對(duì)輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)的研究

摘 要：分析并且討論當(dāng)今世界的輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)的現(xiàn)狀與機(jī)理。而且由于輸電線路舞動(dòng)是一種氣動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，是在遭遇強(qiáng)風(fēng)時(shí)架空線產(chǎn)生低頻率大振幅的自激振動(dòng)，所以提出輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)研究領(lǐng)域需要關(guān)注和解決的一些實(shí)際的問(wèn)題，否則將會(huì)嚴(yán)重威脅著輸電線路安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：輸電線路 導(dǎo)線舞動(dòng) 控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（a）-0123-01

對(duì)舞動(dòng)進(jìn)行研究是起源于20世紀(jì)30年代，那時(shí)候，美、英等眾多國(guó)家進(jìn)行了許許多多的觀察與研究，不僅從舞動(dòng)機(jī)理和防舞的措施上進(jìn)行研究，還從舞動(dòng)的理論與計(jì)算機(jī)仿真方面進(jìn)行了觀測(cè)，這樣才在導(dǎo)線舞動(dòng)這一偉大領(lǐng)域上取得了豐碩的果實(shí)。然而，輸電線路導(dǎo)線的舞動(dòng)是在某一特定的條件下發(fā)生的，是由水平方向的風(fēng)對(duì)非對(duì)稱回轉(zhuǎn)面導(dǎo)線所產(chǎn)生的變化而引起的一種低頻率、大振幅的自激振動(dòng)。并且，輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)將會(huì)威脅輸電線路的安全運(yùn)作。

1 分析輸電線路舞動(dòng)的原因

1.1 導(dǎo)線覆冰的影響

輸電導(dǎo)線舞動(dòng)是在某種特定的自然條件下，自身一些線路參數(shù)互相結(jié)合到一起而產(chǎn)生的一種情況。而且發(fā)生輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)的原因中，最為重要的是覆冰的影響。其中，首先要形成覆冰，而且導(dǎo)線上形成覆冰需要具備3個(gè)條件。

（1）較大的空氣濕度。

（2）適宜的溫度，大約為0～5 ℃。

（3）使空氣中的水滴運(yùn)行的風(fēng)速大于1 m/s。

（4）使覆冰在導(dǎo)線上形成一定不規(guī)則形狀，如扇形、月牙形等。

1.2 風(fēng)速和風(fēng)向的影響

輸電導(dǎo)線舞動(dòng)的風(fēng)速控制在4～20 m/s，而且當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向與導(dǎo)線走向的夾角大于45°時(shí)，導(dǎo)線容易產(chǎn)生舞動(dòng)。因?yàn)轱L(fēng)力對(duì)導(dǎo)線主要起激振作用的是其垂直分量，當(dāng)夾角越接近90°，舞動(dòng)的可能性就會(huì)大大增強(qiáng)。

1.3 線路結(jié)構(gòu)與參數(shù)的影響

根據(jù)輸電導(dǎo)線舞動(dòng)的情況來(lái)分析，形成輸電導(dǎo)線舞動(dòng)的主要因素是部分線路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。因?yàn)?，在相同的條件下，分裂導(dǎo)線要比單導(dǎo)線更容易產(chǎn)生舞動(dòng)。而且，隨著人們用電的不斷增加，我國(guó)的輸電線路舞動(dòng)的可能性也隨之增加了。

1.4 力學(xué)及地形的影響

在風(fēng)力的不斷作用下，會(huì)產(chǎn)生升力和扭距等情況，這樣就會(huì)使得具有柔性的導(dǎo)線容易產(chǎn)生了舞動(dòng)，最終也會(huì)使導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)情況更加嚴(yán)重。而且根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得知，導(dǎo)線舞動(dòng)大多發(fā)生在地勢(shì)開(kāi)闊的地區(qū)，這無(wú)論從風(fēng)速還是空氣的流動(dòng)性來(lái)說(shuō)，都是形成導(dǎo)線舞動(dòng)的有利條件。

2 防止導(dǎo)線舞動(dòng)的具體措施

從現(xiàn)在的情況來(lái)看，穩(wěn)定機(jī)制是基于線性動(dòng)力穩(wěn)定性的基本理論，在增加動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的系統(tǒng)下，改變?cè)瓉?lái)的不穩(wěn)定系統(tǒng)進(jìn)入到一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)當(dāng)中。這種理論表明，只有不穩(wěn)定的振動(dòng)才可以產(chǎn)生大振幅的振動(dòng)。如果我們及時(shí)采取一些相應(yīng)的措施，就可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這樣也可以消除結(jié)冰和風(fēng)能的所帶來(lái)的傷害，最終舞動(dòng)就會(huì)被徹底制止。具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

