对输电线路导线舞动的研究

对输电线路导线舞动的研究

摘要:分析并且讨论当今世界的输电线路导线舞动的现状与机理。而且由于输电线路舞动是一种气动不稳定现象,是在遭遇强风时架空线产生低频率大振幅的自激振动,所以提出输电线路导线舞动研究领域需要关注和解决的一些实际的问题,否则将会严重威胁着输电线路安全运行。

关键词:输电线路导线舞动控制

对舞动进行研究是起源于20世纪30年代,那时候,美、英等众多国家进行了许许多多的观察与研究,不仅从舞动机理和防舞的措施上进行研究,还从舞动的理论与计算机仿真方面进行了观测,这样才在导线舞动这一伟大领域上取得了丰硕的果实。然而,输电线路导线的舞动是在某一特定的条件下发生的,是由水平方向的风对非对称回转面导线所产生的变化而引起的一种低频率、大振幅的自激振动。并且,输电线路导线舞动将会威胁输电线路的安全运作。

1 分析输电线路舞动的原因

1.1 导线覆冰的影响

输电导线舞动是在某种特定的自然条件下,自身一些线路参数互相结合到一起而产生的一种情况。而且发生输电线路导线舞动的原因中,最为重要的是覆冰的影响。其中,首先要形成覆冰,而且导线上形成

覆冰需要具备3个条件。

(1)较大的空气湿度。

(2)适宜的温度,大约为0～5 ℃。

(3)使空气中的水滴运行的风速大于1 m／s。

(4)使覆冰在导线上形成一定不规则形状,如扇形、月牙形等。

1.2 风速和风向的影响

输电导线舞动的风速控制在4～20 m／s,而且当主导风向与导线走向的夹角大于45°时,导线容易产生舞动。因为风力对导线主要起激振作用的是其垂直分量,当夹角越接近90°,舞动的可能性就会大大增强。

1.3 线路结构与参数的影响

根据输电导线舞动的情况来分析,形成输电导线舞动的主要因素是部分线路的结构和参数。因为,在相同的条件下,分裂导线要比单导线更容易产生舞动。而且,随着人们用电的不断增加,我国的输电线路舞动的可能性也随之增加了。

1.4 力学及地形的影响

在风力的不断作用下,会产生升力和扭距等情况,这样就会使得具有柔性的导线容易产生了舞动,最终也会使导线的扭转情况更加严

重。而且根据相关数据得知,导线舞动大多发生在地势开阔的地区,这无论从风速还是空气的流动性来说,都是形成导线舞动的有利条件。

2 防止导线舞动的具体措施

从现在的情况来看,稳定机制是基于线性动力稳定性的基本理论,在增加动态稳定的系统下,改变原来的不稳定系统进入到一个稳定的系统当中。这种理论表明,只有不稳定的振动才可以产生大振幅的振动。如果我们及时采取一些相应的措施,就可以提高系统的稳定性,这样也可以消除结冰和风能的所带来的伤害,最终舞动就会被彻底制止。具体表现为以下几点。

2.1 尽量躲开易形成舞动的覆冰区域

根据风向进行观察,在结冰季节的时候,风向与导线轴线的夹角大于45°时,这是舞动形成的主要条件之一。而当这个夹角越小的时候,作用在导线上的垂直分力就会越小,舞动就越不容易形成。因此,线路设计时应当要减少风向与导线轴线之间的夹角。

2.2 改变导线自身的固有频率

导线轴向产生的覆冰厚度是不同的,而且在产生的过程中是会不断改变的,所以,带覆冰的导线固有频率也是随之变化的。而且在没有覆冰条件的情况下,固有频率将会最大。因此,将固有频率的范围变窄是防止导线舞动的条件之一。但是也可以采用在导线上安装重锤来降

低最大固有频率。但是,还需要注意的是,选用装置时一定要仔细、认真的考虑,尽量减少不必要的损失。

2.3 利用防舞装置

采用各种防治舞动的装置与措施,调整系统的某些参数,从而达到抑制舞动的发生,进而保证线路的安全运作。其中有以下几种输电线路。

(1)500(330) kV及以上电压等级输电线路。

①同塔多回输电线路:要首先采取线夹回转式间隔棒和相间间隔棒;其次是采用双摆防舞器、失谐摆及偏心重锤。

②单回输电线路:可以采用线夹回转式间隔棒、失谐摆及偏心重锤等工具。

③紧凑型输电线路:优先采用相间间隔棒,其次是线夹回转式间隔棒,或将其组合应用。

④特高压输电线路:优先采用线夹回转式间隔棒或线夹回转式间隔棒双摆防舞器,其次是失谐间隔棒、双摆防舞器等。

(2)220 kV及以下电压等级输电线路。

相导线垂直时应当首先采用相间间隔棒,其次是采用线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、失谐摆及偏心重锤等。相导线水平排列时优先

采用线夹回转式间隔棒、双摆防舞器、防舞鞭、失谐摆及偏心重锤等。

3 在导线舞动的分析中存在的问题及期望

导线舞动的形成因素有非常多,而且各种因素之间又紧密相联、相互作用,从而形成了激发舞动的情况,这也给导线舞动的探究工作带来了巨大的挑战。然而现如今,应用非线性动力学理论研究导线舞动是现在已经得到一些结果的方法,但是要想再进一步的探究,还需要对导线的混沌运动进行深入的研究与分析,从而达到控制的基本条件,这样才能避免混沌。此外,我们还应当加大投入力度,一方面要高度重视舞动防治水平的提高,另一方面还要抓紧舞动理论的研究。并且,最终要努力做到不断开展专题研究,逐层深入,做到理论研究、试验分析、舞动治理的实践相结合,将舞动研究不断推向前进。

4 结语

我国是导线舞动多发的国家,但是我国的舞动研究与治理情况已经取得了许多骄人的成绩,无论是从对舞动机理还是防舞措施上,都做出了巨大的努力,也取得了不错的效果。但是,这些与发达国家相比,还是存在着很大的差距,因此,我国还需要不断提高导线舞动的水平。要做到理论和实践相结合,从根本上彻底解决舞动问题。

参考文献

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[2] 陈正华.输电线路导线舞动及其防治对策的综述[J].内蒙古石油化工,2007.

[3] 王少华,蒋兴良,孙才新.输电线路导线舞动的国内外研究现状[J].高电压技术,2005.