架空輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)原因及防范對(duì)策

鄭秀琴

摘要：目前，國(guó)家的發(fā)展越來(lái)越好，對(duì)電力的需求和質(zhì)量也在不斷提高。然而，輸電線路暴露在自然環(huán)境中，受到風(fēng)、冰、雷等環(huán)境因素的影響。我國(guó)部分地區(qū)電網(wǎng)事故依然存在，將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;導(dǎo)線舞動(dòng);防范對(duì)策

引言

架空輸電線路是電能傳輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施，與電能供應(yīng)密切相關(guān)。人們的生活和工作不能沒(méi)有電力的保證。架空輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行將給社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)巨大的損失，對(duì)社會(huì)的發(fā)展起著重要的作用。跳線的問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致連接件損壞、跳閘甚至鐵塔倒塌，造成極其嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)影響。

1輸電線路舞動(dòng)分析

進(jìn)入冬季之后，風(fēng)雪天氣就會(huì)逐漸來(lái)臨。風(fēng)雪較大、較多時(shí)，就會(huì)在輸電線路的導(dǎo)線上覆蓋大量的冰。由于冰本身具有一定的自重，因此就會(huì)使輸電線路上的導(dǎo)線發(fā)生搖晃，從而產(chǎn)生大幅度的偏心現(xiàn)象，再經(jīng)過(guò)風(fēng)的作用，被冰覆蓋的導(dǎo)線就會(huì)發(fā)生不同頻率的振動(dòng)。通常，架空輸電線路導(dǎo)線振動(dòng)的頻率會(huì)保持在0.1～0.3Hz，振動(dòng)的幅度最大也能夠達(dá)到10m以上。舞動(dòng)故障的幅度大小，一般會(huì)受到外在因素的影響，這些因素主要包括有：（1）輸電線路上覆冰的多少;（2）風(fēng)對(duì)輸電線路產(chǎn)生的激勵(lì)效應(yīng);（3）輸電線路本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)。對(duì)于輸電線路的舞動(dòng)故障，其產(chǎn)生以及變化都具有一定的規(guī)律性。由于一旦發(fā)生輸電線路的舞動(dòng)故障，就必然會(huì)對(duì)整個(gè)輸電線路產(chǎn)生巨大的影響，因此在對(duì)輸電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要能夠考慮到舞動(dòng)故障可能會(huì)帶來(lái)的影響，要能夠采用新型的線路設(shè)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的單線回路設(shè)計(jì)相比較，新型的線路設(shè)計(jì)方法具有較強(qiáng)的抗舞動(dòng)能力，但是如果環(huán)境影響因素較強(qiáng)，依然需要采用人工預(yù)防處理的方式來(lái)加以干預(yù)。在新型線路設(shè)計(jì)下，導(dǎo)致舞動(dòng)故障繼續(xù)出現(xiàn)的原因有：（1）新型輸電線路的架設(shè)高度相對(duì)比較大;（2）新型導(dǎo)線的截面面積也比較大;（3）新型輸電線路中采用的導(dǎo)線還存在一定數(shù)量的分裂導(dǎo)線，在風(fēng)荷載的作用下非常容易出現(xiàn)舞動(dòng)故障，如果線體是按照垂直方向進(jìn)行舞動(dòng)的，則會(huì)產(chǎn)生非常大的弧垂。

2輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)機(jī)理及影響因素

2.1輸電線路覆冰舞動(dòng)的原理

輸電線路發(fā)生舞動(dòng)故障是一種很復(fù)雜的流固耦合振動(dòng)，誘發(fā)條件有許多，會(huì)導(dǎo)致線路跳閘、停運(yùn)，使得變電站失壓，電廠發(fā)電機(jī)組停運(yùn)，最終給整個(gè)電力系統(tǒng)的安全帶來(lái)極大的不良影響。不同于一般的振動(dòng)現(xiàn)象，而在廣東是一種由于受到風(fēng)速的激勵(lì)影響，從而發(fā)生運(yùn)動(dòng)軌跡變化的自激振動(dòng)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象具有低頻率（約0.1-3Hz）、大振幅（大于10m）的特點(diǎn)。因此，特定的氣象條件會(huì)引起輸電線路導(dǎo)線舞動(dòng)。舞動(dòng)故障的發(fā)生與風(fēng)向、風(fēng)速、輸電線路自身結(jié)構(gòu)都有關(guān)系，一般在溫度5-4℃、濕度95%左右、4-6級(jí)風(fēng)間最易導(dǎo)致導(dǎo)線舞動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。除了特定的氣象條件外，地形也是影響因素之一，線路所經(jīng)地區(qū)的地形特征會(huì)對(duì)線路的安全運(yùn)行帶來(lái)影響。根據(jù)對(duì)以往頻繁發(fā)生導(dǎo)線舞動(dòng)現(xiàn)象的地區(qū)的統(tǒng)計(jì)分析，我們發(fā)現(xiàn)尤其是在平原地區(qū)、風(fēng)口地區(qū)以及大跨越地帶更容易發(fā)生導(dǎo)線舞動(dòng)事故，而相較于這些地形，山地丘陵等地形較為復(fù)雜的地區(qū)較少發(fā)生。我們推測(cè)是因?yàn)樵谶@些地區(qū)，要想形成能夠影響線路的大風(fēng)天氣較為困難。輸電線路導(dǎo)線防舞動(dòng)技術(shù)研究的進(jìn)一步發(fā)展迫在眉睫。在通常情況下，架空輸電線路會(huì)處于靜載負(fù)荷的狀態(tài)，而舞動(dòng)故障發(fā)生時(shí)則會(huì)形成動(dòng)荷載，這將會(huì)影響到塔桿掛線，從而造成線路損傷。此外，導(dǎo)線在舞動(dòng)的過(guò)程中，因竄動(dòng)損壞線路上的絕緣子串及金具，造成滑動(dòng)摩擦等問(wèn)題。導(dǎo)線舞動(dòng)幅度較大時(shí)常出現(xiàn)線路閃絡(luò)，造成后續(xù)的頻繁故障，威脅了整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在電負(fù)荷日益增長(zhǎng)的情況下，我們應(yīng)當(dāng)努力解決舞動(dòng)現(xiàn)象所造成的不利影響，做好防治措施。

2.2穩(wěn)定性舞動(dòng)機(jī)理

分析穩(wěn)定性舞動(dòng)機(jī)理，大振幅運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，即輸電線路舞動(dòng)現(xiàn)象，是由不穩(wěn)定振動(dòng)造成的。所以為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，大多數(shù)情況下，我們會(huì)通過(guò)增強(qiáng)扭轉(zhuǎn)剛度等方式來(lái)改變系統(tǒng)對(duì)舞動(dòng)的敏感參數(shù)，以提高失穩(wěn)閾值，從而達(dá)到防舞動(dòng)的目的。

2.3偏心慣性耦合失穩(wěn)機(jī)理

當(dāng)輸電導(dǎo)線的重心發(fā)生偏離，不在導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)中心正上方時(shí)，導(dǎo)線會(huì)出現(xiàn)一個(gè)向上的微小運(yùn)動(dòng)，此時(shí)導(dǎo)線所受的向下慣性力就會(huì)對(duì)導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)力矩。經(jīng)過(guò)O.Nigol扭動(dòng)舞動(dòng)機(jī)理和DenHartong垂直舞動(dòng)機(jī)理的進(jìn)一步推廣與融合，在解釋覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)現(xiàn)象上，偏心慣性耦合機(jī)理比前兩者更具優(yōu)勢(shì)，但實(shí)踐的驗(yàn)證相對(duì)較少，還需要多加實(shí)踐論證。

2.4風(fēng)對(duì)導(dǎo)線的激勵(lì)

要形成線路舞動(dòng)，必須存在穩(wěn)定的層流風(fēng)。山谷出口或者是開(kāi)發(fā)區(qū)域因?yàn)闆](méi)有遮蔽，極其容易發(fā)生線路舞動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)風(fēng)速在4m/s間、導(dǎo)風(fēng)方向和導(dǎo)體方向角大于45?時(shí)極易舞動(dòng)，隨著角度接近90?，頻率越發(fā)增高。如若風(fēng)激勵(lì)在線路豎直方向的影響增大的話，那么對(duì)導(dǎo)線的影響越大，導(dǎo)線的升力也相應(yīng)增高，使得系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致舞動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。