2.1 盡量躲開(kāi)易形成舞動(dòng)的覆冰區(qū)域

根據(jù)風(fēng)向進(jìn)行觀察，在結(jié)冰季節(jié)的時(shí)候，風(fēng)向與導(dǎo)線軸線的夾角大于45°時(shí)，這是舞動(dòng)形成的主要條件之一。而當(dāng)這個(gè)夾角越小的時(shí)候，作用在導(dǎo)線上的垂直分力就會(huì)越小，舞動(dòng)就越不容易形成。因此，線路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)要減少風(fēng)向與導(dǎo)線軸線之間的夾角。

2.2 改變導(dǎo)線自身的固有頻率

導(dǎo)線軸向產(chǎn)生的覆冰厚度是不同的，而且在產(chǎn)生的過(guò)程中是會(huì)不斷改變的，所以，帶覆冰的導(dǎo)線固有頻率也是隨之變化的。而且在沒(méi)有覆冰條件的情況下，固有頻率將會(huì)最大。因此，將固有頻率的范圍變窄是防止導(dǎo)線舞動(dòng)的條件之一。但是也可以采用在導(dǎo)線上安裝重錘來(lái)降低最大固有頻率。但是，還需要注意的是，選用裝置時(shí)一定要仔細(xì)、認(rèn)真的考慮，盡量減少不必要的損失。

2.3 利用防舞裝置

采用各種防治舞動(dòng)的裝置與措施，調(diào)整系統(tǒng)的某些參數(shù)，從而達(dá)到抑制舞動(dòng)的發(fā)生，進(jìn)而保證線路的安全運(yùn)作。其中有以下幾種輸電線路。

（1）500（330） kV及以上電壓等級(jí)輸電線路。

①同塔多回輸電線路：要首先采取線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒和相間間隔棒；其次是采用雙擺防舞器、失諧擺及偏心重錘。

②單回輸電線路：可以采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、失諧擺及偏心重錘等工具。

③緊湊型輸電線路：優(yōu)先采用相間間隔棒，其次是線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒，或?qū)⑵浣M合應(yīng)用。

④特高壓輸電線路：優(yōu)先采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒或線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒雙擺防舞器，其次是失諧間隔棒、雙擺防舞器等。

（2）220 kV及以下電壓等級(jí)輸電線路。

相導(dǎo)線垂直時(shí)應(yīng)當(dāng)首先采用相間間隔棒，其次是采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、雙擺防舞器、失諧擺及偏心重錘等。相導(dǎo)線水平排列時(shí)優(yōu)先采用線夾回轉(zhuǎn)式間隔棒、雙擺防舞器、防舞鞭、失諧擺及偏心重錘等。

3 在導(dǎo)線舞動(dòng)的分析中存在的問(wèn)題及期望

導(dǎo)線舞動(dòng)的形成因素有非常多，而且各種因素之間又緊密相聯(lián)、相互作用，從而形成了激發(fā)舞動(dòng)的情況，這也給導(dǎo)線舞動(dòng)的探究工作帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。然而現(xiàn)如今，應(yīng)用非線性動(dòng)力學(xué)理論研究導(dǎo)線舞動(dòng)是現(xiàn)在已經(jīng)得到一些結(jié)果的方法，但是要想再進(jìn)一步的探究，還需要對(duì)導(dǎo)線的混沌運(yùn)動(dòng)進(jìn)行深入的研究與分析，從而達(dá)到控制的基本條件，這樣才能避免混沌。此外，我們還應(yīng)當(dāng)加大投入力度，一方面要高度重視舞動(dòng)防治水平的提高，另一方面還要抓緊舞動(dòng)理論的研究。并且，最終要努力做到不斷開(kāi)展專題研究，逐層深入，做到理論研究、試驗(yàn)分析、舞動(dòng)治理的實(shí)踐相結(jié)合，將舞動(dòng)研究不斷推向前進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是導(dǎo)線舞動(dòng)多發(fā)的國(guó)家，但是我國(guó)的舞動(dòng)研究與治理情況已經(jīng)取得了許多驕人的成績(jī)，無(wú)論是從對(duì)舞動(dòng)機(jī)理還是防舞措施上，都做出了巨大的努力，也取得了不錯(cuò)的效果。但是，這些與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還是存在著很大的差距，因此，我國(guó)還需要不斷提高導(dǎo)線舞動(dòng)的水平。要做到理論和實(shí)踐相結(jié)合，從根本上徹底解決舞動(dòng)問(wèn)題。

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