一种:安装相关的扭转阻尼器、失谐摆、抑扭环等。它主要是通过对向相关线路的扭震本身具有的频率进行改变,使其出现不协和现象。从而达到抑横向舞的目的。第二种:安装压重防舞装置。这种防舞装装置主要是通过对垂直舞动原理进行改变,在相关的线路上增加一定的重量。保证线路局部地方具有一定的稳定性,能力有效的为降低舞动的幅度。第三种,安装相间间隔棒。相间间隔棒主要是通过改变系统的结构方式来达到抑舞动的效果,还能有效的防止分跳串线的发生。
        4.4.3其他的抑舞措施
        第一种:在架空线路的杆塔两端安装能够吸收和消耗舞动所产生的能量的阻尼器,能够有效的抑制舞动的产生。
        第二种:安装双摆防舞器。这种方式的工作原理是通过增强线路的稳定性来实现舞动防止。它和相关的防舞机理没有本质上的区别。
        5总结
        综上所述,输电架空线舞动对于我国电力企业的发展具有重要影响,积极采取有效措施不仅能够促进电力企业的发展还能保证电力的正常供应。在我国架空线路舞动研究过程中,虽然取得良好的成果,但是由于舞动具有很强的非线性问题,并且影响因素很多,因此,还应该不断的加强防舞技术的研究,促进我国电力企业的发展。
        参考文献:
        [1]王宁.输电线路导线舞动及其防范措施分析[J].山东工业技术,2019(14):162.
        [2]李献忠,雷莱.架空输电线路的舞动原因及防治措施[J].仪表技术,2019(4).
        [3]贺远.输电线路覆冰舞动原因及治理对策探讨[J].大科技,2019(04):60-61.
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