超高压输电线路产生振动的类型及原因

来源:电工之家 时间:2016-01-24 10:06

超高压输电线路产生振动的类型及原因
 超高压输电线路一般工作的环境较为恶劣,受到常年气候因素的影响,振动的产生就颇为常见。一旦超高压输电线路产生振动,将会影响超高压输电线路的安全使用及运行,所以做好防振工作及技术措施的使用就显的至关重要。
  1 振动类型及产生的原因
  1.1 微风振动
  受到微风影响超高压输电线路会产生较为普遍的振动现象。如果吹过导线的微风是水平均匀的,那么在导线的背风部位就会形成一种漩涡气流,在脉冲力的影响下,这个漩涡将能量不断的传递给导线,导致导线在这种作用力的影响下上下的浮动。如果漩涡气流的脉冲频率恰恰与导线自身的振动频率一致,那么就会产生谐振,产生较大的振动影响。诱使导线发生微风振动的风速一般在0.5―8m/s。涡流脉冲力与导线周围的风速有关,风速较小脉冲力较弱,传递的能量就低,由于无法克服导线的自阻,导致导线产生振动;如果等速过大,那么吹过导线的气流在上层就相对均匀,就不会产生振动。风向与线路的水平夹角与微风振动有很大关系,通常在夹角为40度-90度时,微风振动最易发生。所以说在不叫空旷的位置安装或者悬挂导线,会使其受到微风的影响较大。
  1.2 导线舞动
  导线舞动在空气动力学方面也是一个复杂的问题。不仅因不对称覆冰的分裂导线上,在开阔地带容易发生舞动现象。即使在无冰的单导线上,在特定有利舞动环境及风向、风速条件下也会发生罕见的舞动。舞动频率在0.1-1Hz、半波长为整档一个或数个的驻波,舞动轨迹常出现以偏离垂向为长轴的椭圆运动,常伴随有导线绕相轴线同步交变扭转。最大舞动全振幅多出现于基波或与2、3半波复合模式下,振幅与档距和弧垂大小成比例,振高一般不超过波节点连线,腹底会低于导线弧垂下,全振幅一般不超过12m,也曾发现过12~15m,对大跨越可能接近20m。
  1.3 次档距振动
  由于超高压输电线路采用了相分裂导线的方式,在分裂导线之间存在的间隔棒会产生子导线振动的现象。就振动频率和振幅而言,次档距振动介于微风振动与舞动之间,振动频率约为1-2Hz,振幅为0.1~o.5rfl,振动轨迹呈水平扁长椭圆状。这种现象发生的原因主要是因为起风的时候,风向作用力对同一水平面的两根导线进行了作用,影响后面的导线,进而产生了同一水平面内,次档距振荡。[2]
  一般情况下,风速在3m/s以上、风向与线路水平夹角为45。在上述介绍中出现的微风,都可以导致分裂导线产生次档距振动,这种现象的产生基本上与导线是否被冰面覆盖没有关系。所以说,当采用上述布线方式的时候,一旦子导线间距过小,是容易产生次档距振动的。
  2 振动的危害性
  2.1 微风振动的危害
  微风振动的能量及振幅虽然都不大,但是发生振动的时间却很长,约占全年时间的3O%~50%。如果导线长期在悬垂线夹出,那么这种波动就会反复的进行,容易导致导线出现疲劳性损伤,致使强度降低发生断线危害。
  2.2 次档距振动的危害
  如果超导线发生了次档距振动,那么就会导致相同相子的导线之间的子导线发生互相碰撞以及鞭击,致使导线之间的间隔棒出现松动或者碰撞损伤。我国曾经投运的一条500KV输电线路,就是由于次档距振动而产生了间隔棒损坏等问题,导致超高压线路运行受阻,带来了直接以及间接的经济影响,并影响了人们的生活安全及社会发展。
  2.3 导线舞动的危害
  导线舞动的发生会产生较大的危害作用,他会使导线之间发生闪络、间隔棒等出现损坏,如果情形较为严重,还会导致导线断裂等事故的发生。
  3 防振技术措施
  3.1 主要方法
  面对超高压输电线路由于振动引发的问题,首先应该尽可能的避开天气恶劣的复杂环境,然后按照组装装置设备的性能采取如下方法。
  3.1.1 加强线路设备的耐振性能
  选用高强度的高杆塔身以及横向担;使用特强型号的导线进行架线;对导线的应力进行适当的调整;对处于导线悬挂位置的导线进行护线条的加装保护;对设备安装中使用的金具抗震性能进行提升。
  3.1.2 安装防振装置
  首先,对架设的导线进行防振锤以及防振装置的安装,确保导线的阻尼性能得到有效的改善,降低振动能量的传播,减轻振动现象,并在分裂导线上面对间隔棒进行防振装置的安装。其次,间隔棒的合理使用能够有效的对导线进行支撑,预防子导线之间的撞击,对防振工作的开展起到了作用。在进行间隔棒防护装置的安装中,应该考虑综合因素,对于导线的翻转等防振效果进行必要的理论计算。从实际理论中来讲,安装的间隔棒可以安排较大的距离,进而阻止或防止他们之间的碰撞,在导线悬挂位置进行间隔棒的安装,则更加能够有效的避免振动、消除扭转,所以可以适当的增加安装的数量。
  3.2 大跨越和大档距输电线路的防振措施
  在输电线路架设中存在一些大跨度大档距的设计方案,面对实际铁塔高度较高,导线受到的张力较大,在各种气候影响下就比较容易发生振动,并且维修工作也不易开展。所以做好防振措施就十分必要,首先在间隔棒阻振的基础上,要适当的对防振锤以及阻尼线的使用数量进行增加,对于导线还要适当加装护线设施,改变原有防线类型,使用释放型悬垂现加,降低振动中对线路的影响。[3]
  其次,基于空气动力特性对大档距线路进行力学研究,采用经过处理的、表面平滑光整的导线后,将能够有效的对微风吹过后产生的背风涡流进行抑制,进而避免出现导线的舞动;亦或者,在档距内部的导线进行特殊装置的加装,这种装置可对空气摩擦阻力进行阻碍,进而规避由于微风吹过产生的导线共振问题,降低危害的发生。
  4 结语
  综上所述,面对超高压输电线路在使用运行中出现的振荡问题,本文对其进行了简要的概述,并对问题的发生原因及影响和处理措施进行了阐述。在未来发展中,做好巡视、维护、强化恶劣天气的盘查工作,将对超高压线路安全运行可靠性的提升提供保障。

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