輸電線路導(dǎo)線舞動及其防范措施

趙宏宇

摘要：傳輸線導(dǎo)體舞動目前是電氣工程領(lǐng)域的一個嚴重問題，對傳輸線的損壞非常大。隨著當今社會的經(jīng)濟發(fā)展，家庭、企業(yè)等各個單位對電量的需求都在不斷增加。因此，采取有效措施，確保輸電線路暢通安全，盡可能減少電網(wǎng)事故，已成為亟待解決的問題。

關(guān)鍵詞：輸電線路;導(dǎo)線舞動;防范措施

引言

在輸電線路中，一旦形成導(dǎo)線舞動的情況，通?？赡軙掷m(xù)好幾個小時，因此便會對高壓輸電線路產(chǎn)生非常大的損壞，對于輸電線路的運行安全造成最為直接的威脅。所以，對于高壓輸電線路的在線監(jiān)測過程中，基于傳感器技術(shù)的導(dǎo)線舞動技術(shù)產(chǎn)生著十分重要的作用。所以在輸電線路出現(xiàn)導(dǎo)線舞動問題之前，就必須要及時加以發(fā)現(xiàn)并采取有效的預(yù)警措施，避免問題的惡化。

1導(dǎo)線舞動的內(nèi)涵

架空輸電線路在出現(xiàn)偏心結(jié)冰后，架空輸電線路會出現(xiàn)由于風(fēng)振引起的高振動和低頻自激振動現(xiàn)象。簡單地說，也就是當風(fēng)吹到由于結(jié)冰而變成非圓形截面的導(dǎo)線時，會產(chǎn)生一定量的空氣動力，這將會導(dǎo)致導(dǎo)線產(chǎn)生一種低頻，繼而出現(xiàn)大幅度的自激振蕩的情況。由于它的形狀是上下飛舞的。像龍舞一樣，所以就叫做導(dǎo)線舞動。在每年的早春和初冬季節(jié)，尤其是在容易掉落冷雨的一些地區(qū)，就非常容易產(chǎn)生嚴重影響電源、電力供應(yīng)的現(xiàn)象，即就是所謂的導(dǎo)線舞動。

2導(dǎo)線舞動的機理

在輸電線路中，當輸電線路受到橫向速度風(fēng)載荷的時候，就會產(chǎn)生加速運動，并且線路還將經(jīng)受空氣動力學(xué)力矩便會產(chǎn)生巨大的扭曲。當扭轉(zhuǎn)運動的頻率與其垂直運動的頻率同步時，就會發(fā)生導(dǎo)線舞動的情況。由于目前對于導(dǎo)線出現(xiàn)舞動的機制尚不夠完全清楚，同時由于技術(shù)不夠先進，所以針對預(yù)防導(dǎo)線舞動的措施尚未完成。然而，從導(dǎo)線舞動的重復(fù)性上可以看出，輸電線路的舞動主要是基于一定的周期進行運動的。電線的扭動操作是產(chǎn)生舞動的主要原因。當大振幅線出現(xiàn)舞動時，它將在同一周期內(nèi)形成扭轉(zhuǎn)運動。對于導(dǎo)線本身吸收的能量，絕緣體，端子和其他金具吸收的能量的比例非常小，并且容易發(fā)生舞動的情況。導(dǎo)線的張力越大，其本身吸收的能量也就越少，因而也就越有利于舞動情況的形成與發(fā)展。

3輸電線路導(dǎo)線舞動的原因

3.1覆冰

覆冰是架空線舞動的必要條件之一。到目前為止，除了一些現(xiàn)象之外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線舞動在電線上有冰。冰涂層改變了導(dǎo)線的圓形幾何形狀，使得導(dǎo)線的一側(cè)形成翼型，并且當強風(fēng)吹過時原始的空氣動力學(xué)特性改變。通過導(dǎo)線上部的空氣的速度增加并且壓力降低，通過下部的空氣的速度降低并且壓力增加，使得導(dǎo)線受到向上的力并且由于線的向上的力和重力，導(dǎo)致線垂直振蕩。同時，由于導(dǎo)線的偏心冰涂層，導(dǎo)線被扭曲和振蕩。

3.2風(fēng)的激勵

風(fēng)是導(dǎo)致架空電線舞動的能量來源。在相同的降雨條件下，風(fēng)速會影響冰的形狀，從而影響空氣動力學(xué)狀態(tài)。因為垂直于線的風(fēng)的分量越大，不均勻的冰層后對線的激勵效果越好，線上產(chǎn)生的升力越大，這有利于線路系統(tǒng)中的能量積累，這反過來又使系統(tǒng)不穩(wěn)定并產(chǎn)生舞動。風(fēng)的激勵不僅與當?shù)氐臍庀髼l件有關(guān)，而且與該線所在地區(qū)的地形和地貌條件密切相關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，輸電線舞動主要發(fā)生在平原的開闊地帶。在山區(qū)和地表，有森林，建筑物和其他區(qū)域。線越高離地面越大，受表面物體影響的風(fēng)越小，形成穩(wěn)定風(fēng)就越容易，并且很容易舞動。

3.3線路結(jié)構(gòu)參數(shù)

