王超

【摘要】 特殊環(huán)境下的氣候原因以及相應(yīng)的地理因素會(huì)使得輸電線路受到風(fēng)的激勵(lì)從而產(chǎn)生自激行為的振動(dòng)，這樣的舞動(dòng)行為會(huì)造成線路的斷線以及短路問題，本文首先對(duì)特高壓輸電線路舞動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了分析，并根據(jù)線路舞動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn)開發(fā)新型線路的防舞能力，希望對(duì)特高壓輸電線路防舞動(dòng)能力的相關(guān)研究能夠?qū)⑽鑴?dòng)對(duì)電網(wǎng)安全的影響和危害程度降到最低。

【關(guān)鍵詞】 特高壓輸電線路 舞動(dòng) 防舞動(dòng)裝置

引言

處于高空環(huán)境下工作的輸電線路會(huì)因各種氣候以及地理環(huán)境問題形成材料的損壞從而對(duì)正常的電流輸送造成一定程度的影響，在這樣的條件下，極有可能形成輸電線路的舞動(dòng)，這樣的舞動(dòng)行為是由于線路處于高空狀態(tài)下空氣動(dòng)力與風(fēng)力互相作用從而在覆冰的狀態(tài)下引起了輸電線路的低頻率自激行為的振動(dòng)造成的，在這樣的狀態(tài)之下線路的表面材料會(huì)發(fā)生損壞并且直接導(dǎo)致電流的閃動(dòng)以及跳閘，對(duì)用戶的用電體驗(yàn)造成極大的影響。從國內(nèi)外特高壓線路試驗(yàn)以及相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，舞動(dòng)一般發(fā)生在特定的條件之下，例如導(dǎo)線上覆冰與風(fēng)力過大，此時(shí)舞動(dòng)的軌跡呈橢圓形，本文首先對(duì)特高壓輸電線路舞動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了分析，并根據(jù)線路舞動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn)開發(fā)新型線路的防舞能力，希望對(duì)特高壓輸電線路防舞動(dòng)能力的相關(guān)研究能夠?qū)⑽鑴?dòng)對(duì)電網(wǎng)安全的影響和危害程度降到最低。

一、特高壓輸電線路舞動(dòng)機(jī)理的分析

1.1 Den Hartog機(jī)理

Den Hartog機(jī)理指的是輸電線路在覆冰狀態(tài)下所產(chǎn)生的空氣動(dòng)力阻尼值是負(fù)數(shù)，并且與橫向固有阻尼相比數(shù)值較大，除此之外，輸電線路在做無耦合垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)其性質(zhì)的狀態(tài)處于可變動(dòng)的環(huán)境之中，使得空氣動(dòng)力產(chǎn)生了相應(yīng)的負(fù)阻尼系數(shù)，這時(shí)輸電線路的舞動(dòng)行為因此而生，值得注意的是，當(dāng)前狀態(tài)下的舞動(dòng)行為并不會(huì)產(chǎn)生任何的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)行為。

1.2 O Nigol機(jī)理

與Den Hartog機(jī)理不同的是，O Nigol機(jī)理需要多維度的考慮模型的振動(dòng)方向，而Den Hartog機(jī)理只需考慮橫向振動(dòng)。O Nigol在Den Hartog機(jī)理公布之后，根據(jù)自身的試驗(yàn)理解提出了O Nigol機(jī)理，主要內(nèi)容為扭轉(zhuǎn)激發(fā)舞動(dòng)原理，與Den Hartog機(jī)理不同的是，他認(rèn)為高壓輸電線路出現(xiàn)舞動(dòng)是因?yàn)榫€路自身失去穩(wěn)定性形成的晃動(dòng)使得空氣動(dòng)力的負(fù)阻尼效應(yīng)增大，從而使得線路的舞動(dòng)現(xiàn)象在橫向上工作劇烈。

