输电线路舞动分析研究论文

输电线路舞动分析研究论文（共10篇）

输电线路舞动分析研究论文 篇1

1 导线舞动实例分析

2005年2月17日, 甘肃红古地区盐桃线发生一起输电线路跳闸事故, B、C相相间短路, 现场调查得出跳闸原因为线路#26～#27舞动引起相间短路。线路舞动虽未引起断线、倒塔等事故, 但经巡线发现#23～#24、#26～#27、#30～#31处线路档导线舞动严重, 导线舞动幅度在3 m左右, 同时引起导线多处烧伤。

线路舞动原因分析: (1) 气象条件。2月15日至2月16日, 发生局部雷暴雨天气, 导线产生覆冰, 在覆冰和风联合作用下, 宜导致导线舞动。 (2) 地理位置。该线路#26～#27档距364 m, 为山区地带, 海拔1 876 m, 档距中央为山口, 为易受风力影响区。 (3) 设计缺陷。该线路未在位于大风区段的线路段采取必要的防舞动措施。

根据以上分析, 得出该线路跳闸是在预防和治理线路舞动的过程中缺少了“避舞”这一环节。

2 拟采用的防舞措施

根据美国的Den Hartog提出的垂直激发机理和加拿大的O.Nigol提出的扭转激发机理[1], 采用失谐摆[2]取得抑舞效果, 设计防舞装置。

3 失谐摆防舞设计计算

失谐摆是一个上端与导线固接的单摆, 它的计算实际上就是计算导线在覆冰和加装失谐摆之后的扭转与横向固有频率, 结合图1, 以ft=Nfv (N为安全系数) 为设计准则, 确定摆锤的质量M、摆长R。这些参数都可以通过相应的计算来确定[3]。

3.1 线路及舞动相关参数汇总

舞动线路的相关参数如表1所示。

3.2 其他参数的确定

3.2.1 塔顶风速UT

式中, Uav为设计平均风速, 由表1取10 m/s;Hp为高标, 机体取值1.5 m;a为环境系数, 该线为丘陵, 取a=0.25;HT为塔高。

3.2.2 覆冰质量计算mi

式中, ρ为冰密度, 现取密实冰密度ρ=900 kg/m3。

注:表格内部分数据由于得不到现场记录, 是根据已知塔型和电压等级查规程所得[4]。

于是, mi=2πrδρ=2π×10611.72×25×900=0.414 kg/m

3.2.3 自然凝冰角θ0

未收集到现场资料, 由当时公布气象取自然凝冰角θ0=30°。

3.2.4 钢芯铝绞线扭转刚度kos

通过实验结果确定, 得LGJ-300/20单位长度刚度为:

式中, G1为钢芯面扭转弹性模量, G1=8.1×106 N/cm2;G2为铝绞面扭转弹性模量, G2=2.7×106 N/cm2;J1为钢芯面扭转极惯矩, J1=3π2d04;J2为铝绞面扭转极惯矩, J2=3π2 (d4-d04) ;d为LGJ-300/20总截面直径, d=23.43 mm;d0为LGJ-300/20钢芯直径, d0=5.15 mm;a根据设计规范值0.11～0.125, 取拧绕特性与截面密实度系数0.12。

得单位长度刚度为:

3.2.5 承受实际应力σ

式中, k为安全系数, 取k=3;Tj为计算拉断力;A为计算截面积。

得张力为:T=A×σ=324.33×73.89=23 965.3 N

3.2.6 线路覆冰变形角θt

式中, Ti为覆冰扭矩 (N·m) ;G为扭转弹性模量;J为扭转极惯矩;l为档距;x代表计算点的坐标。

代入数值, 取得线路档距中央扭转变形角:

3.3 系统的固有频率计算

3.3.1 所需参数及其数值

T为张力 (N) ;k0为导线的单位长度刚度 (N·m/rad) ;l为档距 (m) ;r为导线半径 (m) ;M为失谐摆摆锤重量 (kg) ;R为失谐摆臂长 (m) ;θ0为自然凝冰角 (rad) ;θ为变形角 (rad) ;mi为单位长度导线上的覆冰质量 (kg/m) ;g为重力加速度, g=9.81 m/s2;m为导线单位长度的质量 (kg/m) 。

将以上参数所对应的数值整理列于表2。

3.3.2 无覆冰时的固有频率

导线扭转振动固有频率可通过下式计算:

代入数据, 则:

导线横向振动固有频率可通过下式计算:

代入数据, 则:

在无冰时的谐振裕度为:3ftfv=3×1.50.52603=2.555

3.4 失谐摆摆臂长R的确定

从中略去较小项r2和k0, 得:

在不计E的情况下, 有:

暂取cosθt=1, 由上式可得出失谐摆摆臂长R:

3.5 确定摆锤质量M

在考虑参数E的情况下, 设计准则式可变为:

ft=12π姨gRcosθt-E=4.5fv (11)

从而可求得此处θt亦可不计, 代入数据, 得:

因为E值太小, 故R=0.30不合理, 可取R=0.20, 得:

以上计算sin (θ0+θt) 时, θt均忽略不计, 按sin30°计算。若取sin (θ0+θt) 的最大值sin (θ0+θt) =1, 则M=19.9 kg。

3.6 配置失谐摆

失谐摆的最后确定参数如表3所示, 图2为结构设计图样。由计算和实际测量得知, 在线路采取加挂失谐摆后, 线路防舞动的能力提高了8.4%。

4 结语

该失谐摆是严格按照扭转舞动机理下的失谐摆设计原则设计计算的, 通过对被研究的盐桃线进行实际应用后, 未发生由舞动引起的线间短路, 取得了一定的现场应用经验和数据, 其实际防舞效果还有待于在其他线路中使用, 并获取使用效果和数据采集支持。因失谐摆的摆锤 (俗称重锤) 采用灰铸铁制造, 摆臂采用钢板制造 (也可整体制造) , 并热镀锌, 所有的紧固件也均经热镀锌处理[5]。由于重锤结构简单, 制造方便, 又容易形成系列比、标准化, 安装简单, 成本低, 从防舞动原理及国外在实际线路的试验结果来看防舞效果好。因此, 该装置具有广泛的应用前景, 在输电线路舞动防治工作中值得推荐。

参考文献

[1]黄经亚.架空送电线路导线舞动的分析研究[J].中国电力, 1995, 28 (2)

[2]蔡廷湘.输电线路舞动机理研究[J].中国电力, 1998, 31 (10)

[3]郭应龙, 李兴国, 尤传永.输电线路舞动[M].北京:中国电力出版社, 2002

[4]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].第2版.北京:中国电力出版社, 2003

[5]宋炳臣, 韩为民, 秦体明, 等.河南电网220kV输电线路导线舞动与防舞设计[J].河南电力, 2006 (2)

输电线路舞动分析研究论文 篇2

**送变电工程公司架设“金-酒-安”750kv超高压输电线路从我县境内通过，2009年8月份进入我县农区陆续开始施工，主要在滩旱地和秋收后的耕地中开挖、浇筑铁塔基础，县政府召集涉及到的老军、陈户、位奇等乡镇、国土资源等相关部门召开了协调会议，主要协调解决征地单位和农民的补偿问题，对占用的林地、耕地以及地上附着物确定了补偿标准。2009年10月份施工企业开始进入草原区域施工，我站与工程项目部进行了交涉，要求出具征占用草原的审批手续，项目部答复手续由**超高压变电公司办理，他们只负责施工。我站组织对施工现场进行了制止和清理，并向市草原监理站和省草原监理站及时做了汇报。

