关键词：特高压输电线路；舞动；机理；研究
前言
随着社会经济的不断发展，人们的用电需求也在不断提升，这使得我国的电力系统和配电设施的建设进程得到了飞速发展的新时期。其中利用特高压输电线路进行远程电力输送可以极大地实现电力系统的资源有效配置，减少电量在输电过程中的损失可持续的电能输送对电力系统的提升有较大帮助。然而，由于特高压输电线路在建设上有着架设导线分裂较广、导线直径较大、输电区域跨度广、架设高度较高的设计特点，这使得特高压线路在一些特殊天气情况下会使得输电线路产生大幅度的舞动，这种舞动现象不仅会对线路造成一定的影响，同时大幅舞动导致的线路断裂还会对周边环境造成危害。特高压输电线路的舞动问题是现阶段电力研究者亟需进行深入研究的课堂。
一、特高压输电线路舞动成因分析
1.1导线覆冰形成舞动
由于特高压输电线路具有高空架设的建设特点，处于高空状态下的线路在受到冷空气与空气中悬浮的小液滴的相互作用下会在线路表面形成冰面覆盖，在覆冰状态下线路导线的空气动力阻尼值为负数，这意味着线路导线的垂直运动处于变动的状态并由此产生舞动行为，受冷空气影响下输电导线覆冰状态产生的舞动并不会造成线路的扭转，这种舞动所造成的危害较小可以通过防舞动装置的配置进行有效缓解。
1.2风激励形成舞动
高空架设下的特高压输电线路除了面对冷空气与液滴相互作用形成的冰面结晶，同时在高空状态下，风力和风速都远高于地面，尤其是在开阔的平原或山谷的风口区域，风力对导线带来的横向震动激励会激发导线发生扭转舞动，这种舞动行为下导线晃动与负阻尼的协调效应下导线舞动最为激烈对输电设施造成的危害最大。
1.3输电线路自身结构引发舞动
特高压输电线路舞动行为除了来自于自然环境中的影响因素外，线路自身的结构设计不合理同样也是造成线路舞动的重要因素。特高压输电线路采用高空分裂导线的架设形式进行建设，相较于单导线的架设而言分裂导线更容易引起导线舞动，同时特高压输电线路导线的横截面积较大受到风力影响产生的扭转力作用影响较大，发生舞动后由于惯性作用还会产生周期性的频率震动。输电线路自身结构引发的舞动行为，可以通过对自身结构进行优化设计，在后续的特高压输电线路建设中应避免此类问题的出现。
二、防舞动机理探究
2.1失谐防舞动
造成特高压输电线路舞动的直接原因在于导线高空分裂架设导致导线横向运动，这种由导线横向运动产生的振动能量在进行多个叠加后会转化为大幅度扭转振动，因此通过对分裂导线相互之间的横向距离加大，防止多根导线横向运动合成就依赖于失谐防舞动器具，例如，利用失谐摆通过调整导线扭振固有频率分离多根导线的振动耦合来防止输电线路舞动。通过限制输电线路运动的耦合就能实现对导线舞动，这种方法就是失谐防舞动机理。
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2.2稳定性防舞动
有时为了较大程度提升特高压输电线路的防舞动能力，需要通过在特高压输电设施结构中多处安装防舞动装置，但由于特高压输电线路结构庞大，线路复杂，如果追求面面俱到地对每一处存在线路舞动隐患的地方都安放防舞动装置，一方面会导致建设成本的加大，另一方面则会对输电线路设计带来更多的挑战。因此，采用稳定性防舞动机理来规避输电线路防舞动时可以不必追究舞动发生的具体成因，只需要对导线稳定性进行思考设计即可。
2.3减少覆冰防舞动
高空架设的特高压输电导线出现覆冰是极为常见不可避免的，而通过采取一定的装置措施使导线覆冰均匀分布使得导线的空气阻尼值为正将有效避免导线覆冰状态而导致的输电线路垂直运动。改变覆冰冰型抑制舞动的方法能够较好的改善特高压输电线路在风口或冷空气集中区域上出现的覆冰舞动行为。