1.3 慣性耦合機(jī)理

慣性耦合機(jī)理與上述兩種舞動(dòng)機(jī)理的引起形式完全不同，這是在各種平衡力都穩(wěn)定的狀態(tài)下形成的，由于線路在橫向運(yùn)動(dòng)與縱向運(yùn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生不同的作用力，但是在慣性的驅(qū)使下會(huì)保持狀態(tài)平衡，僅僅在覆冰的狀態(tài)下會(huì)存在慣性的偏離作用，從而造成輸電線路在橫向振動(dòng)時(shí)的升力加大，經(jīng)過長時(shí)間的力的作用下產(chǎn)生的能量產(chǎn)生了輸電線路的舞動(dòng)行為。

1.4穩(wěn)定性機(jī)理

從相對(duì)論分析方向來看，當(dāng)物體處于不穩(wěn)定狀態(tài)下會(huì)發(fā)生不同程度的振動(dòng)，而在輸電線路中這樣的理論同樣適用，舞動(dòng)行為是作用力不穩(wěn)定導(dǎo)致的，只有對(duì)線路施加一個(gè)穩(wěn)定的作用力那么線路才能在覆冰的狀態(tài)下也能夠保持穩(wěn)定以及材料的耐用性，并達(dá)到線路防舞的狀態(tài)，這樣的相對(duì)論角度分析下的研究輸電線路防舞方法就被稱作輸電線路的穩(wěn)定性機(jī)理。

1.5舞動(dòng)機(jī)理分析

將上述舞動(dòng)機(jī)理進(jìn)行整合后發(fā)現(xiàn)，舞動(dòng)行為的發(fā)生不僅需要一定的物理?xiàng)l件還要具備相應(yīng)的外在條件，并且外在的環(huán)境氣候?qū)λぐl(fā)出的舞動(dòng)模式也有著決定性的影響，處于不同覆蓋面下的線路舞動(dòng)幅度也是不同的，例如覆冰狀態(tài)下與下雨?duì)顟B(tài)下的線路舞動(dòng)幅度與承受力就是不同的。Den Hartog機(jī)理與O Nigol機(jī)理對(duì)線路舞動(dòng)造成的影響也是不同的，并且存在的狀態(tài)也是不同的，經(jīng)過一定的作用力驅(qū)使之下，首先會(huì)產(chǎn)生因前者促使的橫向舞動(dòng)，達(dá)到可轉(zhuǎn)動(dòng)的條件之后進(jìn)而形成O Nigol機(jī)理下的扭轉(zhuǎn)式舞動(dòng)。從宏觀角度上來說，輸電線路所消耗的能量與輸入的能量相加之和等于1則說明當(dāng)前的系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，反之則形成系統(tǒng)的行為混亂與振動(dòng)幅度劇烈。

1.6特高壓輸電線路的防舞機(jī)理

特高壓輸電線路的防舞機(jī)理主要有兩種，一種是穩(wěn)定性防舞機(jī)理，另一種為改變冰形抑制舞動(dòng)理論。在穩(wěn)定性防舞機(jī)理的作用之中，要設(shè)置相應(yīng)的防舞裝置從而達(dá)到線路的防舞狀態(tài)，特高壓線路由于在技術(shù)操作上具有一定的難度，因此較難完成防舞裝置的設(shè)立，因此就需要操作人員在安裝防舞裝置時(shí)選用規(guī)格較高的從而完成安裝目的。特高壓輸電線路的分支線路眾多，因此在風(fēng)力大的狀態(tài)下線路受影響的激勵(lì)效果十分明顯，進(jìn)而形成線路的舞動(dòng)，除此之外，由于覆冰條件是隨機(jī)形成的就導(dǎo)致線路上覆冰的結(jié)果不完全一致，只有能夠?qū)⒔Y(jié)果完全不一致的覆冰結(jié)果演變?yōu)楦脖?guī)則均勻的狀態(tài)下才能夠在根本上形成有效的防舞條件。

