米瑪頓珠
摘 要:本文首先分析輸電線(xiàn)路舞動(dòng)的特征,繼而探究產(chǎn)生輸電線(xiàn)路舞動(dòng)故障的主要原因,最后有針對(duì)性地提出幾點(diǎn)防治措施,希望與同行一起分享。
關(guān)鍵詞:輸電線(xiàn)路;舞動(dòng);分析;防治;探究
中圖分類(lèi)號(hào):TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
輸電線(xiàn)路舞動(dòng)是低頻的一種,其頻率在0.1Hz~3Hz的范圍內(nèi)舞動(dòng)振幅是輸電直徑的5~300倍,舞動(dòng)一般發(fā)生在多分裂輸電線(xiàn)路上,且具有一定的時(shí)間段。線(xiàn)路舞動(dòng)產(chǎn)生的危害是巨大的,輕者引起相間線(xiàn)路的閃絡(luò),破壞金屬模具;重者會(huì)造成線(xiàn)路跳閘停電、燒傷、倒塔等嚴(yán)重后果。因此積極對(duì)輸電線(xiàn)路舞動(dòng)進(jìn)行分析,探究防治措施是極為重要的。
一、淺談?shì)旊娋€(xiàn)路舞動(dòng)的特點(diǎn)
1.舞動(dòng)范圍較大,頻率高
輸電線(xiàn)路舞動(dòng)這一故障具有一定的普遍性,舞動(dòng)多發(fā)生在寒冷的冬天,一般是當(dāng)年的11月份到次年的3月份,尤其是在大風(fēng)寒冷、冰霜雨雪這類(lèi)極端的天氣中,線(xiàn)路舞動(dòng)發(fā)生的頻率是相當(dāng)高的。對(duì)于電壓在10kV~500kV等級(jí)的輸電線(xiàn)路,舞動(dòng)故障的發(fā)生具有全局性,甚至?xí)爸苓叺赜蜉旊娋€(xiàn)路,造成大范圍舞動(dòng)故障的形成。
2.輸電線(xiàn)路損失相對(duì)嚴(yán)重
對(duì)輸電線(xiàn)路舞動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察,其有很大的可能導(dǎo)致電氣故障事件的發(fā)生,螺栓松動(dòng)或者是脫落的現(xiàn)象也是極為普遍的,金屬器具以及絕緣子極易遭到損壞,輸電線(xiàn)路斷線(xiàn)或者是斷股現(xiàn)象也是極為常見(jiàn)的。據(jù)有關(guān)資料顯示,輸電線(xiàn)路發(fā)生舞動(dòng)故障之時(shí),常常會(huì)導(dǎo)致輸電線(xiàn)路出現(xiàn)300多次跳閘故障,機(jī)械故障也是不下百次的。在產(chǎn)生跳閘故障的線(xiàn)路中,單相跳閘故障所占的比例在3層左右,相間故障比例大于70%,輸電線(xiàn)路斷股故障、金屬器具損壞故障、桿塔結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞故障所占的比例均不大于10%。
3.新型線(xiàn)路對(duì)外界環(huán)境抵御能力較差
與普通線(xiàn)路相比較,在相同的氣候條件以及地理?xiàng)l件下,新型線(xiàn)路更有很大的可能發(fā)生舞動(dòng)故障。也就是說(shuō),新型線(xiàn)路一旦發(fā)生舞動(dòng)故障,線(xiàn)路跳閘、斷股、機(jī)械等各種類(lèi)型故障發(fā)生的概率會(huì)更大。近些年有研究工作表明,發(fā)生舞動(dòng)故障頻率最高的線(xiàn)路為同塔雙回線(xiàn)路,與緊湊型輸電線(xiàn)路相比較,單回線(xiàn)路發(fā)生舞動(dòng)故障的幾率又是極高的。
二、分析輸電線(xiàn)路舞動(dòng)的主要原因
本文作者總結(jié)長(zhǎng)期的工作經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為輸電線(xiàn)路舞動(dòng)這一故障的產(chǎn)生與風(fēng)速、風(fēng)向、流動(dòng)狀態(tài)相關(guān),又與輸電線(xiàn)路自身的結(jié)構(gòu)與參數(shù)數(shù)值大小密切相關(guān)。對(duì)其舞動(dòng)的原因進(jìn)行剖析,具體可以表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
一是因?yàn)楝F(xiàn)階段各電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路在設(shè)計(jì)的過(guò)程中沒(méi)有標(biāo)明與線(xiàn)路舞動(dòng)有關(guān)的基礎(chǔ)性防治技術(shù)或者是措施,易舞區(qū)段劃分得相對(duì)模糊化,種種因素的疊加,最終致使后期防治舞動(dòng)措施的實(shí)施產(chǎn)生很大的難度;第二,相關(guān)資料記載,輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)的載荷大多數(shù)屬于靜載負(fù)荷,但是線(xiàn)路在發(fā)生舞動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的卻是波動(dòng)幅度較大的動(dòng)載荷,此時(shí)線(xiàn)路舞動(dòng)勢(shì)必會(huì)造成桿塔橫擔(dān)掛線(xiàn)這些部位的承受菏載日益加大,最終超出最大設(shè)計(jì)菏載的數(shù)值,此時(shí)對(duì)橫擔(dān)以及鐵塔螺栓造成極大的破壞;第三,桿塔在規(guī)劃與建設(shè)的過(guò)程中,風(fēng)向與線(xiàn)路轉(zhuǎn)角的幅度與頻度本應(yīng)該是固定的,但是在實(shí)際情況中,輸電線(xiàn)路舞動(dòng)的方向存在較大的隨意性,這樣線(xiàn)路轉(zhuǎn)動(dòng)的角度有很大的可能大于設(shè)計(jì)值,橫擔(dān)方向的承載能力就會(huì)大于桿塔規(guī)定的承載能力,這就加大了橫擔(dān)失衡或者發(fā)生破損的幾率。
