輸電線路覆冰舞動(dòng)分析及防治措施

李永堅(jiān)

摘 要：文章就覆冰導(dǎo)線產(chǎn)生舞動(dòng)的原因以及防止輸電導(dǎo)線產(chǎn)生舞動(dòng)的措施兩個(gè)方面進(jìn)行探討，但是探討的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，輸電導(dǎo)線不僅僅是關(guān)系著電力系統(tǒng)的運(yùn)行，更關(guān)系到整個(gè)民生，因此對(duì)于輸電導(dǎo)線中存在的嚴(yán)重問題就必須解決。在實(shí)際操作中更應(yīng)該從覆冰導(dǎo)線的舞動(dòng)預(yù)防開始，做好地域數(shù)據(jù)分析、做好前期防舞動(dòng)裝置，這樣才能從根本上最便捷的避免舞動(dòng)的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：覆冰導(dǎo)線；舞動(dòng)原理；措施

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）29-0104-01

1 破壞輸電導(dǎo)線運(yùn)行的主要因素

我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)飛速的發(fā)展，國(guó)家對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主力部門——電力部門充分重視，根據(jù)國(guó)家的相關(guān)規(guī)定，我們必須不斷完善電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。由于電力的發(fā)展主要依靠于輸電導(dǎo)線對(duì)電力的輸送，輸電導(dǎo)線對(duì)電力的輸送直接影響了人們的生活與工作，而破壞輸電導(dǎo)線運(yùn)行的主要因素之一就是導(dǎo)線的覆冰，其中又有三種情況的覆冰導(dǎo)線來破壞導(dǎo)線的運(yùn)輸工作，①本文將要探討的覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)而導(dǎo)致的破壞；②是覆冰過多而大量脫落產(chǎn)生的晃動(dòng)和彈跳；③是覆冰過重產(chǎn)生破壞。

2 覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)原因分析

由于我國(guó)疆域遼闊，南北、東西地形、氣候等條件差異大，因此產(chǎn)生覆冰的原因不同，覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)產(chǎn)生的原因也有所不同。就目前而言，人們所認(rèn)同的覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)的起因分析主要為形成覆冰、線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)與風(fēng)激勵(lì)的原因。導(dǎo)線在垂直風(fēng)的作用下，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的舞動(dòng)，舞動(dòng)頻率的計(jì)算公式為：

？鄣C■/？鄣a+C■<0

其中，CL為導(dǎo)線氣動(dòng)升力系數(shù)，CD為導(dǎo)線迎風(fēng)阻力系數(shù)，a為導(dǎo)線偏心覆冰導(dǎo)線迎風(fēng)攻角。

2.1 覆冰的原因

覆冰厚度一般為2.5～48 mm，覆冰導(dǎo)線的形成主要分為三類，其一是雨凇，其二是霧凇，其三是霜凇。

①雨凇。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析和研究發(fā)現(xiàn)，覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)中導(dǎo)線上覆冰的產(chǎn)生原因主要是雨凇。在風(fēng)速很大且氣溫在零度上下時(shí)，尤其在低海拔地區(qū)的凍雨時(shí)節(jié)雨凇產(chǎn)生的情況較大。雨凇產(chǎn)生的這種自然條件是冰體在粘性最強(qiáng)的情況，不容易小部分脫落，會(huì)呈塊狀的黏附在導(dǎo)線上，容易在有風(fēng)的情況下產(chǎn)生舞動(dòng)，對(duì)導(dǎo)線的安全性造成威脅。

②霧凇。霧凇主要形成于山區(qū)，其形成條件主要是氣溫相對(duì)較低且風(fēng)速也相對(duì)較小的情況下。由于氣溫較低因此低空云的水汽溫度也很低，在水汽遇到同樣處于低溫的輸電導(dǎo)線時(shí)，凝結(jié)成冰附著于導(dǎo)線上?；蛘呤怯捎谏介g晝夜溫差大，清晨產(chǎn)生的霧氣遇冷在輸電導(dǎo)線上凝結(jié)成冰，因此霧凇所形成的冰體密度相對(duì)較小，主要是通過不斷凝結(jié)的過程來形成覆冰，霧凇作為一種覆冰導(dǎo)線，其舞動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的破壞性最小。