二、線路舞動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn)分析

2.1舞動(dòng)發(fā)生規(guī)律

舞動(dòng)行為的存在要素在于物理環(huán)境溫度低，而冬季長時(shí)間的降水量大、降溫范圍廣、延遲時(shí)間較長以及次數(shù)較多使得為線路舞動(dòng)提供了發(fā)生條件，冬季氣溫較低，結(jié)冰厚重的可能性也十分大，并且在冬季多風(fēng)的條件下極易形成覆冰狀態(tài)下的舞動(dòng)行為。在地理環(huán)境上進(jìn)行分析來看，一般容易形成覆冰舞動(dòng)的地區(qū)主要集中在冬季氣候偏低的平原地區(qū)，并且承載電壓越大的線路形成舞動(dòng)行為的可能性就越大，主要原因在于線路應(yīng)用材質(zhì)所負(fù)荷的重力越大，形成舞動(dòng)的概率就越大。

2.2線路舞動(dòng)特點(diǎn)

隨著近年來冬季氣溫的逐漸下降，全國各地都形成了不同程度的線路舞動(dòng)，并且整體趨勢(shì)呈逐漸擴(kuò)大以及頻率波動(dòng)幅度增大的特點(diǎn)，受冷空氣的影響，每一次的降溫都使得刮風(fēng)程度以及雨雪覆蓋重量對(duì)線路的影響加劇，其作用頻度也明顯上升。除了物理環(huán)境上的波及范圍廣之外，還有涉及規(guī)模廣的特點(diǎn)，高電壓線路的舞動(dòng)次數(shù)也隨著時(shí)間的遞增而上升，除了高壓線路其他電壓等級(jí)的線路也都受到了不同程度的影響，當(dāng)物理環(huán)境與覆冰狀態(tài)滿足舞動(dòng)條件時(shí)，相應(yīng)的線路故障也應(yīng)運(yùn)而生。

2.3新型線路抗舞能力分析

傳統(tǒng)的特高壓線路為單回，新型多回線路具有截面大、線路之間的距離大與各線路之間的掛線不夠緊湊等特點(diǎn)，這就使得兩者在同樣的物理環(huán)境與區(qū)域環(huán)境之中前者的存在狀態(tài)要優(yōu)于后者，后者更容易形成線路舞動(dòng)的行為，具體原因在于：一，新型線路的存在高度要高于傳統(tǒng)線路，感知寒冷溫度的觸感要先于傳統(tǒng)線路，因此更容易造成線路舞動(dòng)；二，新型線路的設(shè)計(jì)外觀為雙回路，傳統(tǒng)線路的外觀則為單回路，雙回路的橫擔(dān)則要長于單回路，因此在舞動(dòng)形成時(shí)所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)也就更大；三，從宏觀角度上來看，傳統(tǒng)單回路與新型雙回路的承受力相同，但是由于新型線路設(shè)施所使用的零件較多，容易形成細(xì)小部件的摩擦與損壞，因此形成舞動(dòng)的幾率更大。

三、輸電線路防舞動(dòng)的相關(guān)技術(shù)措施

復(fù)雜結(jié)構(gòu)的輸電線路較結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的線路更容易發(fā)生舞動(dòng)，原因在于桿塔的高度較高、使用的零件多、線路拉伸距離較長，這就使得形成舞動(dòng)的可能性較大，從宏觀角度上來說，線路小范圍的舞動(dòng)極有可能形成電網(wǎng)的大面積停運(yùn)與對(duì)機(jī)械的正常運(yùn)作造成困擾。

根據(jù)上述造成線路舞動(dòng)的因素與舞動(dòng)形成的危害來看，加強(qiáng)線路的防舞動(dòng)能力要從對(duì)線路裝置進(jìn)行加固與進(jìn)行防舞技術(shù)上的改善加以實(shí)現(xiàn)，通過添加防舞裝置例如相間間隔棒與相應(yīng)的防舞器具等，在技術(shù)方面則要加強(qiáng)各部分零部件的穩(wěn)固程度以及耐磨程度，這樣能夠避免因物理環(huán)境因素帶來的硬件的磨損，除此之外，減小各個(gè)部件之間的拉伸距離與加強(qiáng)裝置之間的線路安排措施，從而使得舞動(dòng)的頻度降到最低。

參 考 文 獻(xiàn)

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