架空输电线路导线限位式防舞技术研究
来源:用户上传
作者:
摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，随着我国经济的快速发展，社会对电能的需求和质量的要求不断提高。但输电线路暴露在大自然中，受到风、冰、雷等环境因素的影响，我国部分地区电网事故依然存在，这会造成重大的经济损失与社会影响。架空输电线路导线舞动是长期以来影响电网架空线路度冬安全的重要因素。冬季，水平方向的风吹到因偏心覆冰而变为非圆断面的导线时，将产生一定的空气动力，在一定的条件下，会诱发导线产生一种低频（0.1～3Hz）、大振幅（约为导线直径的5～300倍）的自激振动。这种振动属于驰振（Galloping），形态上下翻飞、形如龙舞，称为舞动。
关键词：架空输电线路;导线舞动;防舞动设计
引言
架空输电线路导线灾害中，舞动是较为严重的一种灾害形式。统计资料表明，我国属于舞动灾害最严重的国家之一，截止目前，我国共发生有文字记录的舞动事故约290起（同一时间、同一地区发生的记为1起）。随着我国电网规模的快速发展和恶劣气象的频繁出现，电网发生舞动事故的频率明显增加，危害程度增大，几乎每年都会发生较严重的舞动故障，造成了严重的经济损失和社会影响。目前常用的防舞装置主要包括相间间隔棒、双摆防舞器及回转型间隔棒等，但对于一些气象环境复杂地区仍不能完全解决舞动问题。研究新型架空输电线路导线大幅振荡防治技术，研制适用于复杂环境下新型导线大幅振荡防治装置，针对不同环境等条件下导线舞动现象提出有效的防治方案，提升架空输电线路防灾设计水平，对保障超特高压线路的安全运行具有非常重要的意义。
1输电线路导线舞动的概述
输电线路导线舞动不同于一般的导线振动，它是指导线在一定风速条件下发生的一种运动轨迹近似椭圆形的低频率（0.1～3Hz）、大振幅（约为导线直径20～300倍）的自激振动现象。国内外有关导线舞动的研究有以下几个里程碑：1930年Davison有关导线舞动研究的论文以及1932年DenHartong发表的《Theicinggallopingoftransmissionlines》被视为研究导线舞动的开端;20世纪八九十年代的“500kV葛洲坝-常德-株洲”湘江大跨越以及沅水大跨越的舞动事故的调查研究标志着国内大规模有关研究的开始。2003年500kV龙斗线、斗双线（位于湖北省境内的输电线路）舞动事故，2007年500kV海万线I、II回（位于河北省境内的紧凑型输电线路）舞动故障，以及2008年我国贵州和湖南地区史无前例的冰灾中出现的舞动故障，造成线路跳闸、停运，变电站失压，电厂发电机组停运，给整个电力系统的安全稳定运行造成了极大的威胁。随着经济社会的发展，用电负荷日益增大，电网迎峰越冬形势日益严峻，因此，着手高压输电线路导线防舞动技术研究也成为目前输电线路急需解决的关键性问题之一。
2舞动的成因
形成舞动的因素非常复杂，而各种因素又相互影响，构成了舞动激发与扩展的复杂情况。归纳起来，对导线舞动的激发与扩展起主要作用的因素大致有覆冰影响、风的激励和线路系统的结构与参数。（1）覆冰影响：对导线舞动来说，冰风因素是主要的激励源，起关键作用。气温低于0℃或在0℃左右，空气湿度达到约90%，遇有冻雨或雨夹雪天气，在风的作用下，导线覆冰逐渐累积，形成偏心覆冰，改变导线截面，改变空气动力状态，产生负阻尼效应，积累能量，激发舞动。（2）风的激励：风是舞动的能量来源，包含风速、风向及流态（平稳风）。产生舞动的风速在4～20m/s，风速大小影响成冰形状，且风向与线路走向的夹角≥45°时，不均匀覆冰的导线易发生舞动。在四周无屏蔽物的开阔地带（如江河湖泊、平原等）及垭口、迎风山坡、山脊等微地，风会持续吹向导线，容易发生舞动。（3）线路结构与参数：导线类型、张力、弧垂、档距及导线结构参数是引起舞动的内因。相同条件下，分裂导线比单导线更易发生舞动，大截面的导线比小截面的导线易于产生舞动。这与它们自身的扭转刚度有很大关系。