同时，我站多次要求项目部督促**超高压变电公司尽快到省上办理相关手续，但施工并没有停止，2009年11月15日我站给项目部负责人发放了“限期停止违法行为通知书”，2009年12月9日，市草原监理站与我站联合对施工现场进行了清理，扣押“高强度轻便电焊机”一台，2009年12月21日我站与**县草原监理站联合到现场进行清理，22日在我县境内的施工队全部停工撤离现场。经过现场调查和初步统计，在我县境内占用草原的铁塔大约批先130个，塔基占用草原以及机动车辆行驶占用草原面积约820亩，目前，塔基工程基本完成，明年主要是架塔工程。分析**送变电工程公司架设输电线路未批先占用破坏草原的原因，主要是：

一是施工企业对《草原法》、《**省草原条例》以及草原征占用审核审批的相关规定认识不足，认为只要土地部门同意了，不管是耕地还是草原就可以随意占用；

二是工程建设企业报有推托的心理，企业安排施工队在现场施工，施工队说是企业正在协调办理手续，互相扯皮，不愿办理草原征占用手续。

输电线路舞动分析研究论文 篇3

关键词 导线舞动；覆冰；原因；对策

中图分类号 TM75 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0162-02

1 故障特点及原因分析

1.1 故障特点

随着电力线路的不断增多，造成线路的走向、地形、地势等不可避免的位于一些特殊区域和微气象条件下，从而也诱发了线路舞动次数的增加。舞动故障均是由于两相导线或导线与地线间隙不足发生放电。由强对流天气而引发的故障，具有以下特点：

1）线路的舞动是导线覆冰形成非圆截面后所产生的一种低频、大振幅的自激振动。其振动频率通常在0.1 Hz-3 Hz，振幅约为导线直径的5-300倍，舞动波形为一个半正弦波。因此舞动的形成取决于三方面的因素：即覆冰、风激励和线路的结构与参数；2）导线覆冰后，在大风的作用下，容易发生导线舞动，但故障发生地点无明显地形特殊性；3）舞动故障时，两相导线或导线与地线舞动频率不相同；4）档距大的线路发生舞动的事例较多，高压线路舞动较多；5）故障线路，两相导线或导线与地线存在明显放电痕迹。

1.2 导线覆冰及大风是导线舞动的主要原因

导线舞动是导线振动的一种，它不同于微风振动，而是一种低频高幅振动，这种振动与架空线固有频率谐振，产生振幅很大的振动，振荡起来，势如野马奔腾，会造成严重的事故，因此舞动又称奔马型振动。舞动的振幅很大，在大档距中有的达十几米，导线沿风偏后的平面内做垂直方向运动。导线舞动时并不是一个正弦波沿导线传播，而是在一个档距内有2个（或1个或多个，大多数是2个）点振幅最大，在不停的振动。如图1所示。

导线舞动原因分析：

1）气象条件：特定的气象条件、高压线路所在的地理环境、高压线路自身的参数结合起来从而产生导线舞动，这些条件组合既简单又复杂。一般情况下，发生导线舞动的气象条件是：导线有覆冰、风力5级以上，风向与线路方向夹角大于45度。但是，目前尚没有人能够精确的说出哪些条件下必然发生舞动。比如：多数导线上有覆冰时舞动而有时导线上没有覆冰也发生舞动；有时在同一档距内只有一相导线舞动，有时有两相导线舞动，也有时三相同时舞动。

所以说，不同条件下发生导线舞动的情况来看，风、覆冰是引起导线舞动的必要条件，并且风与线路的夹角方向需要在45度以上，当温度降至零下时，常伴有北（偏北）风。所以说，当有覆冰出现时，发生导线舞动的机率最大。

2）从力学角度分析导线舞动的原因。当导线上有覆冰时，由于覆冰的存在，这个力使导线有一个向下的作用力（如图2所示），并使导线向下运动，导线张力变大，并使导线有一个向上的反作用力，并使导线向上运动，并通过平衡点，此时，在导线的重力与风力的作用下，又向下运动，当这个频率与导线的固有频率成整数倍时，可以使风的能量不断积累，导致导线振幅不断增大，形成舞动。

如果风与导线有一定夹角，那么可以将风分解为垂直于导线和平行于导线两个力，由于导线都有弧垂，在档距的一半风吹导线的下表面，档距的另一半风吹导线的上表面，同样可以将风作用于导线的力分解成垂直于导线的力和平行于导线的力（如图3所示），那么垂直于导线的力便可以使导线向上或向下运动，此后，与上一小节说明的情况相同。此种解释适用于当导线没有覆冰时产生舞动的原因。如果导线上有覆冰，而且风向与导线即不平行也不垂直，而是有一定的夹角，那么上述两种情况同时存在，所以发生导线舞动的机会就更大些。图3也说明了为什么在一个档距中有两个最大振幅点的原因。

图3 顺线路方向风的力的分析图

从以上分析中得出如下结论：导线舞动完全是一种机械运动，而与电场无关，其能量的来源是风，导线获得的能量与消耗的能量相同时，就如同弹簧一样，可以做往复运动，直至风力

减小。

1.3 舞动对输电线路的影响

大风及冻雨作用下发生的舞动，导线、地线舞动频率不同，形成波峰对波谷，净空距离大幅度减少，加上大风引起尘土、杂质上扬，空气绝缘强度降低等多方面的原因相互作用造成上导线对地线发生放电，使得线路发生故障跳闸。导线舞动范围广、时间长，具有以下影响。

1）导线舞动会造成垂直排列的两相导线在档距内相碰而跳闸、烧伤导线。由于导线的舞动幅度比较大，造成线间闪络是最常见的故障。

2）导线舞动会造成金具和绝缘子损坏。由于导线舞动时，导线会沿着线路方向来回窜动，使悬垂绝缘子串顺线路方向摆动，特别是采用的双串绝缘子，容易引起碰撞，破裂。导线舞动同时也会引起金具之间磨擦较大，因此磨损越严重，特别是架空地线线夹船体的凸轴尤为严重。500 kV线路导线舞动时，由于每相的四根子导线不同步，造成导线间隔棒损坏、防振锤滑移。

3）在500 kV输电线路发生导线舞动时，由于四分裂导线成为一个整体进行舞动，所产生的纵向应力非常大，对耐张杆塔强度起到了破坏作用，在杆塔附近可以听到喀吱的响声，横担左右摆动，塔身也相应摆动。如果导线舞动时间继续延长，很可能发生耐张塔倒塔或横担折断的重大设备事故。

2 制定对策

2.1 加装相间间隔棒

相间间隔棒的抗拉强度高，重量轻，并有一定柔韧性，抗撞击性好，耐污闪电压高，因此，相间间隔棒被越来越多地应用在较低电压等级线路防舞上，并取得了良好的效果。但这种方法安装不方便，不易于维护，仅适用于紧凑型线路。

2.2 加装线夹回转式间隔棒

不均匀覆冰是导致线路舞动的必要条件之一，如果能采取措施使导线不产生不均匀覆冰，或者降低导线不均匀覆冰产生的程度，那么对防治导线舞动无疑是十分有利的。

2.3 加装阻尼式防舞器

利用阻尼减振方法，通过增加横向振动阻尼和扭转振动阻尼实现防舞动功能的一种新型阻尼防舞装置，它吸取了现有部分防舞装置的优点，利用一定的机械结构将阻尼减振装置和摆锤连接在间隔棒本体上。

2.4 加大塔头间隙

此对策使用在设计阶段，这样当导线发生舞动时，发生相间闪络的机率就大大的降低了，不至于造成线路频繁跳闸。这种方法只适用于新建线路，会使工程造价有所提高，而对正在运行的线路是不可取的。

3 今后工作重点

输电线路覆冰舞动，对系统安全运行带来了严重的影响。一方面是属于恶劣气候的条件导致的自然灾害，难以预防和完全抵御。另一方面也反映出部分线路自身抵御恶劣气候能力不足，在今后需要重点开展以下几方面的工作。

