架空输电线路的舞动现象与对策分析

发表时间:2020/7/20   来源:《当代电力文化》2020年7期   作者:张馨予
[导读] 随着社会经济的快速增长,电力行业得以蓬勃发展,同时也带更多挑战。舞动是输电线路低频、大幅度自激励振动,容易引发导线断股、相间闪络、金具疲劳损坏,甚至引发杆塔倒塌断线发生。
        摘要:随着社会经济的快速增长,电力行业得以蓬勃发展,同时也带更多挑战。舞动是输电线路低频、大幅度自激励振动,容易引发导线断股、相间闪络、金具疲劳损坏,甚至引发杆塔倒塌断线发生。较全面地分析了架空输电线路舞动的危害,总结了容易产生舞动的气象特点以及输电线路结构设计参数对舞动发生的影响。对输电线路舞动机理进行了系统的梳理,指出每种机理的适应范围和局限性。对比分析了不同输电线路预防舞动的技术措施,总结出输电线路舞动存在的问题,为治理舞动工作提出指导意见,可进一步提供电网抵御灾害的能力。
        关键词:输电线路;舞动现象;电力工程
        引言
        在我国电力发展过程中,对于输电架空线路舞动的记载是从20世纪中叶开始的。主要是受到地形以及其后条件的影响。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。
        1输电线路导线舞动机理及影响因素
        1.1输电线路覆冰舞动的原理
        输电线路发生舞动故障是一种很复杂的流固耦合振动,诱发条件有许多,会导致线路跳闸、停运,使得变电站失压,电厂发电机组停运,最终给整个电力系统的安全带来极大的不良影响。不同于一般的振动现象,而在广东是一种由于受到风速的激励影响,从而发生运动轨迹变化的自激振动现象。这种现象具有低频率(约0.1-3Hz)、大振幅(大于110m)的特点。因此,特定的气象条件会引起输电线路导线舞动。舞动故障的发生与风向、风速、输电线路自身结构都有关系,一般在温度-5-4℃、湿度95%左右、4-6级风间最易导致导线舞动现象的发生。除了特定的气象条件外,地形也是影响因素之一,线路所经地区的地形特征会对线路的安全运行带来影响。
        1.2偏心惯性耦合舞动机理
        偏心惯性耦合舞动机理认为导线舞动是由竖直、水平、扭转三个方向的力共同作用从而引起攻角的变化,攻角的变化会导致升力的变化,使导线发生横向运动。通过试验证明,背风面的覆冰导线符合该机理。要使覆冰产生在导线的背风面,必须满足三个条件,一是水平作用的风荷载足够大亦或是伴有暴雨或者强对流天气,二是气温保持在0-7℃左右。三是导线的横向运动与扭转运动频率相近,风向的改变致使背风面产生覆冰,并且扭转力矩也随覆冰的厚度积累而增大,导致覆冰导线的偏心惯性作用增强。
        1.3稳定性舞动机理
        分析稳定性舞动机理,大振幅运动的现象,即输电线路舞动现象,是由不稳定振动造成的。所以为了保持系统的稳定性能,大多数情况下,我们会通过增强扭转刚度等方式来改变系统对舞动的敏感参数,以提高失稳阈值,从而达到防舞动的目的。
        1.4风对导线的激励
        要形成线路舞动,必须存在稳定的层流风。山谷出口或者是开发区域因为没有遮蔽,极其容易发生线路舞动现象。当风速在4m/s间、导风方向和导体方向角大于45o时极易舞动,随着角度接近90o,频率越发增高。如若风激励在线路竖直方向的影响增大的话,那么对导线的影响越大,导线的升力也相应增高,使得系统变得不稳定,导致舞动现象的发生。
        2防治输电线路舞动的措施
        2.1加强线路抵御舞动故障的能力
        在舞动故障形成的时候,输电线路在同它垂直的横截面内呈现出椭圆形的运转方向,当它的舞动幅度加大以后,相近两根导线由于都在运动就可能出现靠近的情况,这个时候就极有可能导致跳闸或者是线路损坏的问题。为了能够将这种事故出现的可能性降低,应用的防舞动措施能够有效的控制舞动幅度。除此之外,利用导线水平排列的布置形式,能够将导线之间碰撞闪络的可能性降低。

