1000kV特高壓輸電線路防舞裝置研究

許楊勇等

【摘 要】在1000kV特高壓輸電線路中，由于高壓輸電線的分裂導(dǎo)線數(shù)量相對(duì)較多，在輸電線導(dǎo)線結(jié)冰之后導(dǎo)線上會(huì)形成非對(duì)稱界面，形成的這種非對(duì)稱性的截面會(huì)在風(fēng)的作用下發(fā)生一種頻率較低，幅度較大的振動(dòng)，高壓輸電線舞動(dòng)的時(shí)間過程就很容易造成高壓輸電線路的短路以及斷線故障，高壓輸電線路的故障會(huì)造成大面積的停電故障，給經(jīng)濟(jì)造成很大直接損失與間接損失，基于此本文提出了一種高壓輸電線路防舞裝置，可以有效的減少輸電線路的舞動(dòng)，進(jìn)而減少可能發(fā)生的線路故障。

【關(guān)鍵詞】1000kV；特高壓輸電線路；舞動(dòng)；防舞裝置

0 引言

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，我國(guó)每年所建立的大型的發(fā)電站數(shù)量都在增多，由于發(fā)電站距離城鎮(zhèn)居民用電還有很長(zhǎng)一段距離，所以就帶來了高壓輸電的問題，目前隨著高壓輸電技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓、特高壓以及超高壓輸電技術(shù)都在不斷的發(fā)展，但是在這些高壓輸電技術(shù)應(yīng)用的過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，比如在高壓輸電的過程中高壓輸電線分裂線在覆冰的情況下會(huì)造成輸電線形成不對(duì)稱的界面，這種不對(duì)稱在風(fēng)的作用下就會(huì)產(chǎn)生低頻率但是大幅度的舞動(dòng)，這種情況在輸電線路中是常見的，輸電線路長(zhǎng)期舞動(dòng)或者舞動(dòng)的幅度過大在很大程度上就會(huì)造成輸電線路的故障包括輸電線路的短路以及短路故障，由于是特高壓輸電一旦斷電其所成的后果是難以想象的。下面本文就特高壓輸電線路的舞動(dòng)問題進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

1 特高壓輸電線路舞動(dòng)問題

分裂導(dǎo)線，是一種高壓輸電線路為抑制電暈放電和減少線路電抗所采取的一種導(dǎo)線架設(shè)方式。即每相導(dǎo)線由幾根直徑較小的子導(dǎo)線組成，各子導(dǎo)線間隔一定距離并按對(duì)稱多角形排列。高壓輸電線路的分裂導(dǎo)線數(shù)一般取 2～4 根，特高壓輸電線路的分裂導(dǎo)線數(shù)最多時(shí)可取到 6或者8 根。有的分裂導(dǎo)線在架設(shè)時(shí)，需要采用間隔棒保證每根子導(dǎo)線之間間隔一定距離。但是即使采用了間隔棒，分裂導(dǎo)線架設(shè)時(shí)還需考慮導(dǎo)線舞動(dòng)的問題，所述導(dǎo)線舞動(dòng)是指，途徑冰區(qū)的架空輸電線路導(dǎo)線覆冰后通常形成非對(duì)稱截面，導(dǎo)線在風(fēng)作用下可能誘發(fā)一種低頻、大振幅的自激振動(dòng)。由于導(dǎo)線舞動(dòng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，一旦發(fā)生，將導(dǎo)致線路短路、斷線和倒塔等重大事故，造成大面積停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。因此，如何提供一種抑制扭振防舞裝置，以消除分裂導(dǎo)線的舞動(dòng)，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

2 特高壓輸電線路防舞裝置

2.1 防舞裝置結(jié)構(gòu)及其組成

本研究的目的在于提供一種抑制扭振防舞裝置，以消除分裂導(dǎo)線的舞動(dòng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種抑制扭振防舞裝置，包括抑扭圓環(huán)、支撐桿、導(dǎo)線夾和連接套環(huán)，其中，所述連接套環(huán)包括可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)，所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)之間設(shè)置有彈性裝置，所述抑扭圓環(huán)固定在所述支撐桿上，所述支撐桿固定所述外環(huán)上，所述導(dǎo)線夾固定在所述內(nèi)環(huán)上。彈性裝置為設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)之間的柔性滾珠。導(dǎo)線夾為八個(gè)，均布在所述內(nèi)環(huán)的外圓周面上。導(dǎo)線夾的夾持點(diǎn)位于同一個(gè)圓周上。抑扭圓環(huán)為兩個(gè)，分別通過一個(gè)所述支撐桿與所述外環(huán)固定連接。抑扭圓環(huán)位于同一個(gè)圓周上。

本發(fā)明提供的抑制扭振防舞裝置，包括抑扭圓環(huán)、支撐桿、導(dǎo)線夾和連接套環(huán)，其中，所述連接套環(huán)包括可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)，所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)之間設(shè)置有彈性裝置，所述抑扭圓環(huán)固定在所述支撐桿上，所述支撐桿固定所述外環(huán)上，所述導(dǎo)線夾固定在所述內(nèi)環(huán)上。防舞裝置如圖1所示。