1）进一步对输电线路进行防舞动治理工作。增加垂直核载能够一定程度上抑制舞动的发生，如加紧凑型线路加装相间间隔棒、线夹回转式间隔棒、阻尼防舞器及双摆防舞器等。

2）对线路舞动段杆塔进行检查，并进行螺栓紧固。

3）不同防舞动措施运用到同杆双回的输电线路上，互相比较防舞动能力，积累防舞经验，为以后的舞动治理提供基础数据和依据。

4）对新建线路，设计单位在今后的线路设计中应结合已有的运行经验，对事故多发地区的线路空气间隙适当增加裕度，以减小线路投运后遇恶劣天气时出现跳闸的可能性。

参考文献

特高压输电线路防舞动研究 篇4

我国的国民经济在飞速的发展,所带来的影响就是对于电力需求的不断的攀升,目前我国的电力系统已经进入大系统发展的时代。特高压电网的建设能够在一定程度上满足我国行业发展对于电力的需求,电力系统的升级能够使得资源在更大的范围内实现资源的有效配置,对于特高压输电技术其能够提高电能的利用率防止电能的浪费。根据国外特高压输电的经验,在某些极端的天气条件下会造成输电线路大范围的舞动这些舞动会造成严重的后果。根据我国所建设的特高压输电线路所经过的区域对我国的特高压输电线路可能产生舞动的区域进行分析,特高压输电线路的舞动与线路的结构以及参数有关。特高压输电线路的特点就是分裂导线较多、而且导线的横截面积较大、输电线假设的高度较高、而且档距比较大这些特点都比较容易造成特高压输电线的舞动,从我国目前特高压以及超高压输电线路的特点来看具有大截面积,并且分裂的导线为6-8根,档距比较大,所以我国的特高压输电线路较容易造成舞动。

1 特高压输电线防舞动机理

1.1 失谐防舞机理

特高压输电线路造成舞动的直接原因就是分裂导线之间的大幅度的振动,扭动以及横向的运动等,这种振动的能量会在导线上进行传播,有些振动的能量集中在一个档距之内会消失,或者是减弱很多,但是也有的多个能量叠加在一起引起大幅度的振动。防止输电线路的扭动以及横向运动之间的耦合是有效防止舞动的关键,限制了耦合就会抑制振动的能量在不同档距之间的传播,这种抑制输电线路舞动的方法就是失谐防舞动机理。

1.2 稳定性防舞机理

有时候为了使得特高压输电线路具有较强的防止舞动的能力,在很多情况下都要在有关地方安装相应的防舞动的装置,但是特高压输电线路非常的复杂,但是如果采用稳定性的输电线路防舞动的机理就可以不必追究舞动发生的具体的原因,只是对于防舞动导线的稳定性进行判断,然后就可以根据上述原理对输电线路进行防舞动设计。

1.3 改变覆冰冰型抑制舞动理论

很多情况下导线之所以会发生舞动是因为导线有覆冰,如果能采取一定的措施使得导线所附着的冰能够均匀分布,就能够在一定程度上减轻导线发生舞动的可能性,也可以实现特高压输电线路的防舞。这种防舞动措施对于特高压输电线路来讲效果较好,由于风力输入过大额时候,有时候只能够采取改变导线上覆冰的均匀度来对其进行防舞动设置。

2 防舞机理

本文在上述部分对我国输电线路的舞动可能性进行了定性的分析,然后对于特高压输电线路的防舞动的机理进行了研究,基于上述可能性和理论本文提出了以下几种特高压输电线路的防舞动措施,并且对于防舞动的装置的设计进行了研究。我国特高压输电线路一般为多分裂,所以就需要设置一定数量的间隔棒来防止高压输电线路的舞动。档距之间的距离一般都是相等的,对于单根导线的扭转相比多根分裂线的扭转强度要小得多,分裂导线的横向的振动的频率也相对较小,在输电线路覆冰的情况下,同时有风最容易造成特高压输电线路的舞动 ;在采用间隔棒的情况下振动的能量能够较容易的实现在档距之间的传播,这种传播的结果就是在很大程度上减弱了能量叠加的可能性,降低了舞动发生的概率。所以在分裂导线上使用整体的间隔棒在有些情况会更容易造成谐振更容易发生舞动,加上外部条件的作用大大增加舞动发生的可能性。如果某种装置既能够发挥间隔棒的间隔作用又能够抑制间隔棒对于舞动发生的不良影响那么就能在很大程度上抑制舞动。所以本文提出了在利用失谐原理的同时注重隔离棒可能导致的谐振问题,改进的失谐间隔棒。

在对分导线进行防舞动装置的设计的过程中扭转刚度的设计至关重要。单导线和分类导线的扭转刚度的计算方式有着本质的不同,单导线的刚度计算是围绕自身旋转时的刚度,分裂导线的刚度计算则是以分裂中心为轴所计算的刚度,所计算的是分类导线整体的刚度。单导线的扭转刚度是线性的 ;分裂导线的刚度是非线性的计算起来也比较复杂。刚度是单导线本身的一种属性是和导线的制作材料导线的结构以及使用方式确定的,其扭矩和扭角的关系是线性的。分类导线的刚度计算则不同,影响其刚度的条件有本身也有外部环境,一般情况下其刚度都是非线性的。但是就总体来看影响分裂导线的刚度的因素有分裂导线的几何形状和以及本身的材料和结构特征、以及导线上的张力、所加间隔棒、导线和其他环节的连接方式、导线的覆冰情况等都会对分裂导线的刚度计算造成一定的影响。所以截止到目前为止对于分裂导线的刚度的计算学术界仍然没有一个定论,在工程实际运用过程中往往是根据一些经验公式来对分裂导线的刚度进行计算。分类导线的计算的方式如下图所示。

分裂导线刚度的计算公式如下 :

载上述公式中分裂导线的扭转的刚度为J ;n为导线的数目 ;d为分裂圆的直径 ;T是导线上的张力 ;L档距之间的距离 ;XM是扭矩作用点之间的距离 ;Se是单导线的扭转的刚度。其计算公式如下 :

式中 :y0、z0为初始的垂弧 ;Ki是分裂导线上的参数,导线之间的连接方式会对其造成一定的影响、导线的数目也会对其造成一定的影响、分裂导线所形成的弧度也会对其造成影响。

3 结论

输电线路舞动分析研究论文 篇5

摘要：当今社会，人类面临着生物多样性的丧失，气候变化，自然资源日渐枯竭等全球性问题。这种情况，引起了我国政府的高度重视，将自然保护工作提上了日程。在人与自然和谐共存的前提下，以降低架电线对鸟类的伤害以及鸟害所产生的跳闸率为目的，通过对架电线鸟害故障的类型，成因和特性进行了分析，结合了数来年以有的防害经验，提出了以驱引相结合的绿色防害的防护措施。“驱”代表利用装置达到驱赶鸟类的目的。“引”则代表在输电杆上安装鸟笼引导其在内筑巢，以避免其乱搭乱建。该措施成功解决了输电线的鸟害隐患，使其得到有效控制。

关键词：架空输电线路；鸟害；驱鸟装置；防护措施

随着鸟类种类与数量的不断增加，国家对鸟类保护方面采取了高度重视，并将其设定为改善生态环境的重要的指标。人与自然要想和谐共存，人类就有义务与责任保护鸟类。凡事都有两面性，鸟类作为人类的朋友，在带给人们欢乐的同时，也给航空飞行，渔业养殖以及电力输送等方面带来了一定的灾害。以电力为例，因其在输电线上肆意筑巢与排便引发的故障频频发生，所以鸟害故障也急需得到控制，以避免对电网安全造成的潜在隐患。

在人类自然保护意识不断增强的今天，如何减少鸟类对架电线造成了危害成为了电力企业一个需要攻克的社会课题。为此，“驱引结合”的措施被提上了日程，这一措施在一定程度上减少了鸟类给电网造成的破坏。