3輸電線路舞動(dòng)的防治對(duì)策

3.1采用舞動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)來(lái)進(jìn)行有效的防治

隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的人開(kāi)始認(rèn)識(shí)到跳頻故障的危害，并采取措施預(yù)防和處理跳頻故障。各部門(mén)都加強(qiáng)了對(duì)舞蹈斷層的研究，并結(jié)合實(shí)際情況突出了相應(yīng)的理論策略。然而，該理論只是停留在紙面上，與實(shí)際應(yīng)用有很大的差距，這也是現(xiàn)階段舞蹈故障仍不能完全控制的主要原因。因此，為了更好地處理和管理線舞，有必要將相關(guān)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體技術(shù)方向，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)措施的研究，以達(dá)到有效防治的目的?，F(xiàn)階段可以通過(guò)跳頻試驗(yàn)?zāi)M架空輸電線路的跳頻故障，靈活運(yùn)用相關(guān)的試驗(yàn)方法。在仿真過(guò)程中，可以獲得各種抗舞設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破。

3.2安裝防跳裝置

在處理舞蹈故障時(shí)，要結(jié)合舞蹈現(xiàn)象的具體情況，有選擇地使用雙擺防舞裝置和間隔條，起到一定的防舞作用。但從實(shí)際開(kāi)發(fā)，安裝波設(shè)備沒(méi)有反波效果好，因此，電力行業(yè)也需要加強(qiáng)預(yù)防新舞蹈的研究設(shè)備，防止舞蹈設(shè)備盡可能提高技術(shù)實(shí)力，以確保這些舞蹈設(shè)備在實(shí)際使用，可以產(chǎn)生良好的舞蹈的預(yù)防效果。近年來(lái)，電力企業(yè)及相關(guān)部門(mén)開(kāi)發(fā)了粘性阻尼裝置。結(jié)果表明，該裝置具有很好的抗跳效果，得到了廣泛的應(yīng)用，在一定程度上降低了跳不動(dòng)的概率。

3.3對(duì)防跳監(jiān)控給予足夠重視

從舞蹈斷層的許多案例來(lái)看，氣候是導(dǎo)致舞蹈斷層發(fā)生的最重要因素。因此，為了加強(qiáng)輸電線路跳變故障的防治，有必要從氣候監(jiān)測(cè)入手。現(xiàn)階段，主要的氣象監(jiān)測(cè)手段是在線監(jiān)測(cè)，可以準(zhǔn)確地收集和掌握當(dāng)前的氣象信息，掌握氣象數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)變化。一旦發(fā)現(xiàn)架空輸電線路異常情況，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將在最短時(shí)間內(nèi)上傳相關(guān)情況，使工作人員掌握實(shí)時(shí)信息并采取應(yīng)對(duì)措施。

3.4傳輸線跳動(dòng)的外部條件控制

在采取措施預(yù)防和處理架空輸電線路跳車(chē)故障的過(guò)程中，要從跳車(chē)故障的根源和源頭進(jìn)行有效的預(yù)防和處理，才能達(dá)到更好的防治效果。在防治工作過(guò)程中，要認(rèn)識(shí)到舞蹈故障一定是由一定的影響因素引起的。因此，相關(guān)人員應(yīng)找出導(dǎo)致舞蹈故障的因素，并在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地采取對(duì)策。

結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)以及人們生活水平的不斷提升，用電需求量也在不斷的增加，對(duì)供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率和運(yùn)行可靠性提出了非常高的要求。因此，加強(qiáng)對(duì)輸電線路舞動(dòng)故障的研究也是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，要能夠采用更加先進(jìn)的技術(shù)手段，做好架空線路舞動(dòng)故障的防治工作，即使在線路運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)舞動(dòng)故障，也要能夠在最短的時(shí)間內(nèi)采取措施進(jìn)行解決，推動(dòng)電力行業(yè)能夠更好更快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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