3防舞动设计
3.1限位式防治装置应用
通过对某公司架空输电线路舞动区域分布及特点和冰区灾害分布及特点进行分析，并与相关线路运行部门讨论，最终确定限位式防治装置试点应用线路，并根据限位式防舞方案开展试点应用工作。2018年1月，限位式防治装置某试点应用线路发生大范围舞动现象，与安装限位式防治装置线路相关参数相似的耐张段发生多级铁塔损坏、掉串等事故。试点应用线路舞动后，对安装限位式防治装置区域进行现场巡查，发现无铁塔损坏、掉串等现象，限位式防治装置无损坏且可正常工作。通过试点应用表明，安装限位式防治装置能够有效提升架空输电线路的防舞能力，可以有效地保证线路舞动时的正常运行。
3.2抗舞设计
从机械与电气的角度，抗舞设计是在不破坏舞动条件的前提下，通过提高线路本身的电气和机械强度来抵抗舞动，达到减轻或消除舞动危害的目的。机械方面包含采用高强钢提高铁塔强度、采用双帽防松式的铁塔螺栓;合理选择导线和金具强度，通常在线夹握持的电线外面加上一层护线条或预绞丝，防止线夹和电线损坏。电气方面包含加大导线与导线、导线与地线间的距离，防止碰线闪络。
3.3抑舞设计
从改变与调整导线系统参数出发，导线舞动严重的地区或某些部位可采用抑舞措施来达到抑制舞动的目的。抑舞设计是一种采用防舞设备抑制舞动发生，控制舞动规模、削弱舞动强度一种方法，主要是通过在线路上安装防舞设备来抑制舞动幅度、消除舞动危害。典型线路的导线防舞设计方法主要有：（1）单导线线路防舞设计：对于电压等级较低线路，相导线多为单导线，可采用相间间隔棒、失谐摆、防振鞭等。但防振鞭为实现国产化，造价较高。（2）分裂导线线路防舞设计：适用于分裂导线的防舞动设备较多，根据我国防舞经验，可采用线夹回转式间隔棒、双摆放武器、相间间隔棒、偏心重锤、集中防震锤等。（3）紧凑线路防舞动设计：对于500kV及以上的紧凑型线路，考虑其线路特点，防舞设计优先采用回转式间隔棒，其次是相间间隔棒，也可将二者组合应用，防舞效果更好。（4）特高压线路防舞动设计：特高压线路由于电压等级高、导线对地位置高、档距大、分裂数多、导线截面大，特高压线路的防舞设计优先采用线夹回转式间隔棒或线夹回转式双摆防舞器，其次是失谐间隔棒等。
结语
1）基于节点分割原理，提出了限位式防舞机理，通过数值仿真计算，验证了其有效性，为架空输电线路防舞治理提供了理论依据。2）结合架空输电线路的导线、分裂数及排列类型等方面的技术参数，提出了限位式防舞方案，并通過数值仿真计算及防治效果评估试验，验证了其有效性，为试点应用工作奠定了基础。3）依据试点应用线路的相关参数，结合安装限位式防治装置后线路的舞动幅值、弧垂最低点最大张力等特性，开展了限位式防治装置试点应用工作，验证了限位式防治方法的有效性，为限位式防治装置的应用提供了相关依据。
参考文献
[1]曹长胜.重覆冰区域高压输电线路抗冰加固技术探讨[J].贵州电力技术，2015，18（11）：17-19.
[2]何峰，胡俊峰，罗明.输电线路防舞动治理技术分析[J].电力与能源.2011（5）：361.
[3]朱宽军，刘超群，任西春，等.特高压输电线路防舞动研究[J].高电压技术.2007，33（11）：12-20.
[4]朱宽军，付东杰，王景朝，等.架空输电线路的舞动及其防治[J].电力设备.2008，9（6）：8-12.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14974983.htm