一、鸟类筑巢方式的观察

筑巢行为是鸟类在繁殖活动中的一个显著行为。鸟类繁殖一般包括占领地区，求偶，筑巢，产卵孵化，育雏等几个阶段。筑巢行为有利于鸟类的繁殖行为的顺利进行。鸟类筑巢活动，对已经形成配对的鸟类来讲，是至关重要的。在繁殖的过程中，每对鸟都要占领自己的独有地盘，并在区域内的较高点筑巢（如杆塔，树等）。

由于野外的大树相对较少，所以杆塔自然成为鸟类筑巢的好去处。它筑巢的位置大多位于铁塔端头的凹槽处，层层包裹，且十分稳固。鸟巢的材质也是各种各样，如树枝，布片，草叶，羽毛等，形状大致可分为碗状与袋状等。

二、输电线鸟害故障的原因分析

（一）架空线路鸟害跳闸原因

架电线因鸟害出现跳闸原因大致分为以下几种：

1.鸟类在架电线上搭建巢穴时，需要用到一些树枝，铁丝，金箔等材质。在其叼物在空中飞行时，物体偶尔会出现脱落状况，如其落于导线与横担之间时，会瞬时导致电路短路。这类故障发生率高，故障点不利于查找。

2.在阴天的情况下，经常伴有阵风和大雨，杆塔上的巢穴被打湿或者被风吹散脱落，如其落于导线或者悬瓶上，即可造成输电线短路接地的故障。这类故障发生的频率极低，但故障点不容易查找。

3.鸟类在横担或导线上空飞行时出现排便情况，鸟粪随着风吹向带电导体造成了空气间隙的击穿，从而引起故障。此类事故多发生于大风天气，且多为排便量大的鸟类，此故障比较普遍，且极易查找。

4.鸟类经常活动于横担之间，排便量也极少，不会对线路产生直接性负担。但是随着时间累积，横担上杂质日渐增厚，后遭阴雨，大风天气即可跳闸。此类故障属于特殊的污闪。

5.一些鸟类，例如乌鸦等乐于嘴衔树枝，铁线等飞行，在导线或者上空穿梭飞行时，易导致接地短路或者相间短路。

6.鸟类在导线间食用食物时，易引起线路接地跳闸。

架电线发生鸟害的跳闸故障后会对电网的安全性运行造成一定的干扰，但重合闸基本性能仍完好，不会造成大型事故。但是当断路器或保护类二次设备出现问题时，事态才会扩大化。

（二）鸟类故障产生类型 1.筑巢类

很多鸟类乐于在杆塔上建筑巢穴，在很多情况下。鸟窝中的金属类导电物质（如金属丝，金箔片等）接触导线后发生接地或者跳闸类事故。如若在木杆上筑巢，会由于放电接地而引起燃烧事故。2.排泄类

鸟类在铁塔上排泄的粪便以及生活杂质所引发的电力跳闸事故频有发生。故障一般存在两种：一是鸟粪积累到一定情况下引发绝缘子污闪；二是粪便形成的线性通路造成接地性短路事故。

（三）鸟类故障发生的特性 1.时间特性

鸟害造成的故障多发生于夜间，大约在18时到次日6时。2.季节特性

鸟害造成线路故障具有季节性特性，发生时间约为每年11月到次年3月。其中1至3月为鸟害最严重的时期。3.区域特性

在比较发达的城市以及乡镇，发生鸟害的概率几乎为零；但是在人员稀少，树木繁茂以及河流聚集地，则常常是电力鸟害故障的高发区域。4.重复特性

重复特性是指同种类型造成的鸟害事故可能会在短时间内于同一地点重复发生。5.迁移特性

迁移特性是指当鸟类在一处的巢穴造成破坏后，会在附近另寻觅栖息地从而引发故障。6.选择特性

鸟害故障普遍位于铁杆的杆塔之上，绝大部分在绝缘串上和瓷瓶串上，水泥杆上鸟害的故障特别罕见。

三、输电线鸟害故障的防范措施(一)驱鸟措施

针对输电线日益严重的鸟害状况，目前可以采用多种防鸟措施，主要分为以下几种： 1.防鸟档板

目前防鸟挡板已投入使用，在已经安装档板的杆塔线段，基本杜绝鸟害。2.驱鸟器

目前已经有多路段在塔顶上安装光电声三位一体驱鸟器，但鸟类适应性相对较强，初始安装阶段效果较强，后期鸟类慢慢适应，效果不再明显。3.防鸟磁性油漆 涂刷磁性油漆是利用油漆内含有的磁性材料所产生的磁场来干扰鸟类生活已达到目的。但需考虑油漆脱落事宜，脱落后效果不佳。4.防鸟刺

在横担上加装一部分防鸟刺。向上的钢刺罩住横担形成蘑菇状，可有效避免鸟害。但是缺点颇多：一是固定螺母时间久易生锈，无法打开；二是时间长，易变形，大型鸟仍可栖落。三是影响后期维修工作。(二)封堵型防鸟措施

封堵型防鸟措施的基本思路是在铁塔的横担头一段安装一个防鸟盒，对横担头侧鸟儿筑巢的有利位置进行了有效的封堵。防鸟盒主要采用绝缘型塑料面板经过拼装制作而成。但是由于该防鸟盒的形状设计不是特别合理，且工艺欠缺，拼装的缝隙过大等种种因素，鸟类叼杂物从缝隙进入筑巢，杂物脱落导致跳闸事故。因此该措施只收到了部分成效。

（三）人为筑巢与封堵相结合防鸟措施

铁塔担头安装防鸟盒已经有了部分成效，但是由于自身材质原因，经过风吹日晒，防鸟盒都会有变形或者脱落等情况的发生。而且如果电力出现故障需要检修时，防鸟装置会给其维修人员造成诸多不便，甚至被其踩踏，损耗严重。将原有复杂的防鸟盒改换成平板铺装。做到了安装简便，不易变形，不易移位等特点，从而实现了人与鸟类和谐之景。结束语：

鸟类长期威胁电网的安全正常运行。这个问题在全国的电力系统中都普遍的存在。针对屡禁不止的鸟害问题，我们需建立一套可行性与实用性并存的常态运行化机制。同时结合了我们所掌握的实际情况，采取多层次高强度的预防措施。溯根求源的研究鸟害治理的措施，提出一套科学完整的预防方法。

架空输电线路的绿色防鸟害将是一项具有长期持久性的工作，是人鸟和谐共存的写照。鸟类的繁衍生息和自然规律的多样性与复杂性等因素的不断变化，再结合输电线塔型的多变性，防鸟害工作仍然需要不断的总结和不断的探索，从而实现人类对鸟害的可控性与在控性。参考文献：

输电线路舞动分析研究论文 篇6

冬季, 输电导线会因为天气的变化而受到一定的影响, 尤其是刮风天气, 当因为覆冰而变成非圆截面的导线受到水平方向的风力作用时, 将会产生一定的空气动力, 这时导线就会上下左右胡乱舞动。我国人口众多, 幅员辽阔, 因此输电线路众多, 而我国季风气候显著, 冬春季节多雨雪和刮风天气, 因此受天气的影响, 我国的架空输电网的导线舞动现象发生的很是频繁。随着经济和工业的发展对电力的需求量越来越大, 电力企业发展迅速, 电网覆盖面越来越广, 架空输电线路向着大截面、多分裂的方向发展, 这也是导致导线舞动事故频发的原因之一, 也为经济带来了严重的影响, 电网的安全稳定性也受到了严重的威胁。导线舞动会导致相间闪烙跳闸、电弧烧伤等, 同时还会使导线本身、连接部件及铁塔等承受到更大的荷载力, 一旦荷载大于最大承受荷载力时, 导线、铁塔和连接部件等就会被损伤。因此, 研究导线舞动的张力变化就显得尤为重要, 笔者提出了防舞设计的措施, 希望通过研究, 确保电网安全稳定的运行。

