摘要:本文详细论述了对电力系统中输电线路发生风偏舞动的原因,提出了防舞动的主要措施并介绍了两种有效的防舞动装置。
关键词:线路舞动；原因；防舞措施
0前言
在冬季,当水平方向的风吹到因覆冰而变为非圆截面的导线上时,将产生一定的空气动力,由此会诱发导线产生一种低频频率(约0.1～3Hz)、大振幅(可达10m以上)的自激振动,是较高风速引起的覆冰导线的驰振。由于其形态上下翻飞,形如龙舞,亦称舞动。我国是个舞动多发国家。舞动产生的危害是多方面的,轻者发生闪烙、跳闸,重者发生金具及绝缘子损坏、导线断股、断线、杆塔螺栓松动,甚至倒塔,导致重大电网事故。
1舞动产生的原因
舞动的形成主要取决于3个因素,即覆冰、风的激励和线路结构及参数。
1.1覆冰
线路覆冰是舞动的必要条件之一。覆冰多发生在风力作用下的雨淞及湿雪堆积于导线的气候条件下。导线覆冰与降水形式及降水量有直接关系,伴随温度的变化,经常出现在先雨后雪情况下,此过程中气温骤降(一般气温在-8℃～0℃,空气相对湿度在90%以上),导线极易覆冰。通常情况下,导线覆冰不均匀,形成新月形、扇形、D形等不规则形状,覆冰厚度从几毫米到几十毫米,导线便有了较好的空气动力性能,在风力的激励下会诱发舞动。
1.2风的激励
舞动离不开风的激励。冬季及初春季节里,冷暖气流交汇引起的风力较强,地势平坦、开阔及风口地区的输电线路,在导线(不均匀)覆冰的情况下,当风速为4～20m/s,且风向与线路走向的夹角≥45°时,导线易产生舞动。
1.3线路结构及参数
线路的结构和参数也是形成舞动的重要因素之一。从国内外的统计资料来看,在相同的环境、气象条件下,分裂导线要比单导线容易产生舞动,并且大截面的导线要比常规截面的导线容易产生舞动。这主要是因为多分裂、大截面的导线扭转刚度大,易形成不均匀覆冰。随着用电需求的增长、电网建设力度的增强,我国电网建设已明显呈现多分裂、大截面的发展趋势,从而增大了舞动的可能性。
2舞动研究、治理的成果
我国防舞技术方面的重要成果是依据动力稳定性机理研制开发了双摆防舞器及偏心重锤,该防舞器在湖北汉江500kV中山口大跨越输电线路上安装使用,起到了良好的防止导线舞动的效果,后又在湖南省湘江大跨越、云南省漫昆线、河北省房津线、湖北省双玉线、葛南线,以及近年来发生舞动的绝大部分线路上得到了较普遍的应用,取得了良好的防止导线舞动的效果。稳定性防舞机理及双摆防舞器在我国防舞研究和实践中发挥了重要的作用,该技术仍有待进一步完善和发展。除此以外,国内舞动多发地区的电网运行部门还结合本地区实际对舞动治理进行了研究和探索,取得了一些舞动防治的成功经验,如基于压重防舞机理的集中防振锤压重防舞方法及舞动线路加装防舞鞭的防舞方法。
3主要防舞措施
3.1新建线路的防舞
对于经过舞动多发、强舞动地区的新建线路合理选择线路走向,尽可能避开或少穿雨淞或冻雨地带；尽可能避免横穿风口、江河湖面；对于必然经过上述地区的线路应采取必要的措施,从机械与电气的角度,提高线路系统抵抗舞动的能力,如对杆塔、绝缘子、金具、档距、局部地区线路走向、运行张力等进行防舞设计,减少舞动诱因,提高线路抗舞能力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外,对处于微气象微地形地区的新建线路,可适当对部分敏感档距设计防舞方案,加装防舞装置。
3.2运行线路的防舞
对于已建成的位于舞动多发地区的运行线路,由于这些线路在早年设计时未考虑防舞设计,因此在条件成熟的时候极易发生舞动。对于此类线路应十分重视舞动季节对线路的观测,制定应急预案,一旦发生舞动,立即采取应对措施。必要时,应在可能发生舞动前设计防舞方案,加装防舞器；或对线路进行适当改造。
3.3常用防舞装置及其主要特点
舞动治理的关键是对发生舞动的线路加装防舞装置,改变导线系统的参数,以达到防治舞动的目的。目前主要有两种防舞方案:防舞鞭防舞和集中压重防舞。
(1)防舞鞭方案。防舞动鞭长4～5m,由特殊PVC材料制造。每一个档距需安装一定数量的防舞动鞭。每条防舞鞭由握紧段、支撑段、防舞段3部分组成。分裂相线的每根导线上都需要安装防舞动鞭,防舞动鞭如图所示：
防舞鞭的防舞机理是通过缠绕在导线上的防舞鞭破坏缆线的空气运动。其中防舞段环绕在缆线上,能连续不断地改变缆线在风吹动下的动力学外形,从而预防缆线舞动。
线路每档内防舞鞭数量需满足覆盖该档导线长度的20%～25%,每两根防舞鞭间隔415m,独立安装,安装时,将防舞动鞭牢固地缠绕在缆线上,从档距的中点安装第一根,其余防舞鞭分别安装在档距两端,直至全部防舞鞭安装完毕。防舞鞭的主要特点是:安装简易,采用非金属材料缠绕在缆线上,对导线无损伤,重量轻,不影响缆线机械特性,对导、地线同样适用。但按覆盖该档导线长度的20%～25%计算,所需防舞鞭数量大,加上该产品价格较高,若采用此方案,会增加整个工程的造价,目前并未大范围地应用。
(2)集中压重防舞方案。根据湖北十堰大部分输电线路位于山谷地区舞动现场情况和各地运行经验证明,一般线路的舞动特征,主要是以邓哈托舞动模式出现。针对这种情况,可采用集中压重防舞方式。其防舞机理是:利用压重形成节点,把大档距分成小节距,从而把低频率、大振幅的低阶舞动转化为无害的高频率、小振幅的高阶振动,从而预防缆线舞动。
3.4防舞方案的选择
从实践情况来看,现有的两种防舞方案都不能完全避免舞动的发生,只能减小舞动规模,减轻舞动带来的危害。从经济性的角度来考虑,一般采用集中压重防舞方案。压重型防舞器分为集中防振锤和整体重锤两种型式。从普遍的观点来看,集中防振锤具有联结点多、整体性能差、容易磨损导线的缺点,应优先采用整体重锤式防舞器。整体重锤型防舞器已在十堰区域内220kV线路上采用,该装置是由防舞器支架(间隔棒型)和双重锤组成。布置防舞器的具体方案为:
(1)防振锤依据不对称布置原则进行集中安装。
(2)为了使防舞器对导线应力、弧垂的影响满足规程要求,防振锤在每档布置的压重质量应控制在导线质量的8%以内。
(3)为了防止夹头处导线的损伤和应力超限,集中布置防振锤处导线处应加装预绞丝护线条。
4结束语
华中地区是舞动多发区域,且线路发生舞动的年频率有增高的趋势,舞动研究与治理取得了一定的成效,防舞动措施在输电线路上得到了广泛的应用,为防止线路发生舞动,保证线路安全运行发挥了良好的作用。
参考文献:
[1]赵作利.输电线路导线舞动及其防治[J].高电压技术,2004,30(2):57-58.
[2]朱宽军等.输电线路舞动的研究与治理[J].电网技术,2004,25(12):18-21.
论文作者:潘常勇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/1
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