在圖1中，內(nèi)環(huán)1、外環(huán)2、柔性滾珠3、導(dǎo)線夾4、支撐桿5、抑扭圓環(huán)6組成特高壓輸電線路的防舞裝置。一種抑制扭振防舞裝置，其特征在于，包括抑扭圓環(huán)、支撐桿、導(dǎo)線夾和連接套環(huán)，其中連接套環(huán)包括可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)，內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)之間設(shè)置有彈性裝置，抑扭圓環(huán)固定在所述支撐桿上，支撐桿固定所述外環(huán)上，導(dǎo)線夾固定在所述內(nèi)環(huán)上。抑制扭振防舞裝置，其特征在于彈性裝置為設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)和所述外環(huán)之間的柔性滾珠。抑制扭振防舞裝置，其特征在于導(dǎo)線夾為八個(gè)，均布在所述內(nèi)環(huán)的外圓周面上。抑制扭振防舞裝置，其特征在于，所述導(dǎo)線夾的夾持點(diǎn)位于同一個(gè)圓周上。抑制扭振防舞裝置，其特征在于，抑扭圓環(huán)為兩個(gè)分別通過一個(gè)所述支撐桿與所述外環(huán)固定連接。抑制扭振防舞裝置，其特征在于，所述抑扭圓環(huán)位于同一個(gè)圓周上。

2.2 防舞裝置原理

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制扭振防舞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本文提供的抑制扭振防舞裝置，包括抑扭圓環(huán)6、支撐桿5、導(dǎo)線夾4和連接套環(huán)，其中，連接套環(huán)包括可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)環(huán)1和外環(huán)2，內(nèi)環(huán)1和外環(huán)2之間設(shè)置有彈性裝置，抑扭圓環(huán)6固定在支撐桿5上，支撐桿5固定外環(huán)2上，導(dǎo)線夾4固定在內(nèi)環(huán)1上。本發(fā)明提供的抑制扭振防舞裝置屬于抑扭環(huán)的一種，能夠很好的消除分裂導(dǎo)線的舞動(dòng)，具體推理過程如下：建立附有抑扭環(huán)的導(dǎo)線系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程如下：

上式即為安裝了抑扭環(huán)后導(dǎo)線系統(tǒng)的穩(wěn)定性判別式，同時(shí)也是衡量抑扭環(huán)的防舞效果驗(yàn)算式。從式中可以看出，對(duì)形同穩(wěn)定性其關(guān)鍵作用是第二項(xiàng)，因此，我們可以構(gòu)造一個(gè)新的更簡(jiǎn)單的函數(shù)來取代，這個(gè)函數(shù)為：

可得以下結(jié)論：ωφ與ωy是導(dǎo)線系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)與垂直的固有頻率，與導(dǎo)線系統(tǒng)的參數(shù)無關(guān)。而抑扭環(huán)的防舞性能則是通過μ和ωD兩個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此，所謂抑扭環(huán)的防舞性能設(shè)計(jì)，實(shí)質(zhì)上就是如何確定μ和ωD的最優(yōu)值。對(duì)于分裂導(dǎo)線，通常有ωφ≈ωy，并且一般總是設(shè)計(jì)得使ωφ≈ωy。這樣就使得：

由此可見，抑扭環(huán)的防舞效果決定于Δω和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比μ，Δω值愈小，或者μ值愈大，則防舞效果愈好。內(nèi)環(huán)1通過導(dǎo)線夾4夾持住分裂導(dǎo)線，內(nèi)環(huán)1和外環(huán)2之間設(shè)置有彈性裝置，此處設(shè)置的彈性裝置能夠改變?chǔ)う?，使得Δω變小，通過支撐桿5固定在外環(huán)2上的抑扭圓環(huán)6提高了質(zhì)量，并且通過支撐桿5進(jìn)行了延長(zhǎng)，能夠提高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比μ，能夠消除分裂導(dǎo)線的舞動(dòng)。彈性裝置為設(shè)置在內(nèi)環(huán)1和外環(huán)2之間的柔性滾珠3，那么柔性滾球3既能夠?qū)崿F(xiàn)外環(huán)2和內(nèi)環(huán)1兩者的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，也能夠作為內(nèi)環(huán)1和外環(huán)2之間的彈性裝置使用，結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化μ，并且，外環(huán)2和內(nèi)環(huán)1相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)也能夠使Δω變小，制作成本較低。以8分裂導(dǎo)線為例。導(dǎo)線夾4為八個(gè)，均布在內(nèi)環(huán)1的外圓周面上，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)8根及以內(nèi)數(shù)量的分裂導(dǎo)線的舞動(dòng)消除。6分裂導(dǎo)線、4分裂導(dǎo)線、2分裂導(dǎo)線依然在本實(shí)施例保護(hù)范圍內(nèi)。導(dǎo)線夾4的夾持點(diǎn)位于同一個(gè)圓周上，消除分裂導(dǎo)線的舞動(dòng)效果更好。抑扭圓環(huán)6為兩個(gè)半環(huán)形結(jié)構(gòu)，分別通過一個(gè)支撐桿5與外環(huán)2固定連接，以進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比，并且，當(dāng)抑扭圓環(huán)6位于同一個(gè)圓周上時(shí)，消除分裂導(dǎo)線的舞動(dòng)效果更好。

3 結(jié)論

本文首先對(duì)目前特高壓輸電過程中所存在的特高壓輸電線的舞動(dòng)問題進(jìn)行闡述，對(duì)其造成的原因進(jìn)行了分析，然后提出了一種特高壓輸電線路防舞動(dòng)的裝置，并結(jié)合防舞動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)圖對(duì)防舞動(dòng)的原理進(jìn)行了推導(dǎo)，然后對(duì)于特高壓輸電線路防舞動(dòng)裝置的每個(gè)部分進(jìn)行了防舞動(dòng)原理的介紹，本文所研究的防舞動(dòng)裝置能夠較好的應(yīng)對(duì)特高壓輸電線路的舞動(dòng)問題。

[責(zé)任編輯：薛俊歌]