2 35k V输电线路导线舞动的原因分析

35k V输电线路导线出现舞动现象主要有以下三个外在原因:覆冰、风力以及线路的结构和参数。尤其是在冬天, 我国的冬天气候寒冷, 室外的温度达到零下二十几度, 还伴有雨雪天气, 因此这样的气候就为覆冰现象的产生创造了条件, 再加上风力作用, 就会导致舞动现象的发生。

公司运维人员对35k V输电线路进行巡视时, 发现以下三条线路均为东西走向, 且走向为单向, 导线的型号分别为:LGJ-95/15、LGJ-95/20、LGJ-120/20。直径分别为:15.07mm、13.61mm、13.87mm, 导线与风向之间的夹角在大约60°~90°之间, 尤其是当导线途径空旷地带时, 舞动现象会更加突出, 当导线经过树林、村落时, 风力被削弱, 因此不会出现非常明显的舞动现象, 若是导线的迎风面的覆冰厚度达到15mm以上, 背风面的覆冰厚度达到2mm以上, 就会使得导线的舞动没有明确的方向, 但主要以上下舞动为主, 舞动的幅度大约在0.6~1m之间。

查阅相关资料得知, 所遇到的因为外流导致的结构物振动现象包括以下三种:颤振、卡门涡振动和驰振。而在输电导线中主要包括卡门涡振动和驰振两种振动, 这是由空气相对流速和导线的系统结构所决定的。卡门涡振动在风俗相对较小、无冰雪的条件下会发生, 因此称之为微风振动。驰振现象发生于风速、有冰雪的条件下, 一般称之为舞动。导线舞动现象是驰振的一个特殊案例, 舞动现象发生的原理是当导线由于冰雪天气而产生覆冰现象, 导线截面会变硬形成固定的状态, 由于受力不均匀, 会形成非圆截面, 在风力作用下就会产生一种低频率、大振幅的自然振动。上述提到的三条导线, 因为背风面和迎风面的覆冰厚度不一致, 因此导致导线形成非圆截面, 在刮风天气就会产生舞动现象。

3 导线舞动后的问题及处理方式

还是以上述三条导线为例, 当上述三条导线发生舞动事故之后, 在第二年的春检工作中, 工作人员为了及时发现隐患, 特意对上述导线进行登杆检修, 在检修的过程中发现有大量的铜M销子受到严重的破坏, 其中, 甚至有导线出现断股现象, 因此工作人员立即对着三条导线进行了消缺处理。

4 舞动的防范与对策

在这次舞动事故发生后, 相关电力部门吸取了教训, 为了防止舞动的再次发生, 供电公司秋检的机会采取了防舞动措施, 结合茌平地区气候条件, 重新考虑了上述三条导线的走向。由于上述上调导线已经建成, 重建的工程量大、耗时久, 因此就要在原来的基础上进行完善, 最有效快捷的办法就是安装防舞动装置来改变和调整导线系统的参数, 最终达到防止导线舞动的目的。在众多的防舞器中, 根据各项参数对比的结果, 设计人员最终选择了扰流防舞器。

扰流防舞器具有成本低廉、安装简单、导线的覆盖面小、质量轻便、对导线的负面影响较小等优点, 因此, 若在安装过程中设置好各项参数, 能够达到有效的防止导线舞动的目的。同时, 在安装了扰流防舞器后, 由于沿档距在不断变化, 就会使得导线发生微风振动时振动幅度不断变小, 因此导线的使用寿命也会延长。

扰流防舞器主要设置参数包括扰流线的直径、覆盖长度和材料选择三个参数, 在安装时, 需要对这三个参数进行设置。其中, 防舞器日后的扰流效果是否良好会直接受到扰流线的直径的影响, 因此扰流线的直径是扰流防舞器最重要的参数之一, 一般情况下将扰流线的直径设置为导线直径的75%以上。由于我国的冬天多雨雪天气, 因此会导致导线的覆冰太厚, 冰层几乎会将扰流线全部淹没, 但是由于导线所在地的冰层较薄, 因此对扰流线的影响较小, 因此选择扰流防舞器是考虑了当地的实际情况。至于扰流线的覆盖长度, 只需覆盖部分导线即可, 不需要覆盖全部的导线;在扰流线材料的选择上, 一般选择聚氯乙烯, 这种材料具有成本低廉、易于加工的优点, 但自身也存在一定的局限性, 由于聚氯乙烯与导线的膨胀系数不符, 因此若是在夏季进行安装, 冬季就会出现扰流线受拉的现象, 若是冬季安装, 夏季就会出现扰流线松垂的现象, 因此只能使用半年, 这样就避免了对导线长期施压使得导线长期承重的问题, 还能体现出防舞器优良的防舞性能。

5 结束语

综上所述, 笔者主要对35k V输电线路的舞动荷载进行了分析。导线在输电线路中起到至关重要的作用, 因此保证其安全稳定性对整个电网的运行具有重要的意义。而对导线进行防舞研究就是保证输电线路的稳定运行, 希望本文的研究能对输电线路的防舞设计研究有所帮助。

参考文献

[1]杨风利, 党会学, 杨靖波, 李清华.导线舞动时输电铁塔承载性能及破坏模式分析[J].中国电机工程学报, 2013, 22:135-141+21.

输电线路舞动分析研究论文 篇7

1 防舞动间隔棒的设计原理

1.1 运动微分方程

根据牛顿运动定律, 简化两自由度系统受迫振动的微分方程得到以下公式:

公式 (1) (2) 均为二阶线性非齐次方程组, 由此可得主系统的质量体振幅为:

减震器的质量体振幅为:

在公式 (5) 中, 负号表示Y2与激振力方向相反, 即减振器发生与激振力方向相反的谐振, 其运动方程为:

1.2 应用分析

在实际应用中, 阻尼总是存在的。阻尼双自由度系统受迫振动机理分析同上。通过选择适当的减振器质量和阻尼, 可以进一步降低系统固有频率上的共振幅值。

2 防舞动间隔棒结构说明

2.1 采用弹簧防冻液阻尼系统消除舞动

设计产品与导线连接的部件采用现有普通分裂导线间隔棒, 另设计防舞动部件——防舞器。防舞器采用弹簧-振子-阻尼结构。导线舞动时, 间隔棒运动, 带动弹簧质量系统的质量振子运动, 吸收舞动能量。弹簧质量系统的动能再通过弹簧和质量振子与防冻液摩擦转换为热能, 消耗舞动能量, 从而达到消除舞动的目的。

2.2 防冻液的选择

防冻液选择汽车常用的乙二醇防冻冷却液。乙二醇沸点高, 挥发性小, 黏度适中, 且随温度变化小, 热稳定性好。通过调整配比, 保证乙二醇在-40~60℃的温度下保持液态, 避免弹簧的性能因阻尼液低温凝结而降低乃至失效。防冻液添加成分为防腐蚀添加剂, 也可保护弹簧-振子系统。

3 产品设计

设计产品主要部件为常规四分裂间隔棒和防舞器。防舞动间隔棒与导线连接部分采用常规四分裂间隔棒。四分裂间隔棒迎风面线夹换装旋转型线夹。旋转型线夹可在迎风面子导线覆冰时随覆冰子导线旋转, 从而改变子导线扭转固有频率, 降低导线束起舞的可能性。防舞器起吸收能量和阻尼耗能的作用。

3.1 相关资料和统计数据

导线舞动频率多在3阶及以上。设计产品为抑制导线3~5阶固有频率的舞动。导线的三阶固有频率和固有角频率为f3=3×f1=0.363 Hz, ω3=3×ω1=2.283 rad/s。

