| 标题 | 关于特高压输电线路防舞动的研究及探索 |
| 范文 | 王超 【摘要】 特殊环境下的气候原因以及相应的地理因素会使得输电线路受到风的激励从而产生自激行为的振动，这样的舞动行为会造成线路的断线以及短路问题，本文首先对特高压输电线路舞动机理进行了分析，并根据线路舞动规律及特点开发新型线路的防舞能力，希望对特高压输电线路防舞动能力的相关研究能够将舞动对电网安全的影响和危害程度降到最低。 【关键词】 特高压输电线路 舞动 防舞动装置 引言 处于高空环境下工作的输电线路会因各种气候以及地理环境问题形成材料的损坏从而对正常的电流输送造成一定程度的影响，在这样的条件下，极有可能形成输电线路的舞动，这样的舞动行为是由于线路处于高空状态下空气动力与风力互相作用从而在覆冰的状态下引起了输电线路的低频率自激行为的振动造成的，在这样的状态之下线路的表面材料会发生损坏并且直接导致电流的闪动以及跳闸，对用户的用电体验造成极大的影响。从国内外特高压线路试验以及相关运行经验来看，舞动一般发生在特定的条件之下，例如导线上覆冰与风力过大，此时舞动的轨迹呈椭圆形，本文首先对特高压输电线路舞动机理进行了分析，并根据线路舞动规律及特点开发新型线路的防舞能力，希望对特高压输电线路防舞动能力的相关研究能够将舞动对电网安全的影响和危害程度降到最低。 一、特高压输电线路舞动机理的分析 1.1 Den Hartog机理 Den Hartog机理指的是输电线路在覆冰状态下所产生的空气动力阻尼值是负数，并且与横向固有阻尼相比数值较大，除此之外，输电线路在做无耦合垂直运动时其性质的状态处于可变动的环境之中，使得空气动力产生了相应的负阻尼系数，这时输电线路的舞动行为因此而生，值得注意的是，当前状态下的舞动行为并不会产生任何的扭转振动行为。 1.2 O Nigol机理 与Den Hartog机理不同的是，O Nigol机理需要多维度的考虑模型的振动方向，而Den Hartog机理只需考虑横向振动。O Nigol在Den Hartog机理公布之后，根据自身的试验理解提出了O Nigol机理，主要内容为扭转激发舞动原理，与Den Hartog机理不同的是，他认为高压输电线路出现舞动是因为线路自身失去稳定性形成的晃动使得空气动力的负阻尼效应增大，从而使得线路的舞动现象在横向上工作剧烈。 1.3 惯性耦合机理 惯性耦合机理与上述两种舞动机理的引起形式完全不同，这是在各种平衡力都稳定的状态下形成的，由于线路在横向运动与纵向运动中会产生不同的作用力，但是在惯性的驱使下会保持状态平衡，仅仅在覆冰的状态下会存在惯性的偏离作用，从而造成输电线路在横向振动时的升力加大，经过长时间的力的作用下产生的能量产生了输电线路的舞动行为。 1.4稳定性机理 从相对论分析方向来看，当物体处于不稳定状态下会发生不同程度的振动，而在输电线路中这样的理论同样适用，舞动行为是作用力不稳定导致的，只有对线路施加一个稳定的作用力那么线路才能在覆冰的状态下也能够保持稳定以及材料的耐用性，并达到线路防舞的状态，这样的相对论角度分析下的研究输电线路防舞方法就被称作输电线路的稳定性机理。 1.5舞动机理分析 将上述舞动机理进行整合后发现，舞动行为的发生不仅需要一定的物理条件还要具备相应的外在条件，并且外在的环境气候对所激发出的舞动模式也有着决定性的影响，处于不同覆盖面下的线路舞动幅度也是不同的，例如覆冰状态下与下雨状态下的线路舞动幅度与承受力就是不同的。Den Hartog机理与O Nigol机理对线路舞动造成的影响也是不同的，并且存在的状态也是不同的，经过一定的作用力驱使之下，首先会产生因前者促使的横向舞动，达到可转动的条件之后进而形成O Nigol机理下的扭转式舞动。从宏观角度上来说，输电线路所消耗的能量与输入的能量相加之和等于1则说明当前的系统处于稳定状态，反之则形成系统的行为混乱与振动幅度剧烈。 