导线安全载流量表 [架空输电线路导线舞动原因分析及防治对策探讨]

时间：2019-04-12 03:32:16　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要强对流天气如强风、冻雨易对输电线路造成大面积、长时间、强烈的导线舞动，可能会引发连续故障跳闸，严重时会引起倒杆断线。导线舞动现象具有范围广、时间长、破坏严重等特性，一旦发生大面积舞动而造成线路频繁跳闸甚至发生断线事故，对社会的影响较大。因此，防止导线舞动已成为目前输电线路急需解决的关键性问题之一。
　　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
　　[1]张平.架空输电线路导线舞动原因分析及防治措施[J].内蒙古电力技术,2009,5:11-13.

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