3.2 弹簧-振子阻尼系统

3.2.1 质量

按设计要求, 本项目研制的防舞器的质量参照同等线路条件下适用的双摆防舞器的摆锤质量。

每个挡距安装11套双摆防舞器。本产品数量也为11套。设计产品的防舞器 (部件) 质量要求接近18 kg。

3.2.2 防舞器安装角度

导线舞动的轨迹一般为一接近垂直的椭圆。本产品的防舞器要求与水平面、顺线方向垂直面、切线方向垂直面均呈45°。此时, 防舞器与各方向的夹角均为54.74°。

3.2.3 弹簧-振子参数设计计算

弹簧-振子系统安装于不锈钢筒内, 筒内注满防冻液。防冻液起阻尼作用。

不锈钢筒直径的选择需保证足够弹簧-振子安装。直径过大会导致整个防舞器质量超过18 kg。经多方面考虑, 选取不锈钢筒直径为ф60 mm。

振子质量取4.5 kg。振子与不锈钢筒内壁间留有0.5 mm的间隙, 以保证阻尼作用的有效发挥, 同时起定位作用。定位处装有橡胶套, 避免有微风时, 振子与钢筒高频率的撞击而产生噪声。

弹簧有效工作圈的总刚度k=583 N/m。

弹簧-振子系统的固有频率为:

公式 (7) 中:ωSM为弹簧-振子系统的固有频率, rad/s;k为弹簧刚度, N/m;m为振子质量, kg。

将相关数据代入式 (7) , 可得ωSM=11.392 rad/s。

该值为弹簧-振子系统顺弹簧轴向的固有振动频率。本项目研制的防舞器与水平、顺线、垂直各向均呈54.74°。因此, 弹簧-振子系统振动时, 在垂直方向的振动频率ωc=ωSM×cos54.74°=6.576 rad/s=8.64ω1.

此处计算未考虑弹簧-振子阻尼系统的阻尼作用。可通过阻尼进一步降低ωSM值。防舞器总质量为16.15 kg。

4 总结

新型防舞动间隔棒是从吸能、耗能角度出发研制的。防舞器部分质量参照同规格导线适用的双摆质量, 因此还能起到压重防舞作用。新型防舞动间隔棒的线夹夹头可更换为旋转夹头, 以增加防止迎风面子导线扭转诱发舞动的功能。同时, 在水平方向、顺线方向和垂直方向发生导线摆动或舞动时, 均可发挥吸能和阻尼作用。

参考文献

[1]郭应龙, 李国兴, 尤传永, 等.输电线路舞动[M].北京:中国电力出版社, 2003.

输电线路防舞动措施初探 篇8

关键词：舞动,原因,防舞措施

0 概述

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。

美国最早于20世纪20年代就有舞动的报道。后来加拿大、前苏联、英国、日本等许多国家和地区均发生过线路舞动,我国也是舞动多发国家。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方面的因素,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。覆冰多发生在风作用下的雨淞、雪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,同时也与温度的变化密切相关,经常出现在先雨后雪的情况下,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,冰厚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

2.1 国外舞动研究与治理

世界上许多国家(美、日、加、英、俄等)都投入了大量的人力、物力,对输电线路舞动进行了大量的试验与研究,取得了丰硕的研究成果,研究出一些舞动防治方法,但由于舞动的强非线性,使得它成为一个世界性的难题,主要表现在以下两方面:首先是舞动机理的研究,至今只有美国的DenHartog提出的垂直激发机理和加拿大的O.Nigol提出的扭转激发机理,以及所谓的“惯性耦合舞动机理”。这3种机理基本上概括了舞动机理研究的主要成果。此后一直未有较大影响的公论的理论提出,而这3种机理仍存在着明显的缺陷和争议。其次是防舞措施,正是基于这3种机理开发出了多种防舞技术,且种类繁多,但基本没有放之四海而皆准的防舞方法。这表明对舞动的认识在世界范围内还远没有取得一致,还缺少公认的理论基础。防舞理论及方法都远未达到解决所有舞动问题的程度。

2.2 我国舞动研究与治理

我国舞动研究起步较晚,舞动真正被国内所重视并开展专项研究是在1987年湖北省中山口大跨越发生强烈舞动而导致导线断线以后才开始的。

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。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。在必要时,应在可能发生舞动前设计防舞方案,加装防舞器。

对已发生舞动的线路,应及时设计防舞方案,加装防舞器,必要时应对线路进行适当的改造。

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。每一个档距上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,防舞鞭见图1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4.5m,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,对整个工程的造价有相当大的影响,目前并未大范围地应用。

(2)集中压重防舞方案。

根据荆门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。

导线舞动与导线的自身参数有关,大截面的钢芯铝绞线易产生舞动,而小截面的导线就不易产生舞动。分裂导线比单导线易产生舞动。从工程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荆门微气象区域内500kV线路上大量采用,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,见图2。

(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。

除了采用集中压重防舞器外,还采取了适当提高绝缘子串强度、杆塔采用防松螺栓等防舞动措施,力求将舞动导致的损害减至最小。

4 结束语

华中地区是舞动多发区域,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。

值得注意的是,近年来我国输电线路发生舞动的年频率有增高的趋势,舞动严重威胁着输电线路的安全运行,需要引起有关部门的高度重视。国民经济的飞速发展对输电线路的安全运行提出了更高的要求,因此在舞动多发地区建设新线路时,有必要采取预防措施。

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.

输电线路舞动浅析与防治 篇9

1957年至2014年初, 我国共发生了近180多次次输电线路覆冰舞动, 波及到35-1000千伏各电压等级线路, 共计1127条线路发生舞动1345条次, 其中707条线路发生舞动跳闸, 此外还有大量的导地线损伤及断股断线、绝缘子掉串、金具损坏、杆塔螺栓松动脱落、塔材破坏、基础开裂破坏、倒塔等机械故障, 造成了严重的经济损失和社会影响, 深入研究舞动机理寻找舞动的防治方法是迫不及待的。

1 研究现状

1.1 我国输电线路舞动概述

我国是舞动发生最频繁的国家之一 (如图1、图2所示) , 舞动涉及到各个电压等级的输电线路 (如图3) , 事故发生的频率和强度都明显增加;舞动区域范围广, 存在一条北起黑龙江, 南至湖南的漫长的舞动带, 是因为每年的冬季及初春季节 (每年的11、12月份, 和次年的1、2、3月份) , 我国西北方南下的干冷气流和东南方北上的暖湿气流在我国东北部、中部 (偏沿海地区) 相汇, 这些地区极易形成冻雨或雨凇地带使导线覆冰, 并且由于风力较强, 这条带状区域内的输电线路由于特殊的气象因素满足了起舞的基本要素后而诱发舞动。其他些省份也发生过舞动事故, 但是相对较少。

1.2 国内防治措施

我国电力科研、生产技术工作者针对舞动问题开展了大量卓有成效的研究与防治工作, 主要有“避、抗、防”等综合防治措施。

“避”主要是在线路规划阶段合理规划线路走向和路径, 在可能的情况下尽可能避开易舞区和微气象、微地形区。“抗”就是在设计阶段对经过易舞区的线路采取提高线路的机械强度和电气强度的方法进行抗舞设计。一般情况下, 舞动的破坏首先是闪络跳闸, 其次是机械强度不够或疲劳造成的损坏。对于经过易舞区的线路, 如果适当提高线路的机械或电气强度, 使得即使发生中等强度的舞动, 也不至于发生因线路电气强度不足而闪络跳闸, 或发生因机械强度不足而损坏, 则这样的舞动就不会对线路的运行造成严重影响。但是抗舞会增加线路造价, 应进行技术、经济分析比较。“防”就是在线路设计或运行阶段对存在发生舞动可能性的线路区段加装防舞器, 防患于未然。防舞技术中, 相对于“避”和“抗”, “防”的造价是最低的, 也容易实现。

2 导线舞动的机理

2.1 舞动形成条件分析

由于形成舞动的因素非常复杂, 加之目前舞动的机理还没有完全明确。通常认为, 形成舞动主要取决于三方面的因素, 即导线覆冰, 风激励, 线路结构与参数。

覆冰是引起导线舞动的决定性因素, 导线覆冰主要有四类:雾凇、霜凇、混合凇和雨凇, 不同的覆冰形式对于舞动有不同的影响。不均匀覆冰是造成舞动的主要原因, 主要有新月形覆冰、覆冰扇形覆冰、D形的覆冰等形状, 且其下垂部分将继续生长成冰凌。