同时还可以将横担以及杆塔的强度增加,对于金具的防振能力进行改进,通过这些措施都能够将金具出现损伤或者是松动的可能性降低,对舞动事故进行有效的抑制。
        2.2加装防舞动装置
        可以对输电线路加装防舞动装置来对导线舞动进行抑制,通过加装双摆防舞器等相关的防舞动装置可以吸收导线舞动时产生的能量,从而达到减弱舞动的效果。而通过加装导线相间间隔棒,能够将各相导线分离,避免各相导线相互靠近、放电、鞭击,从而达到防舞动故障的目的。双摆防舞器和相间间隔棒在湖北地区应用较为广泛,针对不同的舞动线路选用合适的方法,能够达到比较理想的效果。
        2.3积极的进行架空线路的自身的安全检查
        一般来说,在架空线路的制作时,应该积极采用新型的材料才能不断提高线路的电气以及机械强度来减少线路的舞动,这样才能保证线路舞动的所造成的影响。另外,相关的工作人员架空线路的制定时,应该保证其合理性,应该尽量选择一些地势平坦的地形,尽可能的避免覆冰多发地区;同时,还应该积极的加强地线和导线之间具有足够的电气间隔,保证线路在发生舞动的时候不会出现短路现象。
        2.4加强融冰措施的应用
        在架空线路运行过程中,应该积极的对覆冰地区进行除冰,保证线路的原状,例如:相关人员可以利用焦耳效应以及高频高压等方式,促使相关的介质发热,能够达到融冰的作用。另外,相关工作人员还可以采用引流的方式,减少由于舞动所造成的串线;同时,相关工作人员也可以在输电线路设计硬引流线,这样减少流线舞动的发生。
        2.5制订和完善应急标准
        量化灾害等级标准和抢修工作标准,制订不同的应急预案,建立预警应急与快速恢复机制。在对重大自然灾害下的系统响应进行全面的风险评估基础上,加强电网负荷在线监控和预测,完善运行规程,丰富运行巡检手段,对特殊天气下的设备进行特巡、检查和守护,及时发现、消除缺陷、隐患,保证备品、备件,做好抢修准备,及时调整电网运行方式,确保电网安全运行。天灾不可抗拒,但可以通过分析调查和灾害评估以及防灾体制机制的不断完善,研究制订亡羊补牢之策,只有这样才能把风险消除在灾害之前,在灾害性天气来临时从容应对,才会最大限度地减少损失,保障经济社会的和谐稳定。
        3输电导线舞动产生的危害与发展趋势
        由于导线舞动幅度大,容易造成线路断线、断股、相间闪络与跳闸、金具损坏、铁塔螺栓松动脱落,甚至会造成铁塔倒塌。近年来我国冬季输电线路导线覆冰舞动发生的条件、导线舞动的表现形式及所引发的故障呈现出了一些新的发展趋势。包括范围扩大、频率增高,各电压等级的输配电线路,于通信线路的舞动现象、遍及全国多数省份、舞动持续时间增长、强度增大,这都是由于我国电路事业在近几年高速发展,但相应措施没有得到落实造成的。
        结语
        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]邵颖彪,杨威,吕中宾,宋高丽,谢凯,郑含博.基于单目视觉分析方法的输电线路舞动测量.中国电力,2019(22).
        [2]徐克举.输电线路舞动特性及其检测方法的初步研究.华北电力大学,2019(22).
        [3]曹长胜.架空输电线路防舞动技术.贵州电力技术,2019(07).
        [4]安康.架空输电线路覆冰舞动机理及防治方法研究.辽宁:沈阳工业大学,2019.
        [5]王晓群.DenHartog舞动机理在高压架空输电线路研究中的局限性初探.中国高新技术企业,2019(22).
       
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