③霜凇。霜凇的產(chǎn)生條件與雨凇的產(chǎn)生條件相似，都為零度左右且風(fēng)速較大的情況下，霜凇作為不斷累積的冰體之一，其密度大大的高于雨凇與霧凇所產(chǎn)生的冰體。因此只要在有濕云的情況下，就容易產(chǎn)生霧凇，霧凇通過其晶體的不斷累積不斷的增加質(zhì)量。

2.2 線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)

除了覆冰的原因外還有線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)來影響覆冰導(dǎo)線的舞動(dòng)，而線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)還包括了分裂導(dǎo)線、張力、弧度與垂直度等參數(shù)。線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)的影響主要是通過大量的數(shù)據(jù)以及相關(guān)工作人員日積月累的工作經(jīng)驗(yàn)得出的。導(dǎo)線舞動(dòng)在我國(guó)的大部分500 kV輸電線路中均發(fā)生過，由舞動(dòng)引起的事故占500 kV輸電線路事故總數(shù)的23.5%。

①分裂導(dǎo)線。在線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)中，分裂導(dǎo)線產(chǎn)生舞動(dòng)的因素最大，由于分裂導(dǎo)線是由不同的子導(dǎo)線構(gòu)成的，而各個(gè)子導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)剛度比單獨(dú)存在的單導(dǎo)線又大很多。因此在同等結(jié)冰的情況下，單導(dǎo)線因?yàn)榕まD(zhuǎn)剛度比較低，因此容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)，這樣冰體在上面不容易大面積的附著。而分裂導(dǎo)線中的各個(gè)子導(dǎo)線由于剛度較強(qiáng)且扭轉(zhuǎn)度不強(qiáng)，就會(huì)使得冰體增大，發(fā)生舞動(dòng)。

②弧度。不同弧度的導(dǎo)線也會(huì)產(chǎn)生不同幅度的舞動(dòng)，一般的輸電導(dǎo)線都具有一定的弧度，這個(gè)弧度范圍是國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，因此在這樣一定的弧度范圍內(nèi)可以保證輸電導(dǎo)線能夠有效的進(jìn)行輸電且不受到影響。如果導(dǎo)線的弧度小于標(biāo)準(zhǔn)弧度，那么就會(huì)造成導(dǎo)線過于緊繃，雖然這樣的導(dǎo)線不易發(fā)生舞動(dòng)，但是熱脹冷縮容易讓導(dǎo)線很容易的受到損壞。如果導(dǎo)線弧度大于標(biāo)準(zhǔn)弧度，那么導(dǎo)線在覆冰的情況下舞動(dòng)更大。

3 防舞動(dòng)措施

就目前的舞動(dòng)現(xiàn)象分析而言，我國(guó)的電網(wǎng)管理者和工作根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和得到的數(shù)據(jù)在防舞動(dòng)方面有了一定的成就。防舞動(dòng)措施主要根據(jù)各地的氣候、地形等自然條件來采取避舞——避免產(chǎn)生舞動(dòng)、抗舞——對(duì)抗會(huì)產(chǎn)生的舞動(dòng)進(jìn)行改進(jìn)以及抑舞——抑制舞動(dòng)的產(chǎn)生。

3.1 避 舞

避免舞動(dòng)的產(chǎn)生就是企業(yè)的規(guī)避措施，對(duì)于電力企業(yè)來說，其防治出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和安全損失的措施之一就是避免覆冰輸電導(dǎo)線出現(xiàn)舞動(dòng)。既然要避免就要對(duì)于該地所處的自然條件和社會(huì)條件兩個(gè)方面出發(fā)，對(duì)于自然條件來說，應(yīng)當(dāng)了解當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒌孛埠偷匦?，從而選擇適合當(dāng)?shù)氐膶?dǎo)線；對(duì)于社會(huì)條件來說，應(yīng)當(dāng)對(duì)當(dāng)?shù)氐墓ぷ魅藛T進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)傳授和防舞動(dòng)措施的講解，從而保證在舞動(dòng)發(fā)生時(shí)有對(duì)應(yīng)的措施來解決。