风激励是导线舞动的直接原因, 一段线路舞动的大小与状态, 主要决定于风向对导线轴线的夹角。当夹角为90°时, 对舞动的影响最大, 反之, 当夹角为零, 即风向平行于导线轴线时, 引起舞动的可能性最小;另一方面, 导线舞动多产生于平原开阔地带;同时不同的风速会决定不同的覆冰形式, 进而影响空气动力状态。而且风的方向与线路走向的夹角不同也会产生不同的运动状态。

线路本身的结构和参数是引起舞动的内因。这些因素包括:导线的类型、张力、弧垂、档距以及导线的特性等。裂导线比单导线更容易产生舞动, 这是由于间隔棒的影响, 分裂导线的扭转刚度要比单导线大的多, 而在发生覆冰时, 由于偏心覆冰重力的影响, 单导线会发生扭转, 这样覆冰比较均匀, 更接近圆形, 而分裂导线因为扭转刚度大不易扭转, 这就导致覆冰情况更加严重, 必然会更容易导致舞动的产生;大截面导线比小截面导线易于舞动, 这是因为大截面导线扭转刚度大, 在偏心覆冰后难以产生自身扭转, 使得偏心覆冰严重;导线张力越大, 弧垂就越小, 发生舞动和相间碰线的可能性就越小, 但张力过大, 可能会导致导线微风振动增强;档距越大, 导线吸收的能量就越大, 舞动的幅度就越大, 应在易舞区尽量减小档距。

2.2 舞动机理

目前国际上有四种较为公认的理论, 这里仅用Den Hartog机理来解释舞动现象。Den Hartog认为, 当导线产生偏心覆冰时, 如果导线上下振动产生的诱导攻角在升力曲线CL-α负斜率区域发生, 且, 导线就会发生舞动。其中, CL是导线气动升力系数, CD是导线迎风阻力系数, α是偏心覆冰导线迎风攻角。

当覆冰导线的空气动力阻尼为负并大于横向固有阻尼时, 无耦合的垂直运动出现不稳定性。即舞动是由空气动力产生的负阻尼引起的。此理论可做如下解释, 当一单元长导线元受到一个恒速横向风吹时, 如果导线发生上下振动, 导线除受到水平方向的风速V外, 还受到垂直方向风分量V的作用。导线如图4所示正以速度V向上运动, 风似乎是按α角 (攻角) 的方向吹到导线上, 如果是吹到圆形截面导线, 作用在导线上的力的方向与风的方向一致, 这样在导线运动过程中一般只有阻力而没有上升力, 但是当导线发生偏心覆冰时情况就不再是这样, 此时同时出现了升力和阻力, 可以通过风洞试验得到不同覆冰下的升力-阻力曲线。现给出一椭圆形截面的升力-攻角曲线和阻力-攻角曲线, 如图5所示。

现在假设导线是处于α=0°位置并在做垂直运动, 当导线向上运动的时候, 由于相对速度, 风相当于从斜上方向下吹, 从图中可以看出, 此时攻角的变化△α是负值, 作用于导线上的升力为负, 即向上运动时受到向下的阻力作用, 同样, 当向下的时候, △α为正, 导线将受到向上的升力, 就是说, 风力总是和导线运动方向相反, 在这种风力作用下, 导线的运动会逐渐停止, 不会发生舞动。而当导线位于α=90°时情况则大不同, 当导线向上运动的时候, 攻角变小, 此时升力为正, 即导线受到向上的升力作用, 同理, 当导线向下运动时受到向下的升力作用, 即升力方向总是和导线运动方向一致, 虽然这个力不是很大, 但是不断的积累就会导致导线发生大幅度的上下振动。在这里还要考虑阻力, 阻力具有垂直分量, 只有在升力的垂直分量大于阻力的垂直分的时候, 才会发生舞动。

可以看出, 这种不稳定性是由升力曲线有负斜率而致。α=60°时, 导线是不稳定的。仅有一个常值升力迭加在振动引起的可变升力之上, 这个常值升力只能使塔上的某些荷载减小而没有其它效果。系统的动力学微分方程如下:

一个振动系统是否稳定, 取决于其阻尼项是正或是负, 当系统的阻尼项为负, 导线就将舞动, 即

系统失稳, 导线发生舞动。

3 防舞装置应用情况

经过数十年的研究和探索, 已有几十种防舞技术应用于输电线路, , 我国在舞动治理和防舞技术方面也积累了丰富的经验, 取得了良好的效果。目前常用的舞动防治措施有如下6类:

(1) 改变导线结构特性抑制舞动。

(2) 提高导线系统自阻尼抑制舞动。

(3) 提高风动阻力抑制舞动。

(4) 扰乱沿档气流抑制舞动。

(5) 采用防覆冰措施抑制舞动。

(6) 提高导线运行张力或缩短档距也可一定程度上抑制舞动。

随着我国电压等级的不断提高, 采用间隔棒来分裂导线的方式越来越普遍, 根据现场运行经验来看所有间隔棒较理想的抑制了舞动现象, 但是还会造成许多诸如导线疲劳断股、金具磨损、杆塔构件损坏等故障, 研发防舞性能更好的金具是广大科技工作者的共同目标。相间间隔棒的应用越来越广泛, 但是还有改良的空间。

因此我们根据根据弹簧和橡胶的减振特性, 利用弹簧与橡胶联合减振的特点, 将阻尼弹簧、重球和间隔棒的框架连接起来, 就可以获得理想的对分裂导线的减振效果。利用此新型阻尼弹簧间隔棒可以有效防止由于微风振动对输电线路的危害。

4 减振防舞阻尼弹簧间隔棒模型

4.1 模型建立

参阅了现有间隔棒结构的基础上, 作者提出了新型防舞阻尼弹簧间隔棒的模型, 简图如图6所示, 包括一个双框架2、四个线夹1、四个阻尼弹簧4、四个V型环5、一个重球3、四个自锁螺栓6。在框架2拐角处通过自锁螺栓6安装V型环5, 阻尼弹簧4的一端连接V型环5, 另一端连接重球3。

阻尼弹簧间隔棒的框架选取与普通间隔棒框架相同的单元和和参数, 阻尼弹簧运用COMBIN14单元模拟, 此单元为弹簧阻尼器单元。初步设计可选取几个数量级差不多的弹簧刚度系数, 橡胶的阻尼系数为0.01。当在体积和变形不考虑的情况下, 可选用MASS21单元模拟重球。

4.2 理论建模对比及优化参数

利用ANSYS软件可以建立防振锤和输电线-防振锤体系模型, 如图7所示。我们可以通过以下四步来确定新型阻尼弹簧间隔棒的性能参数。

(1) 建立安装普通间隔棒的四分裂导线有限元模型, 并加上脉动风荷载进行受力后的响应分析。

(2) 建立安装新型阻尼弹簧间隔棒的四分裂导线有限元模型, 并加上脉动风荷载进行受力后的响应分析。

(3) 将前面两种情况下的响应做对比分析, 通过对比得到新型阻尼弹簧间隔棒减振性能的优越之处。

(4) 重新设计新型阻尼弹簧性能参数后再继续建模分析, 并和前面其他组的分析结果做对比, 找出最优减振性能的间隔棒参数。

最后对阻尼弹簧防振锤的结构优化和验证。选取多组阻尼弹簧防振锤的结构参数, 以弹簧刚度和配重板重量为自变量, 稳定后的导线振幅为目标函数, 通过软件进行函数拟合。并求得最优解。验证最优解的合理性。