多分裂導(dǎo)體比單分裂導(dǎo)體更容易跳動，因為對于導(dǎo)體的中心線，導(dǎo)體的結(jié)冰通?？偸浅蛴L(fēng)側(cè)。這種偏心質(zhì)量將導(dǎo)致電線繞其自身軸線扭曲，從而改變電線的迎風(fēng)面。對于分體式導(dǎo)體，通常每隔幾十米就有一個間隔條將子線連接在一起。每個子步驟中的子線通過間隔條固定在兩端。扭轉(zhuǎn)剛度遠高于相同橫截面的單個導(dǎo)體的扭轉(zhuǎn)剛度。因此，作用在分裂導(dǎo)體上的空氣動力載荷自然遠大于單導(dǎo)體的空氣動力載荷。

4防范輸電線路導(dǎo)線舞動的措施

4.1注重日常的巡視工作

線路運檢單位和地區(qū)供電單位應(yīng)結(jié)合線路的具體特點，同時還要注意地理特征以及季節(jié)變化的特點，根據(jù)實際情況制定日常巡查計劃，系統(tǒng)確定電線桿塔的運行情況。必須要明確管轄范圍內(nèi)的線路和周圍的地理條件的現(xiàn)實情況。重點對傳輸線路易舞動部分和線路防跳裝置安裝情況，根據(jù)調(diào)查結(jié)果建立反舞動檔案。

4.2特殊巡視

當線路出現(xiàn)舞動情況時，必須要立即啟動有效的應(yīng)急預(yù)案，爭取在最短的時間內(nèi)可以抵達到故障現(xiàn)場，同時還應(yīng)當注意收集資料，具體需要的資料主要有如下幾點：氣象資料：現(xiàn)場的風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度等;導(dǎo)線覆冰厚度、形狀和臨近桿塔地面附屬物覆冰類型以及厚度;線路結(jié)構(gòu)參數(shù)，可見光照片;舞動過程的錄像：要求錄像資料畫面盡可能的穩(wěn)定并持續(xù)一定時間段、覆冰照片清晰。

4.3螺栓排查

桿塔螺栓必須要在其投如運行之后一年以及舞動情況出現(xiàn)后展開防松排查措施。需要針對輸電桿塔防松排查、防舞動治理的螺栓加固措施的各類工程的驗收原則為：其一，對導(dǎo)線掛點處、橫擔(dān)與塔身連接部位的緊固件采取逐個驗收的方式。其二，對采取“下橫擔(dān)以上部位進行防松加固”的桿塔，在遵循第一條驗收原則的基礎(chǔ)上，對塔頭、橫擔(dān)、下橫擔(dān)附件采取防松措施的緊固件聯(lián)接點，進行抽樣驗收，每個部位的抽樣個體或點數(shù)不少于10個。

4.4相間間隔棒的排查

①相間間隔棒配套金具外觀檢查，檢查金具是否完好，金具外觀是否存在銹蝕、磨損等現(xiàn)象;防松銷、墊片等配件是否完好;檢查相間間隔棒配套金具所有螺栓是否具有防松措施：銷釘?shù)陌惭b正確與否，螺栓有沒有擰緊。②相間間隔棒線夾與導(dǎo)線連接處檢查，檢查導(dǎo)線是否存在磨損、斷股等現(xiàn)象;該檔內(nèi)防振錘有無滑移、掉抓等現(xiàn)象。

5反舞動技巧和裝置基于不同的舞動機制

5.1輸電導(dǎo)線舞動的形態(tài)

一般包括三種形態(tài)：垂直與水平兩個方向的橫向振動;在齒輪兩端的固定點之間擺動電線;導(dǎo)線圍繞其自身軸線或分裂線繞其分裂圓的中心線扭轉(zhuǎn)。在上述三種形式中，橫向振動的扭轉(zhuǎn)振動和自激振動的強制振動有很多。它們之間還存在慣性耦合和氣動耦合關(guān)系，這是輸電導(dǎo)線舞動的重要誘發(fā)因素。

5.2導(dǎo)線舞動的相關(guān)理論

尼格爾扭轉(zhuǎn)舞動理論：當線的扭轉(zhuǎn)振動頻率與橫向振動的某個固有頻率一致時，發(fā)生振動。當扭轉(zhuǎn)振動頻率接近垂直或水平振動頻率時，橫向運動被耦合力激發(fā)產(chǎn)生交變力，并且線在力下大幅跳動。低阻尼系統(tǒng)共振舞動機理：在風(fēng)的作用下，整個架空輸電線路的部件將產(chǎn)生不同程度的振動。架空傳輸線導(dǎo)體具有兩個固有振動頻率。它將被激發(fā)成強烈的共鳴，即線條舞動。這個理論可以解釋傳統(tǒng)舞蹈原理無法解釋的許多舞動現(xiàn)象，如薄，無冰層舞動和分裂線的舞動。動力穩(wěn)定性舞動理論：動力穩(wěn)定理論由北京電力建設(shè)研究院等單位提出。該理論認為，舞動是一種動態(tài)的不穩(wěn)定性，動態(tài)穩(wěn)定性理論可以用來分析各種類型的舞動。通過建立水平，垂直和扭轉(zhuǎn)運動方向的動態(tài)模型，并利用穩(wěn)定性來確定系統(tǒng)是否穩(wěn)定，該理論不僅涵蓋了垂直舞動機制和扭轉(zhuǎn)舞動的機制，還作出了新的發(fā)展。

結(jié)束語

輸電線路的跳線對安全可靠的運行造成了極大的危害。只有為了實現(xiàn)有針對性的治理，才能確保輸電導(dǎo)線防舞動管理的長期性和連貫性。

參考文獻

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