1.6特高压输电线路的防舞机理 特高压输电线路的防舞机理主要有两種，一种是稳定性防舞机理，另一种为改变冰形抑制舞动理论。在稳定性防舞机理的作用之中，要设置相应的防舞装置从而达到线路的防舞状态，特高压线路由于在技术操作上具有一定的难度，因此较难完成防舞装置的设立，因此就需要操作人员在安装防舞装置时选用规格较高的从而完成安装目的。特高压输电线路的分支线路众多，因此在风力大的状态下线路受影响的激励效果十分明显，进而形成线路的舞动，除此之外，由于覆冰条件是随机形成的就导致线路上覆冰的结果不完全一致，只有能够将结果完全不一致的覆冰结果演变为覆冰规则均匀的状态下才能够在根本上形成有效的防舞条件。 二、线路舞动规律及特点分析 2.1舞动发生规律 舞动行为的存在要素在于物理环境温度低，而冬季长时间的降水量大、降温范围广、延迟时间较长以及次数较多使得为线路舞动提供了发生条件，冬季气温较低，结冰厚重的可能性也十分大，并且在冬季多风的条件下极易形成覆冰状态下的舞动行为。在地理环境上进行分析来看，一般容易形成覆冰舞动的地区主要集中在冬季气候偏低的平原地区，并且承载电压越大的线路形成舞动行为的可能性就越大，主要原因在于线路应用材质所负荷的重力越大，形成舞动的概率就越大。 2.2线路舞动特点 随着近年来冬季气温的逐渐下降，全国各地都形成了不同程度的线路舞动，并且整体趋势呈逐渐扩大以及频率波动幅度增大的特点，受冷空气的影响，每一次的降温都使得刮风程度以及雨雪覆盖重量对线路的影响加剧，其作用频度也明显上升。除了物理环境上的波及范围广之外，还有涉及规模广的特点，高电压线路的舞动次数也随着时间的递增而上升，除了高压线路其他电压等级的线路也都受到了不同程度的影响，当物理环境与覆冰状态满足舞动条件时，相应的线路故障也应运而生。 2.3新型线路抗舞能力分析 传统的特高压线路为单回，新型多回线路具有截面大、线路之间的距离大与各线路之间的挂线不够紧凑等特点，这就使得两者在同样的物理环境与区域环境之中前者的存在状态要优于后者，后者更容易形成线路舞动的行为，具体原因在于：一，新型线路的存在高度要高于传统线路，感知寒冷温度的触感要先于传统线路，因此更容易造成线路舞动；二，新型线路的设计外观为双回路，传统线路的外观则为单回路，双回路的横担则要长于单回路，因此在舞动形成时所承担的风险也就更大；三，从宏观角度上来看，传统单回路与新型双回路的承受力相同，但是由于新型线路设施所使用的零件较多，容易形成细小部件的摩擦与损坏，因此形成舞动的几率更大。 三、输电线路防舞动的相关技术措施 复杂结构的输电线路较结构简单的线路更容易发生舞动，原因在于杆塔的高度较高、使用的零件多、线路拉伸距离较长，这就使得形成舞动的可能性较大，从宏观角度上来说，线路小范围的舞动极有可能形成电网的大面积停运与对机械的正常运作造成困扰。 根据上述造成线路舞动的因素与舞动形成的危害来看，加强线路的防舞动能力要从对线路装置进行加固与进行防舞技术上的改善加以实现，通过添加防舞装置例如相间间隔棒与相应的防舞器具等，在技术方面则要加强各部分零部件的稳固程度以及耐磨程度，这样能够避免因物理环境因素带来的硬件的磨损，除此之外，减小各个部件之间的拉伸距离与加强装置之间的线路安排措施，从而使得舞动的频度降到最低。 参 考 文 献 [1]朱宽军， 刘彬 ， 刘超群， 等. 特高压输电线路防舞动研究 [J]. 中国电机工程学报， 2008， 28（34）：12—20. [2]丁锡广， 陶文秋. 减轻送电线路导线舞动灾害的措施 [J]. 高电压技术， 2004， 30（2）：54—55. [3]张文亮， 周孝信， 郭剑波， 等. ±1000 kV特高压直流在我国电网应用的可行性研究 [J]. 中国电机工程学报， 2007， 27（28）：1—5. |
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