盧鵬飛

安徽送變電工程公司應急搶修中心運行檢修分公司，安徽合肥，230601

次檔距振蕩是指超(特)高壓輸電線路分裂導線上兩間隔棒之間的子導線振蕩，是采用分裂導線的線路所特有的機械運動現(xiàn)象。其生成原理是：在分裂導線情況下，其中一根或多根子導線不可避免地處在前方子導線形成的尾流中，由于尾流效應，使得下風的子導線更容易吸收風的輸入能量，從而發(fā)生低頻大振幅振動。它是一種 1～3 Hz低頻的橢圓軌跡的振蕩，橢圓的長軸近于水平。而且，同一水平面子導線的振蕩方向相反。這種振蕩一般發(fā)生在低溫季節(jié)，風速為7～20 m/s的情況下。

影響次檔距震蕩的因素包含以下幾個方面：風、分裂導線的數(shù)量和布置、導線直徑和分裂導線間距、導線質(zhì)量、子導線排列對風向的傾角、間隔棒裝置類型和位置。針對以上影響因素，可采取以下措施進行防護：增大分裂導線間距、改變分裂導線的傾角、減少尾流區(qū)中導線的數(shù)量、減小次檔距的長度、對間隔棒進行優(yōu)化布置和適宜選型。

1 間隔棒次檔距布置

在分裂導線-間隔棒系統(tǒng)中，一般采用阻尼間隔棒，并且按不等次檔距安裝。目前，國內(nèi)多采用英國Denlop 公司侯效(Hearnshaw)所推薦的優(yōu)化布置理論，并將其簡化為如表1中所示的次檔距布置。

表1 侯效不等距次檔距布置順序

結合侯效提出的間隔棒在特定導線上的無量綱特性曲線，可得到這樣的一組遞推關系式：

根據(jù)相關試驗曲線分析，得到如下判斷依據(jù)：

這樣就可以利用計算機求得最優(yōu)解。

以上計算中，S為平均次檔距，是次檔距優(yōu)化布置的基礎。其計算公式為：S=L/(Ns+1)

圖1 導線-間隔棒系統(tǒng)振動模型

2 間隔棒端次檔距的取值

2.1 間隔棒次檔距取值的考慮因素

間隔棒的主要作用是支撐子導線，防止子導線相互碰撞和鞭擊，抑制微風振動和次檔距振蕩。對于間隔棒的安裝距離及數(shù)量，除了考慮經(jīng)濟因素外，還必須從防止導線碰撞和翻轉(zhuǎn)、能達到最佳防振效果方面進行必要的研究和計算。主要考慮的因素有:對于平均風阻力和正常電流產(chǎn)生的電磁吸引力，間隔棒的安裝距離必須使子導線不接觸;對于風和覆冰引起的扭轉(zhuǎn)，允許子導線接觸，但當覆冰和風等外力消失后，間隔棒的安裝距離必須能使扭轉(zhuǎn)自然恢復(即扭轉(zhuǎn)復原理論)；對于尾流引起的次檔距振蕩，必須保證子導線不發(fā)生頻繁的鞭擊和金具的疲勞破壞。

分裂導線不均勻覆冰時，產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)力矩，加上風壓，使導線發(fā)生嚴重的扭轉(zhuǎn)。由于風壓和覆冰產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力的機理復雜，且覆冰厚度、形狀具有不規(guī)則、不確定性，因此，確定它的大小和設計條件是極其困難的。扭轉(zhuǎn)設計中，一般按導線覆冰時發(fā)生的扭轉(zhuǎn)，在脫冰后能自然恢復來考慮。導線一旦發(fā)生扭轉(zhuǎn)，為了使它能自然復原，則要求在任意扭轉(zhuǎn)角下有足夠大的復原力作用。

2.2 安裝位置優(yōu)化的經(jīng)驗規(guī)則

阻尼間隔棒作為分裂導線主要的振動阻尼元件，間隔棒應放置在接近振動的波峰而遠離波節(jié)點的地方，以產(chǎn)生較大的振動能量耗散，充分發(fā)揮其振動阻尼作用。導線受風激振動后，若遇到阻尼作用，其振幅會逐漸衰減。用振幅對數(shù)衰減率δ來表示阻尼作用:

式中，A0為振動的初始峰峰值;An為第n個周期的峰峰值。

端部次檔距是與桿塔相鄰的一個次檔距，長度一般只有中間次檔距的一半左右。采用這樣的布置，在發(fā)生導線不均勻覆冰而引起導線束扭轉(zhuǎn)時，可產(chǎn)生足夠的扭力矩，使覆冰脫落后，導線束能自行恢復到原來的位置。端次檔距的大小與導線懸掛方式也有很大關系。導線采用耐張方式固定時，檔內(nèi)扭轉(zhuǎn)恢復性能較差，此時，應進一步減小端次檔距長度，以提高恢復力矩。

有研究表明，當相鄰次檔距(Si)相等或互為整數(shù)倍，即S1/S2=1,0或S1/S2=0.5時，導線-間隔棒系統(tǒng)可能呈現(xiàn)最低能量耗散模型，即阻尼間隔棒對導線振動能量的耗散不起作用。

根據(jù)有關文獻，國外次檔距不等距離布置的基本方式:(1)次檔距長度由兩端向中間逐步增加，到檔距中央達最大值；(2)次檔距長度交替增加和減小。

次檔距布置的原則:(1)在0.55～0.65之間；(2)次檔距不宜布置成對于檔中央呈對稱分布。

3 間隔棒起算點的確定

經(jīng)計算得出的間隔棒安裝距離其起算點應該為導線的掛點位置。對于直線塔來說，起算點應為桿塔中心點；耐張塔起算點應為耐張串在橫擔上的掛點位置，相對于檔距來說，橫擔寬度可以忽略不計，為了統(tǒng)一起見，耐張塔的間隔棒次檔距起算點也應為桿塔的中心點。

在某些線路施工過程中，部分施工項目部未能理解間隔棒次檔距的定義和間隔棒布置的原則。在實際施工過程中，將間隔棒安裝距離的起算點定在了線夾出口處，這就造成了以耐張塔為起點，實際安裝的間隔棒次檔距與設計值產(chǎn)生了一個耐張串的誤差。以±500 kV葛南線為例，其耐張串(掛點至耐張線夾出口處)的長度達到了14.622 m，以平均檔距450 m計算，其設計間隔棒安裝數(shù)量為7個，安裝距離為39+65+58+67+58+68+60+35(m)。起算點按照線夾出口來計算，其實際的安裝距離變成54+65+58+67+58+68+60+10(m)。其S1/S2=54/65=0.83，該數(shù)值超出了0.55～0.65的范圍，以至于在發(fā)生導線不均勻覆冰而引起導線束扭轉(zhuǎn)時，沒有足夠大的扭力矩，使得覆冰脫落后，導線束能自行恢復到原來的位置。且間隔棒未能放置在接近振動的波峰而遠離波節(jié)點的最適宜位置，無法產(chǎn)生較大的振動能量耗散，未能充分發(fā)揮其振動阻尼作用，從而不能減弱次檔距震蕩的振幅，影響線路安全穩(wěn)定運行。

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