3.2 抗 舞

由于避舞是對(duì)自然條件和社會(huì)條件的一種預(yù)估，對(duì)其無法進(jìn)行改變，因此就出現(xiàn)了抗舞這一措施。抗舞就是在無法更改的地形、氣候條件下，通過更改輸電導(dǎo)線的原料、材質(zhì)以及其他方面來保證輸電的安全運(yùn)行?？刮柚饕峭ㄟ^檢測(cè)該地地形之后，選擇更適宜該地的材質(zhì)，選擇高強(qiáng)度的機(jī)械來防止出現(xiàn)覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)的情況。

3.3 抑 舞

抑舞即通過相應(yīng)的裝置和器械來抑制舞動(dòng)的產(chǎn)生，同之前的避舞措施來對(duì)有可能產(chǎn)生舞動(dòng)的區(qū)域進(jìn)行具體勘測(cè)，然后安裝防舞動(dòng)裝置。

①改變導(dǎo)線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。通過改變導(dǎo)線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以防治舞動(dòng)的產(chǎn)生，其主要原因是通過在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中加入防舞動(dòng)裝置，其中防舞動(dòng)裝置包含有失諧擺、壓重防舞器等失諧擺是通過調(diào)節(jié)導(dǎo)線的扭轉(zhuǎn)剛度，使得導(dǎo)線在有冰體附著時(shí)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，避免了舞動(dòng)的發(fā)生。壓重防舞器是通過增加輸電導(dǎo)線的質(zhì)量從而減小風(fēng)速對(duì)舞動(dòng)的影響。

②改變導(dǎo)線的氣動(dòng)力。通過安裝相應(yīng)的防舞動(dòng)裝置來增加或減少覆冰導(dǎo)線的氣動(dòng)力，這類裝置主要有氣動(dòng)力阻力器和擾流防舞器，這類裝置都是通過擾亂氣流，增加氣動(dòng)力來減少覆冰導(dǎo)線的舞動(dòng)。

4 有待解決的問題

就目前的電力發(fā)展形勢(shì)而言，雖已經(jīng)有了一些適宜的措施，但是很多措施只是通過相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行電腦構(gòu)圖的探討，并沒有進(jìn)行實(shí)際的操作。而且模擬的措施與實(shí)際的運(yùn)用有一定的差距，因此要將還未落實(shí)到實(shí)際中的措施運(yùn)用到實(shí)際中，不能用數(shù)據(jù)來進(jìn)行推算，防止發(fā)生后續(xù)問題。

5 結(jié) 語

本文就覆冰導(dǎo)線出現(xiàn)舞動(dòng)的原因和防止出現(xiàn)舞動(dòng)的措施進(jìn)行了探討，但是探討的結(jié)果發(fā)現(xiàn)輸電導(dǎo)線不僅僅是關(guān)系著電力系統(tǒng)的運(yùn)行，更關(guān)系到整個(gè)民生，因此對(duì)于輸電導(dǎo)線中存在的嚴(yán)重問題就必須解決。在實(shí)際操作中更應(yīng)該從覆冰導(dǎo)線的舞動(dòng)預(yù)防開始，做好地域數(shù)據(jù)分析、做好前期防舞動(dòng)裝置，這樣才能從根本上最便捷的避免舞動(dòng)的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙作利.導(dǎo)線舞動(dòng)因素分析[J].東北電力技術(shù)，1994，（9）.

[2] 李光輝.電力系統(tǒng)防凍融冰問題的分析及對(duì)策[J].大眾用電，2007，

[3] 黃濤.大跨越高壓輸電線路非線性舞動(dòng)理論研究[D].武漢：華中科技 大學(xué)，2007.