4.3 制作实物进行真型试验

理论的数值确定后, 按照理论中的参数制作实物, 并在四分裂导线振动台上进行试验, 将收集到的试验数据进行对比。找出差异原因, 进一步优化。试验取得成功之后, 在某一段线路上可以安装, 观察效果。

5 建议及展望

阻尼弹簧间隔棒是一款极具实用性和创新性的输电线路防护金具, 它在结构组成和材料使用上都突破了原有保护金具的模式, 通过利用自身优势和机械上的减振器原理, 将导线-间隔棒系统看成是一个能量平衡体系。在导线的振动下, 重球会随之振动, 弹簧会由于重球的运动也产生不断的运动, 包裹在弹簧周围的阻尼橡胶在弹簧的带动下, 会把输入给导线系统的能量消耗掉, 在振动稳定后将达到导线输入能量和输出能量的平衡, 达到减振的效果。

然而单单利用阻尼弹簧间隔棒来控制微风振动还显得过于狭窄, 国内对新型防舞金具的研究也只是停留在初步阶段, 既无相关标准, 又无相关运行数据, 通过相关分析软件对新型防振金具的参数进行初步分析更是很少有涉及, 其实用性、准确性有待实践的检验。另外在分析悬索的计算理论时, 也做了许多和实际不相符合的假设。这些假设对结果的准确程度也有影响。这些因素就使得本文在研究时的广度和深度显得远远不够。

阻尼弹簧间隔棒防舞性能的理论部分研究已经取得了前瞻性结果, 要想真正的在线路上实践运用, 尚应对阻尼弹簧间隔棒在实验室进行试验研究。在实验室模拟导线振动的各种运行环境和工况, 对导线的振幅大小实时观测, 测量多组数据, 从多方面验证阻尼弹簧间隔棒的减振防舞效果, 从而为此专利产品在后续的实践应用中提供理论和实践依据。

摘要：导线低频、大振幅的舞动导致了鞭击、烧伤、断股、断线、金具严重磨损、断裂、脱落、绝缘子钢脚断裂、杆塔倾倒、线路跳闸等事故的产生, 因而易造成大面积停电等严重事故, 给社会带来重大的经济损失。本文首先概述了我国输电线路舞动的基本状况与主要防治措施;接下来分析了舞动相关机理, 并对常用防舞装置做了说明;最后提出了一种新型的防舞装置模型, 论述了新型装置的研究方法, 并做了展望。为装置进一步的实践工作打下了一定基础。

关键词：输电线路,舞动,阻尼弹簧间隔棒

参考文献

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输电线路舞动概况及防舞措施 篇10

而且, 随着我国电网建设的不断发展与进步, 使得最近几年我国输电线路舞动事故不断发生, 而且造成的损失也越来越严重, 使得舞动成为目前威胁我国线路安全的最主要因素之一。

1 简述线路舞动的情况

近几年来, 随着全球气象条件的不断恶化, 输电线路舞动事故也在不断发生, 从2005年至2008年我国就发生多起输电线路舞动事故, 这严重威胁到输电线路的安全运行及供电可靠性。因此, 研究防舞措施根据理论结合实际对防舞进行设计, 并验证所选防舞装置的有效性, 为运行单位合理选用防舞装置提供依据, 具有一定的理论和实用意义。

2 线路舞动造成的危害

我国是发生线路舞动最多的国家, 但是, 早在20世纪20年代, 欧美国家就有了关于线路舞动的一系列报道, 具体记载是从20世纪50年代开始的。在这几年中, 发生在我国的线路舞动现象主要集中在东北、华北、华中、西北等各大地区, 其中主要涉及1 0 k V、3 5 k V、4 4 k V、6 6 k V、1 1 0 k V、220 k V、500 k V等输电线路。并且这些舞动现象具有范围广、强度大等特点, 这给我国的经济发展带来了巨大的损失。更为严重的还会造成倒塔等重大电网事故。

3 输电线路舞动现象的特点及原因分析

3.1 舞动特点的分析

近几年来, 冬季输电线路覆冰舞动是典型的线路覆冰舞动现象, 其发生的条件、表现形式、造成的后果都与以往的舞动情况基本一致。但是其也表现出一些新的特点。

(1) 范围大、频率高、涉及电压等级广。

在过去的统计中, 还没有发生过这么大范围、高频率、涉及电压广的舞动现象。但是现如今发生了此现象, 一方面是由于在地域分布上, 舞动区域已经不能只局限在规定的范围内, 而是要延伸到公司电网的各大地区当中。另一方面是由于在时间频率上, 因为, 全网在一个冬季中就发生了六次大范围、高频率的舞动, 这几乎是每一次大风、降温、冰冻雨雪天气, 就都有线路会发生舞动。最后一方面是舞动涉及到了各个电压等级。

(2) 舞动给输电线路造成的损害。

近几年来, 线路舞动除了引起电气故障以外, 还同时会造成了螺栓松动, 金具、绝缘子、跳线损坏, 导线断线, 塔材、基础受损等严重故障。因为, 在舞动的过程中, 将会导致66千伏及以上电压等级线路318条跳闸, 造成130条次的机械故障。

(3) 新型线路对舞动灾害的抵御能力不强。

在大规模舞动现象中, 同塔双回线路相比单回线路而言, 更容易受到舞动的影响, 而且在相同气象、覆冰及地理条件的影响下, 新型线路更容易发生舞动, 并且舞动发生后也更容易发生跳闸事故, 同时还容易造成机械事故的发生。结合近几年的舞动情况可以得出:同塔双回线路舞动328条, 单回线路舞动113条, 紧凑型线路舞动6条。

3.2 舞动故障的原因分析

现如今, 覆冰舞动事故是冬季线路发生最为频繁的一种事故。而且舞动是由于导线发生偏心, 在风的作用下产生的一种低频率、大振幅的自激振动。并且, 舞动的形成主要取决于三方面的因素:覆冰、风的刺激和输电线路的结构及参数。其中, 覆冰多发生在风作用下的雨淞、霜淞及湿雪堆积于导线的气候条件下。

舞动的形成与风速、风向以及流态等各个因素有着密切的联系, 与此同时, 线路的结构和参数对舞动的形成也起着重要的影响作用。其中, 造成舞动事故的发生主要有以下几个方面。

(1) 在各电压等级的输电线路设计中, 往往会缺少线路舞动的具体防治指标和相关措施, 这就很容易造成对舞动区段划分不明确, 导致舞动事故的发生的情况。

(2) 线路的设计是首先按照静载考虑的, 当线路发生舞动时, 会产生较大的动载荷, 然而舞动产生的动荷载会造成杆塔横担挂线部位, 导致铁塔整个横担失稳或者被破坏等。此外, 线路舞动还会在导、地线与金具的连接处产生较大的交变应力, 从而将会导致导、地线断线及金具损坏等现象。

(3) 准确确定杆塔设计的风荷载方向及线路转角度数。因为, 线路舞动的方向是随机的、是不可确定的, 这样很容易造成导、地线转向的度数变化, 甚至还有可能超出预先设计时的线路转角度数, 从而引起杆塔整个横担发生损坏。

4 结语

总而言之, 我国开展的舞动工作, 在范围和深度上都做得不够严谨。准确的说, 到目前为止, 仍然没有形成一个能解决导线舞动问题的统一结论。而且, 由于我国现在对舞动防治还缺乏一些实际经验, 这样也对舞动发生后的防舞工作造成了不必要的麻烦。并且, 迄今为止, 我国的舞动防治工作还处在是治标不治本的状态中。但是, 我国虽然在防舞器的应用上还存在着很大的不足之处, 但其防舞效果有着明显进步, 所以, 我国还要对这些防舞器的防舞效果进行认真评估与实验, 并且与此同时, 还要不断开发一些新型的防舞装置, 这样才能从实际上去抑制舞动的发生。

参考文献

[1]王少华.架空输电线路导线舞动及防治技术分析[J].高电压技术, 2010.