摘要:输电架空线路的舞动问题会给输电部门带来巨大的经济损失,还时刻威胁着电力系统的安全运行,只有采取科学的防治对策才能减少舞动现象,提高输电线路的稳定性,避免舞动事故的发生。
关键词:输电架空线路;舞动原因;防舞技术
在导线舞动出现时,所有的架空线都进行较大幅度的波浪式震动,由于震动的幅度大时间长,容易造成停电、电线断裂等情况,还造成了严重的经济损失。架空线路舞动是世界性的难题,具有一定的复杂性,主要表现在:导线以及气流的作用就会造成一定的耦合、导向摆动幅度较大说形成的几何非线性等。随着相关部门对于架空线路舞动研究,已经取得了良好的效果。
一、输电架空线路舞动原因的研究分析
1.气候条件的影响
一般,在寒冷的覆冰的天气中,大风以及频繁的风向变动是架空线路发生舞动的主要成因。例如:在寒冷的天气中,覆冰能够使线路变得僵硬,容易形成不同的形状,如果风力较大,相关的空气动力也在不断的变化中,就会造成线路上下的力不平衡,从而出现舞动。另外,持续的强风能够对架空输电线路造成严重的破坏,例如:导致相关的线路烧断线、掉落等,会造成大范围的停电状况,同时,也对于线路的安全造成一定的影响。通常来说,在一些开阔的平原地带不容易出现架空线路的舞动,主要是由于平原地区所形成的层流风对架空线路的破坏较小,然而,在一些山区以及居民区发生架空线舞动的几率较高,在这些地区,地面的物体较多,线路一般都架设在较高的地方,风力对于地面的作用力较小,同时还具有很强的稳定性。一般来说,天气较冷就会引起冷暖气流的交替,会形成强风,容易形成架空线的舞动。
2.产生的机理
(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。
(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)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。
(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。
二、输电架空线路防舞技术
(一)避舞方法
输电线路的舞动情况易出现在覆冰区、强风区或地势平缓区,所以在设计架空线路时要将地形环境和气象因素都考虑进去,尽量避开多雨多雪、冬季风强、迎风坡、开阔江河等易舞动环境,并且要控制线路走向与冬季主要风向平行,从根本上防止线路的舞动。
(二)抗舞方法
这种方法是指在保持舞动条件的基础上,利用线路和设备质量的优化来降低舞动的损害,可以选用优质的金具,比如双螺母、防松螺母或者通过合理规划线间距等手段,确保舞动时线路和设备可以正常运行。
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(三)抑舞方法
对于已经舞动严重且前两种方法不奏效的情况可以运用抑舞方法,这种技术是指通过安装防舞设备降低线路的舞动幅度,将舞动危害降到最低,确保线路的正常运行。具体的抑舞方法可以分为以下几种:
1、空气动力特性的改变
利用流体力学改变线路的外表和空气动力的性状,切断形成线路舞动的条件,主要措施有:流线的缠绕、导线分裂数的减少、空气动力阻尼器的使用、以通大功率电流的形式防止覆冰等。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。
2、系统结构的改变
系统结构是以结构力学原理为基础,利用改变系统原有的扭转振动状态、频率、元件连接情况等方面起到抑制舞动的作用。实施措施为扭转阻尼器、抑扭环或失谐摆的使用,这种防治方法是通过扭转舞动机理来控制导线扭转现状,改变其扭转频率避免共振现象。还可以通过压重防舞设备的安装,遵循的是垂直舞动原理,在线路上装配压重设施来降低舞动幅度。此外,采用相间间隔棒,可以有效防止脱冰跳跃引发的异常情况。在垂直排列的线路中相间间隔棒的安装具有良好的应用效果,是当前防舞动方案中的首要选择。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。
3、线路自阻尼
自阻尼方法具体操作方法有使用具有消耗和吸收舞动能量的阻尼设备、采用双摆防舞器和安装防舞鞭等,使强风影响下的线路空气动力性状发生改变,若覆冰少,线路可以很平稳安全的运行,可以有效防止舞动危害线路安全。
(四)设计流程
由于舞动对线路的危害极大,在设计过程中既要考虑线路的质量和成本问题,还要尽量控制好线路的安装走向,减少舞动的危害。
对于安装在雨凇、湿雪、风口、江河之上等地区的线路,舞动问题较为明显,就需要加强线路的质量管控,从输电杆塔、线路、电力设备等各个方面加强舞动的荷载力,金具和线路要选用耐磨材料,还要防止螺栓的松动。与此同时,还要提高电气强度,在舞动时保持线路和地面有一定的距离,避免短路现象的发生。
在舞动强烈地区要选用特殊塔头,防止其轻易受到损害。防舞措施一直以来也是国际中的重点研究对象,垂直防舞措施、失谐防舞措施等都是针对舞动现象探索出来的准则,舞动其实是一种动力不稳定状态,如果能提高线路的动力稳定性,可以有效防止舞动现象的发生。因此,通过对实际情况的综合考虑,具体的抑舞设计流程如下:首先,选用分析软件检测防舞设备的参数,比如摆动角度,幅度和质量等;其次,要确保其质量符合维持线路稳定性的标准,要将运行张力和系数的变化情况都考虑进去;再次,通过档内总质量对以实际振动效果为参照,确定防舞设备的数量;然后以集中分散相结合的原理作为依据,设计相应的布置方案,尽量不要用对称分布;最后,在间隔棒上安装合适的防舞设备。在整个流程中需要注意的是,在考虑防舞效果的同时还要避免防舞器引起线路微风振动超过标准数值。所以要对安装完成后的导线进行振动测试,保证其稳定运行。此外,防舞设备的数量要控制在合理范围内,过多的运用会给线路造成安全隐患。
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]傅观君,王黎明,关志成,张欢。架空输电线路分裂导线扭转刚度及舞动机理分析[J].高电压技术,2013,39(05):1273-1280.
[2]刘华。架空输电线路导线舞动及防治技术分析[J].科技促进发展,2011,(S1):203-204.
论文作者:陆玉玺
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
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