三、特高压输电线路防舞动措施
由于特高压输电线路杆塔架设高度较高，进行连接的结构零件较多，线路的跨距较广等特点导致发生输电线路舞动时极易造成电路系统停运和电路故障危害，因此，特高压输电线路舞动现象的处理和完善是现阶段电力建设研究者应共同研究的课题。特高压输电线路的防舞动措施主要体现在避舞、抗舞及抑舞三种措施上，通过三种防舞措施的实施开展将有效避免输电线路出现大的幅度运动，同时随着科学技术的不断发展成熟，先进技术的引入应用和更高建设成本的投入也将促进对特高压输电线路舞动问题进行处理完善。
3.1避舞措施
特高压输电线路的避舞措施主要是针对于输电线路建设在特殊地形或面对一些极端气候在线路建设初期通过合理的规划路径及相关防范设施的配套建设来使输电线路对舞动现象进行避让。一方面可以根据特高压输电导线自身特点，找到极易产生覆冰状态的临界值进而对大风区域或易产生舞动的区域从输电线路建设线路规划中剔除。另一方面应根据大风季节的主风风力走向来进行输电线路规划设计，使输电方向与风力方向平行，避免导线受到风力的横向作用力。避舞措施的实施开展是特高压输电线路建设初期进行的规划设计，需要从大量的建设实践中进行总结，并且避舞措施只能起到防舞动预防，对于已经建设完成后的特高压输电线路中的舞动现象则无法得到有效改善。
3.2抗舞措施
抗舞措施是针对已经建设完成后的特高压输电线路在不对设施主体结构进行破坏为前提，通过增加装置或建设线路配置的方法来减小输电线路在舞动行为下受到的损害。一方面是通过增添失谐摆、复合相间间隔棒、双摆防舞器等装置随着导线间隔的增大、横向运动合成的调整、不规则运动的失谐等方式来有效减小或避免导线产生舞动现象，另一方面是通过提高杆塔自身机械强度，例如螺栓防松、结构件连接处加强等使得输电线路在发生舞动行为时能够减小对杆塔及其自身结构造成的损坏。抗舞措施的实施开展将有效抵抗输电线路舞动现象，为线路电力传输提供更高的稳定性。
3.3抑舞措施
抑舞措施是针对特高压输电线路导线频繁的舞动现象进行有效抑制而采取的防舞动装置安装，不同于抗舞措施，抑舞措施是基于输电线路导线和杆塔建设特性开展有效的防舞动措施能够从根本上解决导线舞动问题，然而这极易对线路稳定性产生影响，因而在实施过程中需结合实际情况进行考量。抑舞措施主要是根据地区环境中空气流动性运用流体动力学的相关理论知识改变特高压输电线路外形使其能够在强气流作用下不会产生舞动，根据力学相关理论知识对导线及杆塔结构系统进行设计，通过增强导线的扭转频率和结构件的质量密度分布来抑制导线舞动及发生舞动时受到的影响。抑舞措施从杆塔结构设计出发对舞动现象进行了有效抑制。
总结：
综上所述，特高压输电线路舞动现象严重的危害了输电线路的稳定性和安全性，特高压输电线路防舞动研究需要通过对导线舞动成因进行分析，探究具体的防舞动机理才能进一步提出输电线路防舞动措施。
参考文献：
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[3] 林师. 特高压输电线路舞动浅析及防舞装置对导线弧垂特性影响研究[J]. 科学技术创新, 2017(3).
论文作者:刘汉章
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 17期
论文发表时间:2020/1/9
标签：线路论文; 导线论文; 特高压论文; 措施论文; 现象论文; 杆塔论文; 高空论文; 《当代电力文化》2019年 17期论文;