三、防治輸電線(xiàn)路舞動(dòng)的措施
1.最好避開(kāi)與易產(chǎn)生舞動(dòng)故障的覆冰區(qū)域,并調(diào)整線(xiàn)路走向
一般而言,當(dāng)溫度在-5℃~0℃范圍內(nèi),風(fēng)速不低于10m/s的區(qū)域內(nèi),會(huì)增加輸電線(xiàn)路舞動(dòng)故障發(fā)生的概率。從風(fēng)向的角度進(jìn)行分析,在冰凍季節(jié)刮風(fēng)的方向與線(xiàn)路軸線(xiàn)的夾角大于45°時(shí),舞動(dòng)故障易于形成。也就是說(shuō),夾角越小線(xiàn)路上受到的分離程度越小,此時(shí)就降低了舞動(dòng)故障發(fā)生的幾率。
因此在對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,應(yīng)該盡量避開(kāi)冰凍、風(fēng)向這類(lèi)不利的因素。在經(jīng)濟(jì)允許的條件下,在先進(jìn)技術(shù)的配合中,盡最大努力避開(kāi)強(qiáng)舞動(dòng)區(qū)域,尤其是在輸電線(xiàn)路安置方向上,技術(shù)人員應(yīng)該盡最大努力減小冬季風(fēng)向與線(xiàn)路走向兩者之間的夾角。
2.增強(qiáng)線(xiàn)路系統(tǒng)抵御舞動(dòng)故障的能力
輸電線(xiàn)路在形成舞動(dòng)故障時(shí),在垂直于線(xiàn)路的橫截面內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)方向呈現(xiàn)的是橢圓形,當(dāng)輸電線(xiàn)路舞動(dòng)的幅度過(guò)大時(shí),相鄰兩根運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)路就有很大的可能產(chǎn)生碰撞閃弧現(xiàn)象,極易造成線(xiàn)路損壞或跳閘故障。為了減少或者避免上述故障發(fā)生的幾率,防舞措施的引進(jìn)與應(yīng)用可以對(duì)線(xiàn)路舞動(dòng)的幅值產(chǎn)生控制作用。除了上述防舞措施之外,還可以在輸電塔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上大下功夫,也就是在相關(guān)措施的輔助下防止相鄰線(xiàn)路之間、線(xiàn)路與地線(xiàn)之間產(chǎn)生碰線(xiàn)現(xiàn)象。此外,水平布置方式的應(yīng)用,減少了線(xiàn)路之間碰線(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象的發(fā)生,這主要是因?yàn)樵摲绞娇梢允辜夹g(shù)人員按照一定的規(guī)則使線(xiàn)路舞動(dòng)的水平方向位移遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線(xiàn)路水平相間的距離??傊?,只有適當(dāng)?shù)丶哟蟮鼐€(xiàn)與線(xiàn)路的垂直與水平距離,那么輸電線(xiàn)路就會(huì)具有抵御舞動(dòng)故障的能力。此外,增強(qiáng)桿塔塔身與橫擔(dān)的強(qiáng)度、改良金屬器具的抗振能力,均可以減少輸電線(xiàn)路金屬器具發(fā)生松動(dòng)或者損壞的幾率,達(dá)到抵御舞動(dòng)的效果。
3.與抑制輸電線(xiàn)路舞動(dòng)的相關(guān)措施
一是可以通過(guò)改善線(xiàn)路的性質(zhì)去達(dá)到抑制舞動(dòng)的目標(biāo),失諧擺、抑制扭振型防舞器、雙擺防舞器這些防舞器具的應(yīng)用就可以達(dá)到上述效果;二是線(xiàn)路系統(tǒng)自阻尼來(lái)指標(biāo)的提高可以到達(dá)抑制舞動(dòng)的效果,尤其是由加拿大A.T.Edwards研發(fā)的終端阻尼器;三是擾流防舞器能借助擾亂沿檔氣流的方式達(dá)到抑制舞動(dòng)的目標(biāo)。當(dāng)然,低居里點(diǎn)合金材料、防雪線(xiàn)路以及大電流融冰導(dǎo)線(xiàn)的應(yīng)用取得的效果也是優(yōu)良的;此外,增強(qiáng)輸電線(xiàn)路運(yùn)行的張力與縮短檔距達(dá)到的效果也是極為樂(lè)觀的。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述,輸電導(dǎo)線(xiàn)在有冰層覆蓋的情況下極易產(chǎn)生舞動(dòng)的故障,對(duì)國(guó)際上先進(jìn)的防舞措施進(jìn)行研究,光纖加速度傳感器在輸電線(xiàn)路上的安裝可以達(dá)到監(jiān)測(cè)的目標(biāo)??傊?,防治輸電線(xiàn)路舞動(dòng)故障的措施是多樣化的,只有積極地對(duì)典型線(xiàn)路舞動(dòng)案例進(jìn)行認(rèn)真分析,總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn),對(duì)與之相關(guān)的線(xiàn)路舞動(dòng)理論進(jìn)行驗(yàn)證與填補(bǔ),為以后開(kāi)展的輸電線(xiàn)路舞動(dòng)故障分析工作奠定基礎(chǔ),同時(shí)也證實(shí)了有關(guān)防治措施的